JPH1057960A

JPH1057960A - 電解水の生成方法及び装置

Info

Publication number: JPH1057960A
Application number: JP8234660A
Authority: JP
Inventors: Keisen So; 慶泉蘇; Tsunehiro Noda; 倫弘野田; Riyouji Tsukii; 良治築井
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】陰極表面や隔膜表面に炭酸カルシウムスケー
ルの生成が起きないようにした電解水の生成方法及び装
置を提供する。【解決手段】多孔質隔膜１１によって仕切られた陽極
室８と陰極室１０にそれぞれ陽極７と陰極９を設け、該
陽極７と陰極９の間に直流電圧１５が印可されている隔
膜電解工程６で、塩化ナトリウム及び／又は硫酸ナトリ
ウム１を添加した水１６を電気分解する電解水の生成方
法において、前記被処理水１を陽極室で生成した酸性水
１７の一部と混合３した後、陽極室８に通水し、水の一
部を隔膜を通過させて陰極室１０からアルカリ水として
排出１９し、残部を陽極室８から酸性水１７として排出
することとしたものであり、前記生成方法において、電
解を一定時間経過毎に一時停止し、生成した酸性水を陰
極室に導入して洗浄処理するのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解水の生成方法
又は装置に係り、特に隔膜電解法によるアルカリイオン
水、酸性水の製造や、排水の浄化処理に用いる電解水の
生成方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道水を隔膜電解、即ち、水道水にカル
シウム塩を添加して隔膜電解することによりアルカリイ
オン水を生成するか、又は水道水に塩化ナトリウムや硫
酸ナトリウムを添加して隔膜電解することにより酸性水
を生成するに際して、陰極及び隔膜の表面に炭酸カルシ
ウムや水酸化マグネシウム等の非導電性皮膜が形成し、
その結果電解電圧が上昇、やがて電解不能に陥る現象が
見られる。従来のスケール洗浄技術として、一定間隔毎
に陰極を陽極に、陽極を陰極に転換して電解を行うとい
う、近年に開発された極性反転方式が広く用いられてい
る。しかしながら、前記極性反転方式採用の場合は、一
般的に、陽極と陰極の両方において、チタン等の基材に
Ｐｔ，ＩｒＯ₂やＲｕＯ₂等の白金族触媒皮膜を被覆し
てなる電極を採用しているが、本来不溶性陽極としての
み使用すべき該電極に陰極電位を印可するので、触媒皮
膜の消耗が激しく、電極寿命が大幅に低下する問題点を
抱える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、陰極表面や隔膜表面に炭酸カルシ
ウムスケールの生成が起きないようにした電解水の生成
方法及び装置を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、多孔質隔膜によって仕切られた陽極室
と陰極室にそれぞれ陽極と陰極を設け、該陽極と陰極の
間に直流電圧が印可されている隔膜電解工程で、塩化ナ
トリウム及び／又は硫酸ナトリウムを添加した水を電気
分解する電解水の生成方法において、前記被処理水を陽
極室で生成した酸性水の一部と混合した後、陽極室に通
水し、水の一部を隔膜を通過させて陰極室からアルカリ
水として排出し、残部を陽極室から酸性水として排出す
ることを特徴とする電解水の生成方法としたものであ
る。前記生成方法において、電解を一定時間経過毎に一
時停止し、生成した酸性水を陰極室に導入して洗浄処理
するのがよい。

【０００５】また、本発明では、多孔質隔膜によって仕
切られた陽極室と陰極室にそれぞれ陽極と陰極を設けた
隔膜電解槽で、塩化ナトリウム及び／又は硫酸ナトリウ
ムを添加した水を電気分解する電解水の生成装置におい
て、前記電解槽で生成する酸性水を循環する酸性水タン
クを配備し、前記被処理水を酸性水タンクに導入し、該
タンクの底部から前記隔膜電解槽の陽極室に通水し、該
陽極室からの酸性水を酸性水タンクに循環するように接
続し、該接続経路に酸性水の排出口を設けると共に、陰
極室にはアルカリ水の排出口を設けたことを特徴とする
電解水の生成装置としたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】このように、本発明では、原水を
直接に陰極室と陽極室にそれぞれ導入して電解する従来
の電解方式を改め、原水をまず酸性水タンクに導き、該
タンクにおいて酸性水と混合することにより原水中のア
ルカリ度成分、即ち、重炭酸根を脱炭酸した後に、陽極
室に循環し、陽極室から循環水の一部を隔膜を通過させ
てアルカリ水として陰極室から排出し、一方、酸性水を
酸性水タンクから連続的に取り出す方式にしたものであ
る。従来、電解方式におけるスケールの生成原理は、次
のように考えられている。陰極室に導かれた原水が、電
解によってアルカリ性になるに伴って、原水中の重炭酸
根とカルシウムイオンが下式のように反応し、除去しに
くい結晶質の炭酸カルシウムスケールが隔膜表面、特に
ｐＨが高い陰極表面に生成する。Ｃａ²⁺＋ＨＣＯ₃ ^-＋ＯＨ^- → ＣａＣＯ₃↓＋Ｈ₂Ｏ（１）

【０００７】ｐＨがさらに高くなると、原水中マグネシ
ウムイオンやカルシウムイオンが加水分解し、下式のよ
うに水酸化マグネシウムや水酸化カルシウムが生成し、
その一部が陰極表面や隔膜表面に付着し、比較的除去し
やすい水酸化物スケールとなる。Ｍｇ²⁺ ＋２ＯＨ^- → Ｍｇ（ＯＨ）₂↓ （２）Ｃａ²⁺ ＋２ＯＨ^- → Ｃａ（ＯＨ）₂↓ （３）そこで、本発明では原水を電解槽に導入して電解する前
に、まず原水をｐＨ５．５以下の酸性にて脱炭酸するこ
とにより、上記反応式（１）による炭酸カルシウムスケ
ールの生成を防ぐことにした。脱炭酸反応は下式の通り
で、酸性水タンク中の酸性水ｐＨを５．５以下、好まし
くは５．０以下にすればよい。ＨＣＯ₃ ^-＋Ｈ⁺ → ＣＯ₂↑ ＋Ｈ₂Ｏ（４）

【０００８】また、電解中に生成した水酸化マグネシウ
ムや水酸化カルシウムのスケールに対しては、一定時間
経過毎に所定洗浄時間だけ電解を一時停止すると同時
に、酸性水タンクより酸性水を洗浄水として陰極室に導
入し、前記スケールを溶解除去した後に、洗浄水を系外
に排出することにした。洗浄実施間隔は、使用する原水
の硬度によるが、通常６〜７２時間の範囲でよい。洗浄
水流量は、１〜２リットル／分の範囲で、洗浄時間は１
０〜３０分の範囲でよい。塩化ナトリウム又は／及び硫
酸ナトリウムを添加する場合では、薬品溶液を定量ポン
プにより薬品タンクから直接に酸性水タンクに注入すれ
ばよい。

【０００９】酸性水の循環流量は、酸性水生成流量の４
倍程度が適当で、例えば酸性水生成流量が２５０リット
ル／時の場合には、循環流量を１０００リットル／時に
すればよい。また、酸性水タンクの容積は、原水流量に
対して１０分ほどの滞留時間を与えるものでよく、例え
ば、原水流量が２５０リットル／時の場合には、酸性水
タンクの容積が４０リットル程度でよい。用いる隔膜は
多孔質膜であれば何でもよいが、平均孔径が０．１〜
３．０μｍの精密ろ過膜が好ましい。また、用いる電極
は不溶性のものであればよいが、陰極としてチタンの白
金メッキ電極が、陽極としてチタンの白金メッキ電極又
はＩｒＯ₂焼成電極又はＲｕＯ₂焼成電極が好適であ
る。

【００１０】次に、図面を用いて本発明を説明する。図
１に本発明の電解水生成装置の概略構成図を示す。図１
において、隔膜電解槽６には、多孔性隔膜１１によって
仕切られた陽極室８と陰極室１０にそれぞれ陽極７と陰
極９が設けられており、陽極７と陰極９にはそれぞれ直
流電源１５から直流電圧が印加されている。酸性水タン
ク３には、薬品タンク１から薬注ポンプ２で塩化ナトリ
ウム及び／又は硫酸ナトリウムが添加され、水道水１６
と生成した酸性水１７とにより混合されて、陽極室８に
供給水１８として導入される。一方陰極室１０からはア
ルカリ水１９が排出され、また酸性水１８も循環経路か
ら排出される。図において、４はレベルスイッチ、５は
循環ポンプで、１２、１３、１４はバルブである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。実施例１図１に従って製作した装置を試験に用いた。該装置で
は、隔膜電解槽はポリプロピレン樹脂製の密閉角型で、
陽極と陰極は同じく白金メッキチタン電極で、電極面積
が０．１ｍ²であった。用いた隔膜は、有機合成の親水
性処理した精密ろ過膜（ＭＦ膜）で、公称孔径が０．５
μｍであった。酸性水タンクの容積は、４０リットルで
あった。原水として某市の水道水を用いた。該水道水の
カルシウム硬度は６８ｍｇ／リットル、マグネシウム硬
度は３０ｍｇ／リットルで、Ｍアルカリ度は４３ｍｇ／
リットルであり、またｐＨが６．８であった。ここでは
前記水道水に、塩化ナトリウムを添加して電解したが、
塩化ナトリウムの添加率を前記水道水１リットル当たり
に、食塩０．５ｇとなるように、薬注ポンプ２により、
飽和食塩水を薬品タンク１から直接に酸性水タンク３に
注入した。

【００１２】試験条件は、原水流量を２５０リットル／
時、電解電流を３０アンペアの一定とした。また、酸性
水循環流量を１０００リットル／時とし、酸性水ｐＨが
５．０となるように、アルカリ水の排出量をバルブ１３
の開閉により制御した。バルブ１３を絞って、陽極室と
陰極室の圧力差を高めると、アルカリ水１９の排出量が
増加し、酸性水１７のｐＨが低下する相関関係がある。
電解電圧は、電解開始時が２５．０ボルト、２４時間連
続運転後が２７．５ボルトで、この間の電圧上昇がわず
か２．５ボルトであった。この時点で洗浄操作を実施
し、洗浄条件は洗浄時間を１０分、洗浄水流量を１リッ
トル／分とした。洗浄時はバルブ１４を閉にし、バルブ
１２を洗浄水流量が１リットル／分となるように開い
た。洗浄実施後に電解を再開すると、電解電圧がほぼ２
５．０ボルトに回復しており、洗浄効果が確認された。
以上の運転パターンを１ケ月間繰り返したが、電解電圧
に同じ傾向が確認された。なお、生成した酸性水１８の
ｐＨが４．８〜５．２、酸化還元電位が９６０〜１００
０ｍＶ、残留塩素濃度が４０〜４５ｍｇ／リットルで推
移し、アルカリ水１９の流量が３０〜３５リットル／
時、ｐＨが１１．７〜１２．０で推移していた。

【００１３】比較例１原水を直接に、陽極室と陰極室にそれぞれ導入して電解
する従来方式を、前記実施例と同じ電解条件で行った
が、２４時間運転後の電圧上昇が１５ボルトに上った。
また、生成した酸性水（ｐＨ５．０）で陰極室を洗浄し
ても、電圧低下の効果がほとんど得られなかった。試験
後に陰極表面と隔膜を観察したところ、炭酸カルシウム
の白い結晶が見られた。

【００１４】

【発明の効果】酸性水タンクを設けて、酸性水を該タン
クと陽極室との間に循環させながら、原水を電解に供す
る前に前記タンクに導入し、脱炭酸することを特徴とす
る本発明の電解方法及び装置によれば、除去が難しい炭
酸カルシウムスケールの生成を防ぐことができる。よっ
て、従来技術のように電極を極性反転させる必要がなく
なるので、電極寿命を大幅に延ばすことが可能である。
さらに、アルカリ水は隔膜を通過させて陰極室から排出
するので、アルカリ水に含まれる塩分が少ない。よっ
て、塩分のロスが少なく、塩化ナトリウム又は／及び硫
酸ナトリウムの使用量が少なくて済む効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電解水生成装置の概略構成図。

【符号の説明】

１：薬品タンク、２：薬注ポンプ、３：酸性水タンク、
４：レベルスイッチ、５：循環ポンプ、６：隔膜電解
槽、７：陽極、８：陽極室、９：陰極、１０：陰極室、
１１：隔膜、１２、１３、１４：バルブ、１５：直流電
源、１６：水道水、１７：生成酸性水、１８：循環酸性
水、１９：アルカリ水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔質隔膜によって仕切られた陽極室と
陰極室にそれぞれ陽極と陰極を設け、該陽極と陰極の間
に直流電圧が印可されている隔膜電解工程で、塩化ナト
リウム及び／又は硫酸ナトリウムを添加した水を電気分
解する電解水の生成方法において、前記被処理水を陽極
室で生成した酸性水の一部と混合した後、陽極室に通水
し、水の一部を隔膜を通過させて陰極室からアルカリ水
として排出し、残部を陽極室から酸性水として排出する
ことを特徴とする電解水の生成方法。
【請求項２】前記生成方法において、電解を一定時間
経過毎に一時停止し、生成した酸性水を陰極室に導入し
て洗浄処理することを特徴とする請求項１記載の電解水
の生成方法。
【請求項３】多孔質隔膜によって仕切られた陽極室と
陰極室にそれぞれ陽極と陰極を設けた隔膜電解槽で、塩
化ナトリウム及び／又は硫酸ナトリウムを添加した水を
電気分解する電解水の生成装置において、前記電解槽で
生成する酸性水を循環する酸性水タンクを配備し、前記
被処理水を酸性水タンクに導入し、該タンクの底部から
前記隔膜電解槽の陽極室に通水し、該陽極室からの酸性
水を酸性水タンクに循環するように接続し、該接続経路
に酸性水の排出口を設けると共に、陰極室にはアルカリ
水の排出口を設けたことを特徴とする電解水の生成装
置。