KR102480596B1 - 격막식 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 및 이를 이용하여 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법 - Google Patents

격막식 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 및 이를 이용하여 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에 관한 것으로,
상기 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 내부에는 양극(30), 상기 양극(30)의 일면과 마주보는 제1 음극(10) 및 상기 양극(30)의 다른 일면과 마주보는 제2 음극(20)이 설치되되, 상기 양극(30), 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)은 각각 외부로부터 전압이 인가될 수 있는 별도의 정전류 공급선(51, 52, 53)과 연결되어 설치되는 것이고; 상기 양극(30)과 제1 음극(10) 사이에는 격막(40)이 설치되어, 제1 음극(10)이 형성된 제1 공간부(11)와, 양극(30)이 형성된 제2 공간부(12)를 분리형성하고; 상기 양극(30)과 제2 음극(20) 사이에는 격막이 설치되지 않아, 상기 양극(30)과 제2 음극(20)이 서로 마주보며 형성된 무격막 제3 공간부(13)를 형성하고; 상기 제1 공간부(11)에는 유입수 공급부(62) 및 강알칼리성 전해수 배출부(64)가 각각 별도로 설치되고; 상기 제2 공간부(12) 또는 제3 공간부(13)에는 전해액 공급부(61) 및 차아염소산수 배출부(63)가 각각 별도로 설치되는 것이고; 상기 양극(30)과 함께, 상기 제1 음극(10), 제2 음극(20) 및 전체 음극 중에서 선택되는 1종 이상의 음극에 전압을 인가함으로써, 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수의 pH가 조절되어; 안전하고 간단한 방법으로, 사용자가 공업용 또는 가정용의 용도에 맞추어 편리하게 취사선택할 수 있는 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 및 이를 이용하여 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

격막식 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 및 이를 이용하여 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법{Hybrid apparatus for generating hypochlorous acid water and sodium hypochlorite having undivided electrolytic cell and divided electrolytic cell in one and manufacturing method of hypochlorous acid water and sodium hypochlorite having various pH using the same}
본 발명은 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화되어, 안전하고 간단한 방법으로, 사용자가 공업용 또는 가정용의 용도에 맞추어 편리하게 취사선택할 수 있는 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 및 이를 이용하여 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차아염소산(Hypochlorous acid)은 표백분을 이산화탄소 기류 속에서 증류하는 방법, 또는 이산화염소의 사염화탄소 용액을 물과 동시에 흔들거나 또는 탄산수소나트륨의 수용액에 저온으로 염소 가스를 통과시키는 방법 등으로 제조할 수 있다.
이러한 차아염소산은 산소를 방출하면서 분해되고 염소 및 염소산을 생성하여 강한 산화작용을 하므로 다양한 분야에서 살균, 소독, 탈취제로 사용할 수 있으며, 대장균, 황색포도상구균, 곰팡이균, 아포세균, 바실러스, 메르스, 조류독감 바이러스등 인체접촉이나 기구, 물건을 통해 감염되는 2차 감염을 예방할 수 있고, 암모니아, 황화수소, 포름알데하이드등 악취물질의 산화 탈취 효과가 뛰어나다. 이렇게 차아염소산은 연구결과 이미 급성 독성 실험, 눈자극성 실험, 피부일차 자극성 실험, 피부 누적 자극성 실험, 감작성 실험, 세포 독성 실험, 변이 원성 실험 등의 특성실험을 통하여 독성이 없으며, 살균력은 대장균 등 모든 균종을 1분내 살균하는 것으로 학회에 보고된 안전성이 확인된 살균제이다.
보통 차아염소산의 제조 방법은 소금물의 전해원리를 기초로 하여 차아염소산나트륨(NaClO)을 제조하는 방법이 주로 사용되고 있다.
일반적으로 자연의 물에 소금을 일정량 용해하여 소금물을 만들고 이를 전기분해 장치 내에서 전기분해를 실시하게 되면, 상기 전기분해를 통하여 생성된 물은 그 특성상 산성을 나타내거나 알카리성을 나타내게 되는데, 산성은 pH 농도가 2.7, 알카리성은 pH 농도가 11까지 발생할 수 있다. 보다 구체적으로, pH 4 이하에서는 염소가스(Cl2)의 형태로, 약산 및 중성영역에서는 차아염소산(HOCl)형태로, 알카리성영역에서는 염소산이온(OCl-)의 형태로 존재하고, 차아염소산(HOCl)의 살균력이 염소산이온(OCl-)보다 우수한 것으로 알려져 있다. 이러한, 차아염소산수는 강산성차아염소산수(pH 2.7이하)와, 약산성차아염소산수(pH 2.7 내지 pH 5.0) 및 미산성차아염소산수(pH 5.0 내지 6.5)로 분류되며, pH 5.0 부근에서 차아염소산(HOCl)이 100%가까이 되어 살균력이 가장 뛰어나고 유효염소의 안정성은 미산성차아염소산수가 가장 우수하다.
상기 소금물을 직접 전기분해하는 경우에는 양극(30)과 음극에서 각각 산성 및 알카리 성질을 갖는 성분들이 발생하나, 이러한 성분들은 서로 가수분해를 통해서 재 반응으로 전기분해 장치를 통해서 배출되는 곳에서는 강 알카리성의 차아염소산나트륨과 수소로 변환된다. 상기와 같이 변환된 차아염소산나트륨은 그 알카리도 높고 강한 살균 및 살충 효과가 있음에 따라, 그 사용 용도가 주로 살균용이나 폐수처리용의 공업용으로 사용되는 것이 일반적이다. 상기 차아염소산나트륨 발생을 위한 전기분해 장치는 상대적으로 제작이 용이하고, 장치 규모를 크게 할 수 있다는 장점이 있지만, 상온에서 화학적으로 불안정하여 시간이 지남에 따라 유효염소가 떨어지고, 특히 온도가 높을 경우 그 저감속도가 현저하게 빨라지는 특성이 있어 (하절기의 경우 1달에 평균 25~30% 정도 유효염소 감소) 안정적인 농도를 유지할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 무격막 전해조에서 2 내지 6%의 염산이 첨가된 원수를 전기분해하여 미산성 차아염소산수를 제조하는 방법으로서 양극(30)에서 염소이온(Cl-)이 산화되어 염소(Cl2(aq))가 되고 원수와 반응하여 차아염소산(HOCl)이 생성되며, 다량의 원수와 혼합 희석되어 pH 5.0 내지 6.5의 미산성차아염소산수를 제조하는 방법도 있었으나 그 제조장치가 복잡하고, 공정조건을 미세하게 조절하여하는 등 조작이 까다로운 단점이 있었다. 더욱이, 전해액으로 염산을 다루어야 하므로, 가정에서 사용자가 임의로 조작하기에는 매우 위험한 한계가 있었다.
한편, 차아염소산수를 제조하는 방법으로 격막식 제조 방법은 전해생성물의 구분과 포집을 위한 격막을 두고, 음극과 양극(30)에서 각각 알칼리수와 강산성수를 포집하여 차아염소산을 제조하는 방법과 포집된 두 조성물을 혼합 중화하거나 별도의 염산(HCL)을 공급하여 중화시켜 차아염소산을 제조하는 방법이 있다. 이러한 차아염소산수는 음용 또는 살균을 위한 약산성전해수와 살균을 위한 강산성전해수를 생성할 수 있다. 그러나 이러한 격막식 차아염소산 제조방법에 의하여 생성된 산성수 및 알카리수는 건강 음료용, 피부 미용용, 콩나물 재배나 고추 재배 또는 김치 발효용 등의 분야와 같은 가정용 용도에 국한되어 사용되고 있을 뿐이다. 또한, 상기 생성된 산성수 및 알카리수를 적정한 pH로 유지하려면 세심한 유량조절이 필요하고, 혼합을 위해서는 생성된 각각의 전해수를 받아 저장하는 저장조, 기타 주입 정량펌프, 교반기 등을 갖추는 등으로 장치가 복잡하여지며 운전이 어렵고 고가(高價)로 되는 문제점을 가지고 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 차아염소산수는 pH 범위에 따라 매우 다양한 용도로 사용될 수 있는 장점이 있으나, 종래에는 격막식 및 무격막식 장치에 따라서, 그리고 전해액의 종류에 따라서 제조될 수 있는 차아염소산수의 pH가 한정되어 있었다. 즉, 차아염소산수의 제조장치에 따라 제조된 차아염소산수의 용도가 한정되어 있었는 바, 하나의 장치에서 다양한 pH의 차아염소산수와 차아염소산나트륨을 제조함에 따라 다양한 용도에 모두 적용할 수 있는 방법에 대한 연구는 여전히 미미한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1077199호 대한민국 등록특허 제10-1737238호 대한민국 등록특허 제10-1741120호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 별개의 미산성차아염소산수 생성장치 또는 강산성차아염소산수 생성장치나 복잡하고 고가의 부속설비의 장착없이, 필요에 따라 안전하고 간단한 방법으로 강산성, 약산성 및 미산성차아염소산수와 차아염소산나트륨을 손쉽게 생성할 수 있고, 여기에 더하여 강알칼리성 전해수도 동시에 생성함으로써, 사용자가 공업용 또는 가정용의 용도에 맞추어 편리하게 취사선택할 수 있는 격막식 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 격막식 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 이용하여, 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에 관한 것으로,
상기 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 내부에는 양극(30), 상기 양극(30)의 일면과 마주보는 제1 음극(10) 및 상기 양극(30)의 다른 일면과 마주보는 제2 음극(20)이 설치되되, 상기 양극(30), 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)은 각각 외부로부터 전압이 인가될 수 있는 별도의 정전류 공급선(51, 52, 53)과 연결되어 설치되는 것이고; 상기 양극(30)과 제1 음극(10) 사이에는 격막(40)이 설치되어, 제1 음극(10)이 형성된 제1 공간부(11)와, 양극(30)이 형성된 제2 공간부(12)를 분리형성하고; 상기 양극(30)과 제2 음극(20) 사이에는 격막이 설치되지 않아, 상기 양극(30)과 제2 음극(20)이 서로 마주보며 형성된 무격막 제3 공간부(13)를 형성하고; 상기 제1 공간부(11)에는 유입수 공급부(62) 및 강알칼리성 전해수 배출부(64)가 각각 별도로 설치되고; 상기 제2 공간부(12) 또는 제3 공간부(13)에는 전해액 공급부(61) 및 차아염소산수 배출부(63)가 각각 별도로 설치되는 것이고; 상기 양극(30)과 함께, 상기 제1 음극(10), 제2 음극(20) 및 전체 음극 중에서 선택되는 1종 이상의 음극에 전압을 인가함으로써, 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수의 pH가 조절되는 것인 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 제공한다.
상기 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수는
상기 양극(30)과 제1 음극(10)에만 전압을 인가하는 경우, 격막식 전기분해 반응이 수행됨으로써, 산성 차아염소산수가 배출되고;
상기 양극(30)과 제2 음극(20)에만 전압을 인가하는 경우, 무격막식 전기분해 반응이 수행됨으로써, 알칼리성 차아염소산나트륨이 배출되고;
상기 양극(30)과 제1 음극(10) 및 제2 음극(20) 모두에 전압을 인가하는 경우, 격막식 전기분해 반응 및 무격막식 전기분해 반응이 동시에 수행됨으로써, 약산성 차아염소산수가 배출되는 것일 수 있다.
상기 양극(30)은 내부에 전해액 공급을 위한 원형관 형태의 전해액 공급부(61)가 형성된 것이고; 상기 양극(30)의 내부에는 전해액 공급부(61)가 하나 이상의 갯수로 형성되는 것일 수 있다.
상기 제2 음극(20)과 상기 제2 음극(20)을 마주보는 양극(30)의 일면은 각각 돌출부를 갖는 것이고, 상기 제2 음극(20)의 돌출부 및 양극(30)의 돌출부는 서로 교대의 층을 이루도록 형성됨으로써, 무격막 제3 공간부(13)로 공급되는 전해액이 통과하는 유로의 길이를 연장하고, 전기 분해가 이루어지는 전극의 단면적을 높이고, 통과하는 전해액의 유압을 높여, 낮은 전압으로도 높은 전압을 인가한 효과를 가질 수 있는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 및 이를 이용하여 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법에 따르면, 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 사용하여, 필요에 따라 안전하고 간단한 방법으로 강산성, 약산성 및 미산성차아염소산수와 차아염소산나트륨을 손쉽게 생성할 수 있고, 여기에 더하여 강알칼리성 전해수도 동시에 생성함으로써, 사용자가 공업용 또는 가정용의 다양한 용도에 맞추어 편리하게 차아염소산수의 pH를 취사선택할 수 있는 효과가 있다.
이로써 별개의 미산성차아염소산수 생성장치 또는 강산성차아염소산수 생성장치나 복잡하고 고가의 부속설비의 장착이 불필요하므로 경제적인 효과가 있다.
도 1은 차아염소산수의 pH 범위에 따른 다양한 용도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에서의 전해과정을 보인 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치의 개략적인 단면도이다.
도 7은 직육면체 형태를 갖는 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치의 개략적인 사시도 및 단면도이다.
도 8은 원통형 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치의 개략적인 사시도 및 단면도이다.
도 9는 돌출부를 갖는 제2 음극과 양극이 형성된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치의 개략적인 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에 사용되는 양극의 개략적인 사시도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에 관한 것으로,
상기 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 내부에는 양극(30), 상기 양극(30)의 일면과 마주보는 제1 음극(10) 및 상기 양극(30)의 다른 일면과 마주보는 제2 음극(20)이 설치되되, 상기 양극(30), 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)은 각각 외부로부터 전압이 인가될 수 있는 별도의 정전류 공급선(51, 52, 53)과 연결되어 설치되는 것이고; 상기 양극(30)과 제1 음극(10) 사이에는 격막(40)이 설치되어, 제1 음극(10)이 형성된 제1 공간부(11)와, 양극(30)이 형성된 제2 공간부(12)를 분리형성하고; 상기 양극(30)과 제2 음극(20) 사이에는 격막이 설치되지 않아, 상기 양극(30)과 제2 음극(20)이 서로 마주보며 형성된 무격막 제3 공간부(13)를 형성하고; 상기 제1 공간부(11)에는 유입수 공급부(62) 및 강알칼리성 전해수 배출부(64)가 각각 별도로 설치되고; 상기 제2 공간부(12) 또는 제3 공간부(13)에는 전해액 공급부(61) 및 차아염소산수 배출부(63)가 각각 별도로 설치되는 것이고; 상기 양극(30)과 함께, 상기 제1 음극(10), 제2 음극(20) 및 전체 음극 중에서 선택되는 1종 이상의 음극에 전압을 인가함으로써, 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수의 pH가 조절되는 것인 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 나타내는 개략적인 단면도를 도 2에 도시하였다.
본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 및 이를 이용하여 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법에 따르면, 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 사용하여, 필요에 따라 안전하고 간단한 방법으로 강산성, 약산성 및 미산성차아염소산수와 차아염소산나트륨을 손쉽게 생성할 수 있고, 여기에 더하여 강알칼리성 전해수도 동시에 생성함으로써, 사용자가 공업용 또는 가정용의 다양한 용도에 맞추어 편리하게 차아염소산수의 pH를 취사선택할 수 있는 효과가 있다.
이로써 별개의 미산성차아염소산수 생성장치 또는 강산성차아염소산수 생성장치나 복잡하고 고가의 부속설비의 장착이 불필요하므로 경제적인 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치는 배출되는 차아염소산수의 pH 조절의 용이성 및 배출양 등을 고려하여, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 직육면체 형태 또는 원통 형태를 갖는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 직육면체 형태를 갖는 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치는 시간당 다량의 차아염소산수를 빠르게 획득할 수 있는 장점이 있고, 원통 형태를 갖는 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치는 낮은 전압으로도 배출되는 차아염소산수의 pH 조절이 용이한 장점이 있다.
상기 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치의 내부에는 양극(30), 상기 양극(30)의 일면과 마주보는 제1 음극(10) 및 상기 양극(30)의 다른 일면과 마주보는 제2 음극(20)이 설치된다.
이때, 상기 양극(30), 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)은 각각 외부로부터 전압이 인가될 수 있는 별도의 정전류 공급선(51, 52, 53)과 연결되어 설치된다. 이로써, 상기 양극(30), 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)에는 각각 전압을 인가할 수 있게됨으로써, 상기 양극(30), 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)에 인가되는 전압차에 따라서, 배출되는 차아염소산수의 pH를 용이하게 조절할 수 있게되는 것이다.
또한, 상기 양극(30)과 제1 음극(10) 사이에는 격막(40)이 설치되어, 제1 음극(10)이 형성된 제1 공간부(11)와, 양극(30)이 형성된 제2 공간부(12)를 분리형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 양극(30)과 제1 음극(10) 사이에 전압이 인가되는 경우, 상기 양극(30)과 제1 음극(10) 사이에서는 격막식 전기분해 반응이 일어나는 것이다. 이로써, 상기 제1 음극(10) 측의 제1 공간부(11)에서는 강알칼리성 전해수가 생성되고, 상기 양극(30) 측의 제2 공간부(12)에서는 산성 차아염소산수가 생성되는 것이다.
또한, 상기 양극(30)과 제2 음극(20) 사이에는 격막이 설치되지 않아, 상기 양극(30)과 제2 음극(20)이 서로 마주보며 형성된 무격막 제3 공간부(13)를 형성한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 양극(30)과 제2 음극(20) 사이에 전압이 인가되는 경우, 상기 양극(30)과 제2 음극(20) 사이에서는 무격막식 전기분해 반응이 일어나는 것이다. 이로써, 상기 양극(30)과 제2 음극(20)이 서로 마주보며 형성된 무격막 제3 공간부(13)에서는 차아염소산 이온이 발생하고, 상기 차아염소산 이온은 화학적으로 불안정하기 때문에 나트륨이온과 결합하여, 알칼리성의 차아염소산나트륨이 생성되는 것이다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 양극(30)과 제1 음극(10) 및 제2 음극(20) 모두에 전압을 인가하는 경우, 상기한 격막식 전기분해 반응과 무격막식 전기분해 반응은 동시에 일어나게 되면서, 약산성 차아염소산수 또는 미산성의 차아염소산수가 생성되는 것이다.
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즉, 상기 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수는 상기 양극(30)과 제1 음극(10)에만 전압을 인가하는 경우, 산성 차아염소산수가 배출되고; 상기 양극(30)과 제2 음극(20)에만 전압을 인가하는 경우, 알칼리성 차아염소산나트륨이 배출되고;
상기 양극(30)과 제1 음극(10) 및 제2 음극(20) 모두에 전압을 인가하는 경우로서, 약산성 차아염소산수가 배출되는 것일 수 있다. 이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에서의 전해과정을 보인 개념도를 도 3 내지 도 5에 도시하였다.
또한, 상기 양극(30)은 내부에 전해액 공급을 위한 원형관 형태의 전해액 공급부(61)가 형성되어, 공급된 전해액의 대부분이 전기분해에 활용될 수 있어 전기분해의 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 이러한 양극 내부에 전해액 공급부가 형성된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치의 개략적인 단면도는 도 6에 도시하였다. 또한, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 전해액 공급부(61)는 하나 이상의 갯수로 형성되어 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상기 제2 음극(20)과 상기 제2 음극(20)을 마주보는 양극(30)의 일면은 각각 돌출부를 갖는 것이고, 상기 제2 음극(20)의 돌출부 및 양극(30)의 돌출부는 서로 교대의 층을 이루도록 형성됨으로써, 무격막 제3 공간부(13)로 공급되는 전해액이 통과하는 유로의 길이를 연장하고, 전기 분해가 이루어지는 전극의 단면적을 높이고, 통과하는 전해액의 유압을 높여, 낮은 전압으로도 높은 전압을 인가한 효과를 가질 수 있는 것이다. 이러한 돌출부를 갖는 제2 음극과 양극이 형성된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치의 개략적인 단면도는 도 9에 도시하였다.
또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 양극(30)에는 하나 이상의 통공(31)을 형성함으로써, 전해액이 제2 공간부(12)와 무격막 제3 공간부(13) 사이를 원활하게 관통하도록 유도할 수 있다. 이로써, 나트륨 이온의 이동이 원활해지고, 무격막 제3 공간부(13)에서 생성된 NaOH와 HCl의 혼합이 더욱 원활해짐으로써, 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수의 pH 조절이 보다 용이해질 수 있다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 통공(31)에는 메쉬(32)를 형성하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)의 표면에는 각각 미세한 전극돌기(11, 21)를 포함할 수 있다. 이로써 전기 분해 효율이 높아지고, 낮은 전압으로도 높은 전압을 인가한 효과를 가질 수 있다. 이 때 상기 미세한 전극돌기(11, 21)는 높이가 150 내지 700 μm인 것이 바람직하다.
한편, 상기 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에는 전해액 공급부(61)를 통하여, 제2 공간부(12) 또는 제3 공간부(13)로 전해액이 공급된다. 본 발명에서 사용할 수 있는 전해액은 당분야에 일반적으로 알려진 통상의 전해액을 모두 사용할 수 있는 바 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만, 비제한적인 예를들면, 염화물 수용액을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 0.3 내지 1 중량% 농도의 염화나트륨 수용액을 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에는 전해액으로서 염산과 같은 위험한 화학물질을 사용하지 않더라도, 매우 안정적으로 강산성, 약산성 및 미산성차아염소산수와 차아염소산나트륨을 수득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에는 유입수 공급부(62)를 통하여, 제1 공간부(11)로 유입수가 공급된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 공간부(11)에는 하나 또는 둘 이상의 교반수단(70)을 설치하는 경우, 공급되는 유입수의 흐름에 와류를 형성할 수 있다. 이로써 공급된 유입수가 제1 공간부(11)에서 생성된 전해 해리물과 충분히 반응할 수 있도록 유도할 수 있다.
상기 제1 공간부(11)에는 상기 유입수 공급부(62)와는 별도로 강알칼리성 전해수 배출부(64)가 설치된다. 이때, 배출되는 강알칼리성 전해수는 별도의 저장수단(미도시)에 저장하여 보관될 수 있다. 상기 강알칼리성 전해수는 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수와 혼합되어, 차아염소산수의 pH를 조절하는데에 사용될 수 있다.
상기 제2 공간부(12) 또는 제3 공간부(13)에는 상기한 전해액 공급부(61)와는 별도로 차아염소산수 배출부(63)가 설치된다.
상기 차아염소산수 배출부(63)에는 pH 측정수단(미도시)을 설치함으로써, 배출되는 차아염소산수의 pH를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 및 이를 이용하여 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법에 따르면, 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 사용하여, 필요에 따라 안전하고 간단한 방법으로 강산성, 약산성 및 미산성차아염소산수와 차아염소산나트륨을 손쉽게 생성할 수 있고, 여기에 더하여 강알칼리성 전해수도 동시에 생성함으로써, 사용자가 공업용 또는 가정용의 다양한 용도에 맞추어 편리하게 차아염소산수의 pH를 취사선택할 수 있는 효과가 있다.
이로써 별개의 미산성차아염소산수 생성장치 또는 강산성차아염소산수 생성장치나 복잡하고 고가의 부속설비의 장착이 불필요하므로 경제적인 효과가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 제1 음극 20: 제2 음극
30: 양극 40: 격막
11: 제1 공간부 12: 제2 공간부
13: 무격막 제3 공간부
11, 12: 전극돌기
31: 통공 32: 메쉬
51, 52, 53: 정전류 공급선
61: 전해액 공급부 62: 유입수 공급부
63: 차아염소산수 배출부 64: 강알칼리성 전해수 배출부
70: 교반수단

Claims (5)

  1. 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치에 관한 것으로,
    상기 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치 내부에는 양극(30), 상기 양극(30)의 일면과 마주보는 제1 음극(10) 및 상기 양극(30)의 다른 일면과 마주보는 제2 음극(20)이 설치되되, 상기 양극(30), 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)은 각각 외부로부터 전압이 인가될 수 있는 별도의 정전류 공급선(51, 52, 53)과 연결되어 설치되는 것이고;
    상기 양극(30)과 제1 음극(10) 사이에는 격막(40)이 설치되어, 제1 음극(10)이 형성된 제1 공간부(11)와, 양극(30)이 형성된 제2 공간부(12)를 분리형성하고;
    상기 양극(30)과 제2 음극(20) 사이에는 격막이 설치되지 않아, 상기 양극(30)과 제2 음극(20)이 서로 마주보며 형성된 무격막 제3 공간부(13)를 형성하고;
    상기 제1 공간부(11)에는 유입수 공급부(62) 및 강알칼리성 전해수 배출부(64)가 각각 별도로 설치되고;
    상기 제2 공간부(12) 또는 제3 공간부(13)에는 전해액 공급부(61) 및 차아염소산수 배출부(63)가 각각 별도로 설치되는 것이고;
    상기 양극(30)은 내부에 전해액 공급을 위한 원형관 형태의 전해액 공급부(61)가 형성된 것이고; 상기 양극(30)의 내부에는 전해액 공급부(61)가 하나 이상의 갯수로 형성되는 것이고;
    상기 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치는 하나의 양극(30)을 제1 음극(10) 및 제2 음극(20)이 공유하는 것이고;
    상기 양극(30)과 함께, 상기 제1 음극(10), 제2 음극(20) 또는 전체 음극에 선택적으로 전압을 인가함으로써, 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수의 pH가 조절되는 것이고;
    상기 차아염소산수 배출부(63)로 배출되는 차아염소산수는
    상기 양극(30)과 제1 음극(10)에만 전압을 인가하는 경우, 격막식 전기분해 반응이 수행됨으로써, 산성 차아염소산수가 배출되고;
    상기 양극(30)과 제2 음극(20)에만 전압을 인가하는 경우, 무격막식 전기분해 반응이 수행됨으로써, 알칼리성 차아염소산나트륨이 배출되고;
    상기 양극(30)과 제1 음극(10) 및 제2 음극(20) 모두에 전압을 인가하는 경우, 격막식 전기분해 반응 및 무격막식 전기분해 반응이 동시에 수행됨으로써, 약산성 차아염소산수가 배출되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 음극(20)과 상기 제2 음극(20)을 마주보는 양극(30)의 일면은 각각 돌출부를 갖는 것이고,
    상기 제2 음극(20)의 돌출부 및 양극(30)의 돌출부는 서로 교대의 층을 이루도록 형성됨으로써,
    무격막 제3 공간부(13)로 공급되는 전해액이 통과하는 유로의 길이를 연장하고, 전기 분해가 이루어지는 전극의 단면적을 높이고, 통과하는 전해액의 유압을 높여, 낮은 전압으로도 높은 전압을 인가한 효과를 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치.
  5. 제1항 및 제4항 중에서 선택되는 어느 한 항에 따른 격막식 전기분해공간 및 무격막식 전기분해공간이 일체화된 하이브리드 차아염소산수 겸 차아염소산나트륨 제조장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 다양한 pH의 차아염소산수 및 차아염소산나트륨을 제조하는 방법.
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