JP2000264606A

JP2000264606A - 二酸化塩素水の製造方法および製造装置

Info

Publication number: JP2000264606A
Application number: JP11076217A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Ogawa; 勝利小川
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素含有量を低く抑えるために高価な測定装
置を用いて次亜塩素酸塩溶液の煩わしい濃度調整濃度を
しなければならない欠点を除いた二酸化塩素水の製造方
法およびその製造装置を提供する.また、若干の塩素を
含有する二酸化塩素をより簡便に製造する方法、メンテ
ナンスフリーで使用可能な二酸化塩素製造装置を提供す
る. 【解決手段】亜塩素酸塩水溶液タンク０１、次亜塩素
酸塩水溶液タンク０２および酸水溶液タンク０３からそ
れぞれ定量ポンプ０１，０２，０３を介して各水溶液を
ラインミキサー１０に供給し、希釈水１２を流量調節計
を介してラインミキサーに供給し、その際次亜塩素酸塩
が亜塩素酸塩に対して化学量論的に過剰に供給し、生成
する二酸化塩素に対して１５重量％以下の塩素を含有す
る二酸化塩素水を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、殺菌、消毒、脱
臭、脱色、防虫、異臭防止などの目的で広範囲に利用さ
れる二酸化塩素および二酸化塩素水の製造方法およびそ
の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二酸化塩素は、融点−５９℃、沸点１１
℃の常温ではガス状の物質であって、強い酸化力と殺菌
性を有し、常温常圧下では水に対して約３０００ｐｐｍ
（ｍｇ／ｌ）の溶解度を持ち、空気中ではガス濃度１０
容積％以上で爆発性を有する。パルプ漂白などの大規模
な工業用途の二酸化塩素の製造には、塩素酸塩に鉱酸単
独あるいは過酸化水素、亜硫酸ガス、メタノールなどの
還元性物質を加える方法が用いられている。一方、飲料
水の殺菌、消毒、異臭防止；工業廃水などの脱臭、脱
色；農業ハウス内の防虫；冷却塔のスライム防止；原油
井戸の賦活などの中小規模の用途での二酸化塩素の製造
にはつぎの様な方法が用いられている。特許第２７９７
０７０号公報では、清水流中に所望量の亜塩素酸塩水溶
液、次亜塩素酸水溶液および塩酸溶液を注入して、静的
混合装置（ただし、ベンチュリー管形式の混合装置を除
く）中で反応させ二酸化塩素水を得る方法が開示されて
いる。特公平３−６２６４１号（ＵＳＰ４，２４７，５
３１）には、亜塩素酸塩水溶液と酸水溶液、亜塩素酸塩
水溶液と塩素ガス、あるいは亜塩素酸塩水溶液、次亜塩
素酸塩および酸を水エジェクターの作り出す減圧下に吸
引しながら反応させ、発生した二酸化塩素を水エジェク
ター中で水吸収と希釈を行う方法が示される。これらの
方法に共通した目標は装置運転上の安全性と得られる二
酸化塩素水の品質が不純物、特に塩素を極力含まない塩
素フリーな高純度品の製造にある。

【０００３】塩素酸塩と酸を用いる方法は、紙パルプ工
業での漂白に用いられる二酸化塩素の工業的製造法で一
般的に二酸化塩素純分として１日１トン以上の製造に用
いられている。この反応は塩素が副生し常温では反応速
度が遅いために、加温や塩素生成抑制剤などの添加が必
須である。それ故、塩素化有機物質の生成を極端に嫌う
上水道水殺菌や食品工業向けの二酸化塩素水の製造には
不適当な方法とされている。亜塩素酸塩と酸とを用いる
方法は、亜塩素酸塩原料からの二酸化塩素への理論転換
率が８０％で経済的に不利なばかりでなく、実際に６０
％の転換率を達成するためには酸を理論量の３００％過
剰で反応させなければならず、得られる二酸化塩素水は
ｐＨ０．５以下の強酸性であり、使用上に種々不利を伴
う方法である。亜塩素酸塩水溶液に塩素ガスを吹き込む
方法では、反応を正確にコントロールし易いが、反応率
を高めるには過剰の塩素で反応させる必要があり塩素酸
塩法と同類の欠点がある。しかも毒性の強い塩素ガスを
取り扱うので危険性が高い欠点がある。亜塩素酸塩、次
亜塩素酸塩および酸のそれぞれの水溶液を反応させる３
液方法は、不純物である塩素含量を低く抑えることが可
能であるとともに、次亜塩素酸塩を還元剤とするので、
使用する酸の量も少なく、従って得られる二酸化塩素水
のｐＨが弱酸性〜中性付近であるという大きな特徴があ
る。更に、常温常圧で原料の転換効率が高く経済性と安
全性を兼ね備えた方法である。しかしながら次亜塩素酸
塩は常温においても濃度減少が著しい原料であるので、
塩素含有量を低く抑えるためには次亜塩素酸塩溶液の濃
度を常に検定して適正に保たねばならない。そのために
この製造法は高価な測定装置一式と専門知識のある技術
者が煩わしい濃度調整をしなければならないのが大きな
欠点となっている。

【０００４】二酸化塩素水中の二酸化塩素は気体として
溶存しているので、極く弱いバブリングや撹拌でも容易
に揮散し、濃度が急速に低下し易い。上記の水エジェク
ターを利用する従来法による二酸化塩素連続発生法で
は、二酸化塩素水は比較的高濃度であり、水エジェクタ
ーの乱流で製造されるので、常温常圧下での使用に際し
ては、ガスが揮散し易く収率の低下が問題であった。ま
た、これらの方法で得られた二酸化塩素水を低濃度で殺
菌や脱臭に使用すると、希釈時にもガスの揮散が生じ、
不経済であるばかりか人体にも有害であり、比較的低濃
度の二酸化塩素水の簡便な製造方法が求められていた。
また、飲料水の殺菌、消毒、異臭防止のために、高純度
の二酸化塩素、特に塩素を含まない二酸化塩素が要求さ
れている。例えば、飲料水中のトリハロメタン前駆物質
量が高い場合には、その前駆物質と塩素が反応してトリ
ハロメタンを生成する量が多くなる。また、水中の汚染
物質であるフェノールなどの有機物が塩素と反応してを
クロロフェノールなどの塩素化有機物質が生成する。そ
のため水質基準値内に抑えるためには塩素フリーの二酸
化塩素水が必要であるが、我が国では、飲料用原水中の
トリハロ前駆体含有量が殆どの浄水場では、トリハロメ
タン規制値０．１（ｍｇ／リットル）以上にならないの
で、現状では二酸化塩素水の残存塩素が問題になるレベ
ルでないと認識されている。他方、液体塩素やガス塩素
消毒に代替して地震などの際周辺に塩素ガスの影響が発
生しない簡便である次亜塩素酸ナトリウム溶液が広く使
用されるようになった現状がある。しかい最近問題とな
ったクリプトスポリジウムなどの病原性原虫などには消
毒能力が低く、より消毒能力の高い電解次亜塩素（ＨＣ
ｌＯ）や二酸化塩素、やオゾンが望ましい。このような
背景から、塩素含有量を低く抑えるために常に次亜塩素
酸塩溶液の濃度を検定して適正に保たねばならない煩わ
しい従来の二酸化塩素の製造方法を改良して簡便な製造
方法が必要となっている。また、必ずしも塩素フリーの
純度の高い二酸化塩素水が望まれているわけでもなく、
消毒力の高い若干の塩素を含む二酸化塩素をより簡便に
製造する方法、メンテナンスフリーで使用可能な二酸化
塩素製造装置が望まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、亜塩
素酸塩水溶液、次亜塩素酸塩水溶液及び酸を原料とする
３液法による従来の二酸化塩素水の製造方法における欠
点を解決することである。すなわち、塩素含有量を低く
抑えるために高価な測定装置を用いて次亜塩素酸塩溶液
の煩わしい濃度調整濃度をしなければならない欠点を除
いた二酸化塩素水の製造方法およびその製造装置を提供
することにある。また、飲料用原水の消毒剤として消毒
能力の高い若干の塩素を含有する二酸化塩素をより簡便
に製造する方法、メンテナンスフリーで使用可能な二酸
化塩素製造装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の目的を
達成するため鋭意研究の結果、従来の純度を高めるため
に常にの検定するような必要以上の労力をさけ、従来の
思想と反対に次亜塩素酸塩溶液濃度を化学量論上過剰に
することにより、消毒能力の高い二酸化塩素をより簡便
に製造する方法、メンテナンスフリーで使用可能な二酸
化塩素製造方法を見出し本発明を完成するに至った。

【０００７】本発明の二酸化塩素水の製造方法は、つぎ
の（１）〜（３）項で示される。（１）亜塩素酸塩水溶液、次亜塩素酸塩水溶液および
酸を原料とする二酸化塩素水の製造方法において、化学
量論的に次亜塩素酸塩の過剰条件で行うことを特徴とす
る二酸化塩素水の製造方法。（２）亜塩素酸塩水溶液、次亜塩素酸塩水溶液および
酸水溶液をそれぞれ定量ポンプにてラインミキサーに供
給し、一方、希釈水をラインミキサーに供給して、ライ
ンミキサーにて二酸化塩素に対して１５重量％以下の塩
素を含有する二酸化塩素水を得ることからなる（１）項
記載の二酸化塩素水の製造方法。（３）次亜塩素酸塩を理論反応量の３０％以下の過剰
量とし、ｐＨ２〜５の領域にて反応することからなる
（１）、（２）項のいずれか１項に記載の二酸化塩素水
の製造方法。

【０００８】本発明の二酸化塩素水の製造装置は、つぎ
の（４）〜（７）項で示される（４）亜塩素酸塩水溶液タンク、次亜塩素酸塩水溶液
タンクおよび酸水溶液タンクからそれぞれ定量ポンプを
介して各水溶液がラインミキサーに供給され、希釈水は
流量調節計を介してラインミキサーに供給され、ライン
ミキサーにて反応と希釈が同時に行われ二酸化塩素水が
得られることからなる二酸化塩素水製造装置。（５）次亜塩素酸塩が亜塩素酸塩に対して化学量論的
に過剰に供給され、生成する二酸化塩素に対して１５重
量％以下の塩素を含有してなる二酸化塩素水が得られる
ことからなる（４）項記載の二酸化塩素水製造装置（６）次亜塩素酸塩を理論反応量の３０％以下の過剰
量とし、ｐＨ２〜５の領域にて反応することからなる
（４）、（５）項のいずれか１項に記載の二酸化塩素水
の製造装置。（７）ラインミキサーに供給する希釈水または各原料
液の流速が、管径３〜１５ｍｍでは０．５ｍ／ｓｅｃ．
未満；管径１５〜３０ｍｍでは０．５〜１ｍ／ｓｅ
ｃ．；管径３０〜１００ｍｍでは１〜２ｍ／ｓｅｃ．；
管径１００ｍｍ以上では２ｍ／ｓｅｃ以上であり、ニー
ドル弁と流量計との組み合わせもしくは定流量弁にて希
釈水量を設定し生成する二酸化塩素水中の二酸化塩素濃
度を１００〜３０００（ｍｇ／ｌ）にすることからなる
（４）〜（６）項のいずれか１項に記載の二酸化塩素水
の製造装置。

【０００９】本願発明における化学量論的に次亜塩素酸
塩の過剰条件とは、後述の反応式（１）により算出され
る次亜塩素酸塩の理論使用量より過剰に使用した場合を
いう。また、次亜塩素酸塩を理論反応量の３０％以下の
過剰量の意味は、後述の反応式（１）により算出される
亜塩素酸塩の理論使用量を１００％とした場合１３０％
以下の意味である（後述、実施例参照）。

【００１０】

【発明の実施の形態】酸性や酸化性溶液の定量送液方法
として比較的安価である定量ポンプ方式を選定し、特に
その中でダイヤフラムポンプが好適であった。ダイヤフ
ラムポンプの最高吐出圧が、０．８〜１．０ＭＰａ（メ
ガパスカル）のものを選定使用すれば最高吐出圧より
０．２ＭＰａ低い背圧下でも運転できる優位性がある。
定量ポンプの他の種類には、これらの薬液を送液が可能
なものとして、チューブをしごいて送るタイプのローラ
ポンプやチューブポンプ、接液部を耐薬品性の樹脂でコ
ートできるマグネットポンプも使用可能である。ライン
ミキサーは、パイプの中に抵抗体を挿入することにより
パイプ中で液体の混合が容易にできるものであり、反応
による二酸化塩素の生成とその希釈水での希釈を行う装
置であり、市販のラインミキサーを使用できるが、”ス
タティクミキサー”（ノリタケカンパニー製）が好適で
ある。希釈水は、ポンプなどで圧送される水道水などを
使用する。そのためにニードル弁と流量計の組み合わ
せ、あるいは定流量弁にて一定量供給されるシステムと
した。二酸化塩素生成方法としては、理論収率が１００
％である３液法、すなわち亜塩素酸塩水溶液、次亜塩素
酸塩水溶液および酸水溶液を混合反応させる二酸化塩素
水の製造方法を採用した。そして、この原料３水溶液の
混合比率はｐＨ２〜５の酸性領域になる酸量と理論反応
量の３０％以下の過剰量である次亜塩素酸塩溶液を用い
ることを特徴とする。より具体的には、例えば２０リッ
トル入りの次亜塩素酸塩水溶液１本のタンクを使い切る
日数が３ヶ月以内であれば、スタート時の次亜塩素酸塩
濃度を１３０％以下｛反応式による理論反応量を１００
％として（すなわち３０％以下の過剰量）｝とすれば、
反応条件すなわちラインミキサーの条件が５〜３５℃に
おいて、二酸化塩素水は高収率で生成する。そして、生
成した二酸化塩素水は二酸化塩素に対して１５％以下、
通常５〜１０％の塩素を含む塩素過剰のものであり、亜
塩素酸イオンを含んでいない。反応率、安全性の面か
ら、ラインミキサーのより好ましい条件は１５〜３５℃
である。

【００１１】本発明で用いる亜塩素酸塩とは、亜塩素酸
塩カリウム、亜塩素酸塩ナトリウム、亜塩素酸塩カルシ
ウムなどの亜塩素酸アルカリ金属塩あるいは亜塩素酸ア
ルカリ土類金属塩であるが、入手が容易で割安な点から
亜塩素酸塩ナトリウムが好ましく用いられる。亜塩素酸
塩水溶液中のこれら亜塩素酸塩の濃度は、０．１〜２５
重量％が好ましい。亜塩素酸塩の濃度が０．１重量％以
下では二酸化塩素生成速度が遅く、収率も低くなるため
好ましくない。また、２５重量％以上の亜塩素酸塩水溶
液は危険物第６類酸化性化合物に該当するので、原料の
貯蔵、取り扱いに特別な配慮が必要となり好ましくな
い。

【００１２】本発明で用いる次亜塩素酸塩とは、次亜塩
素酸塩カリウム、次亜塩素酸塩ナトリウム、次亜塩素酸
塩カルシウムなどの次亜塩素酸アルカリ金属塩もしくは
次亜塩素酸アルカリ土類金属塩であるが、入手が容易で
品質が安定し、取り扱いが容易な点から次亜塩素酸塩ナ
トリウムが好ましい。次亜塩素酸塩水溶液中のこれら次
亜塩素酸塩の濃度は、経済性から０．１〜１２．５重量
％が好ましい。次亜塩素酸塩の濃度を１２．５重量％以
上にすると濃度低下が早くなるので好ましくない。ま
た、５％以下にすると濃度低下がこれ以上の濃度のもの
に比べて著しく小さくなるので特に好ましい。

【００１３】本発明で用いる酸水溶液としては塩酸、硫
酸、リン酸などの鉱酸やクエン酸、酒石酸などの有機酸
の水溶液があるが、反応性と生成した二酸化塩素の安定
性の点から塩酸水溶液が好ましい。酸の濃度は０．１〜
３６重量％が好ましい。

【００１４】以下、添付した図面に基づいて本発明を説
明する。図１は本発明の二酸化塩素水製造装置の概念図
である。図において、０１は亜塩素酸ナトリウム用定量
ポンプ、０２は次亜塩素酸ナトリウム用定量ポンプ、０
３は酸用定量ポンプであり、それぞれダイヤフラム式定
量ポンプである。フート弁と注入弁材質はポリ塩化ビニ
ルハウジング、チャッキボールは高純度セラミックス、
弁座はフッ素ゴム（バイトン）、Ｏリングはフッ素ゴ
ム、ダイヤフラムはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）からなる。ストローク数およびストローク長を調
整することにより所定の吐出量に設定する。次亜塩素酸
塩溶液には自動エアー抜き機能付きを選定した。０４は
亜塩素酸塩水溶液タンク、０５は次亜塩素酸塩水溶液タ
ンク、０６は酸水溶液タンクでこれらのタンク材質はポ
リプロピレン、ポリエチレン、ＦＲＰの樹脂製タンクが
好適に使用できる。容積は二酸化塩素発生量〔Ｋｇ（Ｃ
ｌＯ２）／Ｄ〕と用いる原料液濃度の組み合わせにより
異なる。

【００１５】二酸化塩素発生量が０．１〜５０〔Ｋｇ
（ＣｌＯ₂）／Ｄ〕の場合には、好ましい原料液濃度の
組み合わせは亜塩素酸ナトリウム溶液９．３重量％、次
亜塩素酸ナトリウム溶液４．５重量％、塩酸溶液４．４
重量％である。この好ましい濃度の組み合わせの理由
は、次亜塩素酸ナトリウム溶液の濃度が５重量％以下の
場合は塩素ガス発生による次亜塩素酸ナトリウムの濃度
低下が少ないので、次亜塩素酸ナトリウムの濃度は濃度
低下を抑える意味で４，５重量％とし、これを基準にし
て他の２液の使用量をほぼ同じに設定したことによる。
二酸化塩素発生量が５１〜１，０００〔Ｋｇ（Ｃｌ
Ｏ₂）／Ｄ〕の場合には、好ましい原料液濃度の組み合
わせは亜塩素酸ナトリウム溶液２５重量％、次亜塩素酸
ナトリウム溶液１２．０重量％、酸溶液１３重量％であ
る。この好ましい原料液濃度の組み合わせは、市販品の
濃度のものをそのまま極力使用したことと３６重量％の
濃塩酸のハンドリング時の危険を小さくし、他の２液使
用量とのバランスを考慮したためである。通常、希釈水
口１２からの水は通常ポンプなどで圧送される水道水な
どが使用されるので、流量調節弁０７にはＳＵＳ製ニー
ドル弁が好適であり、流量計０８はアクリル樹脂製やＳ
ＵＳ製を好適に用いられる。希釈水の流速が２リットル
／minより大きい場合にはニードル弁／流量計の組み合
わせに換えてＢＳまたはＳＵＳ製の定流量弁を用いるこ
ともできる。逆止弁０９はポリ塩化ビニル製やテフロン
製のものが好適に使用される。ラインミキサー１０
は、”スタティクミキサー”（ノリタケカンパニー製）
が好適である。二酸化塩素水レシーバータンク１１は、
ポリ塩化ビニル製もしくはＦＲＰ製ではんのタンクレベ
ル計１４を有する構造が望ましい。ガス洗浄瓶１３は１
０％亜硫酸ナトリウム水溶液入りの樹脂製もしくはガラ
ス製であり、タンク内空気押し出しに伴い発生する二酸
化塩素ガスをトラップして無害化するものである。ちな
みに反応装置の運転を終了した場合にはガス洗浄瓶１３
を外して活性炭カラムに換えることが望ましい、特に二
酸化塩素水レシバータンク１１から二酸化塩素水を取り
出す際には、ガス洗浄瓶１３は空気取り入れ口兼微量の
発生ガスの逃げ口となるので活性炭カラムにする必要が
ある。

【００１６】本発明の二酸化塩素水製造装置は、一定流
量の希釈水中に所望の二酸化塩素の濃度に応じて原料液
を供給する構造であるので、希釈水の供給を停止した場
合には自動的に原料液供給が停止される機構を組み込ん
でおくことが望ましい。また、３基の原料液タンクのど
れか１基でも空になった場合には、すべての原料液供給
が停止する構造としておくことが望ましい。この機構を
有する部品としては、テフロン製の電磁弁と管内の流れ
を検出し得る検出器との組み合わせがよい。

【００１７】

【実施例】以下、参考例と実施例により本発明を更に具
体的に説明する。なお、二酸化塩素水の濃度測定はｐＨ
＝７でのチオ硫酸ナトリウム標準液を用いた酸化還元滴
定により、不純物の塩素濃度測定はアイーター法(E.Mar
co Aieta,P.V.Roberts,M.Hernanadez,Journal AWWA,Jan
uary 1984,P64-70)に準拠したｐＨ＝７とｐＨ＝２のそ
れぞれ２点でチオ硫酸ナトリウム標準液を用いた酸化還
元滴定により求めた。反応収率および純度つぎの式によ
り算出した。反応収率(%)＝〔ＣｌＯ₂測定値(mg/l)／ＣｌＯ₂理論値
(mg/l)〕×１００純度(%)＝〔ＣｌＯ₂測定値(mg/l)／ＣｌＯ₂(mg/l)＋Ｃ
ｌ₂(mg/l)＋ＣｌＯ₂ ^-(mg/l)〕×１００なお、ＣｌＯ₂理論値は次式（１）により、主原料Ｎａ
ＣｌＯ₂を基準に計算した。２ＮａＣｌＯ₂＋ＮａＣｌＯ＋２ＨＣｌ＝２ＣｌＯ₂＋３ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ．．．．（１）

【００１８】（参考例）濃度と保存温度の違いによる次亜塩素酸ナトリウム溶液
の安定性試験遮光状態にて１２．２重量％と５．００重量％の次亜塩
素酸ナトリウム溶液をエアーオーブン加温（３０℃、３
５℃）あるいは循環恒温水槽（１５℃）中に静置して１
日〜数日おきに溶液をサンプリングして濃度測定した。
濃度はヨードメトリーによる酸化還元滴定法にて求め
た。得られた測定濃度値をプロットしたグラフを作成し
て、その濃度減少の傾きを求めた。参考例の式中、Ｙは
χ日での次亜塩素酸ナトリウム溶液濃度、χは溶液遮光
状態での静置日数を示す。

【００１９】参考例１．市販次亜塩素酸ナトリウム水溶液（１２．２重量％）の
濃度減少、（０〜７日間での１５℃と３５℃の対比）；３５℃ Ｙ＝−０．１９６χ＋１２．２すなわち７日
間で約１．４％減少１５℃ Ｙ＝−０．０３６χ＋１２．２すなわち７日
間で約０．２５％減少

【００２０】参考例２．５．００重量％に希釈された次亜塩素酸ナトリウム水溶
液の濃度減少、（０〜６０日間（３５℃）、０〜１５０
日間（１５℃）での対比）；３５℃ Ｙ＝−０．０１１３χ＋５．００すなわち７
日間で約０．０８％減少１５℃ Ｙ＝−０．００２６χ＋５．００すなわち７
日間で約０．０２％減少市販濃度（１２．２重量％）および希釈濃度（５．００
重量％）の次亜塩素酸ナトリウム水溶液がそれぞれ最初
の濃度から３０％あるいは１５％減少する日数は、使用
環境の最高温度に薬剤を静置した場合に、市販品ではそ
れぞれ１８日目と９日目、希釈品では約１１９日目と６
０日目となる。本発明の条件を満たし、塩素３０％過
剰での運転にて、市販品の次亜塩素酸ナトリウムを用い
る場合には、最悪の条件で二週間ごとに原料水溶液を入
れ替える必要がある。経済性や作業性を考慮すれば地下
タンク貯蔵など温度変化の少なくより低温な貯蔵場所か
らの供給が望ましい。１５℃静置では約４倍強、１０℃
以下では実に９倍以上長持ちすることが一般に知られて
いる。他方、５％以下に希釈した次亜塩素酸ナトリウム
溶液を本発明の条件にて使用する限りにおいて、約３ヶ
月強と十分に実用範囲にある。二酸化塩素発生の原料コ
ストの大半は亜塩素酸ナトリウム溶液であり、次亜塩素
酸ナトリウムのコストは亜塩素酸ナトリウムの数十分の
一であり、３０％増量のコスト影響は殆どないに等し
い。また、二酸化塩素中の塩素共存は原虫殺虫には有益
であるとの報告もある。(Environ.Sci.Technol.1997,3
1.,1992-1994)

【００２１】実施例１〜６（反応装置）二酸化塩素製造に用いた反応装置は基本的
に概念図（図１）に準じて製作されたものを使用した。
すなわち、亜塩素酸塩水溶液タンク０４、次亜塩素酸塩
水溶液タンク０５および酸水溶液タンク０６は、それぞ
れポリエチレン製の角型容積２０リットルで繰り返し使
用が可能なものである。図に矢印で示した配管は硬質ポ
リ塩化ビニル製管（以下、硬質ＰＶＣ製管という）であ
る。前記各タンク０４、０５および０６と逆止弁０９と
の間は基本的に硬質ＰＶＣ製管１３Ａ（内径１３ｍｍ、
外径１５ｍｍ、）を用い。硬質ポリ塩化ビニル製逆止弁
０９の出口とラインミキサー１０の下部との接続は内径
６．５ｍｍの硬質ＰＶＣ製管を使用した。逆止弁０９に
は、テフロン系Ｏーリングが用られた。ラインミキサー
１０は硬質塩化ビニル製スタティクミキサー（ノリタケ
カンパニー製１／２−Ｎ５０−１７１１型）であり、１
／２インチ径×長さ１９０ｍｍ、６エレメントである。
希釈水口１２から注入される希釈水（清浄な水道水な
ど）は、ニードル弁付流量計０８｛流体工業製ＭＦ−Ｎ
型（ＳＵＳ製）｝で調節され、この希釈水の注入系統の
配管は１３Ａ硬質ＰＶＣ製管を用いた。原料タンクの０
４、０５および０６からの原料液の送出には、それぞれ
ダイヤフロムポンプ０１，０２および０３を用いた。亜
塩素酸ナトリウム溶液の送液ポンプ０１と塩酸溶液の送
液ポンプ０３はプロミネント社製ガンマーＧ／５ｂ１０
０６型ポンプ（最大吐出圧１ＭＰａ、平均吐出圧時吐出
量１１８ｍｌ／ｍｉｎ．）を用いた。また、次亜塩素酸
ナトリウム溶液の送液ポンプ０２には自動ガス抜き機構
を備えた同社製ガンマーＧ／５ｃｂ１３１０ポンプ（最
大吐出圧１．３ＭＰａ、平均吐出圧時吐出量１８０ｍｌ
／ｍｉｎ．）を用いた。いずれも表１の供給量になるよ
うにストローク数と幅で調整した。なお、希釈水量は流
体工業社ＳＵＳ３０４製定流量弁ＨＶＴ−3/4Ｂ（２０
Ａ）型を０７、０８流量調節弁と流量計に代替して用い
た。二酸化塩素水レシバータンク１１は容積１００リッ
トルの強化硬質塩化ビニル製であり、タンクレベル計１
４として透明硬質ＰＶＣ製管を用いた。

【００２２】次亜塩素酸ナトリウムの供給量が１００〜
１３０％｛前記（１）式から算出され理論量を１００％
として｝の場合の二酸化塩素水の製造：亜塩素酸塩とし
て亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸塩として次亜塩素酸
ナトリウム、酸として塩酸を選び下記の濃度の原料液を
調製して使用した。亜塩素酸ナトリウム水溶液（９．３重量％）１００ｇ／ｌ次亜塩素酸ナトリウム水溶液（３．８重量％）４１．５ｇ／ｌ塩酸水溶液（４．４重量％）４４．６ｇ／ｌ

【００２３】表１に示した希釈水（水道水、残留塩素２
ｐｐｍ）の流量と各原料液の供給流量とにより二酸化塩
素水を製造した。次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）
水溶液供給量欄の括弧内の数字は、前記（１）式を基準
にして算出される亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ₂）
の理論量を１００％として示した。表１に示すように、
生成した二酸化塩素水はすべて収率９０％以上で亜塩素
酸イオンを含まず塩素を含む純度８５％以上の品質であ
った。ｐＨも弱酸性〜酸性であった。実施例６の次亜塩
素酸ナトリウム３０％過剰条件（ＮａＣｌＯ添加量１３
０％）の場合、液温度３５℃以下の環境下で運転すれ
ば、約３ヶ月間次亜塩素酸ナトリウム濃度減少に配慮す
る必要がない。このように、本発明の製造法方法と装置
により、メンテナンスフリーな二酸化塩素水製造が可能
となった。表１の条件によれば、１，０００ｐｐｍの二
酸化塩素水を約４４０リットル／ｈｒ（ＣｌＯ₂４４０
ｇ／ｈｒ）製造できるので、例えば飲料水消毒におい
て、水道原水に対する二酸化塩素の添加量を１ｐｐｍで
処理すれば、水道原水４４０ｍ３／ｈｒの消毒ができ
る。なお、実施例１は、次亜塩素酸ナトリウム濃度を、
反応式（１）による理論量（１００％）にしたものであ
る。

【００２４】実施例７〜１２： (反応措置)実施例１〜６と同様の製造装置を使用した。
ただし、長時間運転するために、亜塩素酸塩水溶液タン
ク０４、次亜塩素酸塩水溶液タンク０５および酸水溶液
タンク０６を、それぞれ耐圧１ＭＰａの容積５００リッ
トルガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製とした。
また、亜塩素酸ナトリウム溶液の送液ポンプ０１はプロ
ミネント社製ガンマーＧ／４ｂ０８０６型（最大吐出圧
０．８ＭＰａ、平均吐出圧時吐出量９３ｍｌ／ｍｉ
ｎ．）、次亜塩素酸ナトリウム溶液の送液ポンプ０２は
自動ガス抜き機構を備えた同社製ガンマーＧ／４ｃｂ１
２０３（最大吐出圧１．２ＭＰａ、平均吐出圧時吐出量
４８ｍｌ／ｍｉｎ．）、酸溶液の送液ポンプ０３はプロ
ミネント社製ガンマーＧ／４ｂ１２０３（最大吐出圧
１．２ＭＰａ、平均吐出圧時吐出量４８ｍｌ／ｍｉ
ｎ．）をそれぞれ用いた。ラインミキサー１０は、”ス
タティクミキサー”（ノリタケカンパニー製１−Ｎ５０
−１７１−０型）とした。さらに、流量調節弁０７,流
量計０８を、定流量弁｛流体工業製ＨＶＴ−１Ｂ型
（ＳＵＳ３０４製）｝とし、硬質ＰＶＣ製管の径を２５
Ａ（内径２５ｍｍ）に代替した。

【００２５】（市販の原料液による二酸化塩素水の製造
例）市販の亜塩素酸ナトリウム水溶液｛２５．０重量％
(比重１．２２、２５℃）｝、次亜塩素酸ナトリウム水
溶液｛１２．５重量％（比重１．２２、２０℃）｝をそ
のまま使用し、市販塩酸３６重量％を１５．０重量％
（比重１．０７、２５℃）｝に希釈して使用した。各原
料液のｇ／ｌ表示の濃度はつぎのとおりである。亜塩素酸ナトリウム水溶液３０５ｇ／ｌ次亜塩素酸ナトリウム水溶液１５２ｇ／ｌ塩酸水溶液１６０ｇ／ｌ表１の条件によれば、２，１００ｐｐｍの二酸化塩素水
を約２．４ｍ３／ｈｒ（ＣｌＯ₂５．０４Ｋｇ／ｈｒ）
製造できるので、例えば飲料水消毒において、水道原水
に対する二酸化塩素の添加量を１ｐｐｍで処理すれば、
水道原水５０４０ｍ３／ｈｒの消毒ができる。１日１人
の平均水道水使用量が０．５ｍ３とすれば、給水人口約
２４万人の都市に給水する浄水消毒設備に相当する。以
上のように、市販原料水溶液を用いた連続運転において
も収率９０％以上で亜塩素酸イオンを含まず塩素を含む
純度８５％以上のｐＨも弱酸性〜酸性の二酸化塩素水が
得られた。なお、実施例７は、次亜塩素酸ナトリウム濃
度を、反応式（１）による理論量（１００％）にしたも
のである。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明の製造法および製造装置は、メン
テナンスフリーで月単位の長期運転可能で簡便であり、
従来のように塩素含有量を低く抑えるために高価な測定
装置を用いて次亜塩素酸塩溶液の煩わしい濃度調整の必
要はない。また、本発明は、支障のない若干量の塩素を
含む二酸化塩素イオンの存在しない飲料用原水の消毒剤
として消毒能力の高い二酸化塩素水を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の二酸化塩素水発生装置の一例であ
る。

【符号の説明】

０１亜塩素酸塩水溶液定量ポンプ０２次亜塩素酸塩水溶液定量ポンプ０３酸水溶液定量ポンプ０４亜塩素酸塩水溶液タンク０５次亜塩素酸塩水溶液タンク０６酸水溶液タンク０７流量調節弁０８流量計０９逆止弁１０ラインミキサー１１二酸化塩素水レシーバータンク１２希釈口１３ガス洗浄瓶１４タンクレベル計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】亜塩素酸塩水溶液、次亜塩素酸塩水溶液
および酸を原料とする二酸化塩素水の製造方法におい
て、化学量論的に次亜塩素酸塩の過剰条件で行うことを
特徴とする二酸化塩素水の製造方法。
【請求項２】亜塩素酸塩水溶液、次亜塩素酸塩水溶液
および酸水溶液をそれぞれ定量ポンプにてラインミキサ
ーに供給し、一方、希釈水をラインミキサーに供給し
て、ラインミキサーにて二酸化塩素に対して１５重量％
以下の塩素を含有する二酸化塩素水を得ることからなる
請求項１記載の二酸化塩素水の製造方法。
【請求項３】次亜塩素酸塩を理論反応量の３０％以下
の過剰量とし、ｐＨ２〜５の領域にて反応することから
なる請求項１，２のいずれか１項に記載の二酸化塩素水
の製造方法。
【請求項４】亜塩素酸塩水溶液タンク、次亜塩素酸塩
水溶液タンクおよび酸水溶液タンクからそれぞれ定量ポ
ンプを介して各水溶液がラインミキサーに供給され、希
釈水は流量調節計を介してラインミキサーに供給され、
ラインミキサーにて反応と希釈が同時に行われ二酸化塩
素水が得られることからなる二酸化塩素水製造装置。
【請求項５】次亜塩素酸塩が亜塩素酸塩に対して化学
量論的に過剰に供給され、生成する二酸化塩素に対して
１５重量％以下の塩素を含有してなる二酸化塩素水が得
られることからなる請求項４記載の二酸化塩素水製造装
置
【請求項６】次亜塩素酸塩を理論反応量の３０％以下
の過剰量とし、ｐＨ２〜５の領域にて反応することから
なる請求項４、５のいずれか１項に記載の二酸化塩素水
の製造装置。
【請求項７】ラインミキサーに供給する希釈水または
各原料液の流速が、管径３〜１５ｍｍでは０．５ｍ／ｓ
ｅｃ．未満；管径１５〜３０ｍｍでは０．５〜１ｍ／ｓ
ｅｃ．；管径３０〜１００ｍｍでは１〜２ｍ／ｓｅ
ｃ．；管径１００ｍｍ以上では２ｍ／ｓｅｃ以上であ
り、ニードル弁と流量計との組み合わせもしくは定流量
弁にて希釈水量を設定し生成する二酸化塩素水中の二酸
化塩素濃度を１００〜３０００（ｍｇ／ｌ）にすること
からなる請求項４〜６のいずれか１項に記載の二酸化塩
素水の製造装置。