JPH10130876A - 電解型オゾン水製造装置及びその再生方法 - Google Patents
電解型オゾン水製造装置及びその再生方法Info
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- JPH10130876A JPH10130876A JP8291951A JP29195196A JPH10130876A JP H10130876 A JPH10130876 A JP H10130876A JP 8291951 A JP8291951 A JP 8291951A JP 29195196 A JP29195196 A JP 29195196A JP H10130876 A JPH10130876 A JP H10130876A
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解型オゾン水製造装置においてオゾン濃度
が低下した場合の再生方法と、その再生処理に好適な電
解型オゾン水製造装置を提供する。 【解決手段】 高分子電解質膜と陽極及び陰極を有する
電解槽に水を連続的に導入し陽極と陰極の間に直流電圧
を印加することにより陽極側からオゾン水を取り出す電
解型オゾン水製造装置を再生するにあたり、酸性溶液を
上記電解槽に供給することにより、上記高分子電解質膜
と陽極及び陰極の洗浄を行う。或いは、脱イオン水また
は蒸留水を陽極側に供給して、電解を行うことにより上
記電解質膜の再生処理を行ってもよい。
が低下した場合の再生方法と、その再生処理に好適な電
解型オゾン水製造装置を提供する。 【解決手段】 高分子電解質膜と陽極及び陰極を有する
電解槽に水を連続的に導入し陽極と陰極の間に直流電圧
を印加することにより陽極側からオゾン水を取り出す電
解型オゾン水製造装置を再生するにあたり、酸性溶液を
上記電解槽に供給することにより、上記高分子電解質膜
と陽極及び陰極の洗浄を行う。或いは、脱イオン水また
は蒸留水を陽極側に供給して、電解を行うことにより上
記電解質膜の再生処理を行ってもよい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はオゾンを溶解してい
るオゾン水を電解により直接製造する電解型オゾン水製
造装置及びその再生方法に関するものである。
るオゾン水を電解により直接製造する電解型オゾン水製
造装置及びその再生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】オゾンは強力な酸化力を有していること
から、殺菌,消毒,脱色,脱臭,酸化分解や酸化処理
等、様々な分野で利用されており、オゾンを溶解してい
るオゾン水は、オゾンガスに比べて安全で利用し易いと
いう理由でその需要が増加している。
から、殺菌,消毒,脱色,脱臭,酸化分解や酸化処理
等、様々な分野で利用されており、オゾンを溶解してい
るオゾン水は、オゾンガスに比べて安全で利用し易いと
いう理由でその需要が増加している。
【0003】オゾン水を製造する方法としては、まずオ
ゾンガスを生成し水と混合させて溶解させるオゾン曝気
法が知られている。この方法を実施するには、オゾンガ
スの発生装置と、オゾンガスと水の混合装置を準備する
ことが必要であり、オゾンガスの発生方法としては、9
0%以上の高濃度酸素または空気を原料にして無声放電
によりオゾンガスを生成する方法と、純水(脱イオン
水)を電気分解することにより生成する方法などが知ら
れている。特に純水の電解法の場合には、200g/N
m3 以上の高濃度オゾンガスを生成することができる。
しかしながら、オゾンガスの水への溶解効率が低いため
に、せっかく高濃度のオゾンガスを生成しても、その1
0〜20%程度しか有効に利用することができず、残り
のオゾンガスはオゾン分解触媒で無害化処理して大気中
に放出されることが一般的である。更に無声放電により
オゾンガスを生成する方法の場合には、空気ドライヤー
や酸素PSA(圧力スイング吸着装置)等といった原料
気体の生成装置を必要とするものであった。
ゾンガスを生成し水と混合させて溶解させるオゾン曝気
法が知られている。この方法を実施するには、オゾンガ
スの発生装置と、オゾンガスと水の混合装置を準備する
ことが必要であり、オゾンガスの発生方法としては、9
0%以上の高濃度酸素または空気を原料にして無声放電
によりオゾンガスを生成する方法と、純水(脱イオン
水)を電気分解することにより生成する方法などが知ら
れている。特に純水の電解法の場合には、200g/N
m3 以上の高濃度オゾンガスを生成することができる。
しかしながら、オゾンガスの水への溶解効率が低いため
に、せっかく高濃度のオゾンガスを生成しても、その1
0〜20%程度しか有効に利用することができず、残り
のオゾンガスはオゾン分解触媒で無害化処理して大気中
に放出されることが一般的である。更に無声放電により
オゾンガスを生成する方法の場合には、空気ドライヤー
や酸素PSA(圧力スイング吸着装置)等といった原料
気体の生成装置を必要とするものであった。
【0004】この様なオゾンガスを生成して水と混合さ
せて溶解させるオゾン曝気法では、得られるオゾン水濃
度は2,3ppm程度であることから、大腸菌の殺菌や
植物の活性化等には効果的であっても、他の抗生の強い
細菌の殺菌にはあまり効果がなく、また漂白や脱臭にも
大きな効果を期待することはできない。
せて溶解させるオゾン曝気法では、得られるオゾン水濃
度は2,3ppm程度であることから、大腸菌の殺菌や
植物の活性化等には効果的であっても、他の抗生の強い
細菌の殺菌にはあまり効果がなく、また漂白や脱臭にも
大きな効果を期待することはできない。
【0005】そこで、特開平8−134677号公報に
は図1に示す様に高分子電解質膜1の一面にオゾン発生
触媒機能を有した貴金属製金網よりなる陽極電極2を、
他面には金網よりなる陰極電極3を夫々圧接して高濃度
のオゾン水を製造する装置が提案されている。上記装置
によれば、オゾンガスと水の混合装置やオゾンガスの無
害化処理を必要とせず、水道水などを直接電気分解して
オゾン水を製造することが可能であり、工業的に望まれ
ている5ppm以上の高濃度オゾン水を製造することが
可能となる。但し、長時間に亘って水電解を行うと、後
述する理由によりオゾン濃度が低下するため、電解電流
を徐々に高くして電極間に印加することが必要であり、
やがては満足できる濃度のオゾン水を取り出すことがで
きなくなることが指摘されていた。
は図1に示す様に高分子電解質膜1の一面にオゾン発生
触媒機能を有した貴金属製金網よりなる陽極電極2を、
他面には金網よりなる陰極電極3を夫々圧接して高濃度
のオゾン水を製造する装置が提案されている。上記装置
によれば、オゾンガスと水の混合装置やオゾンガスの無
害化処理を必要とせず、水道水などを直接電気分解して
オゾン水を製造することが可能であり、工業的に望まれ
ている5ppm以上の高濃度オゾン水を製造することが
可能となる。但し、長時間に亘って水電解を行うと、後
述する理由によりオゾン濃度が低下するため、電解電流
を徐々に高くして電極間に印加することが必要であり、
やがては満足できる濃度のオゾン水を取り出すことがで
きなくなることが指摘されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
に着目してなされたものであって、従来の電解型オゾン
水製造装置においてオゾン濃度が低下した場合の再生方
法と、その再生処理に好適な電解型オゾン水製造装置を
提供しようとするものである。
に着目してなされたものであって、従来の電解型オゾン
水製造装置においてオゾン濃度が低下した場合の再生方
法と、その再生処理に好適な電解型オゾン水製造装置を
提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明に係る電解型オゾン水製造装置の再生方法とは、高分
子電解質膜と陽極及び陰極を有する電解槽に水を連続的
に導入し陽極と陰極の間に直流電圧を印加することによ
り陽極側からオゾン水を取り出す電解型オゾン水製造装
置の再生方法であって、酸性溶液を上記電解槽に供給す
ることにより、上記高分子電解質膜と陽極及び陰極の洗
浄を行うことを要旨とするものである。尚、前記高分子
電解質膜と陽極及び陰極の洗浄に用いた酸性溶液は、電
解時に陰極側で生成されるアルカリ水溶液により中和し
て排水することが推奨される。
明に係る電解型オゾン水製造装置の再生方法とは、高分
子電解質膜と陽極及び陰極を有する電解槽に水を連続的
に導入し陽極と陰極の間に直流電圧を印加することによ
り陽極側からオゾン水を取り出す電解型オゾン水製造装
置の再生方法であって、酸性溶液を上記電解槽に供給す
ることにより、上記高分子電解質膜と陽極及び陰極の洗
浄を行うことを要旨とするものである。尚、前記高分子
電解質膜と陽極及び陰極の洗浄に用いた酸性溶液は、電
解時に陰極側で生成されるアルカリ水溶液により中和し
て排水することが推奨される。
【0008】また本発明における第2の再生方法は、脱
イオン水または蒸留水を陽極側に供給して、電解を行う
ことにより上記電解質膜の再生処理を行うことを要旨と
するものであり、陽極側では上記脱イオン水または蒸留
水を封入して、陰極側では通水しながら電解を行うこと
が望ましく、電流密度は0.01〜0.2A/cm2で
電解を行えば良い。また、脱イオン水または蒸留水を陽
極側及び陰極側に供給することが望ましく、陽極側には
脱イオン水または蒸留水を供給し、陰極側には、Ca2+
及びMg2+等の2価イオンが陽イオン交換により除去さ
れたイオン交換水を供給しても良い。
イオン水または蒸留水を陽極側に供給して、電解を行う
ことにより上記電解質膜の再生処理を行うことを要旨と
するものであり、陽極側では上記脱イオン水または蒸留
水を封入して、陰極側では通水しながら電解を行うこと
が望ましく、電流密度は0.01〜0.2A/cm2で
電解を行えば良い。また、脱イオン水または蒸留水を陽
極側及び陰極側に供給することが望ましく、陽極側には
脱イオン水または蒸留水を供給し、陰極側には、Ca2+
及びMg2+等の2価イオンが陽イオン交換により除去さ
れたイオン交換水を供給しても良い。
【0009】更に前記目的を達成した本発明の電解型オ
ゾン水製造装置とは、高分子電解質膜と陽極及び陰極を
有する電解槽に水を連続的に導入し陽極と陰極の間に直
流電圧を印加することにより陽極側からオゾン水を取り
出す電解型オゾン水製造装置であって、電解槽の上流側
に洗浄液供給手段を有してなることを要旨とするもので
ある。前記洗浄液供給手段としては、洗浄液タンクと送
給ポンプを用いることができ、洗浄液としては酸性溶液
を用いれば良い。
ゾン水製造装置とは、高分子電解質膜と陽極及び陰極を
有する電解槽に水を連続的に導入し陽極と陰極の間に直
流電圧を印加することにより陽極側からオゾン水を取り
出す電解型オゾン水製造装置であって、電解槽の上流側
に洗浄液供給手段を有してなることを要旨とするもので
ある。前記洗浄液供給手段としては、洗浄液タンクと送
給ポンプを用いることができ、洗浄液としては酸性溶液
を用いれば良い。
【0010】また本発明では、前記洗浄液供給手段に代
えて、電解槽の上流側に脱イオン水または蒸留水の供給
手段を配設しても良く、更に、電解槽への水の供給流路
に陽イオン交換槽を設けることが推奨される。
えて、電解槽の上流側に脱イオン水または蒸留水の供給
手段を配設しても良く、更に、電解槽への水の供給流路
に陽イオン交換槽を設けることが推奨される。
【0011】
【発明の実施の形態】水電解法において用いられている
原料水としては、水道水の他にも、井戸水や地下水を用
いてもよく、或いは下水の高度処理水(いわゆる親水、
修景水、中水等)を用いることができる(以下、これら
を総称して水道水等ということがある)。従来の電解型
オゾン水製造装置において、前述のように長時間安定し
て高濃度のオゾン水が生成できなかった理由は、上記水
道水等がCa2+やMg2+などの所謂硬水成分イオンを含
有することに起因しており、上記硬水成分イオンが電解
質膜の陰極側に水酸化物または炭酸化物として析出し、
更には上記硬水成分イオンが陽イオン交換膜である前記
電解質膜内に蓄積することにより、陽極からの陽イオン
の移動を阻害するからである。具体的には以下の様な化
学反応が、陽極,陰極及び電解質膜中で行われている。
なお、電解質膜としては、高分子固体電解質膜が使用さ
れており、たとえばテフロン系の高分子膜にスルホ基を
付与して陽イオン交換膜としたものがある。 (1) 陽極での酸化反応: 3H2 O→O3 +6H+ +6e- (2) 陰極での還元反応: 2H+ +2e- →H Na+ + OH- → NaOH Ca2+ +2OH- → Ca(OH)2 Mg2+ +2OH- → Mg(OH)2 (3) 電解膜中における陽イオンの蓄積: R−SO3 H + Na+ → R−SO3 Na + H
+ 2R−SO3 H + Ca2+→(R−SO3)2 Ca+2
H+ 2R−SO3 H + Mg2+→(R−SO3)2 Mg+2
H+
原料水としては、水道水の他にも、井戸水や地下水を用
いてもよく、或いは下水の高度処理水(いわゆる親水、
修景水、中水等)を用いることができる(以下、これら
を総称して水道水等ということがある)。従来の電解型
オゾン水製造装置において、前述のように長時間安定し
て高濃度のオゾン水が生成できなかった理由は、上記水
道水等がCa2+やMg2+などの所謂硬水成分イオンを含
有することに起因しており、上記硬水成分イオンが電解
質膜の陰極側に水酸化物または炭酸化物として析出し、
更には上記硬水成分イオンが陽イオン交換膜である前記
電解質膜内に蓄積することにより、陽極からの陽イオン
の移動を阻害するからである。具体的には以下の様な化
学反応が、陽極,陰極及び電解質膜中で行われている。
なお、電解質膜としては、高分子固体電解質膜が使用さ
れており、たとえばテフロン系の高分子膜にスルホ基を
付与して陽イオン交換膜としたものがある。 (1) 陽極での酸化反応: 3H2 O→O3 +6H+ +6e- (2) 陰極での還元反応: 2H+ +2e- →H Na+ + OH- → NaOH Ca2+ +2OH- → Ca(OH)2 Mg2+ +2OH- → Mg(OH)2 (3) 電解膜中における陽イオンの蓄積: R−SO3 H + Na+ → R−SO3 Na + H
+ 2R−SO3 H + Ca2+→(R−SO3)2 Ca+2
H+ 2R−SO3 H + Mg2+→(R−SO3)2 Mg+2
H+
【0012】従って、電解型オゾン水製造装置に導入す
る水道水等は、Ca2+やMg2+などの硬水成分イオンが
除去されていることが望ましく、上記水道水等を陽イオ
ン交換体内に通過させることにより、水道水等からCa
2+やMg2+などの硬水成分イオンを除去すれば良い。但
し、水道水等からイオンをほぼすべて除去した脱イオン
水(純水),精製水,蒸留水等を用いた場合には、導電
率が10μs/cm以下と低くなることから水の電気抵
抗が大きくなり、所定の流速で電解槽の陽極に脱イオン
水を供給してオゾン水を生成する水電解法の場合には、
非常に高い電圧で電解することが要求され電極の消耗が
著しく、オゾン水の生成は短時間しか維持できなくな
る。
る水道水等は、Ca2+やMg2+などの硬水成分イオンが
除去されていることが望ましく、上記水道水等を陽イオ
ン交換体内に通過させることにより、水道水等からCa
2+やMg2+などの硬水成分イオンを除去すれば良い。但
し、水道水等からイオンをほぼすべて除去した脱イオン
水(純水),精製水,蒸留水等を用いた場合には、導電
率が10μs/cm以下と低くなることから水の電気抵
抗が大きくなり、所定の流速で電解槽の陽極に脱イオン
水を供給してオゾン水を生成する水電解法の場合には、
非常に高い電圧で電解することが要求され電極の消耗が
著しく、オゾン水の生成は短時間しか維持できなくな
る。
【0013】尚、Ca2+やMg2+などの硬水成分イオン
は陽イオン交換樹脂等を用いてイオン交換を行えば除去
することは可能である。しかしながら、その除去率は必
ずしも100%ではないので、ある程度の硬水成分イオ
ンは、長時間の運転を行えば電解質膜内に徐々に蓄積し
てオゾン濃度は低下してしまう。従って、電解型オゾン
水製造装置は、再生処理を行うことが必要となる。
は陽イオン交換樹脂等を用いてイオン交換を行えば除去
することは可能である。しかしながら、その除去率は必
ずしも100%ではないので、ある程度の硬水成分イオ
ンは、長時間の運転を行えば電解質膜内に徐々に蓄積し
てオゾン濃度は低下してしまう。従って、電解型オゾン
水製造装置は、再生処理を行うことが必要となる。
【0014】本発明における第1発明は、電解質膜の陰
極側に析出した上記Ca,Mgなどの水酸化物や炭酸化
物を酸性溶液により洗浄するものであり、同時に電解質
膜に蓄積した金属イオンを除去して電解型オゾン水製造
装置の再生処理を行うことができる。上記洗浄液に用い
る酸性溶液としては、塩酸等の無機酸を用いても良く、
或いは酢酸やクエン酸等の有機酸を用いても良い。
極側に析出した上記Ca,Mgなどの水酸化物や炭酸化
物を酸性溶液により洗浄するものであり、同時に電解質
膜に蓄積した金属イオンを除去して電解型オゾン水製造
装置の再生処理を行うことができる。上記洗浄液に用い
る酸性溶液としては、塩酸等の無機酸を用いても良く、
或いは酢酸やクエン酸等の有機酸を用いても良い。
【0015】例えば、塩酸を用いることにより以下に示
す反応により析出物の除去及び電解質膜の洗浄を行うこ
とができる。 (i) 析出物の除去 Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H
2 O Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H
2 O CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H
2 O + CO2 MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + H
2 O + CO2 (ii)電解質膜の洗浄 R’−SO3 Na+HCl → R’−SO3 H+
NaCl (R’−SO3)2 Ca+2HCl →2R’−SO3 H
+CaCl2 (R’−SO3)2 Mg+2HCl →2R’−SO3 H
+MgCl2 酸性溶液の濃度としては、例えば酸性溶液として塩酸を
用いる場合には、0.1〜1Nの溶液を用いれば上記再生
処理を行うことができる。
す反応により析出物の除去及び電解質膜の洗浄を行うこ
とができる。 (i) 析出物の除去 Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H
2 O Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H
2 O CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H
2 O + CO2 MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + H
2 O + CO2 (ii)電解質膜の洗浄 R’−SO3 Na+HCl → R’−SO3 H+
NaCl (R’−SO3)2 Ca+2HCl →2R’−SO3 H
+CaCl2 (R’−SO3)2 Mg+2HCl →2R’−SO3 H
+MgCl2 酸性溶液の濃度としては、例えば酸性溶液として塩酸を
用いる場合には、0.1〜1Nの溶液を用いれば上記再生
処理を行うことができる。
【0016】図2は本発明の再生方法の実施に好適な電
解型オゾン水製造装置の代表例を示す説明図である。図
2において、電解槽は高分子電解質膜1と、その両側に
配置された陽極2及び陰極3と、該高分子電解質膜1と
陽極2及び陰極3との間にそれぞれ形成された陽極室2
a及び陰極室3aとから構成されている。また、洗浄液
供給手段として塩酸等の洗浄液を入れた洗浄液タンク4
と洗浄液を電解槽に供給する送給ポンプ5を有してい
る。従って長時間の使用により陽極室2aから取り出さ
れるオゾン水のオゾン濃度が低下した場合には、電解槽
への水の供給流路を閉じ、上記送給ポンプ5により洗浄
液タンク4から洗浄液を陽極室2a及び陰極室3aに供
給される様に構成されている。この洗浄液の流路は、図
2において破線にて示されている様に、電解槽の洗浄を
行った後は、洗浄液タンク4に戻すことにより循環して
使用することができる。
解型オゾン水製造装置の代表例を示す説明図である。図
2において、電解槽は高分子電解質膜1と、その両側に
配置された陽極2及び陰極3と、該高分子電解質膜1と
陽極2及び陰極3との間にそれぞれ形成された陽極室2
a及び陰極室3aとから構成されている。また、洗浄液
供給手段として塩酸等の洗浄液を入れた洗浄液タンク4
と洗浄液を電解槽に供給する送給ポンプ5を有してい
る。従って長時間の使用により陽極室2aから取り出さ
れるオゾン水のオゾン濃度が低下した場合には、電解槽
への水の供給流路を閉じ、上記送給ポンプ5により洗浄
液タンク4から洗浄液を陽極室2a及び陰極室3aに供
給される様に構成されている。この洗浄液の流路は、図
2において破線にて示されている様に、電解槽の洗浄を
行った後は、洗浄液タンク4に戻すことにより循環して
使用することができる。
【0017】この様に洗浄液を循環させて再生処理を繰
り返すと酸濃度が低下して洗浄液の再生処理能力は低下
してくる。従って、洗浄液は定期的または酸濃度に応じ
て交換することが必要である。洗浄液の交換の際には、
電解によるオゾン水生成に伴って陰極側に生成するアル
カリ性溶液(NaOH)を使用して酸廃液を中和処理
し、無害化して処分することが推奨される。即ち、洗浄
液として使用済みの酸性溶液と、電解槽の陰極側から生
成されるアルカリ水溶液で中和して排水する。この様
に、中和処理を行うことによって再生処理に必要な酸性
溶液と、オゾン水製造時に副成するアルカリ性溶液を同
時に処理することが可能である。
り返すと酸濃度が低下して洗浄液の再生処理能力は低下
してくる。従って、洗浄液は定期的または酸濃度に応じ
て交換することが必要である。洗浄液の交換の際には、
電解によるオゾン水生成に伴って陰極側に生成するアル
カリ性溶液(NaOH)を使用して酸廃液を中和処理
し、無害化して処分することが推奨される。即ち、洗浄
液として使用済みの酸性溶液と、電解槽の陰極側から生
成されるアルカリ水溶液で中和して排水する。この様
に、中和処理を行うことによって再生処理に必要な酸性
溶液と、オゾン水製造時に副成するアルカリ性溶液を同
時に処理することが可能である。
【0018】図3は、図2に示す装置に加えて、上述し
た酸廃液の中和処理を行うための排水処理用の中和タン
ク7を有するオゾン水製造装置を示す説明図である。電
解時に陰極室3aから取り出されるアルカリ性溶液(p
H9以上のNaOH水溶液)により、前記電解質膜及び
電極の洗浄に用いた酸性溶液を中和して排水を行う装置
構成を示している。
た酸廃液の中和処理を行うための排水処理用の中和タン
ク7を有するオゾン水製造装置を示す説明図である。電
解時に陰極室3aから取り出されるアルカリ性溶液(p
H9以上のNaOH水溶液)により、前記電解質膜及び
電極の洗浄に用いた酸性溶液を中和して排水を行う装置
構成を示している。
【0019】図4は、2槽の電解槽を並設した場合の装
置構成を示す説明図であり、各系統ごとに酸洗浄とオゾ
ン水生成を交互に実施すれば、再生処理時であってもオ
ゾン水を取り出すことができ、オゾン水の供給を中断す
ることなく、連続的にオゾン水を生成することができ
る。
置構成を示す説明図であり、各系統ごとに酸洗浄とオゾ
ン水生成を交互に実施すれば、再生処理時であってもオ
ゾン水を取り出すことができ、オゾン水の供給を中断す
ることなく、連続的にオゾン水を生成することができ
る。
【0020】本発明における第2発明は、高分子電解質
膜に蓄積した陽イオンの除去を行うにあたり、脱イオン
水あるいは蒸留水の電気分解で陽極側に発生するH+
(プロトン)を用いて電解質膜の再生を行う方法であ
る。即ち、脱イオン水を陽極室に供給して電解を行うこ
とにより、H+ が電解質膜を陽極から陰極に向かって移
動する際に、下式の様に、膜のイオン交換基に結合して
いるCa2+,Mg2+やNa + などの陽イオンと置換さ
せ、蓄積していた陽イオンを陰極側に押し出す。 R’−SO3 Na + H+ → R’−SO3 H+
Na+ (R’−SO3)2 Ca+2H+ →2R’−SO3 H+
Ca2+ (R’−SO3)2 Mg+2H+ →2R’−SO3 H+
Mg2+
膜に蓄積した陽イオンの除去を行うにあたり、脱イオン
水あるいは蒸留水の電気分解で陽極側に発生するH+
(プロトン)を用いて電解質膜の再生を行う方法であ
る。即ち、脱イオン水を陽極室に供給して電解を行うこ
とにより、H+ が電解質膜を陽極から陰極に向かって移
動する際に、下式の様に、膜のイオン交換基に結合して
いるCa2+,Mg2+やNa + などの陽イオンと置換さ
せ、蓄積していた陽イオンを陰極側に押し出す。 R’−SO3 Na + H+ → R’−SO3 H+
Na+ (R’−SO3)2 Ca+2H+ →2R’−SO3 H+
Ca2+ (R’−SO3)2 Mg+2H+ →2R’−SO3 H+
Mg2+
【0021】陰極側には原料水を通水してあるので、陰
極側に移動してきた陽イオンはこの原料水中に溶け込み
電解槽の外へ除去され、電解質膜の洗浄を行うことがで
きるのである。
極側に移動してきた陽イオンはこの原料水中に溶け込み
電解槽の外へ除去され、電解質膜の洗浄を行うことがで
きるのである。
【0022】但し、脱イオン水を用いる上記の電解法で
は、効率良くオゾン水が生成できるような電流密度条件
(例えば0.5A/cm2 以上)で電解を行うと、高電
位を電極間に印加することが必要になり電極の消耗を早
めることとなる。従って、オゾン水生成時の電流密度に
比べて、極めて微弱な電流密度で実施することが望まし
い。換言すれば、電解によりH+ を生成するのに十分な
電位(1.23V以上)が得られる電流密度(0.01
A/cm2 以上)であれば良く、その上限値は0.2A
/cm2 以下でよく、好ましくは0.1A/cm2 以下
である。
は、効率良くオゾン水が生成できるような電流密度条件
(例えば0.5A/cm2 以上)で電解を行うと、高電
位を電極間に印加することが必要になり電極の消耗を早
めることとなる。従って、オゾン水生成時の電流密度に
比べて、極めて微弱な電流密度で実施することが望まし
い。換言すれば、電解によりH+ を生成するのに十分な
電位(1.23V以上)が得られる電流密度(0.01
A/cm2 以上)であれば良く、その上限値は0.2A
/cm2 以下でよく、好ましくは0.1A/cm2 以下
である。
【0023】Ca2+及びMg2+は水中のOH- イオンあ
るいはCO3 2- イオンと結合し、Ca(OH)2 ,Ca
CO3 等の化合物を生成する。これらの溶解度は小さ
く、特にpHが7.5を超えるアルカリサイドでは溶解
度が低くなる。従って、陰極側へ供給する原料水として
は、pHが7.5以下の水が好ましく、pHは7以下が
より好ましい。或いは、陰極側に移動した陽イオンの化
合物の溶解を促進するためにCa2+及びMg2+等のイオ
ンを含まない陽イオン交換水または脱イオン水を用いる
ことが推奨される。
るいはCO3 2- イオンと結合し、Ca(OH)2 ,Ca
CO3 等の化合物を生成する。これらの溶解度は小さ
く、特にpHが7.5を超えるアルカリサイドでは溶解
度が低くなる。従って、陰極側へ供給する原料水として
は、pHが7.5以下の水が好ましく、pHは7以下が
より好ましい。或いは、陰極側に移動した陽イオンの化
合物の溶解を促進するためにCa2+及びMg2+等のイオ
ンを含まない陽イオン交換水または脱イオン水を用いる
ことが推奨される。
【0024】図5は脱イオン水を用いて再生処理を行う
オゾン水製造装置の代表例を示す説明図であり、電解槽
の上流側には原料水の供給流路9aと脱イオン水供給流
路9bが設けられている。脱イオン水供給流路9bは、
原料水供給流路9aから分岐されたものであり、ミクロ
フィルター6により鉄分あるいはシリカ等が除かれた水
道水等が導入される。11はイオン交換槽であり、Na
+ ,Ca2+,Mg2+等の陽イオンや、Cl- やCO3 2-
等の陰イオンが除去される。得られた脱イオン水は、電
解槽の水の出口レベルより高い位置に設置された脱イオ
ン水タンク8に所定量貯留され、電解槽の再生処理が必
要となった際に、陽極質2aに供給される様に構成され
ている。
オゾン水製造装置の代表例を示す説明図であり、電解槽
の上流側には原料水の供給流路9aと脱イオン水供給流
路9bが設けられている。脱イオン水供給流路9bは、
原料水供給流路9aから分岐されたものであり、ミクロ
フィルター6により鉄分あるいはシリカ等が除かれた水
道水等が導入される。11はイオン交換槽であり、Na
+ ,Ca2+,Mg2+等の陽イオンや、Cl- やCO3 2-
等の陰イオンが除去される。得られた脱イオン水は、電
解槽の水の出口レベルより高い位置に設置された脱イオ
ン水タンク8に所定量貯留され、電解槽の再生処理が必
要となった際に、陽極質2aに供給される様に構成され
ている。
【0025】図6は、脱イオン水の供給流路9bを2つ
の流路に分岐して、一方の流路を陽極側の原料水供給流
路に、他方の流路を陰極側の原料水供給流路に接続され
る様に接続し、陽極室及び陰極室のいずれにも脱イオン
水を供給する場合の例を示したものである。
の流路に分岐して、一方の流路を陽極側の原料水供給流
路に、他方の流路を陰極側の原料水供給流路に接続され
る様に接続し、陽極室及び陰極室のいずれにも脱イオン
水を供給する場合の例を示したものである。
【0026】また脱イオン水を用いてオゾン水製造装置
の再生処理を行う場合であっても、前記酸性溶液を用い
て再生処理を行う場合と同様、電解槽を2槽以上並設
し、脱イオン水による再生が行われている間に、他の電
解槽によりオゾン水の生成を行い、再生処理によりオゾ
ン水の供給を中断することがない様に構成してもよい。
の再生処理を行う場合であっても、前記酸性溶液を用い
て再生処理を行う場合と同様、電解槽を2槽以上並設
し、脱イオン水による再生が行われている間に、他の電
解槽によりオゾン水の生成を行い、再生処理によりオゾ
ン水の供給を中断することがない様に構成してもよい。
【0027】尚、本発明においては、オゾン水濃度が低
下しても再生処理を行うことによりオゾン水製造装置の
電解特性は回復することから、水道水等を電解槽に供給
してもよいが、Ca2+やMg2+などの硬水成分イオンは
陽イオン交換樹脂を用いてイオン交換を行えばある程度
除去することは可能であり、オゾン濃度の低下速度をを
大幅に小さくすることができるので、推奨される。図
5,6における10は、陽イオン交換樹脂を内蔵して硬
水成分イオンの除去を行う陽イオン交換槽である。
下しても再生処理を行うことによりオゾン水製造装置の
電解特性は回復することから、水道水等を電解槽に供給
してもよいが、Ca2+やMg2+などの硬水成分イオンは
陽イオン交換樹脂を用いてイオン交換を行えばある程度
除去することは可能であり、オゾン濃度の低下速度をを
大幅に小さくすることができるので、推奨される。図
5,6における10は、陽イオン交換樹脂を内蔵して硬
水成分イオンの除去を行う陽イオン交換槽である。
【0028】具体的には、SO3 -基などをイオン交換基
としてもつ陽イオン交換樹脂などの陽イオン交換体を用
いれば、以下のような反応によりCa2+やMg2+などの
硬水成分イオンが、Na+ イオンとイオン交換して除去
することができる。また、陽イオン交換してもNa+ イ
オンが水中に残存するので脱イオン水のように電解電圧
を高く設定しなくともオゾン水の生成が可能となる。 2R−SO3 Na+Ca2+→(R−SO3 )2 Ca +
2Na+ 2R−SO3 Na+Mg2+→(R−SO3 )2 Mg +
2Na+
としてもつ陽イオン交換樹脂などの陽イオン交換体を用
いれば、以下のような反応によりCa2+やMg2+などの
硬水成分イオンが、Na+ イオンとイオン交換して除去
することができる。また、陽イオン交換してもNa+ イ
オンが水中に残存するので脱イオン水のように電解電圧
を高く設定しなくともオゾン水の生成が可能となる。 2R−SO3 Na+Ca2+→(R−SO3 )2 Ca +
2Na+ 2R−SO3 Na+Mg2+→(R−SO3 )2 Mg +
2Na+
【0029】但し、上記の様な陽イオン交換を行ったと
しても、完全にCa2+やMg2+などの硬水成分イオンを
除去することは困難なので、いずれは電解質膜内に徐々
に蓄積してオゾン濃度は低下してしまう。そこで、本発
明の再生処理方法を用いれば、高濃度のオゾン水を再び
製造することが可能となるのである。
しても、完全にCa2+やMg2+などの硬水成分イオンを
除去することは困難なので、いずれは電解質膜内に徐々
に蓄積してオゾン濃度は低下してしまう。そこで、本発
明の再生処理方法を用いれば、高濃度のオゾン水を再び
製造することが可能となるのである。
【0030】以下実施例について説明するが、本発明は
下記の実施例に限定されるものではなく、前・後記の趣
旨に徴して適宜変更することは本発明の技術的範囲に含
まれる。
下記の実施例に限定されるものではなく、前・後記の趣
旨に徴して適宜変更することは本発明の技術的範囲に含
まれる。
【0031】
【実施例】実施例1 直接電解型オゾン水生成装置を用い、電解質膜に対する
電流密度を一定に制御した以下の定電流電解により、水
道水(ミクロフィルターによるろ過のみ)を用いてオゾ
ン水の生成実験を行った。 オゾン水生成量 :10リットル/min 電解電流密度 :0.8A/cm2 初期オゾン水濃度:10mg/リットル
電流密度を一定に制御した以下の定電流電解により、水
道水(ミクロフィルターによるろ過のみ)を用いてオゾ
ン水の生成実験を行った。 オゾン水生成量 :10リットル/min 電解電流密度 :0.8A/cm2 初期オゾン水濃度:10mg/リットル
【0032】オゾン水を生成してから10時間後の電解
性能(電解電圧及びオゾン水濃度)を測定し、本発明に
よる再生処理を以下に示す条件で行い、再生処理後の電
解性能を調べた。結果は表3に示す。 [再生処理条件] 洗浄液 :0.1 N HCl 循環量 :1リットル/min 洗浄時間:60min
性能(電解電圧及びオゾン水濃度)を測定し、本発明に
よる再生処理を以下に示す条件で行い、再生処理後の電
解性能を調べた。結果は表3に示す。 [再生処理条件] 洗浄液 :0.1 N HCl 循環量 :1リットル/min 洗浄時間:60min
【0033】
【表1】
【0034】本発明方法によれば、再生処理により電解
性能は初期性能まで回復することが分かる。
性能は初期性能まで回復することが分かる。
【0035】実施例2 上記実施例1と同様にして、オゾン水の生成を10時間
行い、その時点での電解性能(電解槽電圧及びオゾン水
濃度)を測定した。次いで脱イオン水(イオン交換水)
により以下に示す条件で洗浄電解を行い、電解性能を調
べた。結果は表4に示す。 [洗浄電解条件] 電解電流密度:0.05A/cm2 洗浄時間 :30min
行い、その時点での電解性能(電解槽電圧及びオゾン水
濃度)を測定した。次いで脱イオン水(イオン交換水)
により以下に示す条件で洗浄電解を行い、電解性能を調
べた。結果は表4に示す。 [洗浄電解条件] 電解電流密度:0.05A/cm2 洗浄時間 :30min
【0036】
【表2】
【0037】本発明方法によれば、洗浄電解を行うこと
により電解性能は初期性能まで回復することが分かる。
により電解性能は初期性能まで回復することが分かる。
【0038】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、電解型オゾン水製造装置においてオゾン濃度が低下
した場合の再生方法と、その再生処理に好適な電解型オ
ゾン水製造装置が提供できることとなった。
で、電解型オゾン水製造装置においてオゾン濃度が低下
した場合の再生方法と、その再生処理に好適な電解型オ
ゾン水製造装置が提供できることとなった。
【図1】従来の電解型オゾン水製造装置を示す説明図で
ある。
ある。
【図2】洗浄液供給手段を有する本発明装置の代表例を
示す概略説明図である。
示す概略説明図である。
【図3】中和タンクを有する本発明装置の概略説明図で
ある。
ある。
【図4】電解槽が2槽並設された本発明装置の概略説明
図である。
図である。
【図5】脱イオン水供給手段を有する本発明装置の代表
例を示す概略説明図である。
例を示す概略説明図である。
【図6】本発明装置の他の代表例を示す概略説明図であ
る。
る。
1 高分子電解質膜 2 陽極 3 陰極 4 洗浄液タンク 5 送給ポンプ 6 ミクロフィルター 7 中和タンク 8 脱イオン水タンク 9a 原料水供給流路 9b 脱イオン水供給流路 10 陽イオン交換樹脂 11 イオン交換樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 充夫 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目3番1号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内
Claims (12)
- 【請求項1】 高分子電解質膜と陽極及び陰極を有する
電解槽に水を連続的に導入し陽極と陰極の間に直流電圧
を印加することにより陽極側からオゾン水を取り出す電
解型オゾン水製造装置の再生方法であって、 酸性溶液を上記電解槽に供給することにより、上記高分
子電解質膜と陽極及び陰極の洗浄を行うことを特徴とす
る電解型オゾン水製造装置の再生方法。 - 【請求項2】 電解時に陰極側で生成されるアルカリ水
溶液により、前記高分子電解質膜と陽極及び陰極の洗浄
に用いた酸性溶液を中和して排水する請求項1に記載の
再生方法。 - 【請求項3】 高分子電解質膜と陽極及び陰極を有する
電解槽に水を連続的に導入し陽極と陰極の間に直流電圧
を印加することにより陽極側からオゾン水を取り出す電
解型オゾン水製造装置の再生方法であって、 脱イオン水または蒸留水を陽極側に供給して、電解を行
うことにより上記電解質膜の再生処理を行うことを特徴
とする電解型オゾン水製造装置の再生方法。 - 【請求項4】 陽極側では上記脱イオン水または蒸留水
を封入して、陰極側では通水しながら電解を行う請求項
3の再生方法。 - 【請求項5】 電流密度0.01〜0.2A/cm2 で
電解を行う請求項3または4に記載の再生方法。 - 【請求項6】 脱イオン水または蒸留水を陽極側及び陰
極側に供給する請求項3〜5のいずれかに記載の再生方
法。 - 【請求項7】 陽極側には脱イオン水または蒸留水を供
給し、陰極側には、Ca2+及びMg2+等の2価イオンが
陽イオン交換により除去されたイオン交換水を供給する
請求項6に記載の再生方法。 - 【請求項8】 高分子電解質膜と陽極及び陰極を有する
電解槽に水を連続的に導入し陽極と陰極の間に直流電圧
を印加することにより陽極側からオゾン水を取り出す電
解型オゾン水製造装置であって、 電解槽の上流側に洗浄液供給手段を有してなることを特
徴とする電解型オゾン水製造装置。 - 【請求項9】 前記洗浄液供給手段が、洗浄液タンクと
送給ポンプからなる請求項8の電解型オゾン水製造装
置。 - 【請求項10】 前記洗浄液が酸性溶液である請求項8
または9に記載の電解型オゾン水製造装置。 - 【請求項11】 高分子電解質膜と陽極及び陰極を有す
る電解槽に水を連続的に導入し陽極と陰極の間に直流電
圧を印加することにより陽極側からオゾン水を取り出す
電解型オゾン水製造装置であって、 電解槽の上流側に脱イオン水または蒸留水の供給手段を
有してなることを特徴とする電解型オゾン水製造装置。 - 【請求項12】 電解槽への水の供給流路に陽イオン交
換槽を設けてなる請求項8〜11に記載の電解型オゾン
水製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8291951A JPH10130876A (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 電解型オゾン水製造装置及びその再生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8291951A JPH10130876A (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 電解型オゾン水製造装置及びその再生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130876A true JPH10130876A (ja) | 1998-05-19 |
Family
ID=17775580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8291951A Pending JPH10130876A (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 電解型オゾン水製造装置及びその再生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10130876A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002069679A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-08 | Hiroichi Shioda | オゾナイザー |
| JP2008000666A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Kobe Steel Ltd | オゾン水製造方法、オゾン水製造装置、およびこれらに使用される洗浄剤 |
| JP2010155227A (ja) * | 2009-01-05 | 2010-07-15 | Nikka Micron Kk | オゾン水生成装置 |
| WO2011135748A1 (en) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | Aquaecos Ltd. | Membrane-electrode assembly, electrolytic cell using the same, method and apparatus for producing ozone water, method for disinfection and method for wastewater or waste fluid treatment |
| WO2012132963A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | クロリンエンジニアズ株式会社 | オゾン発生用電解セルの始動方法 |
| WO2013035762A1 (en) | 2011-09-08 | 2013-03-14 | Aquaecos Ltd. | Electrolysis system and electrolysis method for the same |
| JP2013255899A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Suisei Kogyo Kk | オゾン水生成装置のリフレッシュ洗浄方法 |
| CN105603453A (zh) * | 2014-11-24 | 2016-05-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种固态聚合物电解质水电解池的原位再生方法 |
| US10053380B2 (en) | 2015-07-03 | 2018-08-21 | Aquaecos Ltd. | Electrolysis device and apparatus for producing electrolyzed ozonated water |
| WO2020109595A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Sedo Engineering Sa | Electrochemical reactor and its cleaning or regeneration |
| US11629418B2 (en) | 2018-11-30 | 2023-04-18 | Sedo Engineering Sa | By-products (impurity) removal |
| US11753730B2 (en) | 2018-11-30 | 2023-09-12 | Sedo Engineering Sa | Leucodye (such as leucoindigo) as dispersing aid |
-
1996
- 1996-11-01 JP JP8291951A patent/JPH10130876A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002069679A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-08 | Hiroichi Shioda | オゾナイザー |
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| WO2011135748A1 (en) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | Aquaecos Ltd. | Membrane-electrode assembly, electrolytic cell using the same, method and apparatus for producing ozone water, method for disinfection and method for wastewater or waste fluid treatment |
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| WO2012132963A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | クロリンエンジニアズ株式会社 | オゾン発生用電解セルの始動方法 |
| WO2013035762A1 (en) | 2011-09-08 | 2013-03-14 | Aquaecos Ltd. | Electrolysis system and electrolysis method for the same |
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| US10053380B2 (en) | 2015-07-03 | 2018-08-21 | Aquaecos Ltd. | Electrolysis device and apparatus for producing electrolyzed ozonated water |
| WO2020109595A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Sedo Engineering Sa | Electrochemical reactor and its cleaning or regeneration |
| CN113166954A (zh) * | 2018-11-30 | 2021-07-23 | 赛杜工程股份有限公司 | 电化学反应器和它的清洁或再生 |
| US11629418B2 (en) | 2018-11-30 | 2023-04-18 | Sedo Engineering Sa | By-products (impurity) removal |
| US11753730B2 (en) | 2018-11-30 | 2023-09-12 | Sedo Engineering Sa | Leucodye (such as leucoindigo) as dispersing aid |
| US12104262B2 (en) | 2018-11-30 | 2024-10-01 | Sedo Engineering Sa | Electrochemical reactor and its cleaning or regeneration |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030107 |