JPH1190449A - 電気化学処理装置 - Google Patents

電気化学処理装置

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JPH1190449A
JPH1190449A JP9260403A JP26040397A JPH1190449A JP H1190449 A JPH1190449 A JP H1190449A JP 9260403 A JP9260403 A JP 9260403A JP 26040397 A JP26040397 A JP 26040397A JP H1190449 A JPH1190449 A JP H1190449A
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Yasuki Yoshida
泰樹 吉田
Setsuo Ogata
節郎 尾形
Yoshinori Nishiki
善則 錦
Takayuki Shimamune
孝之 島宗
Hiroshi Inoue
博史 井上
Chiaki Iwakura
千秋 岩倉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機着色廃水の脱色を選択的に行うと共に効
率的に無害化処理する装置を提供する。 【解決手段】 水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁
2により仕切られた反応室3と電解室4の2室からな
り、電解室4には酸化用陽極7を該隔壁2の陰極と対向
して配置した電気化学処理装置であって、被処理物が反
応室3に入って該水素吸蔵金属隔壁2と接触して水素添
加、又は還元された後、電解室4に送られて陽極酸化処
理されるか、もしくは、被処理物が電解室4に入って陽
極酸化処理された後、反応室3に送られて該水素吸蔵金
属隔壁と接触して水素添加、又は還元されることを特徴
とする電気化学処理装置。前記の陰極を兼ねた隔壁の反
応室側表面に反応触媒層を設けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃水を水素添加又
は還元処理と酸化処理とを組合せて高度処理するために
用いる電気化学処理装置に関し、特に、水素添加又は還
元処理後に酸化処理を行うことにより、又は酸化処理後
に水素添加又は還元処理を行うことにより、廃水処理、
たとえば染料排液などの着色廃液の処理を効率的に行う
ことが可能な電気化学処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】着色廃液の処理は、従来から効果的な処
理が困難なものであって、この処理を効果的に行えるよ
うにすることは多年の懸案事項であった。つまり、着色
廃液は、着色の原因によってはその処理が極めて困難な
ものがある。廃液の着色の原因には大きく分けて二種類
ある。そのひとつが金属イオンの含有であり、代表的に
はいわゆる遷移金属イオンの存在により着色するもので
あり、例えば銅イオンの存在により青色に着色したり、
コバルトイオンによりピンク色に着色するものである。
これらの金属イオン由来の場合は、金属を取り除くこと
によって比較的容易に処理できることは良く知られてい
ることである。
【0003】もう一つの原因として有機物に由来するも
のがある。すなわち、二重結合や三重結合などの不飽和
結合を有する有機物が含まれる場合には、それが原因と
なって着色すると言われている。この処理法として、従
来から、活性炭で吸着する方法、強い酸化剤で有機物を
分解する方法、更に、これらを組み合わせる方法などが
知られている。ここで着色廃水処理、特に有機物由来の
着色廃液の処理について考えてみると、理想的には完全
に有機物を分解処理してしまうことであるが、その一方
で従来費用がかかるとされてきた脱色処理を含む前処理
等と最終処理とを分離して考えることもできる。すなわ
ち前処理としてある程度分解しておきそれを活性炭処理
する、又は生物処理して着色をなくすと共に無害化する
方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
活性炭で直接吸着する方法では、通常このような着色廃
液に含まれる有機物量がかなり多いためにその負荷が大
きく、そのままては多量の活性炭を使用したり又は活性
炭のメンテナンスを非常にしばしば行う必要があるなど
の問題点があった。同様の意味で、含有有機物を強い酸
化剤で完全に水と炭酸ガスにまで分解してしまうこと
は、その使用する酸化剤の量が極めて多くなる問題点が
容易に考えられる。たとえばオゾン処理による着色廃水
処理に於いては、最近の新聞記事によると(平成9年3
月21日日刊工業新聞)3トン/時間の廃水を処理する
のにオゾン生成量15kg/時間と言う大型のオゾン発
生装置を使用する必要があるとしており、経済性の点か
ら大きな問題であった。
【0005】また生物化学処理としてバクテリアなどに
よって有機物を分解することが考えられているが、大き
な場所を必要とすること、長時間を要することと共に、
必ずしも選択的な反応が期待できないこと、廃液によっ
ては分解しにくいために長時間処理しても十分な効果が
得られないなどの問題点があった。さらにまた、前処理
と活性炭処理又は生物処理の組合せにおいても、選択的
に着色原因を除き、更に分解を能率的に行う方法は従来
見られず、着色廃水の処理は困難を極めていると言って
良く、通常は過剰とも思える設備を使って処理するため
に経済的に大きな負担をかけるという問題があり、実用
的な方法がなかったという問題点があった。本発明は、
叙上の問題点を解決するためになされたものであり、有
機着色廃水の脱色を選択的に行うと共に効率的に無害化
処理する装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、水素添加又は還元と酸
化処理を組合せて上記着色廃水を処理することによって
上記目的を達成できることを見出して本発明を完成する
に至った。従って、本発明は、着色の主原因である有機
物質の多重結合部分を水添又は還元反応で選択処理し、
更に電解酸化により有機物を分解すること、或いはその
処理順序を逆に行うことにより有機物を分解することに
よって無害化する、多年の懸案事項であった染色排水の
処理に抜群の効果を発揮する電解反応装置を提供するも
のである。
【0007】すなわち、本発明は、次の構成からなるも
のである。 (1)水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁により仕
切られた反応室と電解室の2室からなり、電解室には酸
化用陽極を該隔壁の陰極と対向して配置した電気化学処
理装置であって、被処理物が反応室に入って該水素吸蔵
金属隔壁と接触して水素添加、又は還元された後、電解
室に送られて陽極酸化処理されるか、もしくは、被処理
物が電解室に入って陽極酸化処理された後、反応室に送
られて該水素吸蔵金属隔壁と接触して水素添加、又は還
元されることを特徴とする電気化学処理装置。 (2)前記の水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁の
反応室側表面に反応触媒層を設けたことを特徴とする前
記(1)記載の電気化学処理装置。 (3)前記電解室の酸化用陽極の電極物質が酸化鉛であ
ることを特徴とする前記(1)記載の電気化学処理装
置。 (4)前記の水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁の
反応室側表面をブラスト等により粗面化し、さらに多孔
質触媒層を設けて、比表面積を拡大し、接触面積を増加
したものであることを特徴とする前記(1)記載の電気
化学処理装置。
【0008】
【発明の実施の形態】典型的な電気化学処理装置を概念
的に示した模式図を図1に示す。図1において、電気化
学処理装置1の形状は、水素吸蔵金属からなる陰極兼隔
壁2により仕切られた反応室3と電解室4とをそれぞれ
有する反応槽型の容器をなしており、前記陰極兼隔壁2
はその陰極側が電解室4に面し、その反対側が反応室3
に面するように設置されており、それぞれの槽の頂部は
蓋体5、5で覆われており、また底部には撹拌子6、6
が設けられており、これらは磁気的に回転されるように
なっている。また、電解室4には陽極7が挿入されてい
る。更に、反応室3にはポンプP1により水素添加又は
還元された処理液を電解室4へ移送する配管8が、また
電解室4には陽極酸化された処理液をポンプP2により
反応室3へ移送する配管9がそれぞれ接続されている。
【0009】次に図1に基づいて、電気化学処理装置1
による着色廃液の処理を以下に説明する。そこにおける
反応の概要は、次に示すとおりである。先ず電解質の電
解により水素吸蔵金属からなる陰極2では水素が発生
し、その水素の大部分は水素吸蔵金属に吸蔵され、吸蔵
水素量の増加と共に陰極兼隔壁2の中を反対側に移動す
る。移動した水素は反応室3内の被反応物、ここでは被
処理水内に活性水素、水素ラジカルなどとして移動し、
被反応物と反応し、いわゆる水添反応を行う。この反応
は有機化合物の二重結合のような多重結合部分を選択的
にアタックする。これによって多重結合が飽和するので
着色が消える。多重結合の水添による脱色は、一般に脱
水素による再多重結合化が困難であるだけに処理の途中
で再び着色する可能性が少ないという特徴を有してい
る。
【0010】この脱色した被反応物を更に電解室4に送
る。その電解室4での陽極酸化により有機物の種類によ
っては完全に分解され、また有機物の種類によっては部
分的に分解されて処理されやすい形となる。このときの
陽極酸化は、そこで使用する電極の種類によって変わっ
てくるので、水中の被処理物の種類を考えて使用する電
極の種類を選択する。たとえば酸化鉛電極を使用する
と、極めて酸化力が強いので、多くの有機物は分解され
て二酸化炭素と水にまでなるケ−スが多い。また、そこ
までの分解が起こらなくても比較的簡単な形の有機物に
まで分解されるので、後は、そのまま排水したり、必要
に応じて生物処理などの追加処理を行えばよい。
【0011】また、酸化錫電極では有機物のうちでもベ
ンゼン環の開環に有効であるとされている。白金めっき
チタン電極では酸化鉛ほどの酸化力はないが、大きな酸
素過電圧を有するので高電位による酸化分解が行える。
導電性ダイヤモンド電極は過電圧は大きいが、酸化力は
優れている。これらの電極は、被分解物によって選択す
るが、いずれの場合もそのままで排水できる状態となっ
たり、少なくとも二次処理が極めて容易になると言う特
徴がある。しかも、他の処理と異なり水添により水素の
飽和化が進んでいるので、再着色の心配なしに二次処理
まで可能である。
【0012】アゾ染料として代表的なアマランスを含む
廃水の場合、図1に示す装置で水素吸蔵金属としてパラ
ジウム箔を用い、反応側の表面にパラジウム黒を触媒と
反応面積拡大を兼ねて生成させ、電解室4の陽極7とし
て酸化鉛電極を用いた。室温で電流密度2〜3A/dm
2 で電解を行いながら、前記廃液を反応室3を通し、さ
らに電解室4に流した場合、反応室3を出た段階で液は
見掛け上無色となった。しかしCODは殆ど変化しなか
った。この液のCODは100〜120ppmであっ
た。これを更に電解室4側に通したところ、電解室4側
出口ではCODは5ppm程度まで下がり、確実にCO
Dの低下効果のあることがわかった。また、アントラキ
ノン系の染料や、キノリン系の染料でも程度の差はある
が同様の効果が認められた。
【0013】
【実施例】以下に、本発明を実施例によって具体的に説
明するが、本発明はこれに限定されないことは言うまで
もない。
【0014】実施例1 図1の処理装置を用いてアマランス含有の模擬廃水(C
OD=103ppm)の処理を行った。まずブラスト処
理して有効面積が1cm2 である厚さ0.05mmのパ
ラジウム板の反応室側表面にパラジウム黒の電気めっき
を行い、さらにその表面にPtの電気めっきを行った。
電解室の陽極は、熱シュウ酸で酸洗したTi板にPbO
2 めっきをして作成した。反応室側に100mg/dm
3 のアマランス含有模擬廃水を10dm3 入れて撹拌子
6の回転で撹拌するとともにポンプで循環し、室温、電
流密度5A/dm2 の条件で5時間電解を行った。処理
後の前記模擬廃水の脱色度は吸光光度計を用いて測定し
た。その方法は、510nmにおける吸光度を電解前後
で比較し、その比を脱色率とするものである。この試験
結果は97%の脱色率であった。この時のCOD値は変
わっていなかった。そこで、この装置の反応室から出た
液を電解室に流すように配管を変更して同様の電解を行
ったところ、脱色率は95%になり、CODは5ppm
まで低下していた。この処理済み液を室温で2日間放置
した後、脱色率とCOD値の測定を行ったところ、電解
処理直後と同等の値であった。
【0015】比較例1 図1の処理装置を用いて電解室のみに前記廃液を入れて
5時間電解したところ、脱色率は20%、COD値は2
5ppmであった。 実施例2 実施例1と同様の条件で、被処理液を100mg/dm
3 のクリスタルバイオレット含有液に変えて、反応室か
ら電解室に被処理液を流して処理したところ、89%の
脱色率が得られた。その後に酸化鉛電極を有する電解槽
で酸化分解処理を行ったところCOD値は10ppmま
で下がった。このときの着色の変化は全く認められなか
った。
【0016】実施例3 実施例1と同様の条件で、アゾ染料廃液(COD=33
00ppm)を被処理液として、反応室から電解室に処
理液を流して処理したところ、9時間の反応時間で97
%の脱色率が得られた。この時のCODは30ppmま
で低下していた。
【0017】
【発明の効果】本発明の電気化学処理装置においては、
次のような優れた効果が奏される。 (1)反応室内の被処理液を水素を十分に吸蔵させた水
素吸蔵金属に接触させることによって染料などを含む着
色液の脱色が出来る。 (2)この脱色反応は有機物への水素添加によると考え
られるので、後の電解酸化などで再度の着色が起こらな
い。 (3)水素添加や還元による脱色液を電解室に送り電解
を行うことによってCODの低減、染料の分解が促進さ
れる。 (4)脱色とCOD低減(分解)を別に行う結果となり
確実な脱色が行える。 (5)COD低減には食塩などの添加物を入れずに電解
を行うので二次汚染の問題が全く起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気化学処理装置の1態様を説明する
模式図である。
【符号の説明】
1 電気化学処理装置 2 陰極兼隔壁 3 反応室 4 電解室 5 蓋体 6 撹拌子 7 陽極 8 配管 9 配管 P1 ポンプ P2 ポンプ
フロントページの続き (72)発明者 井上 博史 大阪府堺市大野芝町23 府大宅舎4−112 (72)発明者 岩倉 千秋 大阪府堺市新檜尾台3−3−4−105

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁
    により仕切られた反応室と電解室の2室からなり、電解
    室には酸化用陽極を該隔壁の陰極と対向して配置した電
    気化学処理装置であって、被処理物が反応室に入って該
    水素吸蔵金属隔壁と接触して水素添加、又は還元された
    後、電解室に送られて陽極酸化処理されるか、もしく
    は、被処理物が電解室に入って陽極酸化処理された後、
    反応室に送られて該水素吸蔵金属隔壁と接触して水素添
    加、又は還元されることを特徴とする電気化学処理装
    置。
  2. 【請求項2】 前記の水素吸蔵金属からなる陰極を兼ね
    た隔壁の反応室側表面に反応触媒層を設けたことを特徴
    とする請求項1記載の電気化学処理装置。
  3. 【請求項3】 前記電解室の酸化用陽極の電極物質が酸
    化鉛であることを特徴とする請求項1記載の電気化学処
    理装置。
  4. 【請求項4】 前記の水素吸蔵金属からなる陰極を兼ね
    た隔壁の反応室側表面をブラスト等により粗面化し、さ
    らに多孔質触媒層を設けて、比表面積を拡大し、接触面
    積を増加したものであることを特徴とする請求項1記載
    の電気化学処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003221691A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Permelec Electrode Ltd 電解用陰極とこれを用いる電解槽
WO2005092448A1 (ja) * 2004-03-29 2005-10-06 Ait Co., Ltd. 電気分解によるハロゲン化有機物の脱ハロゲン化方法及び装置

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