JPH0913185A - 過酸化水素の製造方法および水槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種水槽の貯留水を簡易かつ効果的に消毒す
る。 【構成】 裏面側に酸素含有気体の流路７を設けたガス
拡散電極５を陰極とする電解セル２およびエアリフト管
３を水中に挿入し、電解セルを通過する酸素含有気体を
エアリフト管に導入しその吸引力を利用して電解セルの
電解室６の水を吸引させる。水道水程度の電気伝導度を
有する水の処理には、陽極と陰極との間隔を０．２〜５
ｍｍとするとよい。消毒された水は魚類などの他の生物
に安全であり環境汚染の懸念もない。機器構成がコンパ
クトになり運転経費を節約できる。設置と保全が簡単で
薬液などの補充を要せず、金魚、熱帯魚の水槽から大き
な工業用水槽に経済的に容易に利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解セルとリフト管と
を用いた過酸化水素の製造方法および水槽に関し、魚類
の飼育水槽、プール、工業用水槽などの水の消毒に広く
利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】水槽などの水の消毒には、古くから塩
素、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素などの薬液注
入、紫外線照射、ろ過などの各種方法が、目的に応じて
単独または組合せて利用されている。しかし、塩素系薬
剤を使用すればトリハロメタンの前駆物質の生成のおそ
れがあり、好ましいとは言えない。紫外線照射による消
毒は、処理水の透明度に影響されやすく、水中の紫外線
透過率があまり大きくないので、水槽全体を有効に消毒
するには紫外線ランプが多数必要になり、経済的負担が
大きい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、各
種水槽の貯留水を簡易かつ効果的に消毒する方法と消毒
容易な水槽とを提供する目的で完成されてのである。本
発明において、水槽は、各種の魚類飼育用水槽、飲料水
用水槽、産業用水槽、防火水槽などのほかにプールや養
魚場などを含むものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】図１を参照して説明す
る。本発明は、酸素含有気体の流路７が裏面側に設けら
れているガス拡散電極５を陰極とする電解セル２とエア
リフト管３とを水中に挿入し、電解セルを通過する酸素
含有気体をエアリフト管に導入して電解セルの電解室６
の水を吸引させることを特徴とする過酸化水素の製造方
法を提供する。最も一般的な水道水や工業用水程度の電
気伝導度を有する水を処理するには、陽極と陰極との間
隔Ａを０．２〜５ｍｍとすることが好ましい。

【０００５】また、本発明は、裏面側に酸素含有気体の
流路７が設けられているガス拡散電極の陰極５と、電解
室６を挾んで陰極に対峙する陽極４とから構成されてい
る電解セル２、ならびに電解セルを通過した酸素含有気
体を気体源にするエアリフト管３が設けられ、陰極裏面
に吹込んだ酸素含有気体をエアリフト管底部に導き、電
解室６の水をエアリフト管により吸引せしめていること
を特徴とする水槽水槽１を提供する。

【０００６】

【作用と実施態様例】本発明を図１を参照して実施態様
例をあげつつ、具体的に説明する。図１は本発明の実施
態様例を示す模式図である。本発明を用いて過酸化水素
を製造し、例えば水槽内の水を消毒するには、水槽１内
に陽極４と電解室６を挟んで電解室６陽極に対峙するガ
ス拡散電極の陰極５とから構成される電解セル２とエア
リフト管３とを取り付ける。電解室６とエアリフト管３
の下部側面との間には、例えば導水管８を設けて電解室
６内の水がエアリフト管３により効果的に吸引されるよ
うにする。電極材料としては、陽極には陽イオンを生成
しない材料としてチタンにイリジウムや白金をコーティ
ングしたもの、陰極はカーボンブラックを主体にポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粉末などを練合わ
せて成形したものがよい。陰極５の裏面側には酸素含有
気体の流路７を設ける。酸素含有気体に空気を使用する
場合を例にあげると、エアポンプ９などにより空気送入
管１０を経て空気を送入できるようにする。流路７の出
口側とエアリフト管３の底部との間には、例えば気体導
管１１を設けてエアリフト管３への気体の送入を容易に
しておく。

【０００７】さて、エアポンプ９により流路７に送入さ
れた空気は、さらにエアリフト管３に導かれ、底部から
上向きに流れ、水と混相流を形成してエアリフト作用を
奏する。このエアリフト作用により電解室６内の水が吸
引され、水槽１内の水が電解室６に吸引される。この
間、電解室６においては電解還元が行われ、酸素が還元
されて過酸化水素が製造される。水と気体とはエアリフ
ト管上部から排出され、水は製造した過酸化水素ととも
に水槽へ戻される。水槽内の水は過酸化水素により消毒
され、清浄状態を維持することができる。電解セルに
は、電源１２からリード線１３を経て電気が供給され
る。処理水は、電気分解の容易性の点からは導電性の高
い電解質を多く含んだものが望ましいが、一般的に使用
される水道水のように１００〜３００μＳ／ｃｍ程度の
導電性を有する水でも、陽極と陰極との間隔を０．２〜
５ｍｍ程度にすることにより、低電圧で無理なく本発明
を実施することが可能になる。なお、電解セルは水中に
浸漬するので、電解セルその他の絶縁性に十分留意する
必要がある。

【０００８】本発明に使用する酸素含有気体としては一
般的には経済的な空気を用いるが、規模の大きな水槽で
過酸化水素の生成効率を高めたいときなどは、空気より
も酸素濃度の高い気体、例えば、ＰＳＡ式酸素発生機で
空気を処理した酸素濃度９０〜９５％の酸素含有気体、
ボンベ入り酸素などを使用することができる。また、電
解セルへ吸入する水量調整は、電解室またはエアリフト
管への酸素含有気体の流量調節により行うことができ
る。水量が多くなれば、電解セルを出た水中の過酸化水
素の濃度は低くなるが、生成される過酸化水素量は水量
の増減にかかわらずほぼ一定である。

【０００９】

【実施例】本発明の効果を確認するために、電極間距離
を変えた過酸化水素の発生実験とエアリフト管の揚水実
験とを実施したのでその結果を示す。 実施例 １ 陽極にチタンをベースとして酸化イリジウムをコーティ
ングした電極を、陰極にカーボンブラックとポリテトラ
フロロエチレンの粉末を混合して成形したガス拡散電極
を用い、電極面積０．１８ｄｍ² の電解セルで、水道水
を電解液とし、酸素含有気体として空気を用いて電解還
元を実施し、過酸化水素の発生を確認した。電解条件
は、空気量５００ｍｌ／ｍｉｎ、水道水量１００〜３３
０ｍｌ／ｍｉｎ（１６．３℃）、電極間電圧５．０４Ｖ
であった。水量は電解セル出口の過酸化水素生成水をメ
スシリンダーに受けて実測し、過酸化水素濃度は過マン
ガン酸カリ法により測定した。測定結果を表１に示す。

【００１０】

【表１】 電極間距離 水 量 電 流 値 過酸化水素濃度 ｍｍ ｍｌ／ｍｉｎ Ａ ｐｐｍ ０．５ ３３０ ０．２４ ７ １ ３３０ ０．１５ ４ ５ ３３０ ０．０４ １ ０．５ １００ ０．２４ ２３ 実施例 ２ 図２に概要を示した装置を用い、水槽２１内に、陽極２
４とガス拡散電極である陰極２５との間に電解室２６が
設けられている電解セル２２およびエアリフト管２３を
取り付け、電解セルに送入する空気量を変化させて揚水
量をはかり、エアリフト管の性能を確認した。エアリフ
ト管の有効長が１６０ｍｍ、導水管２８、気体送入管３
０および気体導管３１には内径５ｍｍ、外径８ｍｍのシ
リコン管を用いた。電解セルの電極面積は１８ｃｍ² 、
電極間の距離は０．５ｍｍであった。エアリフト管から
の揚水量は、揚水排出管３２から溢流する水をメスフラ
スコ３３に受けて測定した。

【００１１】

【表２】 空気量（ｍｌ／ｍｉｎ） 揚水量（ｍｌ／ｍｉｎ） ６６０ ７０ ８００ ９０ １，３００ １２０ ２，５００ １４０

【００１２】

【発明の効果】本発明の過酸化水素製造方法は、水槽な
どの水の消毒用に手軽に利用することができる。塩素系
殺菌剤のようにトリハロメタン前駆物質を生成する懸念
はなく、また、水酸化ナトリウムなどの第３物質を使用
しないので、消毒された水は魚類などの他の生物に安全
であり環境汚染の懸念もない。一般に使用される導電性
の低い水道水や工業用水でも、電極間距離を狭くするこ
とにより、高電圧を必要としないで過酸化水素を発生し
て消毒することができる。電解セルの水は、陰極に使用
した酸素含有気体の排気を利用するエアリフトにより吸
引して供給するので、コストがかからない上、水ポンプ
設置の必要がなく、全体の機器構成がコンパクトになり
運転経費を節約できる効果がある。通常、酸素含有気体
に、通常、空気を用いるので、送入空気量を増減し水の
送入量を容易に調整することができる。大きな水槽の水
を消毒する場合などで、過酸化水素発生量を増大する必
要がある場合には、酸素含有気体中の酸素濃度を高めれ
ば、機器を大きくすることなく対応することができる。
設置と保全が簡単で薬液などの補充を要せず、金魚、熱
帯魚の水槽から大きな工業用水槽に経済的に容易に利用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様例を示す模式図。

【図２】実施例２に用いた試験装置の模式図。

【符号の説明】

１：水槽 ２：電解セル ３：エアリフト管 ４：陽極 ５：陰極 ６：電解室 ７：酸素含有
気体の流路 ８：導水管 ９：エアポンプ １０：気体送入管
１１：気体導管 １２：電源 １３：リード線 ２１：水槽 ２２：電解セル ２３：エアリフト管
２４：陽極 ２５：陰極 ２６：電解室 ２７：酸素含有気体の
流路 ２８：導水管 ２９：エアポンプ ３０：気体送入
管 ３１：気体導管 ３２：揚水排出管 ３３：メスフ
ラスコ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸素含有気体の流路７が裏面側に設けられ
   ているガス拡散電極５を陰極とする電解セル２とエアリ
   フト管３とを水中に挿入し、電解セルを通過する酸素含
   有気体をエアリフト管に導入して電解セルの電解室６の
   水を吸引させることを特徴とする過酸化水素の製造方
   法。
2. 【請求項２】陽極と陰極との間隔を０．２〜５ｍｍとす
   ることを特徴とする請求項１記載の過酸化水素の製造方
   法。
3. 【請求項３】酸素含有気体の流路７が裏面側に設けられ
   ているガス拡散電極の陰極５と、電解室６を挾んで陰極
   に対峙する陽極４とから構成されている電解セル２、な
   らびに電解セルを通過した酸素含有気体を気体源にする
   エアリフト管３が設けられ、陰極裏面に吹込んだ酸素含
   有気体をエアリフト管底部に導き、電解室６の水をエア
   リフト管により吸引せしめていることを特徴とする水
   槽。