WO2021235554A1 - 次亜塩素酸水から夾雑イオンを分離する分離装置およびシステム - Google Patents

次亜塩素酸水から夾雑イオンを分離する分離装置およびシステム Download PDF

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忠雄 塩山
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Definitions

  • the present disclosure can provide an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component, which has excellent storage stability by separating contaminated ions other than hypochlorous acid from an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component. Concerning the separator or system.
  • sodium hypochlorite as one of the chlorine-based halogen drugs exerts immediate bactericidal activity against bacteria at extremely low concentrations, and is also the most reliable in terms of its effect on viruses such as HIV and HBV.
  • a disinfectant it is widely used in various fields such as public health such as disinfection and sterilization in daily life, food, and medical care.
  • caliciviridae viruses such as norovirus and SLV (sapovirus) and non-enveloped viruses such as rotavirus cannot be expected to be eradicated by alcohol disinfection, and disinfection by hypochlorite system. ⁇ Disinfection is the first choice.
  • an aqueous solution containing sodium hypochlorite is used in the form of a spray for disinfecting / sterilizing / sterilizing various items such as clothing, tableware, glass containers, plastic containers, and the environment at home and in the medical field. It is used, and powders are also used for sterilizing water and sewage and pools.
  • sodium hypochlorite can be used for hand disinfection in the form of an aqueous solution or a wet tissue soaked with an aqueous solution at a very low concentration, but sodium hypochlorite salt is dissolved in water. Since the sodium hypochlorite aqueous solution is strongly alkaline and its diluted solution is also alkaline, it causes rough hands when used for hand disinfection (Patent Document 1).
  • hypochlorous acid produced by electrolysis using sodium chloride or the like is said to have more than 80 times stronger bactericidal and antiviral effects than sodium hypochlorite.
  • the chloric acid water shows acidity, and corrosion of metals and the like is likely to occur due to a low pH.
  • hypochlorous acid is decomposed, and the concentration falls below the indicated concentration in a short period of time.
  • hydrogen chloride dissolves in water, it becomes hydrochloric acid, and the aqueous solution becomes acidic.
  • Patent Document 2 a two-diaphragm three-chamber type electrolytic cell provided between the anode chamber, the cathode chamber, and the anode chamber and the cathode chamber and having an intermediate chamber containing an electrolyzed substance separated by a diaphragm is used. It is described to produce hypochlorous acid water that is substantially free of contaminating ions other than hypochlorous acid.
  • Patent Document 2 has a problem that when an attempt is made to increase the hypochlorous acid concentration, the pH decreases, the aqueous solution has a high total chlorine ion content, and the hypochlorous acid concentration decreases during storage. Further, when neutralizing with sodium hydroxide, sodium hydrogencarbonate or the like in order to reduce the amount of hydrogen chloride in the aqueous solution, there is a problem that undecomposed chloride such as NaCl increases.
  • hypochlorous acid as a main component, which is more excellent in storage stability.
  • the present inventors can separate contaminated ions other than hypochlorous acid in an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component by using a separation membrane, thereby making the next more stable. It has been found that an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component can be provided.
  • a separation device or system using a separation membrane as a method for separating contaminated ions other than hypochlorous acid from an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component.
  • An alkaline substance having a large molecular weight is added to an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component.
  • an aqueous solution that is less likely to be deactivated by reducing the number of contaminated ions other than hypochlorous acid in the aqueous solution and has more excellent storage stability can be obtained. It can be obtained, and rust on the metal when an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component is spatially sprayed can be suppressed.
  • hypochlorous acid is contained as a typical component other than water as a solvent, and is composed of hypochlorous acid. It does not mean that it occupies most of the components or that hypochlorous acid is the most abundant component among the components other than water.
  • the content of undecomposed sodium chloride and hydrochloric acid which is a component of pH is large, and the ratio of hypochlorous acid is, for example, the embodiment 1 of the present disclosure described later. It is lower than the solution according to.
  • contaminated ions other than hypochlorous acid means ions contained in other than hypochlorous acid.
  • Specific examples of the contaminating ions other than hypochlorous acid include chlorine ions and sodium ions, which are separated from the aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component as they are or as other compounds. Will be done.
  • a separation device and a system for separating contaminated ions other than hypochlorous acid in the aqueous solution using a separation membrane in an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component By separating contaminated ions other than hypochlorous acid in the aqueous solution, the pH of the aqueous solution can be made as close to neutral as possible, and an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component, which has excellent storage stability, can be obtained. Is thought to be possible. In addition, the aqueous solution obtained in this way has less concern about metal corrosion and deterioration of the resin.
  • the pH of the aqueous solution after separation is 4.0 or more due to the separation of congested ions other than hypochlorous acid in the aqueous solution by the separation membrane.
  • pH 5.0 or higher is more preferable, and pH 6.0 or higher is particularly preferable. If there are many contaminated ions, especially chlorine ions, in the aqueous solution, the pH of the aqueous solution becomes low, resulting in an acidic aqueous solution. If the aqueous solution is acidic, damage such as irritation and corrosion tends to increase.
  • the water used for preparing an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component applied to the apparatus or system according to the first embodiment includes unplanned components such as metal ions and organic substances contained in tap water. It is preferable to use pure water (for example, RO water), purified water, ion-exchanged water, or the like in order to suppress the mixing of water.
  • a reverse osmosis membrane RO membrane, NF membrane
  • UF membrane ultrafiltration membrane
  • the separation membrane it is preferable to use a hydrophobic membrane whose surface is charged. This is because the charge of the membrane acts by using a membrane whose surface is charged, and it becomes difficult for charged ionized substances and the like in the aqueous solution to pass through the membrane, and the separation efficiency is improved. That is, separation is achieved by utilizing the relationship between the charged state of the substance to be separated and the charged state of the membrane to be used. It is also possible to generate an electric field and a magnetic field to adjust the amount of charge on the film surface and increase the proportion of substances to be separated.
  • the separation membrane having a predetermined pore diameter it is possible to select a substance that passes through the membrane according to the size of the pores of the separation membrane.
  • the pore size of the separation membrane is not particularly limited, but is preferably 50 nm or less, and more preferably 5 nm or less. Further, it is preferable to use a membrane having a charged surface and a predetermined pore size as the separation membrane, whereby the degree of separation, that is, the degree of separation and the selection of the substance to be separated can be controlled.
  • a known material such as a polymer polymer, ceramics, or metal may be used alone or in combination of a plurality of known materials to form the separation membrane.
  • the polymer polymers include PSF (polysulfone), PES (polyethersulfone), PP (polypropylene), PE (polyethylene), CTA (triacetate), CDA (diacetate), and PA. (Nylon-based polymer), and at least one selected from PMMA (polymethylmethacrylate) can be used.
  • the aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component applied to the separation device or system according to the first embodiment is preferably electrolyzed water, and specifically, electrolysis using hydrochloric acid or sodium chloride and potassium chloride as raw materials. It is preferable that the electrolyzed water contains hypochlorous acid as a main component.
  • the pH of the aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component obtained by the separation device or system according to the first embodiment is preferably 4.0 or more, more preferably 5.0 or more, further preferably 5.5 or more, and 6 .0 or more is particularly preferable.
  • the pH of the aqueous solution containing hypochlorous acid as the main component is preferably 4.0 or higher, the corrosiveness is reduced and there is a tendency that the aqueous solution can be used for various purposes.
  • the pH is preferably 5.5 or higher because there is a concern about corrosion and deterioration of parts used in the device. ..
  • the pH of the aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component is preferably 5.5 or more and 6.5 or less, which reduces irritation to mucous membranes and the like and at the same time conforms to drinking water standards. ..
  • the aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component obtained by the separation device or system according to the first embodiment shall be used for various purposes due to its not too low pH and its strong bactericidal and antiviral properties. It can be widely used in various fields such as public health such as disinfection and sterilization in daily life, food, and medical care. It can be suitably used for disinfection / sterilization / sterilization of various articles such as clothing, tableware, glass containers, plastic containers, etc. at home and medical sites, especially for skin such as hand washing (hand washing sterilization). It is suitably used for cleaning / sterilization and sterilization of spaces.
  • the aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component which is applied to the separation device or system according to the first embodiment, can be prepared by various methods. For example, first, in a two-diaphragm three-chamber type electrolytic cell, electrolysis is performed using an aqueous sodium chloride solution as an electrolytic solution to obtain an acidic hypochlorite water obtained in the anode chamber. At this time, in electrolysis with sodium chloride and water, chlorine ions normally migrate to the anode and sodium ions migrate to the cathode, and the migrated chlorine ions react with water to form hydrochloric acid (HCl) and hypochlorous acid (HClO). Is generated and oxygen gas is generated.
  • HCl hydrochloric acid
  • HClO hypochlorous acid
  • hypochlorous acid reacts with water to produce sodium hydroxide, producing hydrogen gas.
  • the production ratio of hypochlorous acid and hydrochloric acid does not become more than about 1: 1 stoichiometrically as shown in the following equation, so the production ratio of hypochlorous acid is hydrochloric acid. It will never exceed. 2NaCl + H 2 O ⁇ 2NaOH + HCl + HClO
  • the obtained aqueous solution containing acidic hypochlorous acid as a main component can be conducted to the separation membrane to separate hydrochloric acid in the aqueous solution, and the proportion of hypochlorous acid in the aqueous solution can be increased.
  • the pH By performing the treatment of increasing the ratio of hypochlorous acid to hydrochloric acid, the pH can be tilted toward the neutral side at the same time. This treatment can be repeated as many times as necessary to obtain the ratio of hypochlorous acid to the desired hydrochloric acid and the desired pH.
  • an alkaline substance having a large molecular weight is added to an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component, and (i) the molecular weight of the chloride in the aqueous solution is higher than that of hypochlorite.
  • a separation device or system that increases the size of the hydrate (eg, sodium ion or chloride ion) of the ion to be separated by increasing the size and / or (ii) neutralizing the aqueous solution and separating it with a separation membrane.
  • an alkaline substance having a large molecular weight is added to a solution containing hypochlorous acid as a main component, and a solution having, for example, a pH of 6.0 to 6.5 is passed through a separation membrane, and NaCl and the like are added. Separate the chloride.
  • the purpose of the neutralization treatment before separation is to neutralize HCl contained in an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component with an alkaline substance such as NaOH, so that the molecular weight is higher than that of HCl. This is to make it easier to separate with a separation membrane by using a large amount of NaCl.
  • the pH after separation to 6.0 or more, it conforms to the standard for drinking water.
  • the pH of the aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component after separation is 6.0 to 6.8.
  • various pH adjusters can be used as the alkaline substance having a large molecular weight, and specifically, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, sodium hydrogencarbonate, potassium hydrogencarbonate, and hydrogen carbonate. Examples thereof include calcium, magnesium hydrogencarbonate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, magnesium acetate, sodium citrate, potassium citrate, calcium citrate or an aqueous solution of magnesium citrate, and the sodium hydroxide aqueous solution is particularly preferably used. Will be done.
  • the pH of the aqueous solution obtained by the apparatus or system according to the second embodiment is neutral to weakly acidic from 5.0 to 7.0, it is close to the pH of the skin, and is caused by acid irritation or alkali. Itching is drastically reduced.
  • the formation of trihalomethanes can be suppressed by not tilting to the alkaline side.
  • the concentration of hydrogen chloride (HCl) and salt is low, so it is possible to suppress the effects of corrosion, especially on electronic substrates, to a low level.
  • the aqueous solution according to the first embodiment it can be used for various purposes, for example, skin washing / sterilization such as hand washing (hand washing sterilization), space sterilization, equipment, etc. It is suitably used for sterilization of pressure ulcers and pressure ulcers.
  • the hypochlorous acid-based aqueous solution obtained by the separator or system according to the first and second embodiments of the present disclosure cleans wounds that come into contact with blood, such as wounds caused by surgical or non-surgical means.
  • it can be used for sterilization and sterilization, or it can be introduced into the lung by a nebulizer and used for sterilization of the lung.
  • the separation device or system according to the first and second embodiments is subjected to a separation treatment in order to remove the generated chloride even when hypochlorous acid water is produced by a method other than electrolysis as described above. It can be done and the relative concentration of their hypochlorous acid can be increased. For example, a method of adding an acid to sodium hypochlorite to neutralize it, removing sodium hypochlorite by electrodialysis, replacing sodium hypochlorite with ion exchange to replace Na ion with H ion, and the like. It is possible to generate hypochlorous acid water and separate the chloride generated by the separation membrane.
  • aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component obtained in the present disclosure can be cryopreserved.
  • Example 1 Using an aqueous sodium chloride solution as an electrolyte, electrolysis was performed in a two-septal three-chamber electrolytic cell to obtain a strongly acidic hypochlorite water from the anode side.
  • the obtained strongly acidic hypochlorous acid water is passed through an RO film (RO film made of polyamide manufactured by Mitsubishi Chemical Aqua Solutions Co., Ltd.) to separate hydrochloric acid in the aqueous solution, and the ratio of hypochlorous acid in the aqueous solution is determined.
  • An aqueous solution containing the enhanced hypochlorous acid as a main component was obtained.
  • the concentration of hypochlorous acid in the obtained aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component was measured using an absorptiometer (AQ-102, manufactured by Shibata Chemical Co., Ltd.).
  • the pH was measured with a multi-water quality meter (MM-60, manufactured by DKK-TOA CORPORATION).
  • Comparative Example 1 An aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component was obtained in the same manner as in Example 1 except that the separation treatment with a separation membrane (RO membrane) was not performed. The concentration of hypochlorous acid and other physical characteristics of the obtained aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component were obtained in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 Comparative Example 2 Similar to Example 1 and Comparative Example 1, sodium hydroxide was added to an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component obtained by electrolysis, and the pH was adjusted to around 5.5. The obtained aqueous solution was separated by an RO membrane (cellulose membrane manufactured by Toyobo Co., Ltd.) in Example 2 as in Example 1 (separation treatment was not performed in Comparative Example 2). The measurement of Example 2 and Comparative Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 2.
  • RO membrane cellulose membrane manufactured by Toyobo Co., Ltd.
  • Example 2 since it was confirmed that the pH increased and the conductivity decreased as compared with Comparative Example 2, the relative concentration of hypochlorous acid increased, and the metal had good stability. It can be seen that an aqueous solution containing hypochlorous acid as a main component, which suppresses the corrosive action against the like, could be obtained.

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Abstract

次亜塩素酸を主成分とする水溶液から、次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離する方法として、分離膜を用いる分離装置またはシステムに関し、より保存安定性に優れた次亜塩素酸を主成分とする溶液を提供する。

Description

次亜塩素酸水から夾雑イオンを分離する分離装置およびシステム
　本開示は、次亜塩素酸を主成分とする水溶液から次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離し、保存安定性に優れた次亜塩素酸を主成分とする水溶液を提供することのできる分離装置またはシステムに関する。
　従来、塩素系ハロゲン薬の一つとして次亜塩素酸ナトリウムが、ごく低濃度において細菌に対して即効的な殺菌力を発揮し、またＨＩＶやＨＢＶなどのウイルスに対する効果の面でも最も信頼のおける消毒薬として、生活上の消毒・除菌などの公衆衛生、食品、医療などの様々な分野において広く使用されている。特に最も身近な例として、ノロウイルスやＳＬＶ（サポウイルス）などカリシウイルス科のウイルスやロタウイルスなどのエンベロープをもたないウイルスは、アルコール消毒による除菌が期待できず、次亜塩素酸系による消毒・除菌が第一選択になっている。具体的には、次亜塩素酸ナトリウムを含む水溶液がスプレーなどの形態で、家庭や医療現場における、衣類、食器、ガラス容器、プラスチック容器等の様々な物品や環境の消毒・殺菌／除菌に使用されており、さらには粉末剤が上下水道やプールの殺菌などにも使用されている。また、次亜塩素酸ナトリウムは非常に低濃度において水溶液や水溶液をしみこませたウェットティッシュなどの形態で手指消毒用に使用することも可能であるが、次亜塩素酸ナトリウム塩を水に溶解した次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、強アルカリ性であり、その希釈液もまたアルカリ性を示しているため、手指消毒に使用すると、手荒れの原因となる（特許文献１）。
　一方、塩化ナトリウムなどを用いる電気分解により製造する次亜塩素酸は、次亜塩素酸ナトリウムと比較して８０倍以上に強力な殺菌・抗ウイルス効果を有するとされており、このような次亜塩素酸水は、アルカリ性の次亜塩素酸ナトリウム水溶液とは異なり酸性を示し、低いｐＨによる金属等の腐食が生じやすい。また、酸性条件では、塩素イオン量が増え、塩素ガスや塩化水素ガスが発生しやすく、次亜塩素酸が分解してしまい、短期間のうちに表示濃度を下回るという問題がある。さらに、塩化水素が水に溶けると塩酸となり、水溶液が酸性を示すこととなる。
　これに対し、特許文献２には、陽極室、陰極室、陽極室と陰極室との間に設けられ被電解質を含む中間室をそれぞれ隔膜により隔てた２隔膜３室型の電解槽を用い、次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを実質的に含んでいない次亜塩素酸水を製造することが記載されている。
特開２０１１－２２９８３３号公報 特開２００９－７２７５５号公報
　しかしながら、特許文献２の方法では、次亜塩素酸濃度を高くしようとするとｐＨが低下し、総塩素イオン量の高い水溶液となり、保存中に次亜塩素酸濃度が低下するという問題がある。また、水溶液中の塩化水素の量を減らすために、水酸化ナトリウムや、炭酸水素ナトリウムなどを用いて中和すると、ＮａＣｌなどの未分解塩化物が増えてしまうという問題がある。
　したがって、本開示は、より保存安定性に優れた次亜塩素酸を主成分とする水溶液を提供することを課題とする。
　本発明者らが、上記課題を検討した結果、次亜塩素酸を主成分とする水溶液において、次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離膜を用いて分離でき、それにより、より安定な次亜塩素酸を主成分とする水溶液を提供できることを見出した。
　すなわち、本開示は、
［１］次亜塩素酸を主成分とする水溶液から、次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離する方法として、分離膜を用いる分離装置またはシステム、
［２］次亜塩素酸を主成分とする水溶液に、分子量の大きなアルカリ性物質を加えて、
（ｉ）前記水溶液中の塩化物の分子量を次亜塩素酸よりも大きくし、および／または
（ii）前記水溶液を中和することにより、分離したいイオンの水和物の大きさを大きくし
分離膜で分離する上記［１］記載の分離装置またはシステム、
［３］分離膜として、荷電した膜を用いるおよび／または所定の孔径の分離膜を用いることにより、分離の度合いを制御する上記［１］または［２］記載の分離装置またはシステム、
［４］分離膜として、ＲＯ膜、ＮＦ膜および／またはＵＦ膜を用いる上記［１］～［３］のいずれかに記載の分離装置またはシステム、
［５］分離膜の材質として、高分子ポリマー、セラミックスおよび金属から選択される少なくとも１種を含む上記［１］～［４］のいずれかに記載の分離装置またはシステム、
［６］高分子ポリマーが、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ポリエチレン、トリアセテート、ジアセテート、ナイロン系ポリマーおよびＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）から選択される少なくとも１種である上記［５］記載の分離装置またはシステム、
［７］次亜塩素酸を主成分とする水溶液が、電気分解またはイオン交換により生成されるものである上記［１］～［６］のいずれかに記載の分離装置またはシステム、
［８］次亜塩素酸を主成分とする水溶液から、次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離する補助として電場または磁場を利用する上記［１］～［７］のいずれかに記載の分離装置またはシステム、
［９］次亜塩素酸ナトリウムを酸により中和、または電気透析によりナトリウムを除去、またはイオン交換により、ＮａイオンをＨイオンに置換することにより生成した次亜塩素酸水において、生じた塩化物を分離する上記［３］～［６］のいずれかに記載の分離装置またはシステム
に関する。
　本開示によれば、次亜塩素酸を主成分とする水溶液において、水溶液中の次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを少なくすることで失活し難く、かつより保存安定性が優れた水溶液を得ることができ、次亜塩素酸を主成分とする水溶液を空間噴霧した際の金属への錆などを抑制することができる。
　本明細書において使用する場合、「次亜塩素酸を主成分とする」とは、溶媒としての水以外の代表的な成分として次亜塩素酸を含むことを意味し、次亜塩素酸が構成成分の大半を占めるというような意味や次亜塩素酸が水以外の成分中、最も多い成分であるというような意味を示すものではない。これに対し、従来の次亜塩素酸水では、未分解の塩化ナトリウムや、ｐＨの成分である塩酸の含有量が多く、次亜塩素酸の割合は、例えば後述の本開示の実施の形態１に係る溶液に比べて低いものである。
　本明細書において使用する場合、「次亜塩素酸以外の夾雑するイオン」とは、次亜塩素酸以外に含まれるイオンを意味する。具体的には、次亜塩素酸以外の夾雑イオンとしては、塩素イオン、ナトリウムイオンなどが挙げられ、これらはそのままの状態で、または他の化合物として次亜塩素酸を主成分とする水溶液から分離される。
　本開示の実施の形態１によれば、次亜塩素酸を主成分とする水溶液において、分離膜によって水溶液中の次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離する分離装置およびシステムが提供される。水溶液中の次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離することで、水溶液のｐＨをなるべく中性に近づけることができ、保存安定性に優れた次亜塩素酸を主成分とする水溶液を得ることができると考えられる。また、そのように得られる水溶液は、金属腐食や樹脂の劣化への懸念も低いものとなる。
　実施の形態１にかかる次亜塩素酸を主成分とする水溶液においては、分離膜による水溶液中の次亜塩素酸以外の夾雑するイオンの分離により、分離後の水溶液のｐＨは４．０以上が好ましく、ｐＨ５．０以上がより好ましく、ｐＨ６．０以上が特に好ましい。水溶液中の夾雑するイオン、特に塩素イオンが多いと水溶液のｐＨが低くなり、酸性の水溶液となる。水溶液が酸性であると、刺激や腐食などの被害が大きくなる傾向がある。
　実施の形態１にかかる装置またはシステムに適用する次亜塩素酸を主成分とする水溶液を調製する際に使用する水は、予定していない成分、例えば水道水中に含まれる、金属イオン、有機物などの混入を抑えるため、純水（例えばＲＯ水）、精製水、イオン交換水などを使用することが好ましい。
　分離処理に用いる分離膜としては、例えば、逆濾過膜（ＲＯ膜、ＮＦ膜）や限外濾過膜（ＵＦ膜）などを用いることが出来る。
　分離膜は、その表面が荷電した疎水膜を用いることが好ましい。膜表面が荷電した膜を用いることで膜の荷電が作用し、水溶液中の荷電しているイオン化物質などが膜を通過し難くなり、分離効率を高めるためである。つまり、分離したい物質の荷電状態と、使用する膜の荷電状態との関係を利用することにより、分離が達成される。また、電場および磁場を発生させ膜表面の荷電量を調整し、分離する物質の割合を高めることも可能である。
　また、所定の孔径の分離膜を用いることにより、分離膜の孔のサイズによって、膜を通過する物質を選定することも可能である。分離膜の孔径としては、特に制限されるものではないが、５０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましい。さらに、分離膜として表面が荷電し、かつ所定の孔径を有する膜を用いることが好ましく、これにより、分離の度合い、すなわち分離の程度や分離する物質の選定などを制御することができる。
　分離膜を構成する材質は、高分子ポリマー、セラミックス、金属等の公知の材質を単独または複数を組み合わせて分離膜としても良い。
　分離膜を構成する材質のうち、高分子ポリマーとしては、ＰＳＦ（ポリスルフォン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＣＴＡ（トリアセテート）、ＣＤＡ（ジアセテート）、ＰＡ（ナイロン系ポリマー）、およびＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）から選択される少なくとも１種を用いることができる。
　実施の形態１にかかる分離装置またはシステムに適用する次亜塩素酸を主成分とする水溶液は電解水であることが好ましく、具体的には塩酸または塩化ナトリウム、および塩化カリウムを原料とした電気分解を行うことにより得られる次亜塩素酸を主成分とする電解水であることが好ましい。
　実施の形態１にかかる分離装置またはシステムにより得られる次亜塩素酸を主成分とする水溶液のｐＨは４．０以上が好ましく、５．０以上がより好ましく、５．５以上がさらに好ましく、６．０以上が特に好ましい。次亜塩素酸を主成分とする水溶液のｐＨを４．０以上とすることにより、腐食性が低減し、様々な用途に使用することができる傾向がある。特に、加湿器や空気清浄機などに次亜塩素酸を主成分とする水溶液を使用する場合には、装置に使用する部品の腐食や劣化が懸念されるため、ｐＨは５．５以上が好ましい。ｐＨを５．５以上とすることにより、塩素ガス（塩化水素ガス）の発生をより抑制することができる。また、次亜塩素酸を主成分とする水溶液のｐＨを５．５以上かつ６．５以下とすることが好ましく、これにより粘膜等への刺激が少なくなると同時に飲用水基準に適合するものとなる。
　実施の形態１にかかる分離装置またはシステムにより得られる次亜塩素酸を主成分とする水溶液は、その低すぎないｐＨと、強力な殺菌・抗ウイルス力という特性により、様々な用途に使用することができ、例えば、生活上の消毒・除菌などの公衆衛生、食品、医療などの様々な分野において広く使用することができる。家庭や医療現場における、衣類、食器、ガラス容器、プラスチック容器等の様々な物品や環境の消毒・殺菌／除菌に好適に用いることができ、特に、手指洗浄（手洗い除菌）などの皮膚の洗浄・除菌、空間の除菌に好適に用いられる。特に、塩を含まず、ｐＨが低すぎない態様においては、腐食に対する懸念が少なく、水道水では、貯水タンク内でカビなどの菌類が発生し、発生した菌をまき散らすことがあり、また、殺菌効果の高い次亜塩素酸を含有するため、装置のみならず、空間の衛生度の維持も可能であるため、加湿器や空気清浄機などに水道水の代わりに用いることが好ましい。
　実施の形態１にかかる分離装置またはシステムに適用する次亜塩素酸を主成分とする水溶液は、種々の方法により調製することができる。例えば、まず、２隔膜３室型の電解槽において、電解液として塩化ナトリウム水溶液を用いて電気分解を行い、陽極室で得られた酸性の次亜塩素酸水を得る。この際、塩化ナトリウムと水による電気分解では、通常、陽極に塩素イオン、陰極にナトリウムイオンが泳動し、泳動した塩素イオンが、水と反応して塩酸（ＨＣｌ）と次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を生成し、酸素ガスが発生する。陰極では、ナトリウムイオンが水と反応し、水酸化ナトリウムを生成し、水素ガスが発生する。塩化ナトリウムと水との反応は、次式のように、化学量論的に次亜塩素酸と塩酸の生成割合はおよそ１：１以上にはならないため、次亜塩素酸の生成割合が塩酸を上回ることはない。
　２ＮａＣｌ＋Ｈ2Ｏ　→　２ＮａＯＨ＋ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ
次に、得られた酸性の次亜塩素酸を主成分とする水溶液を分離膜に導通し、水溶液中の塩酸を分離し、水溶液中の次亜塩素酸の割合を増加させることができる。この塩酸に対する次亜塩素酸の割合を増加させる処理を行うことにより、同時にｐＨを中性側へと傾けることができる。所望の塩酸に対する次亜塩素酸の割合や、所望のｐＨを得るために、この処理を、必要な回数、繰り返し行うことができる。
　本開示の実施の形態２によれば、次亜塩素酸を主成分とする水溶液に、分子量の大きなアルカリ性物質を加えて、（ｉ）前記水溶液中の塩化物の分子量を次亜塩素酸よりも大きくし、および／または（ii）前記水溶液を中和することにより、分離したいイオンの水和物（例えば、ナトリウムイオンや塩素イオン）の大きさを大きくし、分離膜で分離する分離装置またはシステムが提供される。この実施の形態２では、次亜塩素酸を主成分とする溶液に、分子量の大きなアルカリ性物質を加えて例えばｐＨを６．０～６．５としたものを分離膜に通し、ＮａＣｌをはじめとする塩化物を分離する。このように、分離前に中和処理を行う目的は、次亜塩素酸を主成分とする水溶液に含まれるＨＣｌを、例えばＮａＯＨをはじめとするアルカリ性物質で中和することで、ＨＣｌよりも分子量の大きなＮａＣｌとし、分離膜での分離を行いやすくするためである。分離後のｐＨを６．０以上とすることで、飲用水の基準に適合するものとなる。実施の形態２においては、分離後の次亜塩素酸を主成分とする水溶液のｐＨを６．０～６．８とすることがより好ましい。ここで、分子量の大きなアルカリ性物質としては、種々のｐＨ調節剤を使用することができ、具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素マグネシウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸カルシウムまたはクエン酸マグネシウムの水溶液などがあげられ、なかでも水酸化ナトリウム水溶液が特に好ましく使用される。
　実施の形態２にかかる装置またはシステムにより得られる水溶液は、そのｐＨが中性～弱酸性の５．０～７．０であることから、皮膚のｐＨに近いものとなり、酸による刺激やアルカリによるかゆみが発生することが激減する。また、アルカリ側に傾けないことにより、トリハロメタン族の生成も抑制することができる。室内に散布した場合に、塩化水素（ＨＣｌ）および、塩分濃度が低い事から、腐食特に電子基板などへの影響を低く抑える事が可能となる。実施の形態１に係る水溶液の用途に加え、より様々な用途に使用することができ、例えば、特に、手指洗浄（手洗い除菌）などの皮膚の洗浄・除菌、空間の除菌、器具等の除菌、褥瘡の除菌などに好適に用いられる。
　本開示の実施の形態１～２にかかる分離装置またはシステムにより得られる次亜塩素酸を主成分とする水溶液は、外科的手段または非外科的手段により生じた創傷等の血液に触れる傷を洗浄または殺菌、除菌するために用いることや、ネブライザーにより肺へと導入し、肺を除菌するために用いることができる。具体的には、一般的な外科手術、内視鏡手術、ロボット支援腹腔鏡手術、口腔手術、グラフト手術、インプラント手術、トランスプラント手術などの手術、焼灼、切断、放射線、化学療法、熱傷、切り傷、擦過傷、掻き傷、発疹、潰瘍、穿刺創、褥瘡、それらの組み合わせ等が挙げられ、感染管理、ケロイド対策等の用途に用いることが好ましい。
　なお、本明細書において、上記実施の形態１～２にそれぞれ記載した事項は、矛盾しない限りにおいて、互いに別の実施の形態にも適用されるものとする。
　また、実施の形態１～２に記載の分離装置またはシステムは、上述のような電気分解以外の方法により、次亜塩素酸水を生成した場合にも、生じる塩化物を取り除くために分離処理を行うことができ、それらの次亜塩素酸の相対的な濃度を増加させることができる。例えば、次亜塩素酸ナトリウムに酸を加えて中和する、次亜塩素酸ナトリウムを電気透析によりナトリウムを除去する、次亜塩素酸ナトリウムをイオン交換によりＮａイオンをＨイオンに置換する等の方法により次亜塩素酸水を生成し、分離膜により生じる塩化物を分離することが出来る。
　以下、本開示を実施例にもとづき具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されることを意図するものではない。なお、本開示で得られた次亜塩素酸を主成分とする水溶液は、凍結保存することが可能である。
実施例１
　塩化ナトリウム水溶液を被電解質として、２隔膜３室型電解槽により電気分解し、陽極側から強酸性次亜塩素酸水を得た。得られた強酸性次亜塩素酸水をＲＯ膜（三菱ケミカルアクア・ソリューションズ（株）製のポリアミド製ＲＯ膜）に通し、水溶液中の塩酸を分離し、水溶液中の次亜塩素酸の割合を高めた次亜塩素酸を主成分とする水溶液を得た。得られた次亜塩素酸を主成分とする水溶液の次亜塩素酸の濃度は、吸光光度計（ＡＱ－１０２、柴田化学（株）製）を用いて測定した。なお、ｐＨは、マルチ水質メーター（ＭＭ－６０、東亜ディーケーケー（株）製）により測定した。
比較例１
　分離膜（ＲＯ膜）による分離処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして次亜塩素酸を主成分とする水溶液を得た。得られた次亜塩素酸を主成分とする水溶液の次亜塩素酸の濃度やその他の物性は、実施例１と同様にして得た。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より、実施例１の膜分離後では、比較例１よりもｐＨが上昇し、導電率が低下していることから次亜塩素酸の相対的な濃度が上昇し、保存安定性に優れた次亜塩素酸を主成分とする水溶液が得られていることがわかる。
実施例２、比較例２
　実施例１、比較例１と同様に、電気分解で得られた次亜塩素酸を主成分とする水溶液に、水酸化ナトリウムを加え、ｐＨを５．５前後に調整した。得られた水溶液を実施例２では実施例１と同じくＲＯ膜（東洋紡（株）製のセルロース膜）により分離処理を行った（分離処理は比較例２においては行わなかった。）。実施例２と比較例２の測定は、実施例１と比較例１と同様に測定した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より、実施例２では、比較例２と比較してｐＨの上昇と導電率の低下が確認できたことから、次亜塩素酸の相対的な濃度が上昇し、安定性のよい、金属等に対する腐食作用を抑えた次亜塩素酸を主成分とする水溶液を得ることができたことがわかる。

Claims (9)

  1. 次亜塩素酸を主成分とする水溶液から、次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離する方法として、分離膜を用いる分離装置またはシステム。
  2. 次亜塩素酸を主成分とする水溶液に、分子量の大きなアルカリ性物質を加えて、
    （ｉ）前記水溶液中の塩化物の分子量を次亜塩素酸よりも大きくし、および／または
    （ii）前記水溶液を中和することにより、分離したいイオンの水和物の大きさを大きくし
    分離膜で分離する請求項１記載の分離装置またはシステム。
  3. 分離膜として、荷電した膜を用いるおよび／または所定の孔径の分離膜を用いることにより、分離の度合いを制御する請求項１または２記載の分離装置またはシステム。
  4. 分離膜として、ＲＯ膜、ＮＦ膜および／またはＵＦ膜を用いる請求項１～３のいずれか１項に記載の分離装置またはシステム。
  5. 分離膜の材質として、高分子ポリマー、セラミックスおよび金属から選択される少なくとも１種を含む請求項１～４のいずれか１項に記載の分離装置またはシステム。
  6. 高分子ポリマーが、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ポリエチレン、トリアセテート、ジアセテート、ナイロン系ポリマーおよびＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）から選択される少なくとも１種である請求項５記載の分離装置またはシステム。
  7. 次亜塩素酸を主成分とする水溶液が、電気分解またはイオン交換により生成されるものである請求項１～６のいずれか１項に記載の分離装置またはシステム。
  8. 次亜塩素酸を主成分とする水溶液から、次亜塩素酸以外の夾雑するイオンを分離する補助として電場または磁場を利用する請求項１～７のいずれか１項に記載の分離装置またはシステム。
  9. 次亜塩素酸ナトリウムを酸により中和、または電気透析によりナトリウムを除去、またはイオン交換により、ＮａイオンをＨイオンに置換することにより生成した次亜塩素酸水において、生じた塩化物を分離する請求項３～６のいずれか１項に記載の分離装置またはシステム。
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