JP2010179283A - Apparatus and method for treating water - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工場排水ならびにダクト循環水などの水を処理する水処理装置及び水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment apparatus and a water treatment method for treating water such as factory waste water and duct circulation water.
例えば、工場や作業場のダクト、冷却などの排水または循環水中には、作業等に使用される有機溶剤などが含まれ、また、経時に伴い酪酸や吉草酸等の悪臭の原因物質なども含まれている。これらの物質のため、排水または循環水は有色を有し、化学的酸素要求量やＣＯＤの値が高い。ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）とは、水中の被酸化性物質量を酸化するために必要とする酸素の量で示したものであり、ＣＯＤの値は排水規準に用いられ、海域と湖沼の環境基準に用いられている。ＣＯＤの値が高いほど有機物量が多い、汚染が進んでいることを示す。そこで、このＣＯＤの値を低下させ、排水ならびに循環水を透明にする技術が求められている。 For example, factory and workplace ducts, drainage for cooling and circulating water contain organic solvents used for work, etc., and over time also contain causative substances such as butyric acid and valeric acid. ing. Because of these substances, waste water or circulating water has a color and has a high chemical oxygen demand and COD value. COD (Chemical Oxygen Demand) is the amount of oxygen required to oxidize the amount of oxidizable substances in water, and the COD value is used for drainage standards. It is used for. The higher the COD value, the greater the amount of organic matter, indicating that the contamination is progressing. Therefore, there is a need for a technique for reducing the COD value and making the waste water and circulating water transparent.
従来の防止技術としては、オゾンガスを循環水と接触させ、悪臭物質を酸化分解して消臭する処理装置が知られている（特許文献１、２）。しかし、この方法では、オゾン発生装置を設置し、これを水に溶解させてオゾン水とし、ブース循環水と接触混合するものであるため、オゾン発生装置や、オゾンを水に溶解させるためのオゾン水製造装置や、それらを連結する配管等が必要であるため、設備が大掛かりとなり、設備投資が膨大で、ランニングコストも高いという問題があった。 As a conventional prevention technique, there is known a processing device that makes ozone gas contact with circulating water to oxidize and decompose malodorous substances to deodorize them (Patent Documents 1 and 2). However, in this method, an ozone generator is installed and dissolved in water to form ozone water, which is mixed with the booth circulating water. Therefore, the ozone generator and ozone for dissolving ozone in water are used. Since a water production apparatus and piping for connecting them are necessary, there is a problem that facilities are large, equipment investment is enormous, and running costs are high.
一方、最近において、導電性ダイヤモンド電極を利用した廃水処理装置が提案されている（特許文献３、４）。導電性ダイヤモンド電極とは、ホウ素等の異元素をドーピングすることによって電気伝導性を付与したダイヤモンド電極のことである。導電性ダイヤモンド電極は、その化学的安定性のため、従来から使われていた二酸化鉛、白金電極などの電極では得ることのできなかった広い電位領域、特に貴の電位域で安定に電解反応を行うことができる。また、酸素過電圧が大きいため、電極‐溶液界面に大きな電位差が形成される。このため、導電性ダイヤモンド電極の表面で様々な有機物を酸化分解することができる。 On the other hand, recently, a wastewater treatment apparatus using a conductive diamond electrode has been proposed (Patent Documents 3 and 4). The conductive diamond electrode is a diamond electrode imparted with electrical conductivity by doping with a different element such as boron. Due to its chemical stability, the conductive diamond electrode has a stable electrolytic reaction in a wide potential range, especially in the noble potential range, which could not be obtained with conventional electrodes such as lead dioxide and platinum electrodes. It can be carried out. Further, since the oxygen overvoltage is large, a large potential difference is formed at the electrode-solution interface. For this reason, various organic substances can be oxidatively decomposed on the surface of the conductive diamond electrode.
例えば、上記特許文献３では、被処理水を限外ろ過膜でろ過して濃縮液とし、この濃縮液を導電性ダイヤモンド電極で電気分解して、アンモニア性窒素の分解除去を行っている。また、上記特許文献４では、ポリビニルアルコールを含む廃水を蒸発させて濃縮した後、濃縮液を導電性ダイヤモンド電極で電気分解して、ポリビニルアルコールの分解除去を行っている。しかし、上記特許文献３及び特許文献４の廃水処理方法では、被処理水を濃縮してから電気分解を行うため、限外ろ過装置や蒸発濃縮装置等の濃縮装置が必要となる。このため、やはり設備が大掛かりとなり、設備投資が膨大で、ランニングコストも高いという問題がある。このため、この排水処理装置を循環水の処理装置として適用することはできない。 For example, in Patent Document 3, water to be treated is filtered through an ultrafiltration membrane to obtain a concentrated liquid, and the concentrated liquid is electrolyzed with a conductive diamond electrode to decompose and remove ammoniacal nitrogen. In Patent Document 4, waste water containing polyvinyl alcohol is evaporated and concentrated, and then the concentrated solution is electrolyzed with a conductive diamond electrode to decompose and remove polyvinyl alcohol. However, in the wastewater treatment methods of Patent Document 3 and Patent Document 4 described above, since the water to be treated is concentrated and then electrolyzed, a concentration device such as an ultrafiltration device or an evaporation concentration device is required. For this reason, there is a problem that the facilities are large, the capital investment is enormous, and the running cost is high. For this reason, this waste water treatment device cannot be applied as a treatment device for circulating water.
そこでさらに、上記課題を解決するため、循環水中に含まれている悪臭物質を導電性ダイヤモンド電極の表面で直接酸化するだけでなく、導電性ダイヤモンドの表面で発生するオゾンや過酸化水素やヒドロキシラジカル等の酸化性物質を用いて、間接的に悪臭物質を無臭化できないか検討された。その結果、循環水の消臭に対しては、導電性ダイヤモンド電極によって電気分解を行えば、特に被処理水を濃縮しなくても、短時間に消臭できることが示された（特許文献５）。
しかしながら、上記従来技術では、良好な結果を得るためには、導電性ダイヤモンド電極を使用する必要があった。この導電性ダイヤモンド電極の製造方法は、特許文献６に示される。
Therefore, in order to solve the above problem, not only the malodorous substances contained in the circulating water are directly oxidized on the surface of the conductive diamond electrode, but also ozone, hydrogen peroxide and hydroxy radicals generated on the surface of the conductive diamond. It was examined whether malodorous substances could be indirectly brominated using oxidizing substances such as As a result, it was shown that the deodorization of circulating water can be performed in a short period of time without performing concentration of the water to be treated, if electrolysis is performed using a conductive diamond electrode (Patent Document 5). .
However, in the above prior art, it was necessary to use a conductive diamond electrode in order to obtain good results. A method for manufacturing this conductive diamond electrode is disclosed in Patent Document 6.
しかしながら、良質の導電性ダイヤモンドを得るためには下地の金属との相性もあり、加えて、薄膜であることから、耐久性にも問題がある。一般的に、真空中で、しかも高温で製造することから、その製造スピードは非常に遅い。このことから、導電性ダイヤモンドの製造コストは非常に高く、また、大きな電極を作ることは困難である。 However, in order to obtain high-quality conductive diamond, it has compatibility with the underlying metal, and in addition, since it is a thin film, there is a problem in durability. In general, the production speed is very slow because the production is performed in a vacuum and at a high temperature. For this reason, the manufacturing cost of conductive diamond is very high, and it is difficult to make a large electrode.
この発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、簡易な構造であって、導電性ダイヤモンド電極を一切使用せず、ＣＯＤの値の低下効果が大きく、設備費コストの低廉な水処理装置及び水処理方法を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, has a simple structure, does not use any conductive diamond electrode, has a large COD reduction effect, and has low equipment cost. Providing a water treatment device and a water treatment method is a problem to be solved.
この発明者らは、特に導電性ダイヤモンを電極として使用しない電解ユニットを考案し、この課題に取り組むこととした。 The present inventors have devised an electrolysis unit that does not particularly use conductive diamond as an electrode, and decided to tackle this problem.
請求項１に記載の発明は、陽極と陰極とで対をなす電極により水を電気分解で処理する装置であり、前記陽極は白金族を主成分とし、前記陰極はグラファイトであり、かつ、前記陽極と前記陰極の間に通電できるようにプロトン伝導膜が挿入されてなる電解ユニットを備えることを特徴とする水処理装置である。 The invention according to claim 1 is an apparatus for electrolyzing water with an electrode paired with an anode and a cathode, wherein the anode is mainly composed of a platinum group, the cathode is graphite, and A water treatment apparatus comprising an electrolysis unit in which a proton conductive membrane is inserted so that current can be passed between an anode and the cathode.
請求項２に記載の発明は、前記陽極の白金族は、長尺状であり、前記陰極のグラファイトは、柱状であり、前記プロトン伝導膜は、リボン状であり、前記陽極と前記陰極の間に前記プロトン伝導膜が挿入されてなることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置である。 According to a second aspect of the present invention, the platinum group of the anode is elongated, the graphite of the cathode is columnar, the proton conducting membrane is ribbon-shaped, and the gap between the anode and the cathode The water treatment apparatus according to claim 1, wherein the proton conductive membrane is inserted into the water treatment device.
前記陽極の白金族は、長尺状であることが好ましく、長尺状としては線状にしたもの、あるいはリボン状にしたものが用いられる。白金族とは、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒを指し、陽極は白金族を主成分とした単体またはその合金であり、純粋な白金族が特に好ましい。形状は線状、リボン状が使いやすい。陽極として用いる白金族は、白金族を含有する合金等の貴金属電極等を用いることができる。陽極の白金族は白金族メッキでも良く、不純物が含まれていても、主成分が白金族ならば構わない。白金族ワイヤーの電極は、白金族メッキ品を使えば、さらにコストがダウンでき、より、ダイヤモンドの電極より、低コストにでき、有利である。 The platinum group of the anode is preferably in a long shape, and as the long shape, a linear shape or a ribbon shape is used. The platinum group refers to Pt, Ru, Rh, Pd, Os, and Ir, and the anode is a simple substance mainly composed of the platinum group or an alloy thereof, and the pure platinum group is particularly preferable. The shape is easy to use linear or ribbon. As the platinum group used as the anode, a noble metal electrode such as an alloy containing a platinum group can be used. The platinum group of the anode may be a platinum group plating, and may contain an impurity as long as the main component is a platinum group. The platinum group wire electrode is advantageous in that the cost can be further reduced by using a platinum group plated product, and the cost can be further reduced as compared with the diamond electrode.
前記陰極のグラファイトは、柱状であることが好ましく、円柱状、四角柱状にしたものが用いられる。グラファイトを陽極にすると、グラファイトが酸化され分解され、水中にグラファイトが散乱するために、陽極には使用は出来ない。グラファイトの電極は、炭素電極一般を示し、焼結助剤、導電剤、導電性向上剤などの添加物を含んでいても問題ないことは言うまでもない。陰極に使用するグラファイトの電極は、一般に市販されているもので良く、炭を利用しても良い。 The cathode graphite is preferably in the form of a column, and a columnar or quadrangular prism is used. When graphite is used as an anode, it cannot be used for an anode because graphite is oxidized and decomposed, and graphite is scattered in water. The graphite electrode is a carbon electrode in general, and it goes without saying that it does not matter if it contains additives such as a sintering aid, a conductive agent, and a conductivity improver. The graphite electrode used for the cathode may be a commercially available one, and charcoal may be used.
前記プロトン伝導膜は、リボン状であることが好ましく、陽極と陰極の間にプロトン伝導膜が挿入されてなることが好ましい。プロトン導電性膜は、一般に隔離膜と使用されている膜でも、イオン導電性膜で構わない。特に、デュポン製のＮａｆｉｏｎ（商標）が有効であるが、膜はガラス質、セラミックス等でも全く問題ない。陰極と陽極の間に挿入し挟むプロトン導電性膜は、電気的に陰極、陽極と接していなければならない。このことにより、水の電気伝導性に無関係に効果的に電気分解が行われる。このように、陰極と陽極の間に電解質として挿入するプロトン伝導膜は、どの様なものを使用しても問題なく使用できるが、この発明ではデュポン製Ｎａｆｉｏｎ３５０、厚さ０．４ｍｍが良好の結果をもたらした。しかしながら、条件によっては各種プロトン導電膜が使用できることは言うまでもない。 The proton conductive membrane is preferably in the form of a ribbon, and is preferably formed by inserting a proton conductive membrane between the anode and the cathode. The proton conductive membrane may be a membrane generally used as a separator or an ion conductive membrane. In particular, although DuPont's Nafion (trademark) is effective, there is no problem even if the film is glassy or ceramic. The proton conductive membrane inserted and sandwiched between the cathode and anode must be in electrical contact with the cathode and anode. As a result, electrolysis is effectively performed regardless of the electrical conductivity of water. As described above, any proton conductive membrane inserted as an electrolyte between the cathode and the anode can be used without any problem. However, in the present invention, a good result is that the Nafion 350 made of DuPont has a thickness of 0.4 mm. Brought about. However, it goes without saying that various proton conductive films can be used depending on the conditions.
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の水処理装置を用いて、有色の水を透明にし、かつＣＯＤの値を低下させる水処理方法である。 The invention described in claim 3 is a water treatment method using the water treatment apparatus according to claim 1 or claim 2 to make colored water transparent and reduce the value of COD.
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の水処理装置を、循環して使用する水の循環経路に備え、前記水処理装置を用いて、有色の水を透明にし、かつＣＯＤの値を低下させる水処理方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, the water treatment device according to the first or second aspect of the present invention is provided in a circulation path of water to be circulated, and the colored water is made transparent by using the water treatment device. And a water treatment method for reducing the value of COD.
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。 With the above configuration, the present invention has the following effects.
請求項１及び請求項２に記載の発明では、電解ユニットを循環水および排水などの水中に配置し、電極間に電流を流し、有色の水を透明にし、かつＣＯＤの値を低下させる。すなわち、電解ユニットは、水中に設置され、この電極ユニットに対し、外部直流電源からグラファイトが陰極、白金族を陽極となるように直流電流を通ずることにより、白金族の陽極の表面では、水中の有機物を電極表面で酸化分解するだけでなく、水を電気分解してオゾンやＯＨ・、Ｏ・、・Ｏ２ −（スーパーオキシドアニオン）といった酸化性物質が発生する。また、グラファイトの陰極の表面では電子による、炭素による、発生する水素による還元分解が行われる。両極で分解反応が進み、ＣＯＤの値を低下させることができる。 In the first and second aspects of the invention, the electrolysis unit is disposed in water such as circulating water and drainage, current is passed between the electrodes, the colored water is made transparent, and the COD value is lowered. That is, the electrolysis unit is installed in water, and a direct current is passed from the external DC power source to the electrode unit so that graphite serves as a cathode and the platinum group serves as an anode. In addition to oxidative decomposition of organic substances on the electrode surface, water is electrolyzed to generate oxidizing substances such as ozone, OH., O., .O 2 − (superoxide anion). On the graphite cathode surface, reductive decomposition with electrons, carbon, and generated hydrogen is performed. The decomposition reaction proceeds at both electrodes, and the COD value can be reduced.
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の水処理装置を用いて、有色の排水を透明にし、かつＣＯＤの値を低下させる。また、請求項４に記載の発明では、水処理装置を、循環して使用する水の循環経路に備え、例えば循環水の配管内に設置することができるため、現在運転中である循環水系にも容易に組み込むことが可能となり、設備費も低廉なものとなる。電解ユニットは、水の流れ方向に略平行でも、垂直方向でも、設けることができる。 In the invention described in claim 3, the colored wastewater is made transparent and the value of COD is lowered using the water treatment apparatus described in claim 1 or claim 2. Further, in the invention according to claim 4, since the water treatment device is provided in the circulation path of the water to be circulated and can be installed, for example, in the piping of the circulation water, Can be easily incorporated, and the equipment cost is low. The electrolysis unit can be provided either in a direction substantially parallel to the water flow direction or in a vertical direction.
電解ユニットの上流には、配管の径内方向に突出する邪魔板が設けられていることも好ましい。こうであれば、邪魔板によって乱流が発生し、撹拌効果を奏するため、電極表面への物質移動が促進され、電極反応が促進され、ひいては、ＣＯＤの値の低下効果が促進される。また、熱交換が効果的に行われることから、電解中に発生するジュール熱によって電解ユニット周囲が局部的に高温となることを防止することができる。 It is also preferable that a baffle plate protruding in the radial direction of the pipe is provided upstream of the electrolysis unit. If this is the case, turbulent flow is generated by the baffle plate and a stirring effect is produced, so that mass transfer to the electrode surface is promoted, electrode reaction is promoted, and consequently the effect of lowering the COD value is promoted. Moreover, since heat exchange is effectively performed, it is possible to prevent the periphery of the electrolytic unit from being locally heated due to Joule heat generated during electrolysis.
また、電解によって発生したガスを外部に排出させるためのガス抜き手段が設けられていることも好ましい。電解中は、水の電気分解による水素ガスや酸素ガス、オゾンガス、有機物の分解に伴う二酸化炭素ガス等が発生し、配管内の圧力が上昇する。ガス抜き手段を設けることにより、こうした圧力の上昇を防止することができるとともに、爆発の危険性も、回避することができる。 In addition, it is preferable that a gas venting means for discharging gas generated by electrolysis to the outside is provided. During electrolysis, hydrogen gas, oxygen gas, ozone gas, carbon dioxide gas or the like accompanying decomposition of organic matter is generated by electrolysis of water, and the pressure in the pipe rises. By providing the gas venting means, such an increase in pressure can be prevented, and the risk of explosion can be avoided.
また、電解処理方法では、電流の向きを時々、一瞬、交番させながら処理を行うことが好ましい。ただし、グラファイトの電極側が陽極となる時間は１秒以内、出来れば０．１秒以内にすべきものである。被処理水に含まれる成分によっては、電極に堆積物（スケール）が付着することがある。例えば、カルシウムイオンなどは陰極にスケールとなって付着し、電極の性能を著しく低下させる。電流の向きを交番させながら水処理を行えば、このようなスケールの付着が防止され、電極の性能低下を防ぐことができる。 Moreover, in the electrolytic treatment method, it is preferable to perform the treatment while alternating the direction of the current for a moment. However, the time for the graphite electrode side to be the anode should be within 1 second, preferably within 0.1 second. Depending on the components contained in the water to be treated, deposits (scale) may adhere to the electrodes. For example, calcium ions and the like adhere to the cathode as a scale, and the performance of the electrode is significantly reduced. If the water treatment is performed while alternating the direction of the current, such scale adhesion is prevented and the performance of the electrode can be prevented from deteriorating.
以下、この発明の水処理装置及び水処理方法の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。 Embodiments of the water treatment apparatus and the water treatment method of the present invention will be described below. The embodiment of the present invention shows the most preferable mode of the present invention, and the present invention is not limited to this.
この水処理装置及び水処理方法の構成を、図１に基づいて説明する。この水処理装置１は、水を電気分解で処理する装置であり、陽極２と陰極３とで対をなす電極を有し、この陽極２と陰極３とに電源４から通電される。陽極２は白金族を主成分とし、陰極３はグラファイトであり、かつ、陽極２と陰極３の間に通電できるようにプロトン伝導膜５が挿入されてなる電解ユニットＡを備える。 The structure of this water treatment apparatus and the water treatment method is demonstrated based on FIG. This water treatment apparatus 1 is an apparatus for treating water by electrolysis, and has an electrode paired with an anode 2 and a cathode 3, and the anode 2 and the cathode 3 are energized from a power source 4. The anode 2 includes a platinum group as a main component, the cathode 3 is graphite, and includes an electrolysis unit A in which a proton conductive membrane 5 is inserted between the anode 2 and the cathode 3 so that current can be passed between them.
この電解ユニットＡは、陽極２の白金族が長尺状であり、陰極３のグラファイトが柱状であり、プロトン伝導膜５がリボン状であり、陽極２と陰極３の間にプロトン伝導膜５が挿入され、電源４から直流電源を与えることで陽極２と陰極３の間を通電できるようになっている。 In this electrolysis unit A, the platinum group of the anode 2 is long, the graphite of the cathode 3 is columnar, the proton conducting film 5 is ribbon-like, and the proton conducting film 5 is between the anode 2 and the cathode 3. The anode 2 and the cathode 3 can be energized by being inserted and provided with a DC power source from the power source 4.
この水処理装置１を用いて、例えば、工場や作業場のダクト、冷却などの排水または循環水の有色の水を透明にし、かつＣＯＤの値を低下させることができる。 By using this water treatment device 1, for example, colored water in a factory or workplace, drainage such as cooling or circulating water can be made transparent, and the COD value can be reduced.
この水処理装置１は、図２に示すように、例えば、工場や作業場のダクト、冷却などの循環して使用する水の循環経路１０に備えることができる。この実施の形態では、電解ユニットＡを循環経路１０の配管１１に装着する。陽極２の白金族は、リボン状にしたものが用いられ、陰極３のグラファイトは、円柱状ものが用いられ、プロトン伝導膜５は、リボン状のものが用いられ、陰極３のグラファイトにプロトン伝導膜５を巻き付け、このプロトン伝導膜５に陽極２の白金族を巻き付けて、電気的に陽極２の白金族と、陰極３のグラファイトとを接するように設ける。この陽極２の白金族と陰極３のグラファイトとに電源４を接続し、直流電流を通電する。 As shown in FIG. 2, the water treatment apparatus 1 can be provided in a water circulation path 10 that circulates and uses, for example, ducts and cooling in factories and workplaces. In this embodiment, the electrolysis unit A is attached to the pipe 11 of the circulation path 10. The platinum group of the anode 2 is in the form of a ribbon, the graphite of the cathode 3 is in the form of a column, and the proton conductive membrane 5 is in the form of a ribbon, and the proton conduction film 5 is proton-conductive to the graphite of the cathode 3. The membrane 5 is wound, and the proton conducting membrane 5 is wound with the platinum group of the anode 2 so that the platinum group of the anode 2 and the graphite of the cathode 3 are in electrical contact with each other. A power source 4 is connected to the platinum group of the anode 2 and the graphite of the cathode 3, and a direct current is applied.
電解ユニットＡを水の循環経路１０の水中に配置し、陽極２の白金族と、陰極３のグラファイトとの電極間に電流を流し、有色の水を透明にし、かつＣＯＤの値を低下させる。すなわち、電解ユニットＡは、水中に設置され、この電極ユニットＡに対し、外部直流の電源４からグラファイトが陰極３、白金族を陽極２となるように直流電流を通ずることにより、白金族の陽極２の表面では、水中の有機物を電極表面で酸化分解するだけでなく、水を電気分解してオゾンやＯＨ・、Ｏ・、・Ｏ２ −（スーパーオキシドアニオン）といった酸化性物質が発生する。また、グラファイトの陰極３の表面では電子による、炭素による、発生する水素による還元分解が行われる。両極で分解反応が進み、ＣＯＤの値を低下させることができる。 The electrolysis unit A is placed in the water circulation path 10 and a current is passed between the platinum group of the anode 2 and the graphite of the cathode 3 to make the colored water transparent and to reduce the COD value. That is, the electrolysis unit A is installed in water, and a direct current is passed from the external direct current power source 4 to the electrode unit A so that graphite becomes the cathode 3 and the platinum group becomes the anode 2. The surface of 2 not only oxidizes and decomposes organic substances in water on the electrode surface, but also electrolyzes water to generate oxidizing substances such as ozone, OH., O., .O 2 − (superoxide anion). On the surface of the graphite cathode 3, reductive decomposition with electrons, carbon, and generated hydrogen is performed. The decomposition reaction proceeds at both electrodes, and the COD value can be reduced.
＜工場排水の処理試験＞
車の生産工場の空気清浄ダクト循環水の排液を用いて、この発明の効果について実施テストを行った。工場ダクト排水は、ＣＯＤの値が２６０ｍｇ／Ｌ、色は茶色で、波長４２０ｎｍの光の透過度は０．２０から．２５であった。この実際の排水を用いて実験を行った。
実験装置を図３に示す。
実施例１．
１００ｍｌのビーカーに上記工場排水を１００ｍｌ入れ、陰極に直径３ｍｍのグラファイト棒、プロトン導電膜にはデュポン製Ｎａｆｉｏｎ３５０、厚さ０．４ｍｍを、幅１ｍｍに裁断し、グラファイト電極に巻き付けた。次いで、白金ワイヤー直径０．５ｍｍをＮａｆｉｏｎの受けに巻き付け、電気的に通電していることテスターにて確認した。
<Factory wastewater treatment test>
An implementation test was conducted on the effect of the present invention using the drainage of circulating air from an air cleaning duct in a car production factory. The factory duct wastewater has a COD value of 260 mg / L, a brown color, and a light transmittance of 420 nm from 0.20. 25. Experiments were conducted using this actual waste water.
The experimental apparatus is shown in FIG.
Example 1.
100 ml of the above industrial wastewater was put into a 100 ml beaker, a graphite rod having a diameter of 3 mm as a cathode, a Nafion 350 made by DuPont as a proton conductive film and a thickness of 0.4 mm were cut into a width of 1 mm and wound around a graphite electrode. Next, a platinum wire diameter of 0.5 mm was wound around a Nafion receiver, and it was confirmed by a tester that electrical conduction was made.
この電解ユニットを先ほどの排水の入っているビーカーに入れ、図３のように配置した。溶液はスターラーによって撹拌した。この溶液に対して、電流３Ａ、電圧１５Ｖを印可し、電解処理を行った。通電時間を変えて、効果を確認するため、ＣＯＤの値の測定は滴定分析法で図４に、色の分解は透過率を測定し、その目安とし図５に示した。また、電解ユニットの製造コストを比較し表１に示した。
比較例１．
実施例１で、陰極をグラファイトの代わりに、銀に変えた。他の条件は全て同じである。
比較例２．
実施例１で、陰極をグラファイトの代わりに、白金メッキ電極に変えた。他の条件は全て同じである。
比較例３．
実施例１で、陽極を白金の代わりに、導電性ダイヤモンドの電極に、陰極を白金線に変えた。他の条件は全て同じである。
上記実験結果を下記に示す。
（表１）
電解ユニット製造コスト
製造コスト
実施例１ １．０
比較例１ ２．５
比較例２ ３．２
比較例３ １０５２．５
実施例１の製造コストを１．０として表記した。
This electrolysis unit was put into the beaker containing the waste water, and arranged as shown in FIG. The solution was stirred with a stirrer. The solution was subjected to electrolytic treatment by applying a current of 3 A and a voltage of 15 V. In order to confirm the effect by changing the energization time, the COD value was measured by the titration analysis method in FIG. 4, and the color separation was measured by the transmittance. Moreover, the manufacturing cost of the electrolytic unit was compared and shown in Table 1.
Comparative Example 1
In Example 1, the cathode was changed to silver instead of graphite. All other conditions are the same.
Comparative Example 2
In Example 1, the cathode was changed to a platinum plated electrode instead of graphite. All other conditions are the same.
Comparative Example 3
In Example 1, the anode was replaced with a conductive diamond electrode instead of platinum, and the cathode was replaced with a platinum wire. All other conditions are the same.
The experimental results are shown below.
(Table 1)
Electrolytic unit manufacturing cost
Manufacturing cost Example 1 1.0
Comparative Example 1 2.5
Comparative Example 2 3.2
Comparative Example 3 1052.5
The production cost of Example 1 was expressed as 1.0.
上記結果から、ＣＯＤの値の減少効果は導電性ダイヤモンドが良いが、透過率に関しては、実施例１も同等の効果を示す。加えて、製造コストの面で、実施例１は、格段に安価である。 From the above results, although the conductive diamond is good for the reduction effect of the COD value, Example 1 shows the same effect with respect to the transmittance. In addition, in terms of manufacturing cost, Example 1 is much cheaper.
ＣＯＤの値の低下に関しても、この発明は安価であることから、電解ユニットを２本使うことで克服できる。総合的に見て、この実施例が工業上もっとも効果的であることはこの結果から明白である。 The reduction in the COD value can also be overcome by using two electrolysis units because the present invention is inexpensive. Overall, it is clear from this result that this example is the most effective in the industry.
この発明は、工場排水ならびにダクト循環水などの水を処理する水処理装置及び水処理方法に適用でき、簡易な構造であって、導電性ダイヤモンド電極を一切使用せず、ＣＯＤの値の低下効果が大きく、設備費コストの低廉が可能である。 The present invention can be applied to a water treatment apparatus and a water treatment method for treating water such as factory effluent and duct circulating water, has a simple structure, does not use any conductive diamond electrode, and reduces the COD value. The equipment cost can be reduced.
１ 水処理装置
２ 陽極
３ 陰極
４ 電源
５ プロトン伝導膜
１０ 循環経路
１１ 循環経路１０の配管
Ａ 電解ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water treatment apparatus 2 Anode 3 Cathode 4 Power supply 5 Proton conductive membrane 10 Circulation path 11 Piping A of the circulation path 10 Electrolysis unit
Claims (4)
陽極と陰極とで対をなす電極を有し、
前記陽極は白金族を主成分とし、前記陰極はグラファイトであり、
かつ、前記陽極と前記陰極の間に通電できるようにプロトン伝導膜が挿入されてなる電解ユニットを備えることを特徴とする水処理装置。 An apparatus for electrolyzing water,
Having an electrode paired with an anode and a cathode,
The anode is mainly composed of a platinum group, and the cathode is graphite.
And the water treatment apparatus provided with the electrolysis unit by which a proton conductive film is inserted so that it can supply with electricity between the said anode and the said cathode.
前記陰極のグラファイトは、柱状であり、
前記プロトン伝導膜は、リボン状であり、
前記陽極と前記陰極の間に前記プロトン伝導膜が挿入されてなることを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。 The platinum group of the anode is elongated,
The graphite of the cathode is columnar,
The proton conductive membrane is ribbon-shaped,
The water treatment apparatus according to claim 1, wherein the proton conductive membrane is inserted between the anode and the cathode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009027600A JP2010179283A (en) | 2009-02-09 | 2009-02-09 | Apparatus and method for treating water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2009027600A JP2010179283A (en) | 2009-02-09 | 2009-02-09 | Apparatus and method for treating water |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2010179283A true JP2010179283A (en) | 2010-08-19 |
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ID=42761237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012217883A (en) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Industria:Kk | Apparatus, method and system for treating water |
| JP2013052383A (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Yoshiko Moriyasu | Device and method for purifying water |
| KR20190016731A (en) | 2017-08-09 | 2019-02-19 | 인더스트리아 가부시키가이샤 | Apparatus, method and system for treating water |
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2009
- 2009-02-09 JP JP2009027600A patent/JP2010179283A/en active Pending
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