JPH08134676A - 次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造方法及びクロレート溶液の製造方法 - Google Patents

次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造方法及びクロレート溶液の製造方法

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JPH08134676A
JPH08134676A JP6293953A JP29395394A JPH08134676A JP H08134676 A JPH08134676 A JP H08134676A JP 6293953 A JP6293953 A JP 6293953A JP 29395394 A JP29395394 A JP 29395394A JP H08134676 A JPH08134676 A JP H08134676A
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JP
Japan
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gas
chlorate
sodium hypochlorite
cathode
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JP6293953A
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Toshiro Yoshikawa
俊郎 吉川
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Tsurumi Soda Co Ltd
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Tsurumi Soda Co Ltd
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
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    • C02F1/46109—Electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 次亜塩素酸ナトリウム溶液及びクロレート溶
液を安価に製造する方法を提供すること。 【構成】 ガス室が設けられた電解槽内にて、ガス拡散
電極を陰極として用いると共に、ガス室からガス拡散電
極に酸素ガスを供給して、塩化ナトリウム水溶液の電気
分解を行うと、次亜塩素酸ナトリウム溶液を経てクロレ
ート溶液が生成される。ここで陰極で発生するH+ イオ
ンは酸素ガスと反応して水を生成するので、陰極におけ
る水素ガスの発生が抑えられる。従って電解液中での水
素ガス発生に伴う過電圧の上昇が抑制され、電解電力の
浪費が抑えられるので次亜塩素酸ナトリウム及びクロレ
ート生成の製造コストを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塩化ナトリウム水溶液
を電気分解して、次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造及び
クロレート溶液の製造を行う方法に関する。
【0002】
【従来の技術】次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)は
殺菌剤や漂白剤等、またクロレート(NaClO3 )
は、過塩素酸塩の製造やマッチ、爆薬等の原料、染色
剤、漂白剤等に用いられている。これらの製造方法とし
ては、次亜塩素酸ナトリウムにあっては、30〜35%
の水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液に塩素ガスを吸
収させる方法、クロレートにあっては、炭酸ナトリウム
(Na2 CO3 )あるいは水酸化ナトリウムの水溶液に
塩素ガスを吹き込む方法が一般的な方法として知られて
いるが、これらの方法以外にも例えば塩化ナトリウム
(NaCl)水溶液の電気分解による方法によっても次
亜塩素酸ナトリウムやクロレートを製造することができ
る。
【0003】この方法は、電解槽内にて、陽極としてチ
タンの上に貴金属をコ−ティングした不溶性電極、陰極
として鉄板を用い、無隔膜で塩化ナトリウム水溶液を電
気分解することにより、次亜塩素酸ナトリウム溶液を製
造し、更にこの次亜塩素酸ナトリウムを電解酸化するこ
とによりクロレート溶液を製造するものであり、この反
応は以下の(1)式及び(2)式に示す反応式に従って
進行する。 NaCl+ H2 O=NaClO + H2 …(1) NaCl+3H2 O=NaClO3 +3H2 …(2)
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上述
の方法では、(1)、(2)式より明らかなように、次
亜塩素酸ナトリウム、クロレート生成と同時にその副生
成物として水素(H2 )が生成するが、この水素は次亜
塩素酸ナトリウム、クロレート生成においては不必要な
物質である。また塩化ナトリウム水溶液の電気分解にお
いて、水素ガス発生分の過電圧は不要であり次亜塩素酸
ナトリウム、クロレート生成に用いられる電解電力の浪
費である。従って水素ガスの発生により電力が浪費さ
れ、この浪費分次亜塩素酸ナトリウム溶液やクロレート
溶液の製造コストを押し上げることになるという問題が
あった。
【0005】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は、塩化ナトリウム溶液の電気分
解において、水素ガスの発生を抑制することにより、過
電圧を低くし、安価に次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造
及びクロレート溶液の製造を行う方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、ガス
拡散電極を陰極として用いると共に、当該ガス拡散電極
に酸素成分を含むガスを供給しながら、塩化ナトリウム
水溶液を電気分解することにより次亜塩素酸ナトリウム
溶液を製造することを特徴とする。
【0007】請求項2の発明は、ガス拡散電極を陰極と
して用いると共に、当該ガス拡散電極に酸素成分を含む
ガスを供給しながら、塩化ナトリウム水溶液を電気分解
することによりクロレート溶液を製造することを特徴と
する。
【0008】
【作用】電解槽内にて陰極としてガス拡散電極を用いて
塩化ナトリウム水溶液の電気分解を行うと、次亜塩素酸
ナトリウム溶液が生成され、この次亜塩素酸ナトリウム
溶液に対して更に電解酸化を行うことにより、クロレー
ト溶液が生成する。
【0009】ここで陰極では水の分解反応が起こるが、
ここに酸素成分を含むガスが供給されると、水の分解反
応により生じたH+ イオンが酸化され、水が生成する。
従って陰極での水素ガス発生反応が抑えられ、水素ガス
発生に伴う過電圧の上昇も抑えられる。これにより過電
圧による電解電力の浪費が抑えられ、電解電力を効率よ
く次亜塩素酸ナトリウムやクロレートの生成に使用でき
るので、このため次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造コス
ト及びクロレート溶液の製造コストも低くなる。
【0010】
【実施例】本発明は、ガス拡散電極を陰極に用いて塩化
ナトリウム水溶液を電解することにより次亜塩素酸ナト
リウム溶液及びクロレート溶液を製造する方法に関する
ものであるが、以下図により本発明方法を説明する。図
1は本発明方法を実施するための電解槽の一例を示す概
略図である。
【0011】図中1は電解液である塩化ナトリウム水溶
液を満たした電解槽であり、この電解槽1内には、例え
ばチタンの上に貴金属をコ−ティングした不溶性電極か
らなる陽極2と、後述するガス拡散電極からなる陰極3
が設けられ、この電解槽1には陰極3を介してガス室4
が配設されている。即ち電解槽1とガス室4とは陰極3
により仕切られており、陰極3はその背面側即ち陽極2
と対向する面の反対面側がガス室4の内部空間と接触す
るように構成されている。またガス室4には、当該ガス
室4内に酸素成分を含むガス例えば酸素(O2 )ガスを
供給するためのガス供給管41及びガス室4から残ガス
を排出するためのガス排出管42が設けられている。な
お酸素ガス以外に空気を供給してもよいが、水酸化カリ
ウム水溶液などに空気を通じ二酸化炭素分の除去を行っ
た方が電極に対するダメージが少なく好適である。
【0012】ここで陰極3に用いるガス拡散電極は、ガ
ス拡散電極体31の内部に給電部32を設けると共に、
ガス室4と接触する側のガス拡散電極体31の外表面に
ガス透過性を有する疎水性膜3を配設して構成されるも
のであり、具体的には、例えばカ−ボンとテフロンディ
スパ−ジョンとを混練したものを、例えば鉄、ニッケル
等のメッシュ板からなる給電部32に塗布した後焼成す
ることにより、給電部32と一体となったガス拡散電極
体31を成型し、これに疎水性膜33を貼設して構成さ
れる。なお給電部32及び陽極2は電力供給部5に接続
されている。
【0013】また電解槽1には、当該電解槽1に電解液
を供給するための供給管11及び電解槽1から電気分解
後の電解液を排出するための排出管12が設けられ、こ
れらの供給管11及び排出管12は共に電解液貯留槽6
に接続されている。さらに電解槽1には電解液の温度を
調整するための温度調整手段を配設してもよい。
【0014】次に上述の電解槽1を用いた本発明のクロ
レ−トの製造方法について説明する。電解槽1内に、供
給管11を介して例えば塩化ナトリウム濃度28%の塩
化ナトリウム水溶液310g/lを電解液として電解槽
1内に供給し、例えば液温25℃の下で、無隔膜電解で
攪拌をしながら電気分解を行うと、陽極2では塩素ガス
発生反応反応、陰極3では水(H2 O)の分解によるO
H- イオンの生成反応が夫々起こり、陽極2で発生した
塩素ガスと陰極3で生成したOH- イオンとが結合し、
次亜塩素酸ナトリウムが生成する。
【0015】ここで電気分解後の電解液を排出管12を
介して電解液貯留槽6へ排出し、さらに電解液貯留槽6
から、ポンプにより供給管11を介して電解槽1内に電
解液を供給することにより、電解槽1内の電解液は攪拌
される。またこのように電解液を循環させながら電気分
解を繰り返して行うと、電解液中の次亜塩素酸ナトリウ
ム濃度が次第に高くなってくるが、この電解液にさらに
電気分解を行うことにより、次亜塩素酸ナトリウムが陽
極表面上で電解酸化されてクロレートが生成される。そ
してさらに電解液を循環させながら電気分解を繰り返し
て行うと、電解液中のクロレート濃度が次第に高くな
り、所望のクロレート濃度例えばクロレート濃度10%
のクロレート溶液が得られる。なお電解液である塩化ナ
トリウム水溶液の濃度は、数%から飽和濃度までいずれ
の濃度であってもよい。
【0016】ここで陰極3のガス拡散電極では、給電体
より電気を通じたカ−ボンが存在すると共に、ガス拡散
電極体31の表面層に電解液が浸透する。一方ガス室4
では酸素ガス供給管41よりガス室4内へ酸素ガスが供
給され、この酸素ガスが、疎水性膜33を透過して、ガ
ス拡散電極体31内へ加圧浸透する。
【0017】このときガス拡散電極3では、上述の通り
水の分解反応が進行するが、ここにガス室4から酸素ガ
スが供給されることにより、水の分解により生じたH+
イオンがこの酸素ガスにより酸化されて水が生成される
と推察される。なお未反応の酸素ガスはガス排出管42
よりガス室4の外部へ排出される。従ってガス拡散電極
3では、水素ガスを発生させる前にH+ イオンが直接酸
素ガスと反応するために、水素ガスの発生が抑えられ、
このため水素ガス発生のための過電圧が不要となり、過
電圧による電解電力の浪費を抑えた状態で電気分解を行
うことができる。
【0018】なお以上の方法において、電解液中の次亜
塩素酸ナトリウム濃度が所望の濃度なった時点で電気分
解を終了させることにより、所望の濃度の次亜塩素酸ナ
トリウム溶液を製造することができる。
【0019】次に本発明方法の効果を確認するために行
った実験例について説明する。上述のガス室を備えた電
解槽内において、次亜塩素酸濃度4.3%の次亜塩素酸
溶液に対して、陽極として白金を用いて、液温24℃の
下で電気分解を行い、陰極の材質の違いによる電解槽電
圧の変化を測定した。陰極にはカーボン、テフロンディ
スパージョンを混練して加熱プレス成型したガス拡散電
極体にニッケルまたは鉄等のメッシュ板からなる給電体
を取り付けてなるガス拡散電極と、比較のためにステン
レス(SUS410)製の板状電極を用いた。
【0020】この結果を図2に示す。図中□はガス拡散
電極、○はステンレス性の板状電極のデ−タを夫々示
す。図より明らかなように、同一条件下で次亜塩素酸溶
液を電気分解した場合、陰極としてガス拡散電極を用い
ると、ステンレス製の板状電極を用いたときより、約5
00mV電解槽電圧が低くなっており、これより陰極と
してガス拡散電極を用いると、水素ガスの発生が抑制さ
れ、このため水素ガス発生に伴う過電圧の上昇を抑える
ことができることが確認された。
【0021】ここで水素ガス発生により塩化ナトリウム
水溶液の電気分解に必要とされる過電圧の量は、通電電
流及び溶液の濃度、種類、温度により異なるが、理論的
には約1.2Vを要する。従って本発明方法を用いて次
亜塩素酸ナトリウム溶液或いはクロレート溶液の製造を
行えば、かかる過電圧を極めて低くすることができるた
め、過電圧による電解電力の浪費が抑えられる。このた
め電解電力を効率よく次亜塩素酸ナトリウムやクロレー
ト生成に用いることができるので、次亜塩素酸ナトリウ
ムやクロレート生成に要する製造コストを低くすること
ができ、安価に次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造及びク
ロレート溶液の製造を行うことができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、陰極にガス拡散電極を
用いて塩化ナトリウム水溶液を電気分解することによ
り、次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造及びクロレート溶
液の製造行なっているので、陰極での水素ガスの発生が
抑えられ、これにより水素ガス発生に伴う過電圧の上昇
が抑えられるため、過電圧による電解電力の浪費を抑え
て次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造及びクロレート溶液
の製造を安価に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するための電解槽の一例を示
す概略図である。
【図2】実験結果を示す電解槽電圧の変化を表す特性図
である。
【符号の説明】
1 電解槽 2 陽極 3 陰極(ガス拡散電極) 31 ガス拡散電極体 32 給電部 4 ガス室

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス拡散電極を陰極として用いると共
    に、当該ガス拡散電極に酸素成分を含むガスを供給しな
    がら、塩化ナトリウム水溶液を電気分解することによ
    り、次亜塩素酸ナトリウム溶液を製造することを特徴と
    する次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造方法。
  2. 【請求項2】 ガス拡散電極を陰極として用いると共
    に、当該ガス拡散電極に酸素成分を含むガスを供給しな
    がら、塩化ナトリウム水溶液を電気分解することによ
    り、クロレート溶液を製造することを特徴とするクロレ
    ート溶液の製造方法。
JP6293953A 1994-11-02 1994-11-02 次亜塩素酸ナトリウム溶液の製造方法及びクロレート溶液の製造方法 Pending JPH08134676A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002026636A1 (de) * 2000-09-29 2002-04-04 Aqua Butzke Gmbh Vorrichtung zur elektrolytischen wasserdesinfektion unter vermeidung katodischer wasserstoffentwicklung
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JP2010082618A (ja) * 2008-10-01 2010-04-15 Gojo Ind Inc 殺菌用途のpH制御次亜ハロゲン酸水溶液を発生させるための電解装置
WO2012147953A1 (ja) * 2011-04-28 2012-11-01 大塚化学株式会社 アゾジカルボンアミドの新規製造法

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