JPH11221570A - 有機汚水の分解電極及びそれを用いた有機汚水の分解方法、及びそれを用いた有機汚水の分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は蛋白質等の窒素含有有機化合物のよ
うな完全にイオン化しない有機物を低い電解電圧で分解
し短時間のうちにＴＯＣを除去でき、消費電力に対する
処理量が多く、処理水の中和処理が不要でかつスカム等
を発生しない、利便性に優れた有機汚水の分解電極の提
供を目的とする。 【解決手段】 電極基材１の表面を電極被覆材２で覆っ
た分解電極であって、電極被覆材２の表面には有機汚水
中の窒素含有有機化合物を捕捉する捕捉材３が被覆され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機汚水、特に窒素
含有有機化合物を含んだ有機汚水、たとえば食品加工
場、水産加工場、酒造場、畜産場、屎尿処理場、排水処
理施設から排水される有機汚水の処理や、各家庭等で循
環温浴器の浴水を浄化するために好適な窒素含有有機汚
水の分解電極及びそれを用いた窒素含有有機汚水の分解
方法、及びそれを用いた窒素含有有機汚水の分解装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年社会的に環境保護が強く叫ばれるよ
うになり、窒素や燐及び炭素等の元素から構成される有
機物を含んだ排水は河川や湖沼等を富栄養化し環境を悪
化させるため窒素や燐及び炭素等の元素から構成される
有機物を除去して放水しなければならなくなっている。

【０００３】従来はこうした有機物が高濃度であれば、
水分を蒸発させて燃焼する方法や、噴霧燃焼法で燃焼さ
せる方法で処理していた。一般的な汚水では有機成分は
ｐｐｍオーダーの低濃度であるが、このような汚水の場
合は活性汚泥法による分解あるいは活性炭等による吸着
処理がなされてきた。

【０００４】しかし、焼却方法では、省エネルギー性に
欠けるとともに地球温暖化上好ましくないという問題点
があった。また活性汚泥法による生物処理では反応速度
が遅く、大量の排水を処理する為には膨大な敷地と時間
が必要になる。しかも微生物を取り扱う為に温度やｐＨ
の適切な管理が必要であり、更に常時一定の溶液濃度保
持が必要であり、微生物の活動を損なう物質の混入を阻
止するという煩わしい管理や制御が必要であった。そし
てこうした煩わしい管理や制御を施した上でも微生物処
理では全有機炭素ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ
Ｃａｒｂｏｎ）がかなり残留し、処理としては不完全
で満足行くものではないという課題があった。

【０００５】また従来の循環温浴器における浴水の浄化
方法は、浴水中の好気性浄化細菌を濾過材に繁殖させ、
浴水中に溶解した有機物を分解することによって浴水中
のＴＯＣの低減が行われてきた。しかし循環温浴器の設
置後、好気性浄化細菌が繁殖するまでの立ち上がり時間
が１０日から１４日程度必要であり、設置後直ちに本来
性能が発揮されないという課題を有していた。また浴水
の水質、入浴者の体質、薬剤服用者の入浴あるいはレジ
オネラ細菌を殺菌するために次亜塩素酸や熱による処理
が必要であり、この場合、好気性浄化細菌の繁殖率の低
下や死滅等により浴水の浄化性能が大きく変動するとい
った課題を有していた。また好気性浄化細菌を常に良好
な状態に維持するために、循環温浴器の運転中は浴水の
温度を３５℃程度に保持する必要があるため入浴しない
ときにでも浴水の温度を前記の温度に保持する必要があ
るために常にヒーターに通電する必要があるため、省エ
ネルギー性に欠けるといった課題があった。

【０００６】こうした課題を解決するために、特開平６
−２９６９９２号公報には、有機酸含有排水の浄化方法
として、汚水中に電解質塩を添加し電解するとともに、
オゾン処理、紫外線処理を同時に行って、汚水中の有機
酸を炭酸ガスに分解する方法が提案されている。

【０００７】しかしこの方法は排水中の分解できる有機
物が有機酸だけであり汎用性に欠け、またオゾン処理や
紫外線（ＵＶ）処理を行わなければならず、作業が煩雑
で処理作業性に欠けるとともに、オゾン発生装置等を要
し装置が大型化しコストがかかるといった課題があっ
た。また循環温浴器の浴水の有機物除去では、オゾンは
浴室のような狭く密閉された空間では人体に影響を与え
る可能性があり、また紫外線単独では溶存する蛋白質な
どの窒素を含む有機炭素化合物を除去できないといった
課題を有していた。

【０００８】また特開平５−２３６７３号公報には、有
機性汚水を電解処理し有機成分を分解する際に、陽極と
して溶解性陽極と不溶性陽極を使用して電解を行い、不
溶性陽極で有機成分の分解を行い、分解生成物を溶解性
陽極の溶解によって生じる微粒子とともにフロック化す
ることにより凝集あるいは沈降を促して分解生成物質の
分離を容易に行わせる方法が提案されている。

【０００９】この方法では不溶性陽極として白金あるい
は酸化鉛を用いている。白金は非常に安定な電極であり
人体や環境には安全であるが、酸素過電圧が高くないた
めに一般に陽極電位を貴に分極させてゆくと結合エネル
ギーに相当する酸化還元電位に達する前に酸素発生が起
こり、かつこの反応が支配的になるため効率的に有機物
の酸化分解ができないといった課題を有している。また
一方酸化鉛電極は白金より一般的に酸素過電圧は高く有
機物の分解性能は高いが、基体金属との密着性が低いた
め被覆された酸化鉛層が剥離をおこし水中に流出するた
め一般の汚水処理や、循環温浴器の浴水浄化処理ではこ
うして流出した酸化鉛による２次的な環境汚染や人体へ
の影響を考慮すると容易に用いることができないという
課題があった。さらにこの方法ではアルミ等の溶解性の
電極を用いるためにフロックが生成することから定期的
にフロックの処理が必要になり作業性に欠けるといった
課題もある。

【００１０】これらの課題を解決するものとして、特開
昭６３−２２１８８８号公報には、ドープしたＳｎＯ₂
（酸化錫）電極を用い溶液中の有機物を酸化分解しＴＯ
Ｃを減少させるための、電解による工業汚水浄化方法が
開示されている。この方法は、酸化錫電極のような前記
二酸化鉛電極より酸素過電圧の高い電極を用いることに
より高い電極電位で有機物を無機化でき、また白金より
酸素過電圧が高いため同一の電解電流を流したときは酸
素発生を抑制することができるため低い電解電圧で分解
でき、エネルギー効率を上げることができる。

【００１１】たとえば一辺５０ｍｍ及び目開き６ｍｍの
正方形切片のチタンエキスパンドメタルをクロロテン及
びアセトン中で脱脂し引き続き煮沸した蓚酸中でエッチ
ング後加熱板の上に置き、かつ４５０℃の温度に加熱
し、酢酸エチル中の無水ＳｎＣｌ₄の０．７ｍｏｌ／Ｌ
溶液を噴霧しＣｌ^-でドープされたＳｎＯ₂皮膜が形成さ
れた電極を調製し、この電極を陽極として、また正方形
切片の白金で被覆されたチタンエキスパンドメタルを陰
極として用いるものである。実施例として、安息香酸
（Ｃ₆Ｈ₅ＣＯＯＨ）１０ｐｐｍと０．５規定硫酸ナトリ
ウム（Ｎａ₂ＳＯ₄）溶液からなる電解液に１００ｍＡの
定電流で、比較のために酸化鉛（ＰｂＯ）電極を用い電
解を行っている。安息香酸１０ｐｐｍを０にするのに酸
化錫（ＳｎＯ ₂）電極は５時間で、酸化鉛（ＰｂＯ）で
は２４時間を要する旨記載されている。

【００１２】またナフタリンスルフォン酸（Ｃ₁₀Ｈ₇Ｓ
Ｏ₃Ｈ）をｐＨ１２．５の溶液中で電解すると、ナフタ
リンスルフォン酸の濃度は２０分後に初期値の３０％
に、４０分後に８％に３時間後に２％に減少し、全炭素
は１時間後に初期値の半分に、３．５時間後に１５％に
減少させることができる旨記載されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の電解による酸化分解方法では、有機物粒子は電極近傍
に捕捉される必要があり、容易にイオン化しない有機物
粒子は陽分極した電極近傍に捕捉されないため電解によ
る酸化分解は困難であるという課題を有していた。

【００１４】また、特開昭６３−２２１８８８号公報の
分解方法では、分解された有機物はナフタリンスルフォ
ン酸や安息香酸等であり、これらは溶液中でｐＨを調整
することによって容易にイオン化する物質であり、これ
らのイオン粒子は陽分極されたＳｎＯ₂電極近傍に捕捉
され、高い電位で酸化分解される。しかし蛋白質等の水
中で完全にイオン化しにくい有機化合物では電極を陽分
極しても陽分極された電極に応答せず、陽極に捕捉する
ことが困難で分解効率が著しく低く実用化が困難である
といった課題を有していた。

【００１５】従って電解によって循環温浴器での浴水中
の蛋白質の無機化除去や、食品工場や水産加工場から排
出される汚水中の富栄養化物質である蛋白質の無機化分
解除去は困難である。またこの従来の分解方法ではこれ
らの有機物をイオン化するために溶液のｐＨをアルカリ
性にする必要があり、これらの電解した処理水を放出す
るためには、更に中和処理を施す必要があり、省力化や
作業性に欠けるとともに多大の設備投資を必要とすると
いう課題がある。

【００１６】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、蛋白質等の窒素含有有機化合物のような完全にイ
オン化しない有機物を低い電解電圧で分解し短時間のう
ちにＴＯＣを除去でき、消費電力に対する処理量が多
く、処理水の中和処理が不要でかつスカム等を発生しな
い、利便性に優れた有機汚水の分解電極の提供、及び本
発明の分解電極を使用し窒素含有有機汚水の処理率が極
めて高く、省エネルギー性に優れるとともに保守管理の
作業性に優れた有機汚水の分解方法の提供、及び本発明
の分解電極を用い、コンパクトで窒素含有有機汚水を高
い処理率で処理できるとともに、スカム等が発生せず保
守管理が容易で省エネルギー性に優れた有機汚水の分解
装置の提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の有機汚水の分解電極は、電極基材がその表面
に窒素含有有機化合物を捕捉する捕捉材で被覆された構
成を有している。

【００１８】これにより、有機汚水中の蛋白質等の窒素
含有有機化合物のような完全にイオン化し難い有機物を
低い電解電圧で分解し短時間のうちにＴＯＣを除去で
き、消費電力に対する処理量が多く、処理水の中和処理
が不要でかつスカム等を発生しない、利便性に優れた有
機汚水の分解電極を実現することができる。

【００１９】また、本発明の有機汚水の分解方法は、窒
素含有有機汚水中に窒素含有有機化合物を捕捉材で被覆
された分解電極を陽極として用い電気分解を行う工程か
らなるので、これにより、蛋白質等のイオン化し難い窒
素含有有機化合物を高い分解率で分解でき、かつ省エネ
ルギー性に優れ保守管理作業の作業性に優れた有機汚水
の分解方法を実現できる。

【００２０】本発明の有機汚水の分解装置は、窒素含有
有機汚水中に窒素含有有機化合物を捕捉する捕捉材が被
覆された分解電極を陽極として用いているので、これに
より、コンパクトで極めて狭い設置場所で高効率で蛋白
質などのイオン化し難い窒素含有有機化合物を分解する
ことができるとともに、保守管理が容易で省エネルギー
性に優れた有機汚水の分解装置を実現できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載された有機汚水の
分解電極は、電極基材の表面を電極被覆材で覆った分解
電極であって、前記電極被覆材の表面には有機汚水中の
窒素含有有機化合物を捕捉する捕捉材が被覆された構成
なので、これにより窒素含有有機化合物を捕捉する捕捉
材によって、有機汚水中の蛋白質のような完全にイオン
化し難い粒子を電極近傍に捕捉することが可能となり窒
素含有有機化合物を極めて高い分解率で酸化分解できる
という作用を有する。

【００２２】請求項２に記載された有機汚水の分解電極
は、請求項１において、電極被覆材が白金より酸素過電
圧の高い電極材で形成された構成なので、これにより、
電極近傍に捕捉された窒素含有有機化合物を容易に酸化
分解し、ガス化するという作用を有する。

【００２３】請求項３に記載された有機汚水の分解電極
は、請求項１または２において、電極被覆材が酸化錫に
アンチモン、塩素、モリブデン、タングステン、ニオ
ブ、タンタルの内少なくとも１種類以上の元素をドープ
した混合物である構成なので、これにより、低い分解電
圧で電極近傍に捕捉された窒素含有有機化合物をより効
果的に酸化分解しガス化することができるので、電極の
信頼性を高めることができるという作用を有する。

【００２４】請求項４に記載された有機汚水の分解電極
は、請求項１乃至３の内のいずれか１項において、電極
基材がチタン、ジルコニウム、ニオブ、ニオブ、タンタ
ルまたはこれらの合金の内いずれか１からなる構成なの
で、これにより、請求項１乃至３の内のいずれか１項で
得られる作用の他、分解電極の耐久性を著しく向上させ
る作用を有する。

【００２５】請求項５に記載された有機汚水の分解電極
は、請求項１乃至４の内のいずれか１項において、捕捉
材が白金もしくは白金酸化物あるいは蛋白質吸着高分子
化合物からなる構成なので、これにより、請求項１乃至
４の内のいずれか１項で得られる作用の他、蛋白質を吸
着し吸着された蛋白質を高い電位で酸化分解できるとい
う作用を有する。

【００２６】請求項６に記載された有機汚水の分解電極
は、請求項１乃至５の内のいずれか１項において、捕捉
材が支持体を介して電極被覆材に被覆されている構成な
ので、これにより、電極基材と捕捉材の間隔を制御で
き、かつ安定に電解可能であるので電解を効率的に促進
できるという作用を有する。

【００２７】請求項７に記載された有機汚水の分解方法
は、窒素含有有機汚水中に請求項１乃至６の内のいずれ
か１項に記載された分解電極からなる陽極と、陰極とを
配置し、前記陽極と前記陰極に通電して、電気化学的反
応により窒素含有有機化合物を分解する構成なので、こ
れにより、消費電力に対する処理量が多く、処理水の中
和処理が不要でかつスカム等を発生しない処理をするこ
とができるという作用を有する。

【００２８】請求項８に記載された有機汚水分解装置
は、窒素含有有機汚水と支持電解質が添加された有機汚
水を貯める電解槽と、電解槽に設けられ有機汚水を電解
するための請求項１乃至６の内のいずれか１項に記載さ
れた分解電極からなる陽極と、陰極と、前記陽極と前記
陰極の間に電流を流し電解させる電圧印加部と、を備え
た構成なので、これにより、酸素の発生を抑制し窒素含
有有機化合物を効率よく酸化分解できるという作用を有
する。

【００２９】請求項９に記載された有機汚水分解装置
は、請求項８において、前記陰極が、白金、白金酸化物
またはステンレス材料から形成された構成なので、これ
により、陰極は陽極がどのような材質でも相性が良く耐
久性に優れた窒素含有有機化合物を分解可能で自在性に
優れるという作用を有する。

【００３０】次に本発明の実施の形態における有機汚水
の分解電極について具体的に説明する。

【００３１】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１、２における有機汚水の分解電極の構造図である。
図１において１は電極基材、２は電極被覆材、３は捕捉
材である。本実施の形態１では縦１０ｍｍ、横１０ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍの市販のチタン板をアセトン脱脂
後、熱しゅう酸溶液でエッチングを行い、更に純水で洗
浄し乾燥し電極基材１とした。塩化錫と塩化アンチモン
を１００：１の重量比でエタノールに溶解した溶液を電
極基材１に塗布、乾燥後５５０℃で１０分間焼成し、こ
の操作を繰り返し行い厚さ３μｍの原子価制御剤をドー
プされた（以下ドープした）酸化錫からなる電極被覆材
２を形成した。なお、原子価制御剤は、アンチモン、塩
素、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタルの少
なくとも１種類以上の元素を含むものである。次に塩化
白金酸をブタノール溶液に溶解し白金濃度が０．０１ｍ
ｏｌ／Ｌの白金溶液を調製し、該溶液を前記電極被覆材
２に塗布、乾燥後５５０℃で１０分間焼成し、ドープし
た酸化錫がドープされた電極被覆材２の上に多孔質の白
金酸化物層を形成した被覆を形成し、有機汚水の分解電
極を得た。

【００３２】（実施の形態２）図１に示すように、実施
の形態２では、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍの市販のチタン板をアセトン脱脂後、熱しゅう酸溶液
でエッチングを行い、更に純水で洗浄し乾燥し電極基材
１とした。

【００３３】塩化錫と塩化アンチモンを１００：１の重
量比でエタノールに溶解した溶液を電極基材１に塗布、
乾燥後５５０℃で１０分間焼成した。この操作を繰り返
し行い厚さ３μｍのドープした酸化錫からなる電極被覆
材２を形成した。塩化白金酸を含むりん酸アンモニウム
及びリン酸ナトリウム浴を使用して白金からなる捕捉材
３を形成し、有機汚水の分解電極を得た。尚、実施の形
態１、２のドープした酸化錫からなる電極被覆材２上の
白金の分布、平均厚み及び白金の積層状態は高倍率走査
型電子顕微鏡を用いて確認した。

【００３４】（実施の形態３）図２は本発明の実施の形
態３における有機汚水の支持体を有する分解電極の構造
図である。１は電極基材、２は電極被覆材、３は捕捉
材、４は支持体、５、６は固定のためのチタン板であ
る。図２に示すように、実施の形態３では縦１２ｍｍ、
横１２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの市販のチタン板をアセト
ン脱脂後、熱しゅう酸溶液でエッチングを行い、更に純
水で洗浄し乾燥し電極基材１とした。塩化錫と塩化アン
チモンを１００：１の重量比でエタノールに溶解した溶
液を前記電極基材１に塗布、乾燥後５５０℃で１０分間
焼成した。この操作を繰り返し行い厚さ３μｍのドープ
した酸化錫からなる電極被覆材２を形成した。次に一辺
１２ｍｍの正方形メッシュ状チタン（線径１０μｍのチ
タン線を１００μｍの間隔で編んだもの）をアセトン脱
脂後、熱しゅう酸溶液でエッチングを行い表面を粗面化
し、更に純水で洗浄、乾燥し支持体４とした。これに捕
捉材３として蛋白質吸着高分子化合物と知られるポリス
チレンホモポリマー（膜、１８（１）、５４（１９９
３））を溶媒に分散しスラリー状にした溶液に浸漬し、
支持体４であるメッシュ状チタンにスチレンホモポリマ
ーを固定した。このようにして作製した捕捉材３である
高分子吸着材を付与した支持体４は次のようにして電極
基材１に固定した。すなわち、ドープされた酸化錫によ
って電極被覆材２を形成した電極基材１の外縁の端から
約１ｍｍの幅でドープした酸化錫からなる電極被覆材２
を削り取り地金のチタン金属を露出させ、該支持体４と
電極基材１の互いの外縁を一致させて接合し、更に支持
体４と電極基材１を強固に固定させるために幅１ｍｍ、
長さ１２ｍｍ、厚み０．５ｍｍの直方体状のチタン板５
と幅１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの直方体状
のチタン板６を支持体４と電極基材１の四辺の端を合せ
て接合したものに電気溶接を行い電極基材１の端から１
ｍｍの部分を金属チタンで被覆し、支持体４と電極基材
１を強固に接合し、有機汚水の分解電極を得た。

【００３５】実施の形態３のスチレンホモポリマーは透
過型電子顕微鏡で確認しメッシュ状チタンからなる支持
体４に均一に分散した状態で存在していることを透過型
電子顕微鏡で確認した。

【００３６】（実施の形態４）図３は本発明の実施の形
態４における窒素含有有機分解装置の概略構成図であ
る。図３において、７は窒素を含む有機炭素を含んだ溶
液１１をためた電解槽、８は電解槽７内の溶液１１中に
浸漬され陰極９と対を成し陽極となる分解電極である。
陰極９は白金、白金酸化物、またはステンレス材料で構
成されている。１０は分解電極８、陰極９に電流を印加
するための電圧印加部であり、溶液１１は窒素を含む有
機炭素を含んだものであればどのような溶液であっても
よく、これはたとえば食品加工工場、水産加工工場、酒
造場、畜産場、し尿処理、汚水処理装置から排出される
排水に該当するものである。

【００３７】

【実施例】次に本発明の有機汚水の分解方法について実
施例で具体的に説明する。分解電極としての陽極は実施
の形態１乃至３で得られたものを用いた。

【００３８】試料溶液としては、分解対象蛋白質として
脱脂粉乳を用い、これを蒸留水で希釈し２５ｍｇ／Ｌの
濃度とし、この溶液に硝酸カリウムを添加し溶液の導電
率を１０００μＳ／ｃｍに調整した。この時のＴＯＣ計
によるＴＯＣ測定値は１８ｍｇ／Ｌであった。以下の実
施例、比較例でこの溶液を試料溶液として用いた。

【００３９】尚、比較例として、次の比較電極を準備し
た。 （比較電極試料１）縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ０．
５ｍｍの市販の白金板を比較電極試料１とした。

【００４０】（比較電極試料２）縦１０ｍｍ、横１０ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍの市販のチタン板をアセトン脱脂
後、熱蓚酸溶液でエッチングを行い、更に純水で洗浄し
乾燥し電極基材１とした塩化錫と塩化アンチモンを１０
０：１の重量比でエタノールに溶解した溶液を前記基体
に塗布、乾燥後５５０℃で１０分間焼成した。この操作
を繰り返し行い厚さ３μｍのドープした酸化錫からなる
電極被覆材２を形成した。

【００４１】また以下の方法によって分解電極及び比較
電極の電流−電位の関係を測定し、電極の酸素過電圧の
評価を行った。すなわちガラス容器に０．１ｍｏｌ／Ｌ
硫酸溶液を入れ、以上説明した分解電極及び比較電極の
内一つを陽極に、１０ｃｍ²の面積の白金板を陰極と
し、電極間隔を０．５ｃｍに保持して隔膜を介さずに電
解系を構成し、陽極の電極電位を参照電極（銀−塩化銀
電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ））に対してポテンショスタット
によって規制し、走査速度１０ｍＶ／ｓｅｃで浸漬電位
から４Ｖ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）まで一定の速度で走査
し、電流と電位の関係を求め、これから各電極の酸素過
電圧（η）とターフェルの傾きを求めた。

【００４２】すなわち、酸素過電圧（η）は上記試料溶
液では０．１ｍＡ／ｃｍ²の電流密度での電位を各電極
で求めることで得られ、ターフェルの傾きは（数１）に
示すように所定の２点（電流密度と電位で決まる２点）
間の傾きを求めることで与えられる。このターフェルの
傾きは電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ²より１ｄｅｃａｄ
ｅ以上大きくなったときの酸素過電圧（η）の大きさを
推定するもので、ターフェルの傾きが大きくなれば酸素
過電圧（η）も大であると推定することができるもので
ある。

【００４３】

【数１】

【００４４】ここで、Ｅ２：電流密度ｊ＝１ｍＡ／ｃｍ
²での陽極電位、Ｅ１：電流密度ｊ＝０．１ｍＡ／ｃｍ²
での陽極電位、ｌｏｇ１０（ｊ２）：電流密度ｊ２の常
用対数、ｌｏｇ１０（ｊ１）：電流密度ｊ１の常用対数
である。この結果を（表１）に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】これから明らかなように実施の形態１乃至
３または比較電極試料２の電極では酸素過電圧（η）は
２．５Ｖ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）の電位を示すのに対
し、比較電極試料１の白金電極は１．４８Ｖであり、ド
ープした酸化錫電極が高い酸素過電圧（η）を示すこと
がわかる。またｊ＝１ｍＡ／ｃｍ²以上の電流密度領域
でも、ターフェルの傾きから酸素過電圧（η）が実施の
形態１乃至３または比較電極試料２の電極で比較電極試
料１の電極より大きいことがわかる。なお、上記したよ
うに酸素過電圧（η）は０．１ｍＡ／ｃｍ²の電流密度
での電位としたものである。

【００４７】（実施例１）実施の形態１の分解電極を陽
極とし、陽極の二倍の面積を持つ白金を陰極に用い上記
試料溶液２００ｍＬをマグネッチックスターラーで撹拌
しながら極間距離５ｍｍ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²の
直流電流で１０時間電気分解した。

【００４８】（比較例１）陽極に一辺１０ｍｍ厚み０．
３ｍｍの白金電極を用い、上記試料溶液２００ｍＬをマ
グネッチックスターラーで撹拌しながら極間距離５ｍ
ｍ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²の直流電流で１０時間電
気分解した。

【００４９】（比較例２）陽極に比較電極試料１、陰極
に一辺１０ｍｍ厚み０．３ｍｍの白金電極を用い上記試
料溶液２００ｍＬをマグネッチックスターラーで撹拌し
ながら極間距離５ｍｍ、１０ｍＡの直流電流で１０時間
電気分解した。

【００５０】（実施例２）実施の形態２の分解電極を陽
極とし、陽極の二倍の面積を持つ白金を陰極に用い上記
試料溶液２００ｍＬをマグネッチックスターラーで撹拌
しながら極間距離５ｍｍ、１０ｍＡの直流電流で３時間
電気分解を行った。

【００５１】（実施例３）実施の形態３の分極電解を陽
極とし、陽極の二倍の面積を持つ白金を陰極に用い上記
試料溶液２００ｍＬをマグネッチックスターラーで撹拌
しながら極間距離５ｍｍ、１０ｍＡの直流電流で３時間
電気分解を行った。

【００５２】以上の結果を（表２）、図４に示す。

【００５３】

【表２】

【００５４】（表２）及び図４において、ＴＯＣ除去率
（％）は（数２）で求めた。

【００５５】

【数２】

【００５６】ここで、ＴＯＣ（ｉ）は電解前の試料溶液
のＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）、ＴＯＣ（ｔ）はｔ時間電解した
時の試料溶液のＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）である。

【００５７】なお、ＴＯＣ残存率（％）は（数３）で求
めた。

【００５８】

【数３】

【００５９】図４から明らかなように、比較例１の白金
電極、比較例２のドープした酸化錫電極では１０時間の
電解で５０％と４３％の残存率、すなわち５０％と６７
％のＴＯＣ除去率であったが、本実施例１のドープした
酸化錫被膜チタン電極に多孔質の白金を焼成法によって
形成した電極では１０時間の電解で９７％のＴＯＣの除
去が達成されていることがわかる。また（表２）から他
の方法で多孔質層を形成する方法（実施例２及び実施例
３）で作製した電極を用い３時間の電解を行った時、実
施例１と同等のＴＯＣ除去率が得られている。また３時
間電解するとドープした酸化錫電極及び白金電極に比べ
約１．４倍から２倍のＴＯＣ除去量を示している。

【００６０】更に、本実施例では脱脂粉乳の濃度を２５
ｍｇ／Ｌとし初期ＴＯＣ濃度を１８ｍｇ／Ｌで行ったが
蛋白質濃度がこれより高いときには、濃度に比例して陽
極と、陰極の面積を大きくとればよいことが明らかにな
った。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば以下の優れ
た効果を有する有機汚水の分解電極、及びそれを用いた
有機汚水の分解方法、及びそれを用いた有機汚水の分解
装置を実現できるものである。

【００６２】請求項１に記載された有機汚水の分解電極
によれば、窒素含有有機化合物を捕捉する捕捉材によっ
て、有機汚水中の蛋白質のような完全にイオン化し難い
粒子を電極近傍に捕捉することが可能となり窒素含有有
機化合物を極めて高い分解率で酸化分解できる。

【００６３】請求項２に記載された有機汚水の分解電極
によれば、請求項１で得られる効果の他、電極近傍に捕
捉された窒素含有有機化合物を容易に酸化分解しガス化
することができる。

【００６４】請求項３に記載された有機汚水の分解電極
によれば、請求項１または２で得られる効果の他、低い
分解電圧で電極近傍に捕捉された窒素含有有機化合物を
より効果的に酸化分解しガス化することができるので、
電極の信頼性を高めることができる。また、省エネルギ
ー性を向上させることができる。

【００６５】請求項４に記載された有機汚水の分解電極
によれば、請求項１乃至３の内のいずれか１項で得られ
る効果の他、分解電極の耐久性を著しく向上させること
ができる。

【００６６】請求項５に記載された有機汚水の分解電極
によれば、請求項１乃至４の内のいずれか１項で得られ
る効果の他、蛋白質を吸着し吸着された蛋白質を高い電
極電位で酸化分解できる。蛋白質等を高効率で分解する
ので、スカム等の発生を著しく減少させることができ装
置をコンパクト化できる。

【００６７】請求項６に記載された有機汚水の分解電極
によれば、請求項１乃至５の内のいずれか１項で得られ
る効果の他、電極基材と捕捉材の間隔を制御できかつ安
定に電解可能であるので電解を効率的に促進できる。

【００６８】請求項７に記載された有機汚水の分解方法
によれば、消費電力に対する処理量が多く、処理水の中
和処理が不要でかつスカム等を発生しない処理をするこ
とができる。

【００６９】請求項８に記載された有機汚水分解装置に
よれば、酸素の発生を抑制し窒素含有有機化合物を効率
よく酸化分解できる。

【００７０】請求項９に記載された有機汚水分解装置に
よれば、請求項８で得られる効果の他、陰極は陽極がど
のような材質でも相性が良く耐久性に優れた窒素含有有
機化合物を分解可能で自在性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１、２における有機汚水の
分解電極の構造図

【図２】本発明の実施の形態３における有機汚水の支持
体を有する分解電極の構造図

【図３】本発明の実施の形態４における窒素含有有機炭
素分解装置の概略構成図

【図４】電解時間とＴＯＣ残存率の関係を表す図

【符号の説明】

１ 電極基材 ２ 電極被覆材 ３ 捕捉材 ４ 支持体 ５、６ チタン板 ７ 電解槽 ８ 分解電極 ９ 陰極 １０ 電圧印加部 １１ 溶液

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極基材の表面を電極被覆材で覆った分解
   電極であって、前記電極被覆材の表面には有機汚水中の
   窒素含有有機化合物を捕捉する捕捉材が被覆されている
   ことを特徴とする有機汚水の分解電極。
2. 【請求項２】前記電極被覆材が白金より酸素過電圧の高
   い電極材で形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載された有機汚水の分解電極。
3. 【請求項３】前記電極被覆材が酸化錫にアンチモン、塩
   素、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタルの内
   少なくとも１種類以上の元素をドープした混合物である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載された有機汚
   水の分解電極。
4. 【請求項４】前記電極基材がチタン、ジルコニウム、ニ
   オブ、タンタルまたはこれらの合金の内いずれか１から
   なることを特徴とする請求項１乃至３の内のいずれか１
   項に記載された有機汚水の分解電極。
5. 【請求項５】前記捕捉材が白金もしくは白金酸化物ある
   いは蛋白質吸着高分子化合物からなることを特徴とする
   請求項１乃至４の内のいずれか１項に記載された有機汚
   水の分解電極。
6. 【請求項６】前記捕捉材が支持体を介して前記電極被覆
   材に被覆されていることを特徴とする請求項１乃至５の
   内のいずれか１項に記載された有機汚水の分解電極。
7. 【請求項７】窒素含有有機汚水中に請求項１乃至６の内
   のいずれか１項に記載された分解電極からなる陽極と、
   陰極とを配置し、前記陽極と前記陰極に通電して、電気
   化学的反応により有機物を分解することを特徴とする有
   機汚水の分解方法。
8. 【請求項８】窒素含有有機汚水と支持電解質が添加され
   た有機汚水を貯める電解槽と、前記電解槽に設けられ前
   記有機汚水を電解するための請求項１乃至６の内のいず
   れか１項に記載された分解電極からなる陽極と、陰極
   と、前記陽極と前記陰極の間に電流を流し電解させる電
   圧印加部と、を備えていることを特徴とする有機汚水分
   解装置。
9. 【請求項９】前記陰極が白金、白金酸化物またはステン
   レス材料から形成されていることを特徴とする請求項８
   に記載された有機汚水分解装置。