JPS6051399B2 - 汚染物質除去方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気化学的処理により液体から汚染物質を除去
する方法および装置に関するものである。

本発明を利用する一つの分野は消費される電極によつて
イオン化液体媒質ないし媒体（ＩＯｎｉｚｉｎｇｌｌｑ
ｕｉｄｍｅｄｉａ）を電気化学的に処理して汚洗イオン
を除去することであるが、本発明の原理は他の種々の分
野にも適用することができる。

このような処理による不溶性の反応生成物は接近配置さ
れた電極間に集積してその間の流路を閉塞するし、また
他の反応生成物も電極表面を被覆して処理装置の正常な
運転を妨害する。

このような処理装置が狭い間隔をおいて配列した多数の
消費される電極を有し、これらの電極の外側あるいは端
の二つの電極に電気的接続がなされるように構成されて
いる場合は、このような電極は急速に消耗しガスと液体
の界面（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）付近の電極域がすぐに不
能になつてしまう。

加うるに、この種の装置における電極の不均一な溶解は
槽の作用および保守において種々の問題を生ぜしめる。
従つて、本発明の目的は、消費される電極を用いてイオ
ン化媒体から汚染イオンを電気化学的に除去する改良さ
れた方法および装置を提供することである。

本発明の目的は、また、電極表面に形成されあるいは電
極と電極の間に溜つた物質を効果的に除去することを含
む上述の方法を提供することである。

本発明の目的は、また、狭い間隔をおいて配列された電
極のうち電位が加えられる外側あるいは端の電極が電界
効果（イ）Ｕｘｆｉｅｌｄｅｆｆｅｃｔｓ）から保護さ
れるようになつている上述のような装置を提供すること
である。

本発明の目的はさらにまた、電極の表面が比較的均等に
溶解ないし消耗するようになされた上述のような装置を
提供することである。

本発明の目的は、さらに、効果的かつ経済的に実施する
ことができる上述のような方法および装置を提供するこ
とである。

本発明によるイオン化媒体より汚染イオンを除．去する
電気化学的方法および装置においては、消費される電極
、たとえば、鉄、鉄合金または不溶性の鉄化合物の陽極
を使用して、汚洗イオンの不溶性化合物あるいはコンプ
レックスないし錯体（ＣＯｍｐｌｅｘ）を形成する。

電極は適当な時間的間隔をおいて酸の溶液で処理されて
、電極表面に形成されあるいは電極と電極の間につまつ
た生成物質を除去する。

狭い間隔をおいて配置されたほぼ平行な多数のプレート
電極のうち端にある電極に電位が加えられ、少くとも一
つの端の電極の近くにはこの電極を電界効果から保護す
るように一つの電極が配置される。

以下、本発明によつてイオン化媒体から汚染物質を電気
化学的に除去するシステムの一実施例を図面を参照して
詳細に説明る。

本発明を適用できる電気化学的方法および装置の詳細は
昭和４ＣＰ−．２月１４日付特願昭４９−０１８４１７
号に開示されているノが、要約すれば、この方法は不溶
性の鉄化合またはコンプレックスを形成することができ
る汚染イオンをイオン化媒体から電気化学的に除去する
方法である。この方法は、表面の一部または全面が鉄、
鉄合・金または不溶性の鉄化合物からなる陽極と、陰極
との間で、除去されるべきイオンを含むイオン化媒体を
通して電流を流し、陽極側では不溶性の鉄化合物、種（
Ｓｐｅｃｉｅｓ）あるいはコンプレックスを生成し、他
方陰極側では汚染イオンと反応させ・て不溶性物質を形
成し、この不溶性物質をイオン化媒体から除去するもの
である。

本発明の好ましい実施例においては、最初は毒性のある
汚洗物質を不溶性の無毒のあるいは弱毒性の形に変えて
除去する。

例えば、クロム酸塩あるいは重クロム酸塩における６価
クロムを毒性の少い３価の形に変える。この３価クロム
は不溶性のコンプレックスを形成することができ、鉄の
錯体ないしコンプレックスとして除去される。第１図に
おいて、本発明の装置は、構造、動作ともに同一の一対
の電解槽１０，１２を含んでいる。場合によつては、異
る大きさあるいは能力の電解槽を備えることが望まれる
こともある。電解槽（単に槽という）１０，１２は陽極
と陰極とを収容している。陽極は鉄、または熱間および
常温圧延鋼（ＨＯｔａｎｄｃＯｌｄｒＯｌｌｅｄｓｔｅ
ｅりもしくはステンレススチールのような鉄合金、また
は酸化第一鉄もしくはマグネタイトのような不溶性の鉄
化合物からなり、また陰極は望ましくは鉄であるが、陽
極および電解質に適合する他の適当な電極材料のもので
もよい。電位が後述の方法で陽極と陰極に加えられる。
例えば冷却塔の排出液のような処理されるべき液体を槽
１０の入口１６に接続された導管１４によつて装置に導
入する。

槽１０の出口１８は導管２０によつて槽１２の入口２２
に接続されている。槽１２の出口２４は導管２６、弁２
７および導管２８をを介して適当な固形分処理装置（図
示省略）に接続されている。固形分処理装置としては、
例えば普通の清澄器、フィルター、傾斜管もしくは傾斜
板清澄器、またはスラッジから浄化された流出液を分離
するための溜池などを使用することができる。

スラッジは灰化処理、スラッジ床での乾燥、遠心分離あ
るいは真空ろ過処理に付することができる。直流電源３
０が線３２，３３によつて槽１０にまた線３４，３５に
よつて槽１２にそれぞれ接続される。直流電源３０への
入力は線３６，３７によつて供給される。装置の動作は
次のように行われる。

第１図の破線で示すように、処理されるべき液体は導管
１４から入口１６を介して槽１０へその上部から入り槽
のの下部へ環状流路を通つて流下する。槽の下部で液体
の流れは上向きにされ接近配列された複数の垂直な電極
板の間を通つて上昇し、出口１８を通つて槽１０の上方
から送り出される。この液体は導管２０から槽１２の入
口２２に流入し、槽１０内におけると同様に、まず槽１
２内を流下し、ついで接近配列された複数の垂直な電極
板の間を通つて上昇し、出口２４から流出する。電流は
各槽内の特に陽極と陰極の間の除去されるべきイオンを
含むイオン化媒体中を流れ、汚染イオンの不溶性鉄化合
物あるいはコンプレックスを生成する。すなわち、電流
の通過によつて水素ガスと水酸イオンが陰極に生じると
同時に陽極では鉄が酸化されて第一鉄イオンとなる。こ
の陽極て生成された第一鉄イオンと陰極で生成された水
酸イオンが溶液中に拡散し、反応して水酸化第一鉄を生
成する。この水酸化第一鉄は汚染イオンを還元して汚染
イオンとで不溶性の鉄化合物あるいはコンプレックスを
生成する。水素ガスは槽上部に設けられた適当な逃し弁
（図示略）を介して大気中に放出される。上述の反応に
よつて不溶化される汚染物質はイオン反応が生じる種々
の液体媒体中に含まれているが、汚染物質は普通媒体中
に完全に溶解しており、非干渉な溶媒、溶質および浮遊
物質も混入している。

陽極はその活性面の少くとも一部が電流の作用によつて
イオン化媒体中に鉄を放出する物質で作られる。

普通電極全体の少なくとも５０％、好ましくは９０％以
上、最も好ましくは電極全体がこの種の物質から作られ
る。鉄、鉄合金および不溶性の鉄化合物を混合して使用
することができる。陰極も鉄で作るのが好ましいが、陰
極は処理されているイオン化媒体から汚染イオンを除去
する作用に関して比較的不活性であるから、陰極を構成
する物質の特性は制限されないが、陽極および゛電解質
に適合した物質であつて、除去されるべき可溶性汚染物
質の不溶性化を妨害しないものでなければならない。一
般にイオン化媒体中の汚染物質の含有量は１％以下であ
るが、時として１５％にも上る合もある。

一普通汚染物質の初期濃度は０．０３ｐ．ｐ．ｍ程度で
あるが、ほとんどの場合１〜５０００ｐ．ｐ．ｍであり
、普通は２〜５００ｐ．ｐ．ｍである。電流密度はアン
ペア／平方フィート（以下ＡＳＦという）で０．０５〜
５００の範囲である。ＰＨは約４〜１１より好ましくは
”６〜１０の範囲に維持される。被処理液の装置内での
滞留時間は電流の量によつて決まるが、０．００１分の
短時間から１時間の長時間の範囲であるが、普通は少な
くとも５秒あるいは０．１分が必要である。上述の反応
の詳細にな説明は前記特許願を参照されたい。前述した
反応により第一鉄化合物を電気化学的に生成するために
常温および熱間圧延鋼板を陽極に使用すると、実用規模
のシステムにおいて生じる問題は、接着性あるゼラチン
状の水和酸化物（ＨｙｄｒＯｌ］ＳＯｘｉｄｅ）の沈殿
が生じ、これが装置の液体流通路、特に接近配置された
複数列の電極板の間の流路を詰まらせてしまうことであ
る。

他の問題はしばしば上記ゼラチン状沈澱物の下側の電極
表面に不溶な絶縁性酸化鉄の層が形成され、この酸化鉄
の層が高い過電圧と陽極における酸素の発生を惹起する
ことである。本発明の方法は、酸を含む溶液によつて電
極を処理し電極表面上および電極と電極の間に堆積した
物質を除去する工程を含み、この工程は規則正しい時間
的間隔で行われる。

第１図に示すように、本発明のシステムは酸溶液を貯蔵
する手段としてのタンク４０を備えている、このタンク
は導管４２、弁４４、導管４６を介して槽１０の下端に
ある第２の出口４８に通じている。

導管５０の一端が槽１２の下方の出口５２に連結され、
その他端が導管４６に連結され、かくして導管５０はタ
ンク４０と槽１２を連絡している。この装置は更にポン
プ５６を含んでいる。

このポンプの一方側は導管５８に連結され、更に弁４４
を介して導管４２，４６に連結されている。ポンプ５６
のもう一方側は導管６０に連結され、更に弁６２を介し
て導管６４．６６に連結されている。導管６６は導管１
４に、また導管６４は弁６８にそれぞれ連結されている
。弁６８は一対の導管７０と７２の間に挿入され、導管
７０はこのシステムの出口導管２８に、また導管７２は
タンク４０にそれぞれ通じている。導管７２には導管７
４の一端が連結され、導管７４の他端は弁２７を介して
導管２６，２８に連結されている。典型的な好ましい操
作態様では、処理槽は導管１４から送入される液体を約
１日の間連続して処理する。

この操作中、ポンプ５６は動作せず、弁４４，６２およ
び６８は液体の流れを第１図に示−すように規制するよ
うに設定され、弁２７は液体が導管２６から導管２８に
流れるように設定される。導管５０の逆止め弁７８が槽
１０から導管５０へ流れる側流ないしバイパスを阻止す
る。一日経過後、タンク４０に貯蔵された酸の溶液が次
のようにして槽１０，１２内を循環流通せしめられる。
まず導管１４からの液の流入を停止させる。これは例え
ば導管１４に導管６６の上流で挿入した弁（図示略）を
閉じることによつて行う。そして槽１０，１２に残つて
いる液体を除去する。この操作は、弁２７を導管２６と
２８の間および導管７４への流通を阻止する位置に切換
え、弁４４を導管４６と５８のみを連結する位置に切換
え、弁６２を導管６０と６４のみを連絡する位置に切換
え、更に弁６８を導管６４と７０のみを連絡する位置に
切換え、そしてポンプ５６を作動させることによつて行
われる。これによつて槽１０，１２内の液は第２図に破
線で示すように導管５０，４６へと流出し、ポンプ５６
を通して吸引され、導管６４、弁６８、導管７０を通つ
て出口導管２８へ送られる。全部ないし実質上全部の液
体が槽１０，１２から除去されると、タンク４０に貯蔵
された酸溶液が次のようにして順次槽１０そして１２に
送入流通せしめられタンク４０に戻される。

即ち、弁４４を導管４２と５８のみを連絡する位置に切
換え、弁６２を導管６０と６６のみを連絡する位置に切
換え、弁２７を導管２６と７４のみを連絡する位置に切
換え、そして弁６８をすべての流れを阻止するように切
換えて、ポンプ５６を作動させる。これによつて酸溶液
はポンプ５６によつてタンク４０から流出させられ、第
３図に破線で示すように、槽１０，１２を順次流通して
タンクへ戻される。本発明の好ましい実施例によれば、
タンク４０からの酸溶液は約５分乃至約１紛間槽１０，
１２を循環させられる。

１分当り約９５リットル（約２５ガロン）の流量で満足
すべき結果が得られることが判明した。

この流量は前述のゼラチン状沈着物と酸化物の層を溶解
させ、槽からこれらの物質ないしスラッジを除去するに
十分な流量、即ち要求される機械的洗浄作用を行うのに
十分な流量でなければならない。約３％乃至約５％の濃
度の塩酸によつて酸化第二鉄の層およびゼラチン状沈着
物を、電極板を溶解あるいは損傷することなく、効果的
に除去できた。

この要件を満足する他の酸ももちろん使用できる。電力
が槽１０，１２に与えられないで、酸溶液を槽中に循環
させるのが好ましいが、電力を与えた場合にはこの洗浄
操作を比較的短時間で行いうることが判明した。

洗浄操作は１田こ１回で良好な結果が得られたが、処理
操作中により大きい電″流を用いた場合、、酸による洗
浄操作は１日１回以上の頻度で行う必要があろう。洗浄
サイクルの終りに、酸溶液を槽から除き、タンク４０に
戻す。

この操作は、弁４４を導管４６と５８のみを連絡する位
置に切換え、弁６８を導管６０と６４のみを連絡する位
置に切換え、弁６８を導管６４と７２のみを連絡する位
置に切換え、さらに弁２７をすべての流れを阻止する位
置に切換えてポンプ５６を作動することによつて行われ
る。これによつて槽１０，１２内の酸溶液がノ第４図に
破線で示すように導管５０，４６，６４，７２を通つて
タンク４０に流れる。かくして装置は入口導管１４から
流入する液体を処理するための新しい動作サイクルに備
える。タンク４０内の溶液には新しい酸を定期的に補充
し、適当な時期にタンク４０の溶液を除いて、新しい溶
液と入れ替える。

除かれた溶液の酸の強さ（Ａｃｉｄｓｔｒｅｎｇｈｔ）
は１％以下で、そのまま放出してもよいが、溜池あるい
はタンクに貯留して定期的に中和することができる。タ
ンク４０内の液は廃棄しても問題を生じないものである
。本発明の好ましい実施例によれば１ケ月に１回、処理
の最終日前にタンク４０の溶液を処理された排出液中に
放流し、固形分処理装置に送つて固形分を除いて最終的
に処分する。この操作は各弁を適当に切換設定し、ポン
プ５６を作動し、溶液をタンク４０から吸引し、導管６
牡弁６８、導管７０を介して出口導管２８に送ることに
よつて行う。タンク４０にはまやた普通の弁付き排出口
７『も設けられている。本発明の方法によれば、槽１０
，１２を元のままの量の電流と電圧で動作させることが
できる。

従来は、電極の表面に被膜が形成されると、同じ電流レ
ベルを維持するにはより高い動作電圧を必要とした。本
発明の方法によれば、電極板から酸化第二鉄の被膜が除
去されるので、同じレベルの電流を得るためにより高い
電圧で操作しなければならないというような問題はない
。従つて本発明の方法は、この種の電解槽に印加される
電圧の大きな増加を阻止できる。本発明の上述の操作を
行わないと、約旬時間の操作で上記のような電圧の大き
な増加が起り、陽極における第一鉄種の高効率の生成を
停止させる。

本発明による電極の酸溶液による処理は、槽１０，１２
に被処理液と共に流入し、蓄積された．異物をも除去す
る。かくして、この酸による循環洗浄法によつて、各電
解槽は１日２４時間ベースでその約９９％の時間の間動
作することができ、槽内の鉄電極の約７５％を利用する
ことができる。

本発明の方法を二つの電解槽１０，１２を含むシステム
として図示説明したが、この方法は一つまたは三つ以上
のいかなる数の槽をもつ装置にも適用できることはもち
ろんである。

第５図乃至第８図は本発明の電解槽、例えば第４１図に
示す電解槽１２の詳細図である。

この槽は例えばガラス繊維で補強できるポリ塩化ビニー
ルのような適当なプラスチック材料の如き不活性な電気
的絶縁物質で作られたハウジングからなる。このハウジ
ングは、四つの主要構成部分、即ち、ほぼコップ状の底
部９０と、この底部９０に下端が嵌入されたほぼ円筒状
中間部９２と、この中間部の上端に載置連結されたコッ
プ状の上部９４と、この上部に固定されたキャップない
し閉封部材９６とから構成されている。円筒状中間部９
２は入口２２を規定する管９８が嵌合連結された開口を
備えている。

円筒状中間部９２と底部９０には電解槽の下端の近くの
出口フ５２を規定する管１００が嵌合連結された一致し
た開口がそれぞれ設けられている。同様に上部９４には
出口２４を規定する管１０２が嵌合連結された開口が設
けられている。槽のこれらの構成部分が組立てられると
、槽のｊ上部９４をキャップ９６によつて閉封する。

キャップは上部９４の環状フランジ１０４にシール用ガ
スケット１０８を介して多数の適当な締付部材１０６に
よつて固定される。上部９４はほぼ平担な底面１１０を
有し、この底面には対向する垂下』壁１１２〜１１５に
よつて規定されたほぼ正方形の中央開口が設けられてい
る。組立てられた槽が使用位置に置かれると、ハウジン
グの上部９４の底面１１０はほぼ水平となり、円筒状中
間部９２の上縁に例えば接着によつて固定される。本発
明の槽は、更に、この槽中に多数の平板電極を実質上平
行に接近配置するための枠ないしはホルダー１１８を有
している。

この枠１１８は中空角筒状で断面が正方形で、壁１１９
〜１２２によつて形成されている。これらの壁は、不活
性な電気絶縁材料、例えばガラス繊維で補強できるポリ
塩化ビニールのような適当なプラスチックから作られて
いる。壁１１９〜１２２はその縁で互いに接着されて中
空角筒状の枠ないしハウジング１１８を形成する。この
枠１１８は一体構造とすることもできる。対向する一対
の壁のそれぞれには枠１１８の内側に向いた多数の長手
方向の溝が狭い間隔で平行に刻設されている。各壁の溝
はそれぞれ対向する壁の対応する溝に正確に対向して設
けられている。電極が嵌め込まれた枠１１８はその上部
が壁１１２〜１１５によつて規定された上部９４の底壁
の開口内に嵌入され確固に保持される（第５図、第６図
）。枠および電極板は槽の下部近傍では次のようにして
支持するるのが望ましい。

即ち、一定間隔で平行に配置した一対の支持部材１２６
，１２８を電極板の平面に対してほぼ垂直に配置して槽
の下部に固定する。そして電極および枠を支持部材の上
面に載置して、電極板の底縁と槽の底面の間に液体の流
れる空間が形成されるようにする。支持部材１２６，１
２８は適当な方法で底部９０の底壁に固定された一対の
直角ブラケット部材１３０，１３２によつて所定の位置
に保持される。上述のように、多数の電極板が枠１１８
内にほぼ平行に接近して配置され確固に保持されている
。第５図に示すように、電極板は枠の長さ方向の全長に
沿つて延長し、枠の全長より少し長い。電極板は、後述
の目的のための４枚を除いて、すべて同一の長さである
。本実施例においては１教の電極板を使用しているが、
操作条件に応じてこれより少ない枚数でも多い枚数でも
よい。電極のうち端にある（外側の）電極１３４，１３
６は他の電極よりも僅かに長く、電気的接続のための延
長部１３８，１４０を有する。

第８図に詳細に示すように、導電性のねじ付きロッドな
いしボルト１４２が外側電極１３４の延長部１３８に穿
設された穴に挿通され、このボルト１４２の端部が、そ
こに螺合された導電性のロックワッシャ１４４、１４６
によつて、この延長部１３８に固定されている。ボルト
１４２の他端部はゴム製のグロメット１４８とナット１
５０によつてハウジングの壁９４に固定されている。電
線３４がボルト１４２の外端に接続されるとともに、こ
のボルトに螺合されたスリーブ１５２とハウジングの壁
９４の外側でボルトに螺合されたナットによつて保持さ
れている。

この接続部はハウジングの壁９４の外面に当接するエッ
ジ部ないしスカート部を有するほぼ半球状の絶縁カバー
１５４によつて保護されている。絶縁材料からなる締付
部材１５５をカバー１５４の孔に挿通し、スリーブ１５
２の外端に螺合してカバー１５４を正しい位置に保持す
る。外側電極１３４とは反対側の外側電極１３６の延長
部１４０にも、上述と同様の構成によつて電線３５がボ
ルトを介して接続されている。装置に含まれる他の電解
槽も同様の構成になつている。本発明の槽においては、
電位は電源から両方の外側電極１３４，１３６のみに直
接加えられる。

加えられた電位の極性に応じて、一方の電極は陽極、他
の電極は陰極として作用する。そして他の中間ないしは
付加電極１５８には電位は誘導作用によつて生じる。第
５図に示す電極の配置構成において、電線３４が相対的
に正の電位に、また、電線３５が相対的に負の電位にあ
ると仮定すると、外側電極１３４から発出する電気力線
ないしフラックスライン（１１ｎｅｓ０ｆｆ１ｕｘ）は
外側電極１３４に対面するすぐ隣りの電極１５８の表面
上に相対的に負の電荷を誘起し、これがこの電極１５８
の反対側の表面に相対的に正の電荷を現出せしめる。

この誘導作用は他の中間ないし付加電極１５８に及んで
第５図の各電極１５８の左側の表面には負の電荷が現わ
れ、また右側の表面には正の電荷が現われる。他方の外
側電極１３６に直接加えられた負の電位は、各中間ない
し付加電極１５８の右側の表面に相対的に正の電荷を、
また、左側の表面には相対的に負の電荷を誘起する。誘
導作用は電極の間隔の接近度および電解液として作用す
る槽中の液体の電気伝導度によつて高められる。上述の
動作において、外側電極１３４，１３６に加えられた電
位が両電極間の付加電極１５８に電荷を誘導するのであ
るが、フラックスラインは電極板と電極板の間の区域だ
けでなく電極のエッジ、特に第５図において上側のエッ
ジから出て電極の上方であつてカバー９６の下側の区域
中をも通る。

電極板のエッジから発出するこれらの周辺のフラックス
ラインは正電位点と負電位点の間の一般に曲線経路を通
る。実用規模の装置で生じる問題は、気体と液体の界面
での外側電極１３４，１３６の局部的な溶解現象である
。

このような溶解は電極の上端から電気接続点へと進行し
、この時点で槽は不能となる。この現象は電極から外側
電極への完全なあるいは連続した線束ないしフラックス
のループ（ＦｌｕｘｌＯＯｐｓ）がそこに電流を誘導す
る結果生じると考えられる。この場合電流密度は気体と
液体の界面域で最高である二このため、外側電極は他の
電極よりも溶解する程度が大きい。本発明では、電位が
加えられる各外側電極１３４，１３６の近くの一つの付
加電極１５８を、過剰な電流密度を生せしめる電界効果
（ＦｌＬｌＸｆｉｅｌｄｅｆｆｅｃｔｓ）から電極を保
護するのに十分な長さだけ、外側電極を越えて延長させ
てある。

この電極１５８は第５図でみて上方向に突出し、電極の
上方であつてかつカバー９６の下方にある空間ないし区
域内に延長している。この構成によつて、このカバー９
６の下方の区域内でフラックスラインが外側電極に到達
するのを阻止し、これによつて電極を保護する。かよう
にして電極から発出してその上方の区域内を外側電極に
向うフラックスラインはまず上記電極の延長部に当りこ
れによつて遮断ないし阻止され、いずれにしても外側電
極に到達することはない。本実施例においては、外側電
極１３４から二番目の電極に延長部１６４を設けてある
。同様に他方の外側電極１３６から二番目の電極にも延
長部１６８を設けてある。例えば外側電極１３４の延長
端１３８から上方空間内に発出されるフラックスライン
は二番目の電極の延長部１６４によつて阻止ないしは遮
断されるので、反対側の外側電極１３６の延長部１４０
に到達することはできない。同様に、反対側の外側電極
１３６の延長部１４０から発出するフラックスラインも
二番目の電極の延長部１６８によつて阻止ないしは遮断
されるので、外側電極１３４の延長部１３８には到達で
きない。

図示の槽において、中間ないし付加電極１５８の長さは
約１２２ｃｍ（４８インチ）、外側電極の長さは約１２
４ｃｍ（４９インチ）、それぞれ延長部１６４，１６８
を有する二番目の電極の長さは１２７ｃｍ（５０インチ
）である。

すべての電極の厚さは約３．２ＴＷＬ（約１１８インチ
）、各電極の間隔は約３．２？（約１１８．インチ）で
ある。図示実施例では、外側電極１゛３４，１３６にボ
ルト１５０を接続するのに十分な間隙ができるように、
外側電極から一番目ないし直近の電極ではなく、、二番
目の電極に延長部を設けている。二つの電極１５８の延
長部１６４，１６８による遮蔽ないし保護機能は、これ
らの延長部のそれぞれ対応する外側電極に対面する表面
を電気絶縁材料によつて被覆することによつて高められ
る。

図示実施例では、延長部１６４，１６８の外側電・極に
向う表面のみを第８図に示すように被膜１７２で被覆し
ているが、延長部の両面を被覆することもできる。電極
の全長の上部１０％乃至２０％、即ち、上部約１５．２
ｃＴｎ（６インチ）乃至約２０．３ｃｍ（８インチ）の
長さの部分の表面が被覆される。満足すべき結果が得ら
れれる被覆材料の一つとしては、ボルチモア●ペイント
・アンド●ケミカル●コーポレイシヨン（Ｂａｌｔｉｍ
ＯｒｅＰａｉｎｔａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＣＯｒｐＯｒ
ａｔｉＯｎ）製の商標名１プロテツクＪ（ＰｒＯＴｅｋ
）として市場で入手できるエポキシ材料がある。この材
料はデユラタイルエポキシハイビルド反応成分＃２（Ｄ
ｌｌｒａｔｙＩｅｅｐＯｘｙｈｉｂｕｆｌｄｒｅａｃｔ
ＯｒｃＯｍｐＯｎｅｎｔ＃２）とデユラタイルエポキノ
シレギユラーハイグロスペースＡ（Ｄｕｒａｔｙｌｅｅ
ｐＯｘｙｒｅｇｕｌａｒｈｉｇｌｌｇｒＯｓｓｂａｓｅ
Ａ）とを等量混合して作られたものである。外側電極１
３４，１３６からそれぞれ二番目の電極１５８の延長部
１６４，１６８は、その絶縁被覆と相俟つて電流密度効
果（Ｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｅｆｆｅｃｔｓ）に
伴う困難を除去している。

本発明によらなければ電流密度効果によつて外側電極が
すぐに駄目になつてしままう。この点に関して、電極の
上部と槽の頂部の間の距離は、槽からの液体”の流出が
適当になされうる範囲で、可及的に小さくする。何故な
ら槽の頂部はこれに当るフラックスラインを遮断するか
らである。槽中の液面は、遮蔽電極の延長部１６４，１
６８を僅かに超える程度にすべての電極が液中に没する
ように調節される。電解液はフラックスの比較的容易な
通路となるので、電極は過度に液中に沈めてはならない
。槽の二極動作（ＢｊｐＯｌａｒＯｐｅｒａｔｉＯｎ）
に加えて、外側電極１３４，１３６に加えられる電位の
極性は規則正しい時間間隔で反転されるが、このの時間
間隔は槽の電流密度によつて決定され、この電流密度は
動作条件によつて決定される。

極性の反転ないし切換によつて電極間の電解液中を流れ
る電流の流れの方向が逆転され、これによつて外側電極
１３４，１３６の溶解が同じ割合で行われ、外側電極間
の電極１５８の溶解がその両面で均一に行われることが
保証される。さらに上述のようにして電流の方向を反転
させることによつて、電極間隔の短縮を惹起し、槽から
使用すみの電極を取り除くときの機械的な困難の原因と
なる電極の腰折れないし歪曲の可能性を除くことができ
る。

外側電極１３４，１３６に加えられる電位の極性の反転
は、電源２０に設けた適当なスイッチ手段によつて行わ
れる。

このスイッチ手段は公知の方法で手動操作またはタイマ
によつて自動制御できる。極性反転を行う度合は電流密
度によつて左右されるが、典型的には１時間当り約１回
から１週間当り２回の範囲である。本発明の方法および
装置を次に示す実施例によつて更に説明する。

実施例１ 濃度約３．５ｐ．ｐ．ｍの６価クロムを含む冷却塔の排
水を１分間当り２５ガロン（約９５リットル）の割１合
で、第１図と同様の装置の入口に注入した。

この装置の総実効電極重量は２１７ボンド（約９８ｋｇ
）で、約４．０アンペアの電流、１１．５ボルト〜１４
・０ボルトの電圧で動作させた。本発明の方法を連続し
て実施した。

酸洗い工程は１日当り１紛〜３紛間行つた。毎日１．０
５ボンド（約４７６ｙ）の６価クロムが除去され、流出
液に含まれる６価クロムは０．０５ｐ．ｐ．ｍ以下で、
しばしば検出不可能な限界にまで低下した。電極を取り
替えた時に、利用可能な鉄の約６０％しか利用されてお
らず、電極はなお非常に良好な状態にあり、もつと長い
期間使用しようと思えば使用できる状態であつた。

スラッジを分析した結果、鉄の消費量はクロム１ボンド
（約４５４ｙ）当り約３．５ボンド（約１．５９ｋ９）
であつた。理論上は３．２ボンド（約１．４５ｋ９）で
ある。二つの槽の総活性電極の重量は２０４ボンド（約
９３ｋｇ）であつた。

電極は交換までに７５％が使用可能であるとすると、ク
ロムの還元に使用できる有効な鉄は１５３ボンド（約６
９ｋ９）である。従つて電極を交換するまでに槽は約４
２日運転することができる。７５％の電極利用において
等価の鉄使用量はクロム１ボンド（約４５４ｙ）当り４
．３ボンド（約１．９５ｋ９）、９０％の電極利用では
クロム１ボンド当り３．６ボンド（約１．６３ｋｇ）で
ある。

電極が標準期間を使用されない場合は、見かけの鉄の使
用量は増加する。この場合、電極がその寿命の６０％ま
で使用されると、見かけの鉄消費量はクロム１ボンド当
り５．７ボンド（約２．５８ｋ９）であるが、実際は３
．５ボンドしか使用していない。この場合、約２５日の
運転で２７ボンド（約１２ｋ９）の６価クロムが除去さ
れた。即ちクロムに対する鉄の使用量の割合は５．７で
ある。実施例 ■ 濃度約８．０ｐ．ｐ．ｍの６価クロムを含む冷却塔の排
水を１分間当り８８ガロン（約３３３リットル）の割合
で、第１図と同様の実施例１で使用した装置よりも大き
い容量の装置に注入した。

この高い６価クロム濃度と多い流量のために、約１４ア
ンペアの電流と、４０〜５０ボルトの電圧を必要とした
。酸洗い工程のための時間を除いて、槽を１日２４時間
動作させ、１日に８．３ボンド（約３．８ｋｇ）の６価
クロムを処理した。流出液に含まれる６価クロムの量は
０．０５ｐｐｍ以下であつた。この装置では、電極の７
５％の利用を基準にして、６価クロム処理に利用可能な
鉄は４８５ボンド（約２２０ｋｇ）であり、当該プラン
トではクロムの除去必要量は１日８．３ボンド（約３．
８ｋｇ）であつた。

上述の条件下において、電極を交換するまでに、約１７
日間の装置の運転が予測された。冷却塔の排水を処理し
、クロムを除去する本発明の電気化学的方法および装置
の動作データによれば、ＰＨが約５〜１０の範囲であれ
ば、被処理液ののＰＨ調節を行わないでもクロム量を一
貫して０．０５ｐ．ｐ．ｍ以下にすることができること
を示している。

冷却塔の排水中にはクロム酸塩にしばしば亜鉛イオンが
随伴しており、ほとんどの場合、装置からの排水は、含
有される亜鉛の大部分を除去するのに適したＰＨ範囲に
ある。以上のように、本発明はその意図した目的を達成
しうることは明らかである。

酸溶液による電極の処理は装置に送入される被処理液に
含まれあるいは反応によつて生成され電ノ極上または電
極間に付着あるいは堆積した物質を除去する。

電位を両外側電極のみに直接加えて両外側電極間に狭い
間隙で並置した付加電極に電荷を誘起するので、比較的
小さい電流と比較的高い電圧で有利に槽を動作させるこ
とができる。この５ことは効率の高い電源装置の使用を
可能にする。遮蔽電極を配備することによつて、電位が
直接加えられる電極を電界効果と過剰電流密度から保護
する。加えられる電位の極性を反転させることによつて
電極の比較的均一な溶解が保証される。Ｏ

【図面の簡単な説明】

第１図は発明装置の一実施例の概略構成図であつて、動
作の一つの段階を示し、第２図は同装置の動作の他の段
階を示す図、第３図は同装置の動作の他の段階を示す図
、第４図は同装置の動作の更に他の段階を示す図、第５
図は第１図の槽の５一５線縦断面図、第６図は第５図の
６−６線縦断面図、第７図は第６図の７−７線横断面図
、第８図は槽の一部の拡大縦断面図である。 １０，１２・・・・・・槽、１４・・・・・・被処理液
導入用導管、２７，４４，６２，６８，７８・・・・・
・弁、２８・・・・・排出用導管、３０・・・・・・直
流電源、４０・・・・・・酸溶液タンク、５６・・・・
・・ポンプ、９０・・・・・・槽１０，１２の底部、９
２・・・・・同中間部、９４・・・・・・同上部、９６
・・・・・・同キャップ、１２０・・・・・・電極保持
枠、１３４，１３６・・・・・・外側電極、１３８，１
４０・・・・・・同電気接続用延長部、１５４・・・・
・・絶縁カバー、１５８・・・・・・中間（付加）電極
、１６４，１６８・・・・・・同遮蔽用延長部、１７２
・・・・・・絶縁被膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面の全部または一部が鉄、鉄合金または不溶性の
   鉄化合物からなる陽極と陰極とを配置するとともに、こ
   れら両電極の間に、表面の全部または一部が鉄、鉄合金
   または不溶性の鉄化合物からなりかつ少なくとも一つの
   付加電極が前記両電極を越える一定長さの延長部を有す
   る複数の付加電極を、前記少なくとも一つの付加電極が
   前記陽極または陰極の近くに位置するように配置した槽
   内において、不溶性の鉄化合物またはコンプレックスを
   形成することができる除去されるべき汚染イオンを含む
   イオン化媒体中に前記陽極と陰極とを介して電流を流す
   ことにより前記汚染イオンによつて不溶性の鉄化合物あ
   るいはコンプレックスを形成する工程と、この不溶性物
   質を前記媒体中より除去する工程と、希釈無機酸溶液を
   前記電極表面に沿つてまたはその間を、これら電極の表
   面と表面の間に電気化学的に形成されて付着堆積した物
   質を機械的に洗浄除去しうるに充分な流速で流通させる
   工程とからなることを特徴とする汚染物質除去方法。 ２ 前記洗浄工程を規則正しい時間的間隔で行なうよう
   にした特許請求の範囲第１項に記載の汚染物質除去方法
   。 ３ 前記酸の溶液が約３％〜約５％の濃度の塩酸である
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載の汚染物質除
   去方法。 ４ 前記洗浄工程を約５分〜約１０分間行うようにした
   特許請求の範囲第１項第２項第３項のいずれか１項に記
   載の汚染物質除去方法。 ５ 電流密度が約９００ｃｍ＾２（１平方フィート）当
   り約５００アンペアまでの範囲内にある特許請求の範囲
   第１項第２項第３項第４項のいずれか１項に記載の汚染
   物質除去方法。 ６ 前記陽極および陰極に印加される電位の極性を規則
   的に変えることによつて前記陽極と陰極の間の前記イオ
   ン化媒体中を流れる電流の方向を変えるようにした特許
   請求の範囲第１項第２項第３項第４項第５項のいずれか
   １項に記載の汚染物質除去方法。 ７ 前記イオン化媒体および不溶性物質を前記電極から
   除いた後に、前記洗浄工程を行うようにした特許請求の
   範囲第１項第２項第３項第４項第５項第６項のいずれか
   １項に記載の汚染物質除去方法。 ８ 除去されるべき汚染イオンを含むイオン化媒体が収
   容されるかあるいは流通せしめられるようになつている
   槽と、この槽内に所定の間隔をおいて配置された一対の
   外側電極と、この一対の外側電極に互いに反対極性の電
   位を直接に加える手段と、前記一対の外側電極の間に所
   定の間隔で接近配置された付加電極と、前記槽内におい
   て前記外側電極および付加電極を前記所定の間隔で保持
   しこれら電極間に前記イオン化媒体の流路を形成する枠
   とを備え、前記電極のうち陽極の表面の全部または一部
   を鉄、鉄合金または不溶性の鉄化合物によつて形成する
   とともに、前記一対の外側電極の少なくとも一方または
   両方のそれぞれの近くにある前記付加電極の一つに、前
   記外側電極を電界効果および過剰電流密度から保護する
   のに充分な長さだけ前記外側電極を越える延長部を設け
   、前記一対の外側電極に加えられた電位によつて前記付
   加電極に電荷を誘起して前記イオン化媒体中に電流が流
   れるように構成したことを特徴とする汚染物質除去装置
   。 ９ 前記槽が装置の使用時には実質上垂直に配置され、
   前記電極が平板状であつて前記槽内に実質上垂直にかつ
   互いにに平行に配置され、前記一対の外側電極の上端付
   近に電位が加えられるようになつており、前記電極の上
   端と前記槽の上壁との間には空所が設けられ、前記一つ
   の付加電極の延長部を前記外側電極の上端を越えて前記
   空所内に延長せしめた特許請求の範囲第８項に記載の汚
   染物質除去装置。 １０ 前記電位印加手段が前記一対の外側電極に加える
   電位の相対的な極性を変えることができるように構成さ
   れている特許請求の範囲第８項または第９項に記載の汚
   染物質除去装置。 １１ 前記すべての電極が鉄である特許請求の範囲第８
   項第９項第１０項いずれか１項に記載の汚染物質除去装
   置。 １２ 除去されるべき汚染イオンを含むイオン化媒体が
   収容されるかあるいは流通せしめられるようになつてい
   る槽と、この槽内に所定の間隔をおいて配置された一対
   の外側電極と、この一対の外側電極に互いに反対極性の
   電位を加える手段と、前記一対の外側電極の間に所定間
   隔で接近配置された付加電極と、前記槽内において前記
   外側電極および付加電極を前記所定の間隔で保持しこれ
   ら電極間に前記イオン化媒体の流路を形成する枠とを備
   え、前記電極のうち陽極の表面の全部または一部を鉄、
   鉄合金または不溶性の鉄化合物によつて形成するととも
   に、前記一対の外側電極の少なくとも一方または両方の
   それぞれの近くにある前記付加電極の一つに、前記外側
   電極を電界効果および過剰電流密度から保護するのに充
   分な長さだけ前記外側電極を越える延長部を設け、この
   付加電極の少なくとも前記延長部の前記外側電極に向い
   た表面面を電気絶縁物質で被覆し、前記一対の外側電極
   に加えられた電位によつて前記付加電極に電荷を誘起し
   て前記イオン化媒体中に電流が流れるように構成したこ
   とを特徴とする汚染物質除去装置。 １３ 前記槽が装置の使用時には実質上垂直に配置され
   、前記電極が平板状であつて前記槽内に実質上垂直にか
   つ互いに平行に配置され、前記一対の外側電極の上端付
   近に電位が加えられるようになつており、前記電極の上
   端と前記槽の上壁との間には空所が設けられ前記一つ付
   加電極の延長部を前記外側電極の上端を越えて前記空所
   内に延長せしめた特許請求の範囲第１２項に記載の汚染
   物質除去装置。 １４ 前記電位印加手段が前記一対の外側電極に加える
   電位の相対的な極性を変えることができるように構成さ
   れている特許請求の範囲第１２項または第１３項に記載
   の汚染物質除去装置。 １５ 前記すべての電極が鉄である特許請求の範囲第１
   ２項第１３項第１４項のいずれか１項に記載の汚染物質
   除去装置。