JP2009247947A - 高濃度濃縮水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境汚染の原因となる薬剤などの混入が一切なく飲料水基準値と同等で不要生成水を再利用可能とし、且つ、高濃度の酸性水および／またはアルカリ性水を長期間連続運転で容易に得る高濃度濃縮水製造装置を提供すること。
【解決手段】分離膜２０により酸性槽１１とアルカリ性槽１２に区画して電解槽を構成し、該二つ槽の容積比が１対５以上の面積差に設定されており、酸性槽に電極Ｂ、アルカリ性槽に電極Ｂをそれぞれ配置し、電極Ａと電極Ｂ間に直流又はパルスを印加し、その電源３の極性を切り替えて電解槽に供給された原水を電気分解し、所望のｐＨ値の酸性水を酸性槽および所望のｐＨ値のアルカリ性水をアルカリ性槽にそれぞれ生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解槽を分離隔膜により２区画とし、各室に設けた電極に電解電圧を印加することにより、酸性水およびアルカリ性水を生成する高濃度濃縮水製造装置に関する。

従来、直流により分解膜を配置して仕切った両側電極槽のプラス側には酸性水ｐＨ２程度、マイナス側にはアルカリ水ｐＨ１２程度が現状の技術により育成されるが、更に高濃度のｐＨ特性を持った濃縮を行うことは困難であった。また、アルカリイオン水育成装置などで知られる通り、酸性とアルカリ性が同時に育成されるので、必要な片側育成水を使うと反対特性の育成水は破棄することとなり無駄があった。

通常、この範囲のｐＨは強酸性・強アルカリ性水として装置が製作販売されるが、工場排水等の薬品を用いたｐＨ調整には塩酸／硫酸・苛性ソーダ／石炭などとの比較では１００倍程度濃度が薄いこととなり、大量のｐＨ調整水を必要とし、更に高濃度を必要とする場合、薬品を併用するなど無薬品で対応することは無かった。

しかも、連続運転下（１０時間以上）では経過時間により、電極・分離膜に電極汚れが発生し、時間と共に通電電流が減少して清掃などのメンテナンスを要し、手離れが悪かったなど、育成水が時間経過で濃縮度が低下する傾向があり、長期保管が無理であった。
これらの方法および装置は以下の特許文献１〜特許文献５に開示されている。

特開平６−１７８９８０号公報 特開平１１−２５３９５５号公報 特開２００１−６２４５５号公報 特開２００２−３５７５４号公報 特開２００６−１９８５９２号公報

本発明の目的は環境汚染の原因となる薬剤などの混入が一切なく飲料水と同等で不要生成水を再利用可能とし、且つ、高濃度の酸性水および／またはアルカリ性水を長期間連続運転で容易に得る高濃度濃縮水製造装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の発明に係る高濃度濃縮水製造装置は分離膜により酸性槽とアルカリ性槽に区画され、該二つ槽の容積比が１対５以上の面積差に設定された電解槽と、酸性槽に配置された第一の電極と、アルカリ性槽に配置された第二の電極と、第一の電極と第二の電極間に直流又はパルス電圧を印加する電源とを備え、直流電圧又はパルスの極性を切り替えて電解槽に供給された原水を電気分解し、所望のｐＨ値の酸性水を酸性槽および所望のｐＨ値のアルカリ性水をアルカリ性槽にそれぞれ生成することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、分離膜が最大一乃至四側面および底面を含む五面で構成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１において、一方の電極側の槽より他方の電極側の槽へ水を流す送水路と、該送水路に設置されたポンプとを備えていることを特徴とする。

本発明の構成によれば、次のような効果を奏する。
（１）従来の薬品を用いたｐＨ調整は塩基汚泥の発生が多かったが、塩基汚泥の発生がない。
（２）薬品は取り扱いが難しく専門知識及び危険物取り扱い免許が無ければ搬送が難しかったが、この発明により育成された高濃度濃縮水はｐＨ０．１４またはｐＨ１４でも人体皮膚に付着しても薬品成分がないので何の変化もなく、焼けど現象を起こさず移動が容易である。
（３）電源の有無に関わらず任意の場所でバッテリ・ソーラーパネル・風力発電・商用電源を選ばすに任意に必要量の製造が可能である。
（４）高濃度濃縮水は製造後、長期間（１０年間実験により確認）放置の状態でもｐＨ値の変動・変質がないことが確認された。
（５）保存方法及び容器の選定・取り扱いが簡便。
（６）高濃度濃縮水をパルス制御により省電力で製造できる。
（７）強酸性下では接触した瞬間に鉄・ステンレスなど溶解するが、この発明した高濃度濃縮水はステンレスの溶解が短時間の漬け置きでは発生しないので設備の錆害の影響を軽減でき設備コストを抑えることが可能となる。
（８）酸性水／アルカリ性共に、平成１５年厚生労働省告示第２６１号による飲料水適合水質５０項目検査によりｐＨ値を除く他項目は水道水基準値と同様のデータを得た。洗剤・殺菌・洗浄・物質剥離／分離・調合・ｐＨ調整などの他、パーマをかける際の薬剤酸性水の代替として使用した場合、髪の毛に害を与えず、枝毛の発生がなく光沢良く仕上がることが報告された。また、薬剤・ＣＯＤ・泡を一切含まないため潜在の環境保全対策代替として多目的に利用できるなど、食品のｐＨ調整も可能とし安全性が高い。この育成されたアルカリ水を利用し、漬け置きすることでアルミの酸化膜形成（アルマイト処理）を無電解で行うことも可能とした。
（９）高濃度濃縮により濃度が薄い酸性・アルカリ性要求ニーズにも希釈により薄めて使用することで搬送荷嵩が低減し、エネルギー・経費の節約となる。

本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る高濃度濃縮水製造装置を模式的に描いた図、図２は高濃度濃縮水製造装置の平面図である。
電解槽１には収容さる原水に水没させ、槽内に囲われた水領域を形成する分離膜構造体２が設置される。分離膜構造体２は分離膜２０によって多面体に作製されており、分離膜２０を設けていない上面が原水の水面に位置されるよう電解槽１内に設置される。電解槽１は分離膜構造体２によって外側の第一の槽１１と内側の第二の槽１２に区画される。

分離膜構造体２はポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどで構成されている。

電極Ｂは第一の槽１１に、電極Ａは第二の槽１２にそれぞれ配置され、両電極ＡとＢ間に直流電源３Ａ又はパルス電源３Ｂ(以下、電源３と記す)が接続される。電源３の極性を切り替えることにより、２つの槽１１、１２のいずれか一方を酸性槽とし、他方をアリカリ性槽として構成される。電極ＡおよびＢは酸性槽、アルカリ性槽と使用目的により白金系、カーボン系、チタン電極が選択される。

第二の槽１２には槽底部に採水口４と槽上部に給水口５が設けられている。給水口５と第一の槽１１の取水口６との間には循環ポンプ７を設置した戻しパイプ８によって接続されている。採水あるいは循環水の取水口６には取水弁９を設置したパイプが接続され、パイプに戻しパイプ９が接続されている。取水弁８を開操作することで第一の槽１１から採水ができる。また取水弁８を閉じ、循環ポンプ７の運転により第一の槽１１から第二の槽１２へ水を循環させ、所望のｐＨ値の水を作ることができる。

第一の槽１１および第二の槽１２には、電気分解反応を促進させるため、使用用途、コスト、濃度を考慮の上、人体に無害な電解質として、塩化カルシウム、食塩、塩酸、炭化カリウムのいずれかを電流制御により最小限自動投入する。符号１４は第一の槽１１の補水管、符号１５は第二の槽１２の補水管である。

本実施例の作用を説明する。
槽１に水を入れ、第一の槽１１および第二の槽１２に所定量の塩化カルシウム、食塩、塩酸、炭化カリウムのいずれかを投入する。電源３に電極ＡとＢを接続し、各槽の水を酸性水あるいはアルカリ性水にするかを決め、それに合わせて電極ＡとＢに対する電源３の極性を切替スイッチ１３によって設定する。電源３をＯＮし、循環ポンプ７を運転すると電極ＡＢ間で電気分解が起こり、分離膜構造体２の分離膜を通してイオンが移動し、一方の槽に酸性水、他方の槽にアルカリ性水が生成される。第一の槽１１および第二の槽１２に処理水を循環させることで、各槽のｐＨを任意に調節できる。所望のｐＨ値の酸性水およびアルカリ性水が生成されると第一の槽１１の採水口４および第二の槽１２の取水口６から外部に処理水を取り出す。

図３は電極・分離膜の実施例を示す。図３（１）は上記実施例で用いられている電極外付け構造、図３（２）は電極埋め込み構造、図３（３）は電極焼付き膜構造である。

本実施例によれば、消費電力７５０Ｗ、５００リットル処理として、ｐＨ１２の場合は約３時間であった。

本発明に係る高濃度濃縮水製造装置を模式的に描いた図である。 図１の平面図である。 電極・分離膜の実施例を示す図である。

符号の説明

１ 槽
２ 分離膜構造体
３ 電源
１１ 第一の槽
１２ 第二の槽
１３ 極性切替スイッチ

Claims (3)

1. 分離膜により酸性槽とアルカリ性槽に区画され、該二つ槽の容積比が１対５以上の面積差に設定された電解槽と、
   前記酸性槽に配置された第一の電極と、
   前記アルカリ性槽に配置された第二の電極と、
   前記第一の電極と第二の電極間に直流又はパルス電圧を印加する電源とを備え、
   前記直流電圧又はパルスの極性を切り替えて前記電解槽に供給された原水を電気分解し、所望のｐＨ値の酸性水を前記酸性槽および所望のｐＨ値のアルカリ性水を前記アルカリ性槽にそれぞれ生成することを特徴とする高濃度濃縮水製造装置。
2. 前記分離膜が最大一乃至四側面および底面を含む五面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高濃度濃縮水製造装置。
3. 一方の電極側の槽より他方の電極側の槽へ水を流す送水路と、該送水路に設置されたポンプとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の高濃度濃縮水製造装置。

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