JPH11229168A - 過酸化水素発生装置 - Google Patents

過酸化水素発生装置

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JPH11229168A
JPH11229168A JP10034397A JP3439798A JPH11229168A JP H11229168 A JPH11229168 A JP H11229168A JP 10034397 A JP10034397 A JP 10034397A JP 3439798 A JP3439798 A JP 3439798A JP H11229168 A JPH11229168 A JP H11229168A
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hydrogen peroxide
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partitioned
cathode
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Takuji Iwai
卓司 岩井
Yuichi Okuzaki
友一 奥崎
Koichi Okada
弘一 岡田
Tetsuo Sawazaki
哲夫 沢崎
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
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    • C02F1/467Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電所で使用される冷却水系等の防汚及び/
又は処理水の滅菌のために、冷却水に注入する過酸化水
素を、冷却水の注入を行う場所の近くのオンサイトにお
いても、生成できるようにした過酸化水素発生装置を提
供する。 【解決手段】 対峙して配設された陰極板3と陽極板2
との間がアニオン交換膜8とカチオン交換膜7で仕切ら
れた電解槽1内に、前記陰極板3と前記アニオン交換膜
8で区画され、アルカリ溶液と酸素が導入される陰極室
6と、前記アニオン交換膜8と前記カチオン交換膜7で
区画され、海水又は食塩水が導入される中間室5と、前
記カチオン交換膜7と前記陽極板2で区画され、硫酸溶
液が導入される陽極室4とを設けると共に、前記陰極板
3をガス拡散電極にて構成し、前記中間室5から海水又
は食塩水とともに過酸化水素を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電所で使用され
る冷却水系等の防汚及び/又は処理水の滅菌のために、
冷却水に注入する過酸化水素を、冷却水の注入を行う場
所の近くのオンサイトにおいても、生成できるようにし
た過酸化水素発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】機器の発生する膨大な熱量を除去するた
め、火力発電所等の発電所は海岸近くに立設され、多量
の海水を冷却水として使用している。また、これらの冷
却水として海水を使用するために、発電所内に敷設され
た冷却水系の防汚のため、冷却水に塩素を注入すること
が、従来から行われていた。しかしながら、この塩素注
入による冷却水系の防汚では、海水の汚染度にも関係す
るが、冷却水中への塩素1ppm程度の注入で、数10
ppb程度のトリハロメタンが発生する不具合がある。
【0003】すなわち、このトリハロメタン発生自体に
は、汚染効果に影響はないが、トリハロメタンが発ガン
性物質であることから、その使用が忌避されなければな
らず、近年では、冷却水系の防汚には、塩素に代えて、
トリハロメタン等の有害物質を発生させない、作業環境
上、安全な過酸化水素を冷却水に注入して行うことが採
用されはじめている。
【0004】しかしながら、この過酸化水素による冷却
水系の防汚では、防汚効果、又は作業環境上の問題は発
生しないものの、その取扱いに関連して、次の不具合が
ある。すなわち、この過酸化水素により冷却水系の防汚
を行うために、薬品を購入して、冷却水に注入するよう
にしているが、過酸化水素は、物性上分解しやすく、そ
の貯蔵にあたっては、pH調整を必要とし、貯蔵作業が
繁雑になるとともに、使用にあたっては、危険物の範囲
をさけるために、希釈して使用する必要があり、その取
扱いには、繁雑さが付随するものとなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うに、作業環境面において問題を引き起す塩素に代え
て、過酸化水素を使用して冷却水系の防汚を行うにあた
り、生じる不具合を解消するため、pH調整を必要とす
る貯蔵作業の必要がなく、また、使用にあたって希釈作
業の必要がなく、しかも、過酸化水素を冷却水系へ注入
する時、必要量だけ製造できるようにした、オンサイト
型の過酸化水素発生装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の過酸化水素発生装置は、対峙して配設された陰極板
と陽極板との間がアニオン交換膜とカチオン交換膜で仕
切られた電解槽内に、前記陰極板と前記アニオン交換膜
で区画され、アルカリ溶液と酸素が導入される陰極室
と、前記アニオン交換膜と前記カチオン交換膜で区画さ
れ、海水又は食塩水が導入される中間室と、前記カチオ
ン交換膜と前記陽極板で区画され、硫酸溶液が導入され
る陽極室とを設けると共に、前記陰極板をガス拡散電極
にて構成し、前記中間室から海水又は食塩水とともに過
酸化水素を生成することを特徴とする。
【0007】本発明では、一端に配設されたガス拡散電
極からなる陰極板と、他端に配置された陽極板とを平行
に並べて電解槽を構成してなり、その内部を、上記陰極
板の近くに設けられたアニオン交換膜と、上記陽極板の
近くに設けられたカチオン交換膜とで仕切り、陰極板と
陽極板との間の電解槽の内部に、陰極室、中間室、陽極
室を区画して設け、陰極板とアニオン交換膜と間に区画
された陰極室には、アルカリ溶液(例えば苛性カリ(K
OH)溶液)と酸素(O2 )を導入し、アニオン交換膜
とカチオン交換膜との間に区画された中間室には、海水
又は食塩水(NaCl)を導入し、カチオン交換膜と陽
極に間に区画された陽極室には、硫酸(H2 SO4 )溶
液を導入するようにしたものである。なお、アニオン交
換膜としては、AMH(徳山ソーダ(株)商品名)、カ
チンオン交換膜としては、ナフィオン117(デュポン
社商品名)等の使用が好適である。
【0008】図1に本発明にかかる過酸化水素発生装置
の概略を示す。図1に示すように、本発明にかかる過酸
化水素発生装置は、電解槽1内に陽極室4、中間室5、
陰極室6からなる3室に形成し、それぞれの室4〜6
は、陰極板3、アニオン交換膜8、カチオン交換膜7、
陽極板2で仕切られている。しかもアニオン交換膜8と
カチオン交換膜7の間の中間室5には、導電性の海水又
は食塩水(NaCl)が満されており、陽極板2と陰極
板3の間には電流が流れるようにしている。本発明では
海水の代わりに食塩水を用いるようにしてもよい。
【0009】これにより、陰極室6に導入された苛性カ
リ(KOH)溶液、および酸素O2の「化1」式(1)
の反応によって生成した、HO2 - とOH- が陰極室に
発生し、また陽極室に導入された硫酸(H2 SO4 )溶
液の式(2)の反応によって生成した、H+ が、陽極室
4に発生する。これらのHO2 - 、OH- 、およびH+
のそれぞれは、アニオン交換膜、カチオン交換膜を選択
的に透過し、中間室5で式(3)の反応によってH2
2 とH 2 Oを生成する。すなわち、電解槽内で全体反応
として、式(4)の反応を起し、過酸化水素H 2 2
発生させる。
【0010】
【化1】 O2 +H2 O+2l- →HO2 - +OH- ……… (1) H2 O→1/2 O2 +2H- +2l- ……… (2) HO2 - +OH- +2H+ →H2 2 +H2 O ……… (3) 1/2 O2 +H2 O→H2 2 ……… (4)
【0011】ここで本発明では前記陰極板3をガス拡散
電極にて構成している。このガス拡散電極は、図4に示
すように、陰極室6側に面した反応層31と、集電体3
2を挾んで設けてなるガス供給層33,34とから一体
に構成されている。また反応層31は図5の拡大図に示
すように、微細ポーラス構造となっている。この結果、
反応効率が向上し消費される電力が下がり、効率的にH
2 2 を発生させることができる。
【0012】このように、本発明の過酸化水素発生装置
は、上述の手段により、(1)冷却水系等に過酸化水素
の注入を必要とする時、必要量だけ製造でき、作業が繁
雑となる貯蔵の必要がない、(2)中間室に導電性の海
水(又は食塩水)を導入して過酸化水素を生成するの
で、電解時に薬品の消耗がない、(3)中間室に海水
(又は食塩水)を導入しているので、中間室で生成され
た過酸化水素はそのまま冷却水系への注入が出来ると共
に、(4)ガス拡散電極を陰極板としているので、反応
効率が向上し消費される電力が下がり、効率的にH2
2 を発生させることができる。
【0013】すなわち、過酸化水素を必要とするオンサ
イトでの製造が効率よくできるとともに、生成された過
酸化水素の分離操作、および危険物の範囲をさけるため
の希釈等の繁雑な作業を必要としない。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の過酸化水素発生装
置の実施の一形態を、図面に基づき説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。図1は、本発明の過
酸化水素発生装置の実施の第1形態を示す模式図であ
る。図2は、上述した実施の形態の過酸化水素発生装置
を使用した、過酸化水素発生試験装置のフローを示す図
である。
【0015】これらの図面に示すように、電解槽1への
両側に、硫酸電解用電極からなる陽極板2と、ガス拡散
電極からなる陰極板3とを平行に配置し、その間に陽極
室4、中間室5、陰極室6を設けた。また、陽極室4と
中間室5の間には、カチオン交換膜7を用い、中間室5
と陰極室6の間には、アニオン交換膜8を用いて仕切
り、3室4,5,6に区画した。そして、上記硫酸電解
用電極からなる陽極室4には、硫酸(H2 SO4 )溶液
を導入し、一方のガス拡散電極からなる陰極室6には、
苛性カリ(KOH)溶液と酸素O2 を導入し、さらに、
中間室5には、海水(食塩水:NaCl)を導入するよ
うにしている。
【0016】このようにすることにより、陽極板2と陰
極板3の間には、電流が流れ、陰極室6に導入された、
苛性カリ溶液、および酸素の、前述「化1」の式(1)
の反応によって、生成し、アニオン交換膜8を透過し、
中間室5に流入したHO2 -、OH- と、陽極室4に導
入された、硫酸溶液の、前述「化1」の式(2)の反応
によって、生成し、カチオン交換膜7を透過し、中間室
5に流入した2H+ によって、中間室5では、前述「化
1」の式(3)の反応によって、過酸化水素(H
2 2 )を発生させることができる。
【0017】次に、図2は上述した実施の形態の過酸化
水素発生装置を使用した、過酸化水素発生試験装置のフ
ローを示す図である。図2において、9は整流器、10
は海水(食塩水)、11は陽極室液12、および陰極室
液13を、それぞれ中間室5、陽極室4、および陰極室
6に送り込むためのローラポンプ、14は陰極室6にO
2 を送り込むためのO2 、又は空気ボンベ、15は流量
計、16は発生したH2 2 を含む海水である。
【0018】このように構成された試験装置において、
電解条件を「表1」に示す通りにして、試験を行った結
果、「表2」に示す過酸化水素生成電流効率測定結果が
得られた。その結果を図3に示す。尚、比較としてグラ
ファイト電極を使用したものを用いて同様に試験した結
果を従来技術としてプロットした。すなわち、図3に示
すように、消費電力の上昇とともに、過酸化水素生成効
率は、低下するものの、試験ケースのなかで、過酸化水
素生成効率が最も悪い11.52×104 クローン電解
時にケースにおいても、中間室5に海水を使用した本試
験装置においては、過酸化水素生成電流効率84.1
%、消費電力7.65KWH/kgH2 2 で電解する
ことができることが確認できた。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の過酸化水
素発生装置によれば、対峙して配設された陰極板と陽極
板との間がアニオン交換膜とカチオン交換膜で仕切られ
た電解槽内に、前記陰極板と前記アニオン交換膜で区画
され、アルカリ溶液と酸素が導入される陰極室と、前記
アニオン交換膜と前記カチオン交換膜で区画され、海水
又は食塩水が導入される中間室と、前記カチオン交換膜
と前記陽極板で区画され、硫酸溶液が導入される陽極室
とを設けると共に、前記陰極板をガス拡散電極にて構成
し、前記中間室から海水又は食塩水とともに過酸化水素
を生成することを特徴としたことにより、以下の効果を
奏する。 (1)中間室の導電性流体として、防汚を行う冷却水系
に流す海水又は食塩水を導入しても、陰極板3をガス拡
散電極にて構成しているので、反応効率が向上し消費さ
れる電力が下がり、この結果、消費電力を抑えて過酸化
水素の効率のよいを発生させることが出来た。これによ
り、冷却水系等に過酸化水素の注入を必要とする時、必
要量だけ、注入を必要とするオンサイトで効率よく製造
でき、作業が繁雑となる過酸化水素の貯蔵の必要がな
い。また、中間室での電解時に、硫酸等の薬品の消耗が
ないので、薬品代が低減出来る。
【0022】(2)また、中間室に海水又は食塩水を導
入して、海水又は食塩水中に過酸化水素を生成するよう
にしているので、中間室で生成された過酸化水素は、そ
のまま冷却水系への注入が出来る。すなわち、生成され
た過酸化水素の分離操作、および危険物の範囲をさける
ための希釈等の繁雑な作業が、防汚のために海水又は食
塩水へ過酸化水素を注入する時不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の過酸化水素発生装置の実施の第1形態
を示す模式図である。
【図2】図1に示す実施の形態の過酸化水素発生装置を
使用した過酸化水素発生試験装置のフローを示す図であ
る。
【図3】電解クローン量と、消費電力、過酸化水素生成
効率、過酸化水素生成量との関係を示す図である。
【図4】ガス拡散電極の構造図。
【図5】ガス拡散電極の反応層の微細構造図。
【符号の説明】
1 電解槽 2 陽極板 3 陰極板 4 陽極室 5 中間室 6 陰極室 7 カチオン膜 8 アニオン膜 9 整流器 10 海水(食塩水) 11 ローラポンプ 12 陽極室液(H2 SO4 ) 13 陰極室液(KOH) 14 O2 ボンベ(又は空気) 15 流量計 16 H2 2 を含む海水 31 反応層 32 集電体 33,34 ガス供給層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C02F 1/50 560 C02F 1/50 560F C25B 9/00 315 C25B 9/00 315 (72)発明者 沢崎 哲夫 神奈川県横浜市中区錦町12番地 菱日エン ジニアリング株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対峙して配設された陰極板と陽極板との
    間がアニオン交換膜とカチオン交換膜で仕切られた電解
    槽内に、前記陰極板と前記アニオン交換膜で区画され、
    アルカリ溶液と酸素が導入される陰極室と、前記アニオ
    ン交換膜と前記カチオン交換膜で区画され、海水又は食
    塩水が導入される中間室と、前記カチオン交換膜と前記
    陽極板で区画され、硫酸溶液が導入される陽極室とを設
    けると共に、前記陰極板をガス拡散電極にて構成し、前
    記中間室から海水又は食塩水とともに過酸化水素を生成
    することを特徴とする過酸化水素発生装置。
  2. 【請求項2】 前記ガス拡散電極は、微細ポーラス構造
    の反応層とガス拡散層とその間に介在された集電体とか
    らなることを特徴とする請求項1記載の過酸化水素発生
    装置。
JP10034397A 1998-02-17 1998-02-17 過酸化水素発生装置 Withdrawn JPH11229168A (ja)

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