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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von saurem elektrolysierten Wasser und alkalischem elektrolysierten
Wasser durch Elektrolyse von Wasser.
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Die
Herstellung von saurem elektrolysierten Wasser und alkalischem elektrolysierten
Wasser durch die Elektrolyse von Wasser, dem ein Chlorelektrolyt
zugesetzt ist, wird üblicherweise
in der Praxis eingesetzt. Das saure elektrolysierte Wasser besitzt
einen pH-Wertbereich von 2,0 bis 3,5 und weist einen starken sterilisierenden
Effekt gegenüber
einem Darmbazillus, verschiedenartigen Keimen und Bakterien auf,
so dass kürzlich
mit seiner breiten Verwendung auf medizinischem Gebiet, agrarwirtschaftlichem
Gebiet, landwirtschaftlichem Gebiet und anderen Gebieten begonnen
worden ist. Da das alkalische elektrolysierte Wasser dagegen einen
pH-Wertbereich von 10,5–12,0
besitzt und sich stark alkalisch darstellt, ist es wohl bekannt,
dass das alkalische elektrolysierte Wasser einen schwachen sterilisierenden
Effekt aufweist und gleichzeitig eine starke Waschwirkung gegenüber einem
Fleck, der Öle
und Proteine enthält,
zeigt. Daher werden neue Anwendungen des alkalischen elektrolysierten
Wassers als das Waschwasser für
Pflanzen-, Frucht-, Molkereiprodukte sowie Meeresprodukte und des
Weiteren für
mechanische Teile oder elektronische Materialien Schritt für Schritt
entwickelt.
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Zur
Herstellung dieses sauren elektrolysierten Wassers und alkalischen
elektrolysierten Wassers durch Elektrolyse von Wasser kann beispielsweise
die Methode der Verwendung einer Elektrolysierapparatur mit einem
strukturellen Merkmal zum Teilen einer Kammer in eine Anodenkammer
und eine Kathodenkammer durch eine Diaphragma und Anordnen einer
Anodenplatte in der Anodenkammer und einer Kathodenplatte in der
Kathodenkammer und der Durchführung
der Elektrolyse durch Einfüllen
des Wassers, dem zuvor Elektrolyt zugesetzt wird, genannt werden.
Des Weiteren kann als anderes Beispiel die Methode der Verwendung
einer Elektrolysierapparatur mit einem strukturellem Merkmal zum
Teilen einer Kammer in eine Anodenkammer, eine Zwischenkammer und
eine Kathodenkammer durch zwei Diaphragmen und des Einfüllens eines
hochkonzentrierten Elektrolyten in die Zwischenkammer während des
Einfüllens
von Wasser in die Anodenkammer und die Kathodenkammer und des nachfolgenden
Durchführens
der Elektrolyse genannt werden. Diese Methoden werden praktisch
verwendet.
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Bei
diesen Methoden werden der an der Kathodenplatte anhaftende Belag
oder die Bildung einer schlammigen Ausfällung in dem alkalischen elektrolysierten
Wasser als Probleme genannt. Die Härtekomponenten wie im Wasser
enthaltenes Calcium oder Magnesium haften an der Kathodenplatte
als Belag an, der schwerwiegende Probleme wie die Erhöhung des
elektrischen Widerstands der Elektroden, das Beladen des Diaphragmas
oder die Behinderung des Wasserstroms verursacht. Zum jetzigen Zeitpunkt
wird das Phänomen,
dass der Belag an der Kathode anhaftet, als ein nicht zu verhinderndes
Phänomen
angesehen. Als eine Gegenmaßnahme
zur Verhinderung des Anhaftens des Belags sind Methoden bekannt,
um die Härtekomponenten,
die im Wasser enthalten sind, mittels eines Wasserenthärters zu
entfernen, den an der Kathode anhaftenden Belag durch Säure abzuwaschen
oder den Belag durch Umkehrung der Polarität der Elektroden freizusetzen.
Jedoch ist die praktische Durchführung
dieser Gegenmaßnahmen
unter dem Gesichtspunkt der Kosten oder unter dem Gesichtspunkt
des mühsamen
Prozesses nicht vorteilhaft.
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Die
vorliegende Erfindung wird wegen der voranstehend erwähnten Umstände durchgeführt und
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung
der Methode zur Wasserelektrolyse, die das Anhaften von Belag an
der Kathode und die Bildung eines schlammigen Niederschlags im alkalischen
Wasser bei der Herstellung von saurem elektrolysierten Wasser und
alkalischem elektrolysierten Wasser auf einem einfachen Weg verhindern
kann.
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Die
benannten Erfinder haben die eifrige Untersuchungsarbeit zur Bewerkstelligung
der voranstehend erwähnten
Aufgabe durchgeführt
und haben herausgefunden, dass das Anhaften von Belag an der Kathodenplatte
wirksam durch Verbinden zweier verschiedener Technologien verhindert
werden kann, die in einer strikten Beschränkung der Wasserflussrate zur
Kathodenkammer in Bezug auf den elektrischen Strom zur Kathodenplatte
und der Anwendung einer Wasserenthärtungsbehandlung allein auf
das Wasser, das der Kathodenkammer zugeführt wird während der Herstellung von saurem
elektrolysierten Wasser in der Anodenkammer und alkalischem elektrolysierten
Wasser in der Kathodenkammer bestehen und haben die vorliegende
Erfindung bewerkstelligt.
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Die
vorliegende Erfindung besteht nämlich
in dem Verfahren zur Herstellung des elektrolysierten Wassers, umfassend
die Verwendung einer Elektrolysierapparatur für Wasser mit einem strukturellen
Merkmal zum Teilen eines Elektrolysators in eine Anodenkammer und
eine Kathodenkammer durch ein Diaphragma und das Anordnen einer
Anodenplatte in der Anodenkammer und einer Kathodenplatte in der
Kathodenkammer und zum Durchführen
der Elektrolyse durch Einfüllen
des Wassers, in das vorher Elektrolyt gegeben wird, wobei die Flussrate
an Wasser, das der Kathodenkammer zur Verfügung gestellt werden soll,
auf 40 ml (Milliliter) pro Minute pro 1 A (ein Ampere) elektrischen
Ladestroms oder weniger beschränkt
ist, und das vorherige Enthärten
des Wassers für
die Kathodenkammer.
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Weiterhin
besteht die vorliegende Erfindung in dem Verfahren zur Herstellung
des elektrolysierten Wassers, umfassend das Verwenden einer Elektrolysierapparatur
für Wasser
mit einem strukturellen Merkmal zum Teilen eines Elektrolysators
in eine Anodenkammer, eine Zwischenkammer und eine Kathodenkammer durch
zwei Diaphragmen und das Anordnen einer Anodenplatte in der Anodenkammer,
einer Kathodenplatte in der Kathodenkammer, wobei Elektrolytlösung in
der Zwischenkammer enthalten ist,
das Zuführen von Wasser in die Anodenkammer
und die Kathodenkammer der Elektrolysierapparatur für Wasser
und
das Erzeugen von saurem Wasser in der Anodenkammer und alkalischem
Wasser in der Kathodenkammer durch einen elektrischen Ladestrom,
um eine Elektrolyse des Wassers in der Gegenwart des mittels Elektrophorese
aus der Zwischenkammer zugeführten
Elektrolyten durchzuführen,
wobei
die Flussrate an Wasser, dass der Kathodenkammer zur Verfügung gestellt
werden soll, auf 40 ml/min pro 1 A (ein Ampere) elektrischen Ladestroms
oder weniger beschränkt
ist, und vorheriges Enthärten
des Wassers für
die Kathodenkammer.
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Wünschenswerter
Weise wird die voranstehend genannte Wasserenthärtungsbehandlung durchgeführt, indem
das Wasser durch die Wasserenthärtungsapparatur
geführt
wird, in die ein kationisches Austauschharz eingefüllt ist.
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Vorzugsweise
ist die Flussrate des Wassers, das der Anodenkammer zur Verfügung gestellt
werden soll, auf 40 ml/min pro 1 A (ein Ampere) elektrischen Ladestroms
oder weniger beschränkt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Wasser
zur Verdünnung
dem in der Anodenkammer hergestellten elektrolysierten Wasser beigemischt,
um saures elektrolysiertes Wasser mit einem pH-Wert von 2,0 bis
4,0 herzustellen und das Wasser zur Verdünnung dem in der Kathodenkammer
hergestellten elektrolyisierten Wasser beigemischt, um alkalisches
elektrolysiertes Wasser mit einem pH-Wert von 10 bis 13 zu erhalten.
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1 zeigt
die Querschnittsansicht eines Beispiels der Elektrolysierapparatur
für Wasser,
die für
das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist.
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2 zeigt
die Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der Elektrolysierapparatur
für Wasser,
die für
das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist.
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3 zeigt
die Querschnittsansicht des anderen Beispiels der Elektrolysierapparatur
für Wasser,
die für
das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist.
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In
der Zeichnung stehen die Bezugszeichen 1 und 2 jeweils
für ein
Diaphragma, 3 und 4 für eine Elektrodenplatte, 5 und 9 für Wasser,
A, B und C für
eine Wand des Elektrolysators, D für eine Anodenkammer, E für eine Kathodenkammer,
F für eine
Zwischenkammer sowie G und H für
eine Rinne für
den Wasserfluss.
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1 ist
die Zeichnung, die die Querschnittsansicht eines Beispiels der Elektrolysierapparatur
für Wasser
zeigt, die für
das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist. 1 ist
nämlich
die Querschnittsansicht der Elektrolysierapparatur für Wasser,
die mit einem Elektrolysator versehen ist, der in eine Anodenkammer
und eine Kathodenkammer durch ein Diaphragma unterteilt ist und
in dem eine Anodenplatte in der Anodenkammer und eine Kathodenplatte
in der Kathodenkammer angeordnet ist. (A) bzw. (B) bezeichnen die
Wände des
Elektrolysators. Dieser Elektrolysator ist in die Anodenkammer (D)
und die Kathodenkammer (E) unterteilt. (3) und (4)
bezeichnen die Elektrodenplatte und die Elektrode (3) wird
als eine Anodenplatte und die Elektrode (4) als eine Kathodenplatte
verwendet. 6', 7', 10' und 11' sind Ventile
zur Einstellung der Flussrate von Wasser.
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Das
Verfahren zur Herstellung von anionischem elektrolysierten Wasser
und kationischem elektrolysierten Wasser, das durch elektrolytische
Behandlung von Wasser hergestellt wird, wird unter Verwendung der Wasserelektrolysierapparatur
veranschaulicht, die mit dem Elektrolysator aus 1 ausgestattet
ist. Das einer Anodenseite zugeführte
Wasser (5) wird in zu elektrolysierendes Wasser (6)
und nicht zu elektrolysierendes Wasser (7) aufgeteilt.
Dem zu elektrolysierendem Wasser (6) wird eine geringe
Menge an Elektrolyt zugesetzt und in die Anodenkammer (D) eingeführt. Dieses
zu elektrolysie rende Wasser (6) wird in der Anodenkammer (D)
elektrolysiert und wird das saure elektrolysierte Wasser. Das erhaltene
saure elektrolysierte Wasser kann wie es ist verwendet werden oder
es kann mit dem nicht zu elektrolysierenden Wasser (7)
vereinigt und auf den gewünschten
pH-Wert (beispielsweise pH 2,0–4,0)
verdünnt
werden, so dass es als das saure elektrolysierte Wasser (8)
zu verwenden ist. In der Zwischenzeit wird das der Kathodenseite
zugeführte
Wasser (9) in das zu elektrolysierende Wasser (10)
und das nicht zu elektrolysierende Wasser (11) unterteilt.
Dem zu elektrolysierenden Wasser (10) wird eine geringe
Menge an Elektrolyt zugesetzt und in die Kathodenkammer (E) eingeführt. Dieses
zu elektrolysierende Wasser (10) wird in der Kathodenkammer
elektrolysiert und wird alkalisches Elektrolysiertes Wasser. Das
erhaltene alkalische elektrolysierte Wasser kann wie es ist verwendet werden
oder es kann mit dem nicht zu elektrolysierende Wasser (11)
vereinigt und auf den gewünschten pH-Wert
(beispielsweise pH 10,0–13,0)
verdünnt
werden, so dass es als das alkalische elektrolysierte Wasser (12)
zu verwenden ist.
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2 zeigt
die Querschnittsansicht der Wasserelektrolysierapparatur, die mit
dem Elektrolysator versehen ist, wobei eine Anodenkammer und eine
Kathodenkammer durch Unterteilen mit zwei Diaphragmen angeordnet
sind, und die in der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist.
(A), (B) bzw. (C) bezeichnet jeweils eine Wand des Elektrolysators.
Dieser Elektrolysator ist durch zwei Diaphragmen (1) und
(2) in eine Anodenkammer (D), eine Zwischenkammer (F) und
eine Kathodenkammer (E) unterteilt. Während (3) und (4)
eine Elektrodenplatte sind, ist die Elektrodenplatte (3)
die Anodenplatte und die Elektrodenplatte (4) die Kathodenplatte.
Die Elektrodenplatte (3) und das Diaphragma (1)
sowie die Kathodenplatte (4) und das Diaphragma (2) können getrennt
voneinander sein oder sie können
in Kontakt gebracht werden. 2 stellt
den Fall dar, in dem die Elektrodenplatte und die Diaphragmen in
engem Kontakt stehen. Wie es später
erwähnt
ist, ist es in dem Fall, in dem die Elektrodenplatte und die Diaphragmen
in Kontakt stehen, wünschenswert,
eine Elektrodenplatte zu verwenden, die Löcher aufweist und ein elektrisch
nicht-leitendes
Material zwischen die Elektrodenplatten und die Diaphragmen einzubringen
oder eine Elektrode zu verwenden, deren Fläche mit einem elektrisch nicht-leitfähigem Material
beschichtet ist. In der Zwischenkammer (F) wird eine wässrige Elektrolytlösung hoher
Konzentration eingefüllt.
Herkömmlicherweise
wird eine wässrige
Lösung
von Natriumchlorid oder Kaliumchlorid mit einer Konzentration von über 10 %
verwendet. Des Weiteren kann die wässrige Lösung der Zwischenkammer (F)
unter Verwendung einer Pumpe aus dem separaten Tank für eine wässrige Elektrolytlösung zugeführt werden.
Die Konzentration des Elektrolyten kann mit der Grenze, dass das
Fließverhalten der
wässrigen
Lösung
gehemmt wird, auch höher
sein. Weiterhin sind 6', 7', 10' und 11' die Ventile
zur Einstellung der Menge einzelner Wasserströme zur Anoden- und Kathodenkammer
und zum Verdünnen
von Wasser der sauren und alkalischen Produkte.
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Das
Verfahren zur Herstellung von saurem elektrolysierten Wasser und
alkalischem elektrolysierten Wasser durch Elektrolysieren von Wasser
wird stärker
im Detail gemäß der Elektrolysierapparatur
für Wasser, die
mit dem Elektrolysator aus 2 versehen
ist, erläutert
werden. Das Wasser (5) für die Anodenseite wird in zwei
Arten von Wasser unterteilt, nämlich
das zu elektrolysierende (6) und das nicht zu elektrolysierende
(7). Das zu elektrolysierende Wasser (6) wird
zur Anodenkammer (D) geführt.
Dem zu elektrolysierenden Wasser (6) wird durch Elektrophorese
aus der Zwischenkammer (F) mit Elektrolyt zugesetzt, das Wasser
wird elektrolysiert und wird saures elektrolysiertes Wasser. Das
erhaltene saure elektrolysierte Wasser kann wie es ist verwendet
werden oder es kann mit dem nicht zu elektrolysierenden Wasser (7)
vereinigt werden und auf den gewünschten
pH-Wert (zum Beispiel pH 2,0–4,0)
verdünnt
werden, so dass es als das saure elektrolysierte Wasser (8)
zu verwenden ist. In der Zwischenzeit wird das Wasser für die Kathodenseite
(9) in zu elektrolysierendes Wasser (10) und nicht
zu elektrolysierendes Wasser (11) unterteilt. Das zu elektrolysierende
Wasser (10) wird zur Kathodenkammer (E) geführt. Dem
zu elektrolysierenden Wasser (10) wird durch Elektrophorese
aus der Zwischenkammer (F) Elektrolyt zugesetzt, das Wasser wird
elektrolysiert und wird alkalisches elektrolysiertes Wasser. Das
erhaltene alkalische elektrolysierte Wasser kann wie es ist verwendet
werden oder es kann mit nicht zu elektrolysierendem Wasser (11)
vereinigt werden und auf den gewünschten
pH-Wert (zum Beispiel pH 10,0–13,0)
verdünnt
werden, so dass es als das alkalische elektrolysierte Wasser (12)
zu verwenden ist.
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In
der vorliegenden Erfindung ist es bei der Elektrolyse von Wasser
mittels der in 1 oder 2 gezeigten
Elektrolysierapparatur für
Wasser erforderlich, dass das der Kathodenkammer (E) zuzuführende Wasser
die folgenden beiden Punkte erfüllt.
Der erste besteht nämlich
darin, die Flussrate des der Anodenkammer zuzuführenden Wassers auf 40 ml/min
pro 1 A elektrischer Ladestrom oder weniger zu beschränken. Der
zweite besteht darin, dass das der Kathodenkammer zuzuführende Wasser
das Wasser ist, das vorher enthärtet
worden ist. Durch Erfüllen
dieser beiden Punkte kann das Anhaften von Belag an der Kathode
wirksam vermieden werden und die Bildung von schlammförmiger Abscheidung
in dem alkalischen elektrolysierten Wasser kann verhindert werden.
Darüber
hinaus kann die Schwierigkeit des Blockierens einer Leitung oder eines
Tanks durch eine Abscheidung verhindert werden.
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In
Bezug auf das der Kathodenkammer (E) zuzuführende Wasser ist es in der
vorliegenden Erfindung weiterhin wünschenswert, die Zufuhrrate
an Wasser auf 40 ml/min pro 1 A (Ampere) elektrischen Ladestroms oder
weniger zu beschränken,
und es ist auch wünschenswert,
die Zufuhrrate an Wasser zur Anodenkammer (D) auf 40 ml/min pro
1 A (Ampere) elektrischen Ladestroms oder weniger zu beschränken. Durch
Beschränken
der Menge an Wasser für
die Elektrolyse wie oben beschrieben kann das Transfusionsphänomen des Wassers
von der Anode zur Kathode, das bei der Elektrolyse auftritt, verhindert
werden und die Konzentration von in dem sauren elektrolysierten
Wasser enthaltenem freien Chlor kann erhöht werden.
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Die
voranstehend erwähnte
Wasserenthärtungsbehandlung
kann in geeigneter Weise durchgeführt werden, indem das Wasser
durch eine Wasserenthärtungsapparatur
geführt
wird, in die ein kationisches Austauschharz eingefüllt ist.
Für die
Enthärtungsbehandlung
von der Kathodenkammer (E) zuzuführendem
Wasser (zu elektrolysierendes Wasser 10) ist es bevorzugt,
eine Enthärtungsapparatur,
in die kationisches Austauschharz eingefüllt ist, zwischen dem Ventil
(10') und
der Kathodenkammer (E) des Elektrolysators anzuordnen. Als ein kationisches
Austauschharz wird das kationische Austauschharz, das ein Copolymer,
das aus Styrol und Divinylbenzol besteht, oder ein Copolymer, das
aus Methacrylsäure
und Divinylbenzol besteht, als ein Mutterharz verwendet und in das
eine saure Gruppe wie eine Sulfonsäuregruppe oder eine Carbonsäuregruppe
in das Mutterharz als die Austauschgruppe eingeführt ist, verwendet.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann bewerkstelligt werden, indem
aus dem gesamten der Elektrolysierapparatur für Wasser zuzuführenden
Wasser allein das der Kathodenkammer zuzuführende Wasser enthärtet wird.
Das der Kathodenkammer zuzuführende,
zu elektrolysierende Wasser (10) allein, das ein Teil des
der Elektrolysierapparatur für
Wasser zuzuführenden
Wassers ist, wird vorher enthärtet,
indem das Wasser durch eine Wasserenthärtungsapparatur geführt wird.
Da die Zufuhrmenge an zu elektrolysierendem Wasser (10)
40 ml/min pro 1 A elektrischer Ladestrom oder weniger beträgt und erkennbarerweise
niedrig ist, kann die Größe einer
Wasserenthärtungsapparatur,
in die kationisches Austauschharz eingefüllt ist, verringert werden
und der Zyklus für
das Waschen des kationischen Austauschharzes kann verlängert wer den.
Daher werden durch die vorliegende Erfindung die voranstehend genannten
Arbeitsschritte miteinander verknüpft und das Anhaften von Belag
an der Kathode wird wirksam verhindert.
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Beispielsweise
ist es zur Bildung von 1000 ml saurem elektrolysierten Wasser bzw.
alkalischem elektrolysierten Wasser pro Minute erforderlich, einem
Elektrolysator minütlich
2000 ml Wasser zuzuführen.
Daher ist es für
den Fall, in dem das gesamte dem Elektrolysator zuzurührende Wasser
enthärtet
wird, erforderlich, pro Minute 2000 ml Wasser zu enthärten. Dagegen
beträgt
im Falle der vorliegenden Erfindung die Flussrate an der Kathode
zuzuführendem
und zu elektrolysierendem Wasser 40 ml/min pro 1 A elektrischer
Ladestrom oder weniger. Diese Rate wird auf den Fall umgerechnet,
der 1000 ml saures elektrolysiertes Wasser bzw. alkalisches elektrolysiertes
Wasser pro Minute erzeugt. Da der Wert des elektrischen Ladestroms
beim Elektrolyseprozess im Allgemeinen ungefähr 6–10 Ampere beträgt, beträgt die Menge
an der Kathode zuzuführendem
und zu elektrolysierendem Wasser 240 ml oder weniger im Falle von
6 Ampere und 400 ml oder weniger im Falle von 10 Ampere. Im Falle
der vorliegenden Erfindung beträgt
die maximale Menge an Wasser zur Enthärtung maximal 400 ml pro Minute.
Diese Menge ist weniger als 1/5 der 2000 ml/min, was die notwendige Menge
zur Enthärtung
vom herkömmlichen
Typ darstellt. Daher wird durch die vorliegende Erfindung die Verkleinerung
der Größe einer
Wasserenthärtungsapparatur
möglich
und der Zyklus für
das Waschen des kationischen Austauschharzes kann verlängert werden.
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Die
Elektrode und das Diaphragma der Elektrolysierapparatur für Wasser,
die in der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist, wird veranschaulicht
werden. Die Elektrode und das Diaphragma können in Kontakt gebracht werden
oder sie können
nicht in Kontakt gebracht werden. In dem Fall, in dem die Elektrode und
das Diaphragma in in Kontakt gebrachtem Zustand verwendet werden,
wird wünschenswerter
Weise eine Plat te mit verschiedenartigen Löchern oder ein Netz als eine
Elektrode verwendet. In dem Fall, in dem die Elektrode und das Diaphragma
beabstandet verwendet werden, ist es nicht notwendig, dass sie ein
Loch aufweist. Als das Material der Elektrode kann beispielsweise
eine Platte aus Kupfer, Blei, Nickel, Chrom, Titan, Tantal, Gold,
Platin, Eisenoxid, Edelstahl, Kohlefaser oder Graphit genannt werden
und als das Material der Anode wird insbesondere wünschenswerterweise
ein mit Platinmetall plattiertes oder gehärtetes Titan verwendet. Weiterhin
wird als das Material der Kathode wünschenswerterweise Platin-plattiertes
Titan verwendet, jedoch kann auch Chromedelstahl (SUS316L) oder
Nickel verwendet werden.
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Wenn
die voranstehend erwähnte
Elektrodenplatte mit verschiedenartigen Löchern in Kontakt mit einem
Diaphragma verwendet wird, ist es weiterhin wünschenswert, eine Elektrodenplatte
zu verwenden, die durch Anordnen eines folienförmigen, elektrisch nicht-leitfähigen Materials,
das der Elektrodenplatte entsprechende Löcher besitzt, zwischen jeder
Elektrodenplatte und dem Diaphragma hergestellt worden ist, oder
eine Elektrodenplatte mit vielen Löchern an der einem Diaphragma
gegenüberliegenden
Fläche,
die mit einem nicht-leitfähigem
Film überzogen
ist, zu verwenden. Als konkretes Beispiel des Materials, das für das folienförmige, elektrisch
nicht-leitfähige Material
verwendet wird, sind ein synthetisches Harz wie ein Fluoroharz (eingetragenes
Markenzeichen: Teflon), ein ABS-Harz, ein Acrylharz, ein Epoxyharz,
ein Polyurethanharz, ein Polypropylenharz, ein Nylonharz, ein Polyethylenterephthalatharz,
ein Polyamidharz und ein Vinylchloridharz oder ein Naturkautschuk
oder ein Elastomer wie SBR, Chloropren und Polybutadien zu nennen.
Diese Elektrodenplatten sind in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung
8-276184 beschrieben. Es ist wünschenswert,
diese Arten von Elektrodenplatten zu verwenden, weil sie an der
Oberfläche
der Diaphragmaseite keine Elektrolyse von Wasser erzeugen und daher
kann das Phänomen,
dass zwischen der Elektrode und dem Diaphragma Gase verbleiben und
den elektrischen Stromfluss verringern, reduziert werden.
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Als
das Diaphragma kann ein Material verwendet werden, das Wasserpermeabilität besitzt,
beispielsweise ein Gewebetuch oder ein Vliestuch wie Polyvinylfluoridfaser,
Asbest, Glaswolle, Polyvinylchloridfaser, Polyvinylidenchloridfaser,
Polyesterfaser oder aromatische Polyamidfaser. Als andere Beispiele
können
solche, die das Diaphragma unter Vermischen eines Gewebetuchs, eines
Vliestuchs aus Polyesterfaser, Nylonfaser oder Polyethylenfaser
als ein Aggregat bilden und chloriertes Polyethylen, Polyvinylchlorid
oder Polyvinylidenchlorid als einen Film verwenden oder ein durch
Beimischen von Titanoxid zu diesem Diaphragma hergestelltes Diaphragma
kann genannt werden. Darüber
hinaus kann eine semipermeable Membran wie Cellophan, eine kationische
Ionenaustauschmembran oder eine Anionenaustauschmembran verwendet
werden. Die Elektrolysebedingung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist derart, dass ein hoher elektrischer Ladestrom für die geringe
Menge an zu elektrolysierendem Wasser angesetzt wird, um sehr stark
saures oder alkalisches Wasser zu bilden und hochkonzentriertes
Chlorgas zu bilden. Es ist wünschenswert,
ein Diaphragma so auszuwählen,
dass es diese strenge Bedingung überstehen
kann.
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Wie
in 3 gezeigt, ist in der Elektrolysierapparatur für Wasser
aus 2 der Randteil der Anodenkammer (D) durch eine
Partitionstafel 13 unterteilt, um eine Rinne (G) zu bilden,
und der Randteil der Kathodenkammer (E) ist durch eine Partitionstafel 14 unterteilt,
um eine Rinne H zu bilden. Nicht zu elektrolysierendes Wasser (7)
kann in der Rinne (G) fließen
und nicht zu elektrolysierendes Wasser (11) kann in der
Rinne (H) fließen
und das Wasser, das in Rinne (G) und Rinne (H) fließt, fungiert
geeigneterweise als Kühlmittel
des Elektrolysators.
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BEISPIELE
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Beispiel 1
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Das
Beispiel, das die Elektrolysierapparatur für Wasser aus 2 verwendet,
wird folgendermaßen im
Wesentlichen dargestellt. Die Größe des Elektrolysators
beträgt
15cm in der Länge,
9cm in der Breite und 6 cm in der Dicke. Als die Elektrodenplatte
für die
Anode (3) wird eine Platin/Iridiumoxid-gehärtete Titanplatte mit
vielen Löchern
und einer tatsächlichen
Fläche
von 50cm2 verwendet. Dagegen wird als die
Elektrodenplatte für
die Kathode (4) eine Platin-plattierte Titanplatte mit vielen Löchern und
einer tatsächlichen
Fläche
von 50cm2 verwendet. Bei der tatsächlichen
Verwendung wird eine Folie aus Fluorharz (eingetragenes Markenzeichen:
Teflon), was ein elektrisch nicht-leitendes Material darstellt,
mit vielen Löchern
als ein nicht-leitender Film auf die Diaphragmaseite jeder Elektrodenplatte
aufgeschichtet. Als das für
die Unterteilung in die Anodenkammer (D) und die Zwischenkammer
(F) verwendete Diaphragma (1) wird eine anionische Ionenaustauschmembran
verwendet und als das für
die Unterteilung in die Kathodenkammer (E) und die Zwischenkammer
(F) verwendete Diaphragma (2) wird ein kationisches Ionenaustauschharz
verwendet. In die Zwischenkammer (F) wird eine wässrige Lösung von ungefähr 30 %
Natriumchlorid als Elektrolyt eingefüllt.
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Als
das Wasser (5) für
die Anode wird Stadtwasser verwendet und dieses wird in zu elektrolysierendes Wasser
(6) und nicht zu elektrolysierendes Wasser (7)
unterteilt. Das zu elektrolysierende Wasser (6) wird in die
Anodenkammer (D) eingeführt
und bildet durch Elektrolyse saures elektrolysiertes Wasser. Das
erhaltene saure elektrolysierte Wasser wird mit nicht-elektrolysiertem
Wasser (7) vereinigt und vermischt, auf den gewünschten
pH-Wert eingestellt und fließt aus
dem Auslass (8). Damit wird das saure elektrolysierte Wasser
mit gewünschtem
pH-Wert erhalten. Weiterhin wird als das Wasser (9) für die Kathode
Stadtwasser verwendet und dieses wird in das zu elektrolysierende
Wasser (10) und das nicht zu elektrolysierende Wasser (11)
unterteilt. Das zu elektrolysierende Wasser (10) allein
wird enthärtet,
indem es durch eine Enthärtungsapparatur
geführt wird,
in die ein kationisches Austauschharz eingefüllt ist, wird in die Kathodenkammer
(E) eingeführt
und elektrolysiert. Auf diese Weise wird das alkalische elektrolysierte
Wasser gebildet. Diese alkalische elektrolysierte Wasser wird mit
nicht-elektrolysiertem
Wasser (11) vereinigt, auf den gewünschten pH-Wert eingestellt
und fließt
aus dem Auslass (12). Auf diese Weise wird alkalisches
elektrolysiertes Wasser mit gewünschtem pH-Wert
erhalten.
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Der
direkte elektrische Strom, der an die Elektrode angelegt wird, wird
auf 6,5 Ampere eingestellt und die Spannung beim Betrieb beträgt 6,7 Volt.
Die Flussrate an zu elektrolysierendem und in die Anodenkammer einzuführendem
Wasser (6) wird auf 100 ml pro Minute eingestellt und weiterhin
wird die Flussrate an nicht zu elektrolysierendem Wasser (7)
auf 900 ml pro Minute eingestellt. Diese werden am Auslass vereinigt
und miteinander vermischt und es werden pro Minute 1000 ml saures
elektrolysiertes Wasser erhalten. Der pH-Wert des erhaltenen sauren
elektrolysierten Wassers beträgt
2,68, der ORP-Wert beträgt
1130 mV und der gemessene Wert an enthaltenem freien Chlor beträgt 30 ppm.
Dagegen wird die Flussrate an zu elektrolysierendem und in die Kathodenkammer
einzuführendem
Wasser (10) auf 100 ml pro Minute eingestellt und des Weiteren wird
die Flussrate an nicht zu elektrolysierendem Wasser (11)
auf 900 ml pro Minute eingestellt. Diese werden dann am Auslass
vereinigt und miteinander vermischt und es werden pro Minute 1000
ml alkalisches elektrolysiertes Wasser erhalten. Der pH-Wert des
erhaltenen alkalischen elektrolysierten Wassers beträgt 11,54.
Unter Aufrechterhal ten derselben Arbeitsbedingung wird das Elektrolyseexperiment
kontinuierlich 48 Stunden lang durchgeführt und das Anhaften von Belag
an der Kathode wird überhaupt
nicht beobachtet. Weiterhin wird die Bildung von Niederschlag in
dem erhaltenen alkalischen elektrolysierten Wasser nicht beobachtet.
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Vergleichsbeispiel 1
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In
Beispiel 1 wird die Flussrate an in die Kathodenkammer einzuführendem
Wasser (10) auf 100 ml pro Minute eingestellt, während die
Flussrate an in die Kathodenkammer einzuführendem Wasser (10)
in Vergleichsbeispiel 1 auf 1000 ml pro Minute eingestellt wird
und die Flussrate an nicht zu elektrolysierendem Wasser (11)
auf 0 ml pro Minute eingestellt wird. Andere Bedingungen werden
denen in Beispiel 1 gleichgestellt und elektrolysiertes Wasser wird
hergestellt.
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Nach
Beginn des Elektrolyseexperiments beginnt die Spannung im Verlauf
der Zeit anzusteigen und nach 48 Stunden wird es unmöglich, das
Elektrolyseexperiment wegen der hohen Spannung fortzusetzen. Folgendes
kann für
den Grund für
dieses Phänomen
gehalten werden: Die Härtekomponente
verbleibt in dem in die Kathodenkammer (E) einzuführendem
Wasser (10) und die verbleibende Härtekomponente haftet als Belag
an der Kathodenplatte.
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Vergleichsbeispiel 2
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In
Beispiel 1 wird das zu elektrolysierende Wasser (10) in
die Kathodenkammer (E) eingeführt,
nachdem es durch eine Enthärtungsapparatur
geführt
worden ist, in die ein kationisches Austauschharz eingefüllt ist,
und das Wasser wird enthärtet.
Dagegen wird in Vergleichsbeispiel 2 das zu elektrolysierende Wasser
(10) ohne Enthärtung
in die Kathodenkammer (E) eingeführt.
Andere Bedingungen werden denen in Beispiel 1 gleichgestellt und
elektrolysiertes Wasser wird hergestellt. Eine 5000 ml-Probe des
alkalischen elektrolysierten Wassers wird jeweils dem in Beispiel
und Vergleichsbeispiel 2 erzeug ten alkalischen elektrolysierten
Wasser entnommen. Jede Probe wird unter Verwendung von zwei Filterpapieren
(Produkt von Tokyo Roshi Co., Ltd., Handelsnahme „advantec") filtriert und nach
dem Trocknen gewogen, so dass der Rückstand gemessen werden kann.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
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Aus
Tabelle 1 versteht man klar, dass die Menge an Niederschlag in dem
alkalischen elektrolysierten Wasser, das in Vergleichsbeispiel 2
hergestellt worden ist, größer ist
als die Menge an Niederschlag in dem alkalischen elektrolysierten
Wasser, das in Beispiel 1 hergestellt worden ist. Die Filtrierzeit
für das
alkalische elektrolysierte Wasser, das in Vergleichsbeispiel 2 hergestellt
worden ist, ist merklich länger
als in Beispiel 2, weil das Filterpapier aus Beispiel 2 mit dem
Niederschlag verstopft ist. Nach der Filtration beobachtet man auf dem
Filterpapier gelbliches anhaftendes Material. Ferner wird die Menge
an Belag, der in dem alkalischen elektrolysierten Wasser der Beispiel
enthalten ist, gemäß den Ergebnissen
aus Tabelle 1 berechnet. Die Menge an Belag, der in dem alkalischen
elektrolysierten Wasser enthalten ist, das in Beispiel 1 hergestellt
worden ist, beträgt
13 ppm und die aus Vergleichsbeispiel 2 beträgt 78 ppm.
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EFFEKT DER
ERFINDUNG
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In
Falle des herkömmlichen
Verfahrens zur Herstellung von elektrolysiertem Wasser bestehen
Probleme hinsichtlich des Anhaftens von Belag an einer Kathodenplatte
bei Elektrolysebetrieb und hinsichtlich des schlammförmigen Niederschlags
in dem alkalischen elektrolysierten Wasser. Gemäß der vorliegenden Erfindung
können
das Anhaften von Belag an der Kathodenplatte und die Bildung des
schlammförmigen
Niederschlags in dem alkalischen elektrolysierten Wasser jedoch
wirksam vermieden werden und das saure elektrolysierte Wasser und
das alkalische elektrolysierte Wasser können wirksam hergestellt werden.
