TWI646223B

TWI646223B - 二氧化氯製造裝置及二氧化氯製造方法

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Publication number: TWI646223B
Application number: TW103130819A
Authority: TW
Inventors: 麻田茂雄; 中原弘一; 田浦浩一; 加藤大輔
Original assignee: 日商大幸藥品股份有限公司
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2019-01-01
Also published as: CN105683417A; JP6448540B2; HK1226451A1; JPWO2015033887A1; EP3045568A4; EP3045568A1; WO2015033887A1; US20160201203A1; CN105683417B; US10094029B2; TW201606137A; KR20160054471A; HK1225418B

Abstract

本發明之二氧化氯製造裝置(1)，係具備：隔膜式電解槽(2)、流路部(C)、排出部(D)、曝氣手段(14)、以及中和手段(12)，該隔膜式電解槽(2)，係具有陽極室(3)與陰極室(5)，且將供給至陽極室(3)的含有次氯酸鹽之陽極液進行電解處理而產生二氧化氯；該流路部(C)，係將陽極室(3)與陰極室(5)連通；該排出部(D)，係將陰極室(5)與外部連通；該曝氣手段(14)，係可自由調節供給量地將曝氣氣體供給至陽極室；該中和手段(12)，係將中和劑供給至陰極室(5)及排出部(D)中至少任一方。

Description

二氧化氯製造裝置及二氧化氯製造方法

本發明係關於藉由使用具有陽極室與陰極室之隔膜式電解槽，將含有次氯酸鹽之陽極液進行電分解而製造二氧化氯的裝置及方法。

以往之二氧化氯製造裝置及二氧化氯製造方法，係可列舉例如以下之專利文獻1所示者。於此文獻中係記載有一邊將含有次氯酸鹽之陽極液、及含有氫氧化鈉及氯化鈉等之陰極液分別供給至隔膜式電解槽之陽極室及陰極室，一邊實施電解處理而產生二氧化氯的裝置及方法。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特公昭59-6915號公報

具備隔膜式電解槽之二氧化氯製造裝置，其二氧化氯之生成效率係比不使用隔膜之1液型的二氧化氯製造裝置更高。另一方面，由於所產生的二氧化氯在裝置內容易成為高濃度，使引起爆發的危險性提高，因此需要盡可能快速地將二氧化氯稀釋。於上述專利文獻1之二氧化氯製造裝置中，其構成為：藉由將二氧化氯所溶存的陽極液經由配管移送至曝氣槽進行曝氣處理，而將二氧化氯予以回收、稀釋，因此，有在移送至曝氣槽的途中二氧化氯不能完全溶解於陽極液而爆發的疑慮，並且使裝置構造成為複雜者。

此外，於上述之二氧化氯製造裝置中，係將陽極液及陰極液分別獨立地供給至陽極室及陰極室的構造，因此，用以供給陽極液及陰極液之儲存槽或送液泵等之供給系需個別為陽極室用與陰極室用。因此，會使裝置構造複雜化，而有於設計、製造、運轉、保守檢查等之各方面成本提高的情況。

進而，於上述之二氧化氯製造裝置中，由於需要個別進行包含不能回收而殘留之二氧化氯的陽極液、及具有高pH的陰極液之各自的廢液處理，因此基於此繁瑣度，有未必能適當實施廢液處理之虞，而有關於環境污染的疑慮。

本發明之目的，係提供一種能夠以更簡略的構造及方法製造二氧化氯，且迅速地稀釋二氧化氯的濃度，進而，能夠簡便地實施陽極液及陰極液之各自的廢液處理之二氧化氯製造裝置及二氧化氯製造方法。

本發明之二氧化氯製造裝置的第1特徵構造在於，具備：隔膜式電解槽、流路部、排出部、曝氣手段、以及中和手段，該隔膜式電解槽，係具有陽極室與陰極室，且將供給至前述陽極室的含有次氯酸鹽之陽極液進行電解處理而產生二氧化氯；該流路部，係將前述陽極室與前述陰極室連通；該排出部，係將前述陰極室與外部連通；該曝氣手段，係可自由調節供給量地將曝氣氣體供給至前述陽極室；該中和手段，係將中和劑供給至前述陰極室及前述排出部中至少任一方；且該二氧化氯製造裝置構成為：於前述陽極室中，將前述陽極液進行電解處理而產生二氧化氯，利用前述曝氣手段將曝氣氣體供給至前述陽極室之陽極液，藉此將所產生的二氧化氯回收，在前述陽極室中電解處理及曝氣處理後的陽極液，係通過前述流路部而移流至前述陰極室，並作為陰極液而被電解處理，之後，在前述陰極室及前述排出部中至少任一方加以中和處理。

依據本構造，可藉由曝氣手段，將曝氣氣體供給至陽極室來將陽極液進行曝氣處理。藉此，由於能夠一邊抑制所產生的二氧化氯溶解於陽極液，一邊將二氧化氯濃度迅速地稀釋以避免爆發，因此可更有效率且安全地回收所產生的二氧化氯。進而，由於是將曝氣氣體直接供給至陽極室的構造，因此無須另外設置曝氣槽等，而使裝置構造簡化。

此外，依據本構造，能夠使在陽極室電解處理及曝氣處理後的陽極液經由流路部移流至陰極室，而直接作為陰極液使用。由於以往是將陽極液及陰極液分別獨立地供給至陽極室及陰極室的構造，因此用以供給陽極液及陰極液之儲存槽或送液泵等之供給系需個別為陽極室用與陰極室用。但，依據本構造，由於僅需陽極室用之供給系即可，因此可使裝置構造簡化而削減各種成本。

再者，依據本構造，在陽極室電解處理及曝氣處理後的陽極液係經由流路部移流至陰極室而進行電解處理。藉此，例如，即使所產生之二氧化氯的一部分在陽極室無法回收而殘留於陽極液中，也會在陰極室中加以陰極還原而成為次氯酸鹽。此外，進一步在陰極室電解處理之後之具有高pH之陰極液，會藉由自中和手段所供給的中和劑，而在陰極室及排出部中至少任一方進行中和處理。

也就是說，如本構造般，藉由採用將在陽極室電解處理及曝氣處理後的陽極液直接作為陰極液使用，且將在陰極室電解處理後的陰極液直接進行中和處理之構造，含有殘留二氧化氯的陽極液、及具有高pH的陰極液之各自的廢液處理，係無須個別進行，而是在從陰極室至經過排出部排出之間一併實施，故使廢液處理簡化。

第2特徵構造在於，前述隔膜式電解槽、前述流路部、及前述排出部係被一體化。

[作用及效果]

依據本構造，由於隔膜式電解槽、前述流路部、及前述排出部被一體化，因此可將二氧化氯製造裝置之構造予以小型化。

第3特徵構造在於，構成為：將脫氣槽設置於前述流路部，且前述曝氣手段係將曝氣氣體供給至前述陽極室及前述脫氣槽。

[作用及效果]

依據本構造，曝氣處理不僅在陽極室，即使在脫氣槽中亦可實施。因而，可將所生成之二氧化氯當中在陽極室無法回收的二氧化氯，在脫氣槽進行回收，而可更確實地回收所生成之二氧化氯。

第4特徵構造在於，構成為：將中和槽設置於前述排出部，且前述中和手段係將中和劑供給至前述中和槽。

[作用及效果]

如本構造般，藉由設置進行中和處理專用的中和槽，而更有效率地實施中和處理。

本發明之二氧化氯造方法的特徵構造在於，其係使用具有陽極室與陰極室之隔膜式電解槽，該二氧化氯製造方法係包含下述步驟：供給步驟，係將含有次氯酸鹽的陽極液供給至前述隔膜式電解槽之陽極室、陽極電解步驟，係將前述陽極液進行電解處理而產生二氧化氯、曝氣步驟，係將曝氣氣體供給至前述陽極室之陽極液，藉此將所產生的二氧化氯回收、陰極電解步驟，係將在前述陽極室電解處理及曝氣處理後的陽極液作為陰極液而在前述陰極室進行電解處理、排出步驟，將在前述陰極室電解處理後的陰極液排出、以及中和步驟，係於前述陰極電解步驟及前述排出步驟中至少任一方將陰極液進行中和處理。

[作用及效果]

依據本構造，可藉由曝氣步驟將曝氣氣體供給至陽極室來將陽極液進行曝氣處理。藉此，由於能夠一邊抑制所產生的二氧化氯溶解於陽極液，一邊將二氧化氯濃度迅速地稀釋以避免爆發，因此可更有效率且安全地回收所產生的二氧化氯。

此外，依據本構造，由於將在陽極室電解處理後之陽極液直接作為陰極液使用，因此無須另外將陰極液供給至陰極室的步驟，而可使製造方法簡化以削減各種成本。

再者，依據本構造，由於在陽極室電解處理及曝氣處理後之陽極液，會作為陰極液而在陰極室進行電解處理，因此例如，即使所產生之二氧化氯的一部分在陽極室無法回收而殘留於陽極液中，也會在陰極室中加以陰極還原而成為次氯酸鹽等。此外，進一步在陰極室電解處理之後之具有高pH的陰極液，會在陰極電解步驟、及排出步驟中至少任一方進行中和處理。

也就是說，如本構造般，藉由採用將在陽極室電解處理及曝氣處理後的陽極液直接作為陰極液使用，且將在陰極室電解處理後的陰極液進行中和處理之構造，含有殘留二氧化氯的陽極液、及具有高pH的陰極液之各自的廢液處理，係無須個別進行，而是在從陰極室至排出之間一併實施，故使廢液處理簡化。

1‧‧‧二氧化氯製造裝置

2‧‧‧隔膜式電解槽

3‧‧‧陽極室

4‧‧‧陽極

5‧‧‧陰極室

6‧‧‧陰極

7‧‧‧陽離子交換膜

8‧‧‧供給手段

9‧‧‧脫氣槽

10‧‧‧第1排液槽

11‧‧‧中和槽

12‧‧‧中和手段

13‧‧‧第2排液槽

14‧‧‧曝氣手段

15‧‧‧取樣管

16‧‧‧排氣管

17‧‧‧排液管

P1~P7‧‧‧第1~第7連通路

C‧‧‧流路部

D‧‧‧排出部

[第1圖]係本發明之二氧化氯製造裝置的概略流路圖。

[第2圖]係本發明之二氧化氯製造裝置的分解立體圖。

[第3圖]係第2板狀構件之縱剖面圖。

[第4圖]係第3板狀構件之縱剖面圖。

以下，說明本發明之二氧化氯製造裝置及二氧化氯製造方法的一實施形態。

[實施形態] [1]二氧化氯製造裝置

如第1圖所示般，本實施形態之二氧化氯製造裝置1，係具備隔膜式電解槽2、供給手段8、脫氣槽9、第1排液槽10、中和槽11、中和手段12、第2排液槽13、以及曝氣手段14所構成，該隔膜式電解槽2，係具有陽極室3與陰極室5；該供給手段8，係將含有次氯酸鹽之陽極液供給至隔膜式電解槽2；該中和槽11，係將電解處理後之陰極液進行中和處理；該中和手段12，係供給中和劑；該曝氣手段14，係供給曝氣氣體。

陽極室3與脫氣槽9係藉由第1連通路P1所連通，脫氣槽9與第1排液槽10係藉由第2連通路P2所連通，第1排液槽10與陰極室5係藉由第3連通路P3所連通，陰極室5與中和槽11係藉由第4連通路P4所連通，中和槽11與第2排液槽13係藉由第5連通路P5所連通。亦即，二氧化氯製造裝置1，係藉由第1~第5連通路P1~P5，而將陽極室3、脫氣槽9、第1排液槽10、陰極室5、中和槽11、第2排液槽13直列地連通連接。

另外，於本實施形態中，將陽極室3與陰極室5連通的流路部C，係藉由第1連通路P1、脫氣槽9、第2連通路P2、第1排液槽10、及第3連通路P3所形成。然而，流路部C並不限定於此構造，例如，亦可為不設置脫氣槽9或第1排液槽10等僅由第1連通路P1所構成，而成為直接連通陽極室3與陰極室5之構造。

此外，於本實施形態中，將陰極室5與外部連通的排出部D，係藉由第4連通路P4、中和槽11、第5連通路P5、第2排液槽13、及排液管17所形成。然而，排出部D並不限定於此構造，例如，亦可為不設置中和槽11或第2排液槽13等僅由排液管17所構成，而成為直接連通陰極室5與外部之構造。惟，於此情況中，中和手段12，係成為將中和劑供給至陰極室5的構造。

(隔膜式電解槽)

隔膜式電解槽2，係可使用藉由陽離子交換膜7來區隔陽極室3與陰極室5之以往周知的電解槽。

分別於陽極室3及陰極室5設置作為電極之陽極4及陰極6。針對此等之電極，係可使用以往周知者。例如，陰極材料，係可列舉：鈦、不鏽鋼、鎳、鎳鉻合金、或者其他的閥金屬(valve metal)。此外，陽極材料，係可列舉：鉑、金、鈀、銥、銠、或釕等之貴金屬、石墨、石墨氈(graphite felt)、多層石墨布、碳、或者於鈦上電鍍鉑的鉑被覆材料、以鈦、鉭、鈮、或鋯之閥金屬之氧化物所構成的電極等，較適合使用塗佈有電極觸媒者。

針對陽離子交換膜7雖可使用以往周知者，但以選擇穿透性、耐久性等優異的氟碳系之陽離子交換膜 7較為適合。

(中和手段)

本實施形態中之中和手段12構成為：將中和劑供給至陰極室5及中和槽11中至少任一方。但，中和手段12，並不限定於此構造，只要是在陰極室5及排出部D之至少任一方進行中和處理的構造即可。於在排出部D進行中和處理的情況中，例如，並不限於中和槽11，亦可將中和劑供給至構成排出部D之第4連通路P4、第5連通路P5、第2排液槽13、及排液管17中任一者。

中和手段12，係可使用以往周知的構造，例如，具備儲存中和劑之儲存槽、送液泵、及送液管等者。能夠使用的中和劑，係可列舉例如：鹽酸、硫酸、檸檬酸、富馬酸、甲酸、乳酸、磷酸、酒石酸、丁酸、各種磷酸鹽等。此等係可單獨使用1種，亦可併用2種以上。

(供給手段)

供給手段8，係可使用以往周知的構造，例如，具備儲存含有次氯酸鹽的陽極液之儲存槽、送液泵、及送液管等者。能夠使用的次氯酸鹽，係可列舉例如：次氯酸鹼金屬鹽或次氯酸鹼土類金屬鹽。次氯酸鹼金屬鹽，係可列舉例如：次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸鋰，次氯酸鹼土類金屬鹽，係可列舉：次氯酸鈣、次氯酸鎂、次氯酸鋇。其中，就取得容易的觀點而言，較佳為次氯酸鈉、次氯酸鉀，最佳為次氯酸鈉。此等次氯酸鹽，係可單獨使用1種，亦可併用2種以上。於陽極液中之次氯酸鹽的濃度，若考慮二氧化氯之產生效率、安全性、安定性、次氯酸鹽之結晶析出防止等，則較佳為1重量%~25重量%。

(曝氣手段)

曝氣手段14，例如，可使用具備曝氣泵與導入管等之以往周知的裝置，該曝氣泵，係能夠調節曝氣氣體之供給量；該導入管，係將來自曝氣泵之曝氣氣體導入各槽中。

於本實施形態中之曝氣手段14構成為：將曝氣氣體分別供給至隔膜式電解槽2之陽極室3、脫氣槽9、及中和槽11。此外，能夠使用的曝氣氣體，係可列舉例如：空氣、或者氮或氬等之惰性氣體。

[2]二氧化氯製造方法

以下，針對使用上述二氧化氯製造裝置1來製造二氧化氯的方法進行說明。藉由使供給手段8作動，而將含有次氯酸鹽之陽極液(次氯酸鹽水溶液)連續地供給至隔膜式電解槽2之陽極室3(供給步驟)。此外，只有最初將陰極液或經2倍稀釋的陽極液預先供給並儲存於隔膜式電解槽2之陰極室5。

被供給至陽極室3之陽極液係進行電解處理。亦即，於陽極室3中，係存在次氯酸離子(ClO₂ ^-) 與陽離子(使用次氯酸鈉作為次氯酸鹽時為鈉離子)，因此，若將直流從直流電源裝置(未圖示)負載於隔膜式電解槽2，則如以下之式子(1)所示般，次氯酸離子會在陽極釋出電子(e)，而產生二氧化氯(ClO₂)(陽極電解步驟)。

ClO₂ ^- → ClO₂+e．．．．．式(1)

另一方面，陽離子，係通過陽離子交換膜7而進入陰極室5。

藉由上述式子(1)所產生的二氧化氯，雖藉由其高的溶解性而溶入陽極液中，但藉由利用曝氣手段14被吹入的曝氣氣體，依照氣液平衡關係，液中濃度會降低而被驅除至液外。被驅除的二氧化氯，係藉由所供給的曝氣氣體，一邊被稀釋至比能夠避免爆發的濃度(約10%v/v)再更低的濃度一邊由取樣管15予以回收(曝氣步驟)。

在陽極室3電解處理後之陽極液，係通過第1連通路P1而移流至脫氣槽9。即使於脫氣槽9中，亦藉由利用曝氣手段14被吹入的曝氣氣體，再度進行曝氣處理，使殘存於陽極液中的二氧化氯被驅除至液外。被驅除的二氧化氯，係通過將陽極室3與脫氣槽9連通的第6連通路P6再度返回陽極室3而由取樣管15予以回收。即使於此脫氣槽9中，被驅除的二氧化氯，亦藉由曝氣氣體，稀釋至比能夠避免爆發的濃度(約10%v/v)再更低的濃度。

另外，於本實施形態中，亦可構成為：藉由能夠調節地構成朝陽極室3及脫氣槽9之曝氣氣體的供給量，而控制二氧化氯濃度，以在與稀釋同時製造使用者所期望的濃度之二氧化氯。

在脫氣槽9曝氣處理後之陽極液，係通過第2連通路P2而移流至第1排液槽10。接著，移流至第1排液槽10的陽極液，係通過第3連通路P3，這次是作為陰極液而供給至隔膜式電解槽2之陰極室5內。

於陰極室5中，在作為陰極液被供給的陽極液中，假設二氧化氯的一部分在陽極室3或脫氣槽9無法回收而殘留的情況中，該殘留二氧化氯，係藉由陰極室5之陰極6加以陰極還原而成為次氯酸鹽。

此外，於陰極室5中，將所供給的陽極液 (陰極液)之水的一部分，分為氫離子(H⁺)與氫氧化物離子(OH^-)，如以下的式子(2)所示般，氫離子會在陰極6得到電子而產生氫氣體(H₂)(陰極電解步驟)。

2H⁺+2e → H₂．．．．．式(2)

另一方面，所殘留的氫氧化物離子，係成為鹼(例如，陽離子為鈉離子時係氫氧化鈉)。因而，在陰極室5電解處理後的陰極液，由於多量含有鹼而具有高的pH。具有此高的pH之陰極液，係藉由從中和手段12所供給的中和劑而進行中和(中和步驟)。

於本實施形態中之中和手段12構成為：將中和劑供給至陰極室5及中和槽11中至少任一方，因此，具有高pH之陰極液，係在陰極室5及中和槽11中至少任一方進行中和。

尤其，於陰極液在本實施形態之中和槽11進行中和的情況中，若在陰極室5電解處理後之高pH的陰極液通過第4連通路P4而移流至中和槽11，則藉由利用曝氣手段14所吹入的曝氣氣體，與從中和手段12所供給的中和劑一起激烈地攪拌、混合，而可實施有效率的中和處理。

被供給至中和槽11的曝氣氣體，隨後會通過連通陰極室5與中和槽11的第7連通路P7而移流至陰極室5。經移流之曝氣氣體，係一邊將在陰極室5所產生的氫氣體稀釋至比能夠避免爆發的濃度(約4%v/v)再更低的濃度一邊與氫氣體一起由排氣管16被排出。

在中和槽11經中和處理後之陰極液，係通過第5連通路P5而移流至第2排液槽13。接著，移流至第2排液槽13的陰極液，係從排液管17而排出至裝置外。

[其他實施形態]

於上述之實施形態的隔膜式電解槽中，雖使用陽極離子交換膜作為區隔陽極室與陰極室之隔膜，但並不限定於此，亦可使用中性膈膜。

[實施例]

以下，根據圖式來說明本發明之二氧化氯製造裝置所適用的二氧化氯製造組件K之實施例。另外，於本說明書中「厚度方向」、「高度方向」、「寬度方向」，係分別意指於第2圖中之沿著箭頭X1、X2、X3的方向。

如第2圖所示般，本實施例之二氧化氯製造組件K，係具備：第1~第4構件A1~A4、第1~第4墊片構件G1~G4、陽離子交換膜7、及未圖示之外框構件。另外，第1~第4構件A1~A4、第1~第4墊片構件G1~G4、及陽離子交換膜7，皆為矩形的構件，且此等之寬度與高度係設定為相同尺寸。

第1~第4構件A1~A4皆為矩形的板狀構件，且將例如聚氯乙烯等之耐久性原料作為構成原料。另外，第1構件A1及第4構件A4各自的厚度，係設定為比第2構件A2及第3構件A3之各自的厚度更薄。

如第2圖及第3圖所示般，於第2構件A2中，係設置有3個貫穿厚度方向之直方體狀的貫通空間，此等3個貫通空間，係分別構成陽極室3、脫氣槽9、及第1排液槽10。

陽極4，係配置於第2構件A2之陽極室3中。

於第2構件A2之陽極室3側的橫側壁，係設置有取樣管15及陽極液導入管20，該取樣管15，係用以回收陽極室3之二氧化氯；該陽極液導入管20，係用以將陽極液從供給手段8(參照第1圖)導入陽極室3。另外，陽極液導入管20，係設置於取樣管15的下側。

用以將曝氣氣體從曝氣手段14(參照第1圖)導入陽極室3的第1氣體導入管21，係貫穿第2構件A2的上側壁，且其前端係設置成朝陽極室3的下部空間開口。

用以將曝氣氣體從曝氣手段14導入脫氣槽9的第2氣體導入管22，係貫穿第2構件A2的上側壁，且其前端係設置成朝脫氣槽9的下部空間開口。

於陽極室3與脫氣槽9之間的區隔壁之上部及下部，係分別設置有連通陽極室3與脫氣槽9的第6連通路P6及第1連通路P1。此外，於脫氣槽9與第1排液槽10之間的區隔壁之下部，係設置有連通脫氣槽9與第1排液槽10的第2連通路P2。

於第2構件A2中之第1排液槽10側的橫側壁，係設置有L字狀的連通路30，該連通路30，係從第1排液槽10的內壁面通過其與第2墊片構件G2相接的面。

如第2圖及第4圖所示般，於第3構件A3中，係設置有3個貫穿厚度方向之直方體狀的貫通空間，此等3個貫通空間，係分別構成陰極室5、中和槽11、及第2排液槽13。

陰極6，係配置於第3構件A3之陰極室5之中。

於第3構件A3之陰極室5側的橫側壁，係設置有用以將在陰極室5所產生的氫氣體排出之排氣管16。

用以將中和劑從中和手段12導入陰極室5的第1中和劑導入管24，係貫穿第3構件A3的上側壁，且其前端係設置成朝陰極室5的下部空間開口。

用以將曝氣氣體從曝氣手段14導入中和槽11的第3氣體導入管23、與用以將中和劑從中和手段12(參照第1圖)導入中和槽11的第2中和劑導入管25，係貫穿第3構件A3的上側壁，且各前端係設置成朝中和槽11的下部空間開口。

於陰極室5與中和槽11之間的區隔壁之上部及下部，係分別設置連通陰極室5與中和槽11的第7連通路P7及第4連通路P4。此外，於中和槽11與第2排液槽13之間的區隔壁之下部，係設置有連通中和槽11與第2排液槽13的第5連通路P5。

於第3構件A3中之第2排液槽13側的橫側壁，係設置有用以將第2排液槽13的陰極液排出至裝置外的排液管17、與貫穿厚度方向的連通路31。另外，連通路31，係設置於排液管17的下側。

如第2圖所示般，第4構件A4，係於寬度方向的兩端部分別具有貫穿厚度方向的貫通孔32、33，此等貫通孔32、33，係經由字狀的配管34而連通連接。

第1~第4墊片構件G1~G4，係將例如乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)等之耐藥品性原料作為構成原料，且皆為矩形之板狀構件。藉由第1~第4墊片構件 G1~G4，可賦予二氧化氯製造組件K高的不透水性，而可防止自二氧化氯製造組件K的液洩漏。

如第2圖所示般，第2墊片構件G2，係於寬度方向的一端部具有貫穿厚度方向的貫通孔26，於另一端部具有貫穿厚度方向的之直方體狀的貫通空間27。此外，第3墊片構件G3，係與第2墊片構件G2相同地，於寬度方向的一端部具有貫穿厚度方向的貫通孔35，於另一端部具有貫穿厚度方向的之直方體狀的貫通空間38。第2墊片構件G2之貫通空間27的寬度及高度，係可與第2構件A2之陽極室3的寬度及高度相同，或者設定為比第2構件A2之陽極室3的寬度及高度更小，此外，針對第3墊片構件G3之貫通空間38的寬度及高度，亦可與第3構件A3之陰極室5的寬度及高度相同，或者設定為比第3構件A3之陰極室5的寬度及高度更小。

第4墊片構件G4，係於寬度方向的兩端部分別具有貫穿厚度方向的貫通孔36、37。此外，陽離子交換膜7，係於寬度方向的一端部具有貫穿厚度方向之未圖示的貫通孔。

於安裝二氧化氯製造組件K的情況中，係如第2圖所示般地配置第1~第4構件A1~A4、第1~第4墊片構件G1~G4、及陽離子交換膜7。亦即，於第1構件A1與第2構件A2之間配置第1墊片構件G1，於第2構件A2與第3構件A3之間依序配置第2墊片構件G2、陽離子交換膜7、及第3墊片構件G3，於第3構件A3與第 4構件A4之間配置第4墊片構件G4。

此時，以使其貫通空間27與第2構件A2之陽極室3相對向的方式配置第2墊片構件G2，以使其貫通空間38與第3構件A3之陰極室5相對向的方式配置第3墊片構件G3。此外，以使其中一方的貫通孔36與第3構件A3之連通路31相對向，且另一方的貫通孔37與第3構件A3之陰極室5相對向的方式配置第4墊片構件G4。此外，以使其2個貫通孔32、33分別與第4墊片構件G4的2個貫通孔36、37相對向的方式配置第4構件A4。

藉由在使如第2圖所示般地配置的第1~第4構件A1~A4、第1~第4墊片構件G1~G4、及陽離子交換膜7的各端部對齊，同時使其彼此密著的狀態，嵌入未圖示之外框構件，而完成直方體狀或立方體狀之二氧化氯製造組件K。

於二氧化氯製造組件K的內部，係將第2構件A2之連通路30、第2墊片構件G2之貫通孔26、陽離子交換膜7之貫通孔(未圖示)、第3墊片構件G3之貫通孔35、第3構件A3之連通路31、第4墊片構件G4的其中一方之貫通孔36、第4構件A4的其中一方之貫通孔32、配管34、第4構件A4的另一方之貫通孔33、及第4墊片構件G4的另一方之貫通孔37連通。藉此，形成從第2構件A2之第1排液槽10至第3構件A3之陰極室5連通的第3連通路P3。

此外，由於使第2構件A2之陽極室3與第2墊片構件G2之貫通空間27連通，且使第3構件A3之陰極室5與第3墊片構件G3之貫通空間38連通，因此第2構件A2之陽極室3與第3構件A3之陰極室5係隔著陽離子交換膜7對向配置，而形成隔膜式電解槽2。

亦即，於上述二氧化氯製造組件K中，係使隔膜式電解槽2、流路部C、及排出部D一體化。因此，可藉由使用此二氧化氯製造組件K，而將二氧化氯製造裝置的構造予以小型化。

接著，使用上述構造之二氧化氯製造組件K來製造二氧化氯。

製作具備有電極尺寸為寬度18mm、高度46mm、厚度1mm之陽極4及陰極5之寬度73mm、高度148mm、厚度45mm的二氧化氯製造組件K。接著，將曝氣手段14連接至二氧化氯製造組件K的第1及第2氣體導入管21、22，將供給手段8連接至二氧化氯製造組件K的陽極液導入管20，且將中和手段12連接至二氧化氯製造組件K的第2中和劑導入管25而構成二氧化氯製造裝置1。

將25重量%之次氯酸鈉800mL與氯化鉀50g溶解於水中，調製出1L之陽極液。將此陽極液藉由供給手段8之送液泵以14mL/小時進行送液。

此外，將磷酸二氫鉀200g與磷酸一氫鉀100g溶解於水中，而調製出1L之中和劑。將此中和劑藉由中和手段12之送液泵以14mL/小時進行送液。

接著，以800mA對陽極4及陰極6進行通電，進而，藉由曝氣手段14之曝氣泵將空氣供給至陽極室3與脫氣槽9，以碘化鉀溶液特定時間吸收從取樣管15所釋出的二氧化氯，並以特定的硫代硫酸鈉水溶液滴定經游離的碘。其結果，確認出產生1.2g/小時之二氧化氯。此外，於從排液管17所排出的排液中，幾乎不包含二氧化氯，且pH亦為7.8，故能夠安全地廢棄。

[產業上之可利用性]

本發明之二氧化氯製造裝置及二氧化氯製造方法，係可適合利用於以二氧化氯所進行之環境除菌或消臭等相關的產業領域中。

Claims

一種二氧化氯製造裝置，其係具備：隔膜式電解槽、流路部、排出部、曝氣手段、以及中和手段，該隔膜式電解槽，係具有陽極室與陰極室，且將供給至前述陽極室的含有次氯酸鹽之陽極液進行電解處理而產生二氧化氯；該流路部，係將前述陽極室與前述陰極室連通；該排出部，係將前述陰極室與外部連通；該曝氣手段，係可自由調節供給量地將曝氣氣體供給至前述陽極室；該中和手段，係將中和劑供給至前述陰極室及前述排出部中至少任一方；且該二氧化氯製造裝置構成為：於前述陽極室中，將前述陽極液進行電解處理而產生二氧化氯，利用前述曝氣手段將曝氣氣體供給至前述陽極室之陽極液，藉此將所產生的二氧化氯回收，在前述陽極室中電解處理及曝氣處理後的陽極液，係通過前述流路部而移流至前述陰極室，並作為陰極液而被電解處理，之後，在前述陰極室及前述排出部中至少任一方加以中和處理，將脫氣槽設置於前述流路部，且前述曝氣手段係將曝氣氣體供給至前述陽極室及前述脫氣槽，將中和槽設置於前述排出部，且前述中和手段係將中和劑供給至前述中和槽，前述曝氣手段係將曝氣氣體分別供給至前述隔膜式電解槽之陽極室、前述脫氣槽、前述中和槽。
如請求項1之二氧化氯製造裝置，其中，前述隔膜式電解槽、前述流路部、及前述排出部係被一體化。
一種二氧化氯製造方法，其係使用具有陽極室與陰極室之隔膜式電解槽，該二氧化氯製造方法係包含下述步驟：將含有次氯酸鹽的陽極液供給至前述隔膜式電解槽之陽極室之供給步驟、將前述陽極液進行電解處理而產生二氧化氯之陽極電解步驟、將曝氣氣體供給至前述陽極室之陽極液，藉此將所產生的二氧化氯回收之曝氣步驟、將曝氣氣體再供給至在前述陽極室電解處理及曝氣處理後的陽極液，藉此將所產生的二氧化氯回收之曝氣步驟、將在前述陽極室電解處理及曝氣處理後的陽極液作為陰極液而在前述陰極室進行電解處理之陰極電解步驟、將在前述陰極室電解處理後的陰極液排出之排出步驟、以及於前述陰極電解步驟及前述排出步驟中至少任一方將陰極液進行中和處理之中和步驟、在前述排出步驟中將陰極液進行中和處理時，將曝氣氣體再供給至該陰極液之曝氣步驟。