JPH10286573A - 酸性水及びアルカリ水製造用電解槽 - Google Patents
酸性水及びアルカリ水製造用電解槽Info
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- JPH10286573A JPH10286573A JP9115293A JP11529397A JPH10286573A JP H10286573 A JPH10286573 A JP H10286573A JP 9115293 A JP9115293 A JP 9115293A JP 11529397 A JP11529397 A JP 11529397A JP H10286573 A JPH10286573 A JP H10286573A
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- Japan
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- water
- ion exchange
- acidic water
- electrolytic cell
- exchange resin
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来から超純水の電解により製造される酸性
水及びアルカリ水中の不純物量を減少させて高純度の酸
性水等を製造することが試みられてきたが、電極物質の
溶出塔に起因する極微量不純物の除去は実質的に不可能
であった。本発明は、このような不純物の除去をも可能
にし、究極の高純度を有する酸性水等を製造する電解槽
を提供することを目的とする。 【構成】 超純水を電解して酸性水及びアルカリ水を得
る電解槽１の陽極室３及び／又は陰極室４の電解液取出
口８にフッ素樹脂系のイオン交換樹脂12を充填したイオ
ン交換塔13を接続する。電解槽から取り出され酸性水等
の中の不純物を前記イオン交換樹脂12に吸着させて除去
するとともに、活性ラジカルの生成を促進する。
水及びアルカリ水中の不純物量を減少させて高純度の酸
性水等を製造することが試みられてきたが、電極物質の
溶出塔に起因する極微量不純物の除去は実質的に不可能
であった。本発明は、このような不純物の除去をも可能
にし、究極の高純度を有する酸性水等を製造する電解槽
を提供することを目的とする。 【構成】 超純水を電解して酸性水及びアルカリ水を得
る電解槽１の陽極室３及び／又は陰極室４の電解液取出
口８にフッ素樹脂系のイオン交換樹脂12を充填したイオ
ン交換塔13を接続する。電解槽から取り出され酸性水等
の中の不純物を前記イオン交換樹脂12に吸着させて除去
するとともに、活性ラジカルの生成を促進する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体や液晶等の電子
機器の洗浄に使用する金属汚染のない高純度の酸性水及
び／又はアルカリ水を製造するための電解槽に関する。
機器の洗浄に使用する金属汚染のない高純度の酸性水及
び／又はアルカリ水を製造するための電解槽に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】電子部品の製造や洗浄には、
従来から該用途のために特別に調製された硫酸、フッ
酸、過酸化水素、塩酸等が使用されてきた。これらは今
後も用途に応じて使用されるが、それぞれに応じた化学
プロセスで製造された製品を特別に精製して得られたも
のであり、製造過程の触媒等から混入してくる金属成分
の除去等を行なうために操作が煩雑で結果的に高価な製
品となっている。又精製操作を丁寧に行なっても電子デ
バイスの高度化に伴う許容不純物量の低下に対しては必
ずしも十分に対応できるものではなく、新たな代替手法
が要請されている。
従来から該用途のために特別に調製された硫酸、フッ
酸、過酸化水素、塩酸等が使用されてきた。これらは今
後も用途に応じて使用されるが、それぞれに応じた化学
プロセスで製造された製品を特別に精製して得られたも
のであり、製造過程の触媒等から混入してくる金属成分
の除去等を行なうために操作が煩雑で結果的に高価な製
品となっている。又精製操作を丁寧に行なっても電子デ
バイスの高度化に伴う許容不純物量の低下に対しては必
ずしも十分に対応できるものではなく、新たな代替手法
が要請されている。
【０００３】その代替手法の１つとしてオゾン水の使用
があり、特に電気分解により製造した高濃度オゾン水
は、電子デバイスの洗浄用等として極めて有効であるこ
とが知られている。しかしオゾン水単独の使用のみでは
不十分なことがあり、オゾン水の有しない他の機能例え
ば酸化作用及び還元作用を有しかつ金属成分を全く含有
しない処理液の必要性が高まっている。該処理液とし
て、いわゆる酸性水あるいは超酸性水があり、該酸性水
は通常ｐＨが３以下で酸化還元電位（ＯＲＰ）が1.2 Ｖ
以上であり、酸化力を有するため、有機物分解を行なっ
たり金属析出物を溶解して除去する等の効果を有し、電
子デバイスの洗浄用等として使用され始めている。この
酸性水製造と同時に前記電解槽の陰極室ではｐＨが10以
上でＯＲＰが０Ｖ以下のアルカリ水が副生し、該アルカ
リ水の洗浄等の用途への使用も実用化段階に達してい
る。
があり、特に電気分解により製造した高濃度オゾン水
は、電子デバイスの洗浄用等として極めて有効であるこ
とが知られている。しかしオゾン水単独の使用のみでは
不十分なことがあり、オゾン水の有しない他の機能例え
ば酸化作用及び還元作用を有しかつ金属成分を全く含有
しない処理液の必要性が高まっている。該処理液とし
て、いわゆる酸性水あるいは超酸性水があり、該酸性水
は通常ｐＨが３以下で酸化還元電位（ＯＲＰ）が1.2 Ｖ
以上であり、酸化力を有するため、有機物分解を行なっ
たり金属析出物を溶解して除去する等の効果を有し、電
子デバイスの洗浄用等として使用され始めている。この
酸性水製造と同時に前記電解槽の陰極室ではｐＨが10以
上でＯＲＰが０Ｖ以下のアルカリ水が副生し、該アルカ
リ水の洗浄等の用途への使用も実用化段階に達してい
る。
【０００４】これらの改質された酸性水やアルカリ水
（電解活性水あるいは電解イオン水）は、高純度の酸、
アルカリあるいは過酸化水素などの試薬と同等の洗浄効
果が得られ、電解活性水は格段に安価であるため、多大
な経費節減を達成できる。前記酸性水及びアルカリ水の
電解製造時には、通常、隔膜であるイオン交換膜により
陽極室と陰極室に区画された２室型電解槽が使用され
る。そしてこの電解槽を使用して電解を行なうために
は、電解液にイオン伝導性を与えるために適切な支持電
解質を添加する。多くの場合この支持電解質が製造され
る洗浄水に残ったり、あるいは電解槽本体の内壁構成材
料が電解液に溶解して、金属イオンやパーティクルが発
生して洗浄水を汚染し、該洗浄水を半導体や液晶等の電
子機器の洗浄に使用すると、前記洗浄水中の金属イオン
等が不純物として半導体表面に付着して絶縁不良を招く
といった不都合が生じる。
（電解活性水あるいは電解イオン水）は、高純度の酸、
アルカリあるいは過酸化水素などの試薬と同等の洗浄効
果が得られ、電解活性水は格段に安価であるため、多大
な経費節減を達成できる。前記酸性水及びアルカリ水の
電解製造時には、通常、隔膜であるイオン交換膜により
陽極室と陰極室に区画された２室型電解槽が使用され
る。そしてこの電解槽を使用して電解を行なうために
は、電解液にイオン伝導性を与えるために適切な支持電
解質を添加する。多くの場合この支持電解質が製造され
る洗浄水に残ったり、あるいは電解槽本体の内壁構成材
料が電解液に溶解して、金属イオンやパーティクルが発
生して洗浄水を汚染し、該洗浄水を半導体や液晶等の電
子機器の洗浄に使用すると、前記洗浄水中の金属イオン
等が不純物として半導体表面に付着して絶縁不良を招く
といった不都合が生じる。
【０００５】従って電子機器の洗浄用等の高純度の酸性
水やアルカリ水の製造の場合には電解液中に電解質を溶
解させず、イオン交換膜自体を固体電解質として機能さ
せるようにして電解を行なう。この方法では、陽極液及
び陰極液として超純水を使用すると原料電解液及び生成
する酸性水及びアルカリ水に不純物の混入が殆どなくほ
ぼ目的とする純度の酸性水及びアルカリ水を製造でき
る。しかしながらこの方法による酸性水やアルカリ水で
も、依然として完璧に不純物が除去されている訳ではな
く、電極物質の溶出による不純物混入が避けられない。
例えば通常の酸性水製造に使用される白金めっきチタン
電極の場合、白金の溶出速度は５〜10mg／ＫＡＨであ
り、酸性水生成では１リットル当たり0.02〜0.03ＡＨの
電流を必要とするので、0.1 〜0.3 μｇの白金が溶出す
る。つまり100〜300pptの白金が共存する。この他に電
解液が接する電解槽の部分や配管からの溶出の可能性も
あるため、本発明者等は電極や電解槽構成材料を工夫し
たりして不純物混入の低減を試みた。
水やアルカリ水の製造の場合には電解液中に電解質を溶
解させず、イオン交換膜自体を固体電解質として機能さ
せるようにして電解を行なう。この方法では、陽極液及
び陰極液として超純水を使用すると原料電解液及び生成
する酸性水及びアルカリ水に不純物の混入が殆どなくほ
ぼ目的とする純度の酸性水及びアルカリ水を製造でき
る。しかしながらこの方法による酸性水やアルカリ水で
も、依然として完璧に不純物が除去されている訳ではな
く、電極物質の溶出による不純物混入が避けられない。
例えば通常の酸性水製造に使用される白金めっきチタン
電極の場合、白金の溶出速度は５〜10mg／ＫＡＨであ
り、酸性水生成では１リットル当たり0.02〜0.03ＡＨの
電流を必要とするので、0.1 〜0.3 μｇの白金が溶出す
る。つまり100〜300pptの白金が共存する。この他に電
解液が接する電解槽の部分や配管からの溶出の可能性も
あるため、本発明者等は電極や電解槽構成材料を工夫し
たりして不純物混入の低減を試みた。
【０００６】更に電解槽から取り出される酸性水をイオ
ン交換樹脂で処理して混入している金属の除去を試み
た。しかし酸性水の場合は酸化性が強いため、前記イオ
ン交換樹脂自体が消耗しかつ汚染の原因となるという問
題点が生じた。又電解液中に塩素等の陰イオンが存在す
ると、電解により次亜塩素酸等の酸化性を与える物質が
生成し、かつ副反応である水電解により水素イオンが生
成して低ｐＨとなる。しかし塩素イオンのような陰イオ
ンが存在しない場合は、３Ｈ2Ｏ→ Ｏ3 ＋ ６Ｈ+ ＋
６ｅという反応により生成するオゾンによる酸化性によ
り酸性水が生成するとされている。しかしオゾンは不安
定であり水との反応によって活性なＯＨラジカルやＯラ
ジカルを生成することが知られている。これらのラジカ
ルは高い洗浄作用を有することが確認されているが、前
記反応をうまく制御して前記ラジカルの発生量を増加さ
せて更に強い洗浄能を得るといった工夫は殆ど行なわれ
ていない。
ン交換樹脂で処理して混入している金属の除去を試み
た。しかし酸性水の場合は酸化性が強いため、前記イオ
ン交換樹脂自体が消耗しかつ汚染の原因となるという問
題点が生じた。又電解液中に塩素等の陰イオンが存在す
ると、電解により次亜塩素酸等の酸化性を与える物質が
生成し、かつ副反応である水電解により水素イオンが生
成して低ｐＨとなる。しかし塩素イオンのような陰イオ
ンが存在しない場合は、３Ｈ2Ｏ→ Ｏ3 ＋ ６Ｈ+ ＋
６ｅという反応により生成するオゾンによる酸化性によ
り酸性水が生成するとされている。しかしオゾンは不安
定であり水との反応によって活性なＯＨラジカルやＯラ
ジカルを生成することが知られている。これらのラジカ
ルは高い洗浄作用を有することが確認されているが、前
記反応をうまく制御して前記ラジカルの発生量を増加さ
せて更に強い洗浄能を得るといった工夫は殆ど行なわれ
ていない。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、前述の従来技術の問題点を解
消した、つまり水の電解により製造される酸性水及びア
ルカリ水、特に酸性水中の不純物量を更に減少させて高
純度の酸性水等を製造する電解槽を提供することを目的
とする。
消した、つまり水の電解により製造される酸性水及びア
ルカリ水、特に酸性水中の不純物量を更に減少させて高
純度の酸性水等を製造する電解槽を提供することを目的
とする。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明は、水を電解し
て陽極室で酸性水を、陰極室でアルカリ水をそれぞれ生
成する電解槽において、陽極室及び／又は陰極室の電解
液取出口にフッ素樹脂系のイオン交換樹脂を有するイオ
ン交換塔を接続したことを特徴とする酸性水及びアルカ
リ水製造用電解槽である。
て陽極室で酸性水を、陰極室でアルカリ水をそれぞれ生
成する電解槽において、陽極室及び／又は陰極室の電解
液取出口にフッ素樹脂系のイオン交換樹脂を有するイオ
ン交換塔を接続したことを特徴とする酸性水及びアルカ
リ水製造用電解槽である。
【０００９】以下本発明を詳細に説明する。本発明の特
徴は、電極物質の溶出等に起因する極微量の不純物を除
去して更に高純度の酸性水及びアルカリ水を得るため
に、電解槽外に取り出した酸性水及び／又はアルカリ水
をフッ素樹脂系のイオン交換樹脂を有するイオン交換塔
を通すことにより、金属等を除去する点にある。前述し
た通り前記酸性水を炭化水素系のイオン交換樹脂と接触
させると、該イオン交換樹脂が酸性水の有する酸化力に
より劣化しまい、溶液中に溶解してＴＯＣ上昇の原因と
なる。本発明ではフッ素樹脂系の高耐食性イオン交換樹
脂であるため劣化することはない。更に前述した通り、
イオン交換樹脂が酸性特に強酸性であると、陰イオンが
存在しない場合のオゾン生成反応の触媒となり、水酸ラ
ジカルや酸素ラジカルの生成を促進し、該ラジカルによ
り酸性水により以上の洗浄能力が付与される。更にこの
ラジカルは酸性水の極微量の有機物や樹脂では除去しき
れない金属等を酸化して除去する効果が期待され、更に
高純度の酸性水等を得ることが可能になる。
徴は、電極物質の溶出等に起因する極微量の不純物を除
去して更に高純度の酸性水及びアルカリ水を得るため
に、電解槽外に取り出した酸性水及び／又はアルカリ水
をフッ素樹脂系のイオン交換樹脂を有するイオン交換塔
を通すことにより、金属等を除去する点にある。前述し
た通り前記酸性水を炭化水素系のイオン交換樹脂と接触
させると、該イオン交換樹脂が酸性水の有する酸化力に
より劣化しまい、溶液中に溶解してＴＯＣ上昇の原因と
なる。本発明ではフッ素樹脂系の高耐食性イオン交換樹
脂であるため劣化することはない。更に前述した通り、
イオン交換樹脂が酸性特に強酸性であると、陰イオンが
存在しない場合のオゾン生成反応の触媒となり、水酸ラ
ジカルや酸素ラジカルの生成を促進し、該ラジカルによ
り酸性水により以上の洗浄能力が付与される。更にこの
ラジカルは酸性水の極微量の有機物や樹脂では除去しき
れない金属等を酸化して除去する効果が期待され、更に
高純度の酸性水等を得ることが可能になる。
【００１０】本発明によるイオン交換樹脂処理する電解
液は酸性水及びアルカリ水の両方又はいずれか一方であ
る。酸性水の処理を意図する場合には電解槽の陽極室の
陽極液取出口にラインに、フッ素樹脂系イオン交換樹
脂、好ましくは強酸型又は弱酸型のフッ素樹脂系イオン
交換樹脂、更に好ましくは強酸型フッ素樹脂系イオン交
換樹脂であるパーフルオロカーボンスルフォン酸型イオ
ン交換樹脂を充填したイオン交換塔を接続して前記電解
槽から取り出される陽極液を導入してイオン交換処理を
行なう。該パーフルオロカーボンスルフォン酸型イオン
交換樹脂は強酸型で、前述の水酸ラジカルや酸素ラジカ
ルの生成の促進に関しては最良のイオン交換樹脂であ
り、更に耐酸化性が極めて強くオゾン製造にも使用され
ることがある。なお明確ではないが、前記強酸型イオン
交換樹脂は電解で生成するオゾンや過酸化水素又は他の
ラジカルを更に活性化することが期待でき、そうなれば
なお望ましい。
液は酸性水及びアルカリ水の両方又はいずれか一方であ
る。酸性水の処理を意図する場合には電解槽の陽極室の
陽極液取出口にラインに、フッ素樹脂系イオン交換樹
脂、好ましくは強酸型又は弱酸型のフッ素樹脂系イオン
交換樹脂、更に好ましくは強酸型フッ素樹脂系イオン交
換樹脂であるパーフルオロカーボンスルフォン酸型イオ
ン交換樹脂を充填したイオン交換塔を接続して前記電解
槽から取り出される陽極液を導入してイオン交換処理を
行なう。該パーフルオロカーボンスルフォン酸型イオン
交換樹脂は強酸型で、前述の水酸ラジカルや酸素ラジカ
ルの生成の促進に関しては最良のイオン交換樹脂であ
り、更に耐酸化性が極めて強くオゾン製造にも使用され
ることがある。なお明確ではないが、前記強酸型イオン
交換樹脂は電解で生成するオゾンや過酸化水素又は他の
ラジカルを更に活性化することが期待でき、そうなれば
なお望ましい。
【００１１】イオン交換樹脂は酸の形で使用してイオン
の電解液への溶出を防止することは当然である。アルカ
リ水の処理を意図する場合には、電解槽の陰極室の陰極
液取出口のラインに、フッ素樹脂系イオン交換樹脂を充
填したイオン交換塔を接続して前記電解槽から取り出さ
れる陰極液を導入してイオン交換処理を行なう。アルカ
リ水中に除去されていない陰イオンが存在する場合には
前記フッ素樹脂系イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂に
する。前記イオン交換塔の形状等は特に限定されず、電
解槽から取り出された酸性水及び／又はアルカリ水が通
過してその中に含まれる不純物が除去できるタイプであ
れば良い。該イオン交換塔により、溶出電極物質や電解
槽構成部材や配管からの溶出不純物が除去される。
の電解液への溶出を防止することは当然である。アルカ
リ水の処理を意図する場合には、電解槽の陰極室の陰極
液取出口のラインに、フッ素樹脂系イオン交換樹脂を充
填したイオン交換塔を接続して前記電解槽から取り出さ
れる陰極液を導入してイオン交換処理を行なう。アルカ
リ水中に除去されていない陰イオンが存在する場合には
前記フッ素樹脂系イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂に
する。前記イオン交換塔の形状等は特に限定されず、電
解槽から取り出された酸性水及び／又はアルカリ水が通
過してその中に含まれる不純物が除去できるタイプであ
れば良い。該イオン交換塔により、溶出電極物質や電解
槽構成部材や配管からの溶出不純物が除去される。
【００１２】本発明の電解槽は、陽極室及び陰極室を陽
イオン交換膜（デュポン社の商品名ナフィオン117 、35
0 等）で区画した２室型電解槽とすることが望ましい。
このイオン交換膜は固体電解質として機能し、前述の樹
脂と同じくパーフルオロカーボンスルフォン酸型として
使用することが好ましい。このイオン交換膜の両面に密
着して陽極及び陰極が設置される。この陽極の陽極物質
は特に限定されないが、電解中の溶出を最小にする物質
であることが望ましく、このような物質を有する電極と
して熱分解酸化イリジウム系電極がある。通常の白金電
極をイオン交換膜に密着させて電解を行なう際の電極消
耗は１〜５mg／ＫＡＨであるのに対し、前記熱分解酸化
イリジウムでは消耗速度が1/10〜1/100 となる。前記熱
分解酸化イリジウムは、基材表面にイリジウム塩を含む
塗布液を塗布し、450 〜550 ℃の空気中で熱分解するこ
とにより得られる。前記陽極基材の形状は特に限定され
ず、例えばチタンのエクスパンドメッシュや穴明き板で
も良いが、電解質であるイオン交換膜をより有効に利用
するためには、更に微細な表面を有するチタン線やチタ
ン粉末を焼結した微細な貫通孔を有する焼結体を基材と
することが好ましい。
イオン交換膜（デュポン社の商品名ナフィオン117 、35
0 等）で区画した２室型電解槽とすることが望ましい。
このイオン交換膜は固体電解質として機能し、前述の樹
脂と同じくパーフルオロカーボンスルフォン酸型として
使用することが好ましい。このイオン交換膜の両面に密
着して陽極及び陰極が設置される。この陽極の陽極物質
は特に限定されないが、電解中の溶出を最小にする物質
であることが望ましく、このような物質を有する電極と
して熱分解酸化イリジウム系電極がある。通常の白金電
極をイオン交換膜に密着させて電解を行なう際の電極消
耗は１〜５mg／ＫＡＨであるのに対し、前記熱分解酸化
イリジウムでは消耗速度が1/10〜1/100 となる。前記熱
分解酸化イリジウムは、基材表面にイリジウム塩を含む
塗布液を塗布し、450 〜550 ℃の空気中で熱分解するこ
とにより得られる。前記陽極基材の形状は特に限定され
ず、例えばチタンのエクスパンドメッシュや穴明き板で
も良いが、電解質であるイオン交換膜をより有効に利用
するためには、更に微細な表面を有するチタン線やチタ
ン粉末を焼結した微細な貫通孔を有する焼結体を基材と
することが好ましい。
【００１３】陰極物質も特に限定されないが、炭素とフ
ッ素樹脂の多孔性焼結体上に白金を触媒として担持した
ものが特に好ましく用いられる。陽極及び陰極をそれぞ
れイオン交換膜に密着させた前記電解槽の両極間に通電
すると、陰極室からは水素が発生し、陽極室では酸素発
生が主反応となるが、この他に最大数％の電流効率でオ
ゾンが発生する。又塩素根がある場合には次亜塩素酸の
発生があり、前記オゾンや次亜塩素酸が酸化還元電位上
昇の要因となる。他方陰極室では専ら水素発生が生じ、
該水素の陰極液への溶け込みにより還元性が保持され
る。但し水素原子は非常に小さく、容易にイオン交換膜
を透過して陽極側に移行し酸化還元電位を下げる可能性
がある。この水素移行を最小限とするためには、イオン
交換膜の透過抵抗を増加させれば良く、具体的にはイオ
ン交換膜を複数枚重ねて使用することができ、これによ
り不純物の混入も最小とすることが可能になる。前述し
た酸性水及びアルカリ水の電解製造は、前記電解槽の陽
極室及び陰極室の少なくとも一方、特に陽極室側に水好
ましくは純水や超純水を供給しながら両極間に通電して
行なう。電解条件は特に限定されないが、オゾン生成が
好ましいことから電流密度をある程度高く、可能ならば
30〜100 A/dm2 で電解できれば、なお好ましい。電解温
度は最大でも50℃程度に抑えることが好ましく、必要に
応じて前記電解槽に冷却機構を設置して電解温度を制御
できるようにしても良い。
ッ素樹脂の多孔性焼結体上に白金を触媒として担持した
ものが特に好ましく用いられる。陽極及び陰極をそれぞ
れイオン交換膜に密着させた前記電解槽の両極間に通電
すると、陰極室からは水素が発生し、陽極室では酸素発
生が主反応となるが、この他に最大数％の電流効率でオ
ゾンが発生する。又塩素根がある場合には次亜塩素酸の
発生があり、前記オゾンや次亜塩素酸が酸化還元電位上
昇の要因となる。他方陰極室では専ら水素発生が生じ、
該水素の陰極液への溶け込みにより還元性が保持され
る。但し水素原子は非常に小さく、容易にイオン交換膜
を透過して陽極側に移行し酸化還元電位を下げる可能性
がある。この水素移行を最小限とするためには、イオン
交換膜の透過抵抗を増加させれば良く、具体的にはイオ
ン交換膜を複数枚重ねて使用することができ、これによ
り不純物の混入も最小とすることが可能になる。前述し
た酸性水及びアルカリ水の電解製造は、前記電解槽の陽
極室及び陰極室の少なくとも一方、特に陽極室側に水好
ましくは純水や超純水を供給しながら両極間に通電して
行なう。電解条件は特に限定されないが、オゾン生成が
好ましいことから電流密度をある程度高く、可能ならば
30〜100 A/dm2 で電解できれば、なお好ましい。電解温
度は最大でも50℃程度に抑えることが好ましく、必要に
応じて前記電解槽に冷却機構を設置して電解温度を制御
できるようにしても良い。
【００１４】図１は本発明のイオン交換塔を有する酸性
水及びアルカリ水製造用電解槽の一例を示す概略縦断面
図である。電解槽本体１は、イオン交換膜２により陽極
室３と陰極室４に区画され、前記イオン交換膜２の陽極
室側には多孔性の陽極５が、又陰極室側には多孔性の陰
極６がそれぞれ密着している。前記陽極室３の下側部に
は陽極液供給口７が又上側部には陽極液取出口８がそれ
ぞれ形成され、かつ前記陰極室４の下側部には陰極液供
給口９が又上側部には陰極液取出口10がそれぞれ形成さ
れている。前記陽極液取出口８は上向きに90°折り曲げ
られかつ先端にテーパー11が形成されている。このテー
パー11には、内部にパーフルオロカーボンスルフォン酸
型のイオン交換樹脂粒子12が充填されたイオン交換塔13
の下端部のテーパー14が当接しかつ固定され、陽極室か
ら取り出された陽極液、つまり酸性水がこのイオン交換
塔13に導かれて不純物除去が行なわれるようになってい
る。
水及びアルカリ水製造用電解槽の一例を示す概略縦断面
図である。電解槽本体１は、イオン交換膜２により陽極
室３と陰極室４に区画され、前記イオン交換膜２の陽極
室側には多孔性の陽極５が、又陰極室側には多孔性の陰
極６がそれぞれ密着している。前記陽極室３の下側部に
は陽極液供給口７が又上側部には陽極液取出口８がそれ
ぞれ形成され、かつ前記陰極室４の下側部には陰極液供
給口９が又上側部には陰極液取出口10がそれぞれ形成さ
れている。前記陽極液取出口８は上向きに90°折り曲げ
られかつ先端にテーパー11が形成されている。このテー
パー11には、内部にパーフルオロカーボンスルフォン酸
型のイオン交換樹脂粒子12が充填されたイオン交換塔13
の下端部のテーパー14が当接しかつ固定され、陽極室か
ら取り出された陽極液、つまり酸性水がこのイオン交換
塔13に導かれて不純物除去が行なわれるようになってい
る。
【００１５】
【実施例】次に本発明に係わる電解槽による酸性水及び
アルカリ水製造の実施例を記載するが、該実施例は本発
明を限定するものではない。
アルカリ水製造の実施例を記載するが、該実施例は本発
明を限定するものではない。
【００１６】
【実施例１〜４】陽イオン交換膜ナフィオン117 （デュ
ポン社製）の陽極面側に、イリジウム酸化物触媒を担持
したチタン製の多孔性陽極を、陰極面側に、白金触媒を
担持したチタン製の多孔性陰極をそれぞれ密着させた。
円筒形の電解槽に前記陽イオン交換膜を装着して該電解
槽を陽極室と陰極室に区画した。陽極室側又は陰極室側
の一方の出口にデュポン社製のナフィオン樹脂ＮＲ−50
を500 ｇ充填したイオン交換塔を接続した。
ポン社製）の陽極面側に、イリジウム酸化物触媒を担持
したチタン製の多孔性陽極を、陰極面側に、白金触媒を
担持したチタン製の多孔性陰極をそれぞれ密着させた。
円筒形の電解槽に前記陽イオン交換膜を装着して該電解
槽を陽極室と陰極室に区画した。陽極室側又は陰極室側
の一方の出口にデュポン社製のナフィオン樹脂ＮＲ−50
を500 ｇ充填したイオン交換塔を接続した。
【００１７】実施例１では、陽極供給液及び陰極供給液
とも純水とし、陽極室出口に前記イオン交換塔を接続
し、塔入口及び塔出口における生成酸性水のナトリウム
イオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及びＴＯＣ（全有機
炭素）を測定した。実施例２では、陽極供給液を塩酸、
陰極供給液を純水とし、陽極室出口に前記イオン交換塔
を接続し、塔入口及び塔出口における酸性水のナトリウ
ムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及びＴＯＣ（全有
機炭素）を測定した。実施例３では、陽極供給液及び陰
極供給液とも純水とし、陰極室出口に前記イオン交換塔
を接続し、塔入口及び塔出口におけるアルカリ水のナト
リウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及びＴＯＣ
（全有機炭素）を測定した。実施例４では、陽極供給液
を純水、陰極供給液をアンモニア水とし、陰極室出口に
前記イオン交換塔を接続し、塔入口及び塔出口における
アルカリ水のナトリウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄
濃度及びＴＯＣ（全有機炭素）を測定した。それぞれの
結果を表１に示した。
とも純水とし、陽極室出口に前記イオン交換塔を接続
し、塔入口及び塔出口における生成酸性水のナトリウム
イオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及びＴＯＣ（全有機
炭素）を測定した。実施例２では、陽極供給液を塩酸、
陰極供給液を純水とし、陽極室出口に前記イオン交換塔
を接続し、塔入口及び塔出口における酸性水のナトリウ
ムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及びＴＯＣ（全有
機炭素）を測定した。実施例３では、陽極供給液及び陰
極供給液とも純水とし、陰極室出口に前記イオン交換塔
を接続し、塔入口及び塔出口におけるアルカリ水のナト
リウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及びＴＯＣ
（全有機炭素）を測定した。実施例４では、陽極供給液
を純水、陰極供給液をアンモニア水とし、陰極室出口に
前記イオン交換塔を接続し、塔入口及び塔出口における
アルカリ水のナトリウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄
濃度及びＴＯＣ（全有機炭素）を測定した。それぞれの
結果を表１に示した。
【００１８】
【比較例１〜４】イオン交換塔に充填するイオン交換樹
脂として炭化水素系カチオン交換樹脂Ｃ−20（住友化学
工業株式会社製）を使用したこと以外は実施例１〜４と
同様にして電解槽を構成した。比較例１では、陽極供給
液及び陰極供給液とも純水とし、陽極室出口に前記イオ
ン交換塔を接続し、塔入口及び塔出口における生成酸性
水のナトリウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及び
ＴＯＣ（全有機炭素）を測定した。比較例２では、陽極
供給液を塩酸、陰極供給液を純水とし、陽極室出口に前
記イオン交換塔を接続し、塔入口及び塔出口における酸
性水のナトリウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及
びＴＯＣ（全有機炭素）を測定した。比較例３では、陽
極供給液及び陰極供給液とも純水とし、陰極室出口に前
記イオン交換塔を接続し、塔入口及び塔出口におけるア
ルカリ水のナトリウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃
度及びＴＯＣ（全有機炭素）を測定した。比較例４で
は、陽極供給液を純水、陰極供給液をアンモニア水と
し、陰極室出口に前記イオン交換塔を接続し、塔入口及
び塔出口におけるアルカリ水のナトリウムイオン濃度、
カリウム濃度、鉄濃度及びＴＯＣ（全有機炭素）を測定
した。それぞれの結果を表１に示した。実施例と比較例
を比較すると、比較例では炭化水素系樹脂の溶出に起因
すると推測されるＴＯＣ上昇が顕著であった。
脂として炭化水素系カチオン交換樹脂Ｃ−20（住友化学
工業株式会社製）を使用したこと以外は実施例１〜４と
同様にして電解槽を構成した。比較例１では、陽極供給
液及び陰極供給液とも純水とし、陽極室出口に前記イオ
ン交換塔を接続し、塔入口及び塔出口における生成酸性
水のナトリウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及び
ＴＯＣ（全有機炭素）を測定した。比較例２では、陽極
供給液を塩酸、陰極供給液を純水とし、陽極室出口に前
記イオン交換塔を接続し、塔入口及び塔出口における酸
性水のナトリウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃度及
びＴＯＣ（全有機炭素）を測定した。比較例３では、陽
極供給液及び陰極供給液とも純水とし、陰極室出口に前
記イオン交換塔を接続し、塔入口及び塔出口におけるア
ルカリ水のナトリウムイオン濃度、カリウム濃度、鉄濃
度及びＴＯＣ（全有機炭素）を測定した。比較例４で
は、陽極供給液を純水、陰極供給液をアンモニア水と
し、陰極室出口に前記イオン交換塔を接続し、塔入口及
び塔出口におけるアルカリ水のナトリウムイオン濃度、
カリウム濃度、鉄濃度及びＴＯＣ（全有機炭素）を測定
した。それぞれの結果を表１に示した。実施例と比較例
を比較すると、比較例では炭化水素系樹脂の溶出に起因
すると推測されるＴＯＣ上昇が顕著であった。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明は、水を電解して陽極室で酸性水
を、陰極室でアルカリ水をそれぞれ生成する電解槽にお
いて、陽極室及び／又は陰極室の電解液取出口にフッ素
樹脂系のイオン交換樹脂を有するイオン交換塔を接続し
たことを特徴とする酸性水及びアルカリ水製造用電解槽
である。
を、陰極室でアルカリ水をそれぞれ生成する電解槽にお
いて、陽極室及び／又は陰極室の電解液取出口にフッ素
樹脂系のイオン交換樹脂を有するイオン交換塔を接続し
たことを特徴とする酸性水及びアルカリ水製造用電解槽
である。
【００２１】本発明では、酸性水及び／又はアルカリ水
に極微量混入する恐れのある電極物質及び配管や電解槽
構成部材の溶出による不純物主として金属不純物を、電
解処理して電解槽から取り出した後に、フッ素樹脂系の
イオン交換樹脂で処理し除去するようにしている。この
フッ素樹脂系のイオン交換樹脂は酸性水及びアルカリ水
に対して安定でそのイオン交換能により前記極微量不純
物である金属を吸着して酸性水やアルカリ水から除去す
る。その際に前記フッ素樹脂系のイオン交換樹脂をパー
フルオロカーボンスルフォン酸型のイオン交換樹脂のよ
うな強酸性樹脂としておくと、酸化性及び洗浄能を向上
させる各種ラジカルの生成を促進して酸性水の酸化力を
高めるとともに、該酸性水中に含まれる極微量の有機物
や樹脂では除去しきれない金属を酸化して除去すること
を可能にする。電解槽に供給する原料水として超純水を
使用すると、前記イオン交換塔による不純物除去により
究極の高純度の酸性水等を製造できる。本発明の電解槽
における好ましい陽極として熱分解酸化イリジウム系電
極がある。この電極の消耗速度は通常の白金電極の消耗
速度の1/10〜1/100 であり、非常に顕著な耐久性を有し
ている。
に極微量混入する恐れのある電極物質及び配管や電解槽
構成部材の溶出による不純物主として金属不純物を、電
解処理して電解槽から取り出した後に、フッ素樹脂系の
イオン交換樹脂で処理し除去するようにしている。この
フッ素樹脂系のイオン交換樹脂は酸性水及びアルカリ水
に対して安定でそのイオン交換能により前記極微量不純
物である金属を吸着して酸性水やアルカリ水から除去す
る。その際に前記フッ素樹脂系のイオン交換樹脂をパー
フルオロカーボンスルフォン酸型のイオン交換樹脂のよ
うな強酸性樹脂としておくと、酸化性及び洗浄能を向上
させる各種ラジカルの生成を促進して酸性水の酸化力を
高めるとともに、該酸性水中に含まれる極微量の有機物
や樹脂では除去しきれない金属を酸化して除去すること
を可能にする。電解槽に供給する原料水として超純水を
使用すると、前記イオン交換塔による不純物除去により
究極の高純度の酸性水等を製造できる。本発明の電解槽
における好ましい陽極として熱分解酸化イリジウム系電
極がある。この電極の消耗速度は通常の白金電極の消耗
速度の1/10〜1/100 であり、非常に顕著な耐久性を有し
ている。
【図１】本発明のイオン交換塔を有する酸性水及びアル
カリ水製造用電解槽の一例を示す概略縦断面図。
カリ水製造用電解槽の一例を示す概略縦断面図。
１・・・電解槽本体 ２・・・イオン交換膜 ３・・・
陽極室 ４・・・陰極室 ５・・・陽極 ６・・・陰極
７・・・陽極液供給口 ８・・・陽極液取出口 ９・
・・陰極液供給口 10・・・陰極液取出口 11・・・テ
ーパー 12・・・イオン交換樹脂粒子 13・・・イオン
交換塔 14・・・テーパー
陽極室 ４・・・陰極室 ５・・・陽極 ６・・・陰極
７・・・陽極液供給口 ８・・・陽極液取出口 ９・
・・陰極液供給口 10・・・陰極液取出口 11・・・テ
ーパー 12・・・イオン交換樹脂粒子 13・・・イオン
交換塔 14・・・テーパー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 正志 神奈川県藤沢市遠藤2023番地15 ペルメレ ック電極株式会社内 (72)発明者 錦 善則 神奈川県藤沢市遠藤2023番地15 ペルメレ ック電極株式会社内 (72)発明者 島宗 孝之 神奈川県藤沢市遠藤2023番地15 ペルメレ ック電極株式会社内 (72)発明者 速水 直哉 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会 社東芝生産技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 水を電解して陽極室で酸性水を、陰極室
でアルカリ水をそれぞれ生成する電解槽において、陽極
室及び／又は陰極室の電解液取出口にフッ素樹脂系のイ
オン交換樹脂を有するイオン交換塔を接続したことを特
徴とする酸性水及びアルカリ水製造用電解槽。 - 【請求項２】 イオン交換樹脂が、パーフルオロカーボ
ンスルフォン酸型イオン交換樹脂である請求項１に記載
の電解槽。 - 【請求項３】 陽極が、基材上に酸化イリジウムを被覆
した陽極である請求項１に記載の電解槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11529397A JP4038253B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 酸性水及びアルカリ水製造用電解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11529397A JP4038253B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 酸性水及びアルカリ水製造用電解槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10286573A true JPH10286573A (ja) | 1998-10-27 |
| JP4038253B2 JP4038253B2 (ja) | 2008-01-23 |
Family
ID=14659072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11529397A Expired - Lifetime JP4038253B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 酸性水及びアルカリ水製造用電解槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4038253B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101195294B1 (ko) * | 2011-03-30 | 2012-10-26 | 이재용 | 고농도의 용존수소를 갖는 전해기능수의 생성장치 |
| JP2013202539A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Toto Ltd | 酸性水生成装置およびトイレ装置 |
| WO2014014143A1 (ko) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | 임신교 | 고농도의 용존수소를 갖는 전해기능수의 생성장치 |
| CN104024480A (zh) * | 2012-08-27 | 2014-09-03 | 希姆斯仿生有限公司 | 酸性水电解槽及其酸性水的利用方法 |
-
1997
- 1997-04-16 JP JP11529397A patent/JP4038253B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101195294B1 (ko) * | 2011-03-30 | 2012-10-26 | 이재용 | 고농도의 용존수소를 갖는 전해기능수의 생성장치 |
| JP2013202539A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Toto Ltd | 酸性水生成装置およびトイレ装置 |
| WO2014014143A1 (ko) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | 임신교 | 고농도의 용존수소를 갖는 전해기능수의 생성장치 |
| CN104024480A (zh) * | 2012-08-27 | 2014-09-03 | 希姆斯仿生有限公司 | 酸性水电解槽及其酸性水的利用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4038253B2 (ja) | 2008-01-23 |
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