[發明專利]電解裝置及電解臭氧水制造裝置

有效

• 申請號: 201680003586.4
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN107075701B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 新田英郎;細沼正志
• 申請（專利權）人: 阿庫亞愛克斯公司;迪諾拉永久電極股份有限公司
• 主分類號: C25B9/00
• 分類號: C25B9/00;C02F1/46;C25B1/13;C25B11/03
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明提供一種電解裝置，其具有將含有微量的Ca、Mg等堿土金屬離子的非純化水作為原料水并將原料水供給至陰極室的結構，所述電解裝置能夠防止堿土金屬的結垢(scale)在設置于陰極室內的陰極表面上的析出。一種電解裝置及電解臭氧水制造裝置，所述電解裝置的特征在于，包含電解池，所述電解池以如下方式成型而得到：從兩側擠壓包含由陽離子交換膜構成的固體高分子電解質膈膜和分別與其兩面密合的陽極和陰極的膜?電極接合體，以使前述固體高分子電解質膈膜、前述陽極及前述陰極密合，作為陰極，使用具有柔軟性且內部具有多個微細的空隙的多孔導電性金屬材料，在陰極內部的微細的空隙內貯存以堿土金屬的氫氧化物為主體的結垢，防止堿土金屬的氫氧化物在陰極與固體高分子電解質膈膜的接觸界面集中析出。

技術領域

本發明涉及將含有微量的鈣、鎂等堿土金屬離子的非純化水作為原料水、利用包含由陽離子交換膜形成的固體高分子電解質膈膜和分別與其兩面密合的陽極和陰極的膜-電極接合體進行電解的、電解裝置及電解臭氧水制造裝置，涉及能夠防止以前述堿土金屬的氫氧化物為主體的結垢(scale)在前述陰極與固體高分子電解質膈膜接觸界面集中析出的電解裝置及電解臭氧水制造裝置。

背景技術

對于利用了電解反應的水處理，出于基于電解的功能水、臭氧水及電解水的制造、殺菌、有害物質的分解除去等目的而正在廣泛進行。這些工藝中所用的反應槽通常采用筐體中收納有陽極、陰極、及夾持在其間的離子交換膜或多孔膈膜的結構，并被稱作電解槽或電解池。這種電解槽或電解池由膈膜、用前述膈膜隔開的陽極室、用前述膈膜隔開的陰極室、設置于前述陽極室內的陽極、以及設置于前述陰極室內的陰極構成，已知有二室型電解裝置和三室型電解裝置。

二室型電解裝置中有膈膜法電解裝置、陽離子交換膜法電解裝置、進而作為其特殊的方法有固體高分子電解質型電解裝置。

膈膜法電解裝置使用多孔膈膜作為隔膜，陽離子交換膜法電解裝置使用陽離子交換膜作為隔膜，對于固體高分子電解質型電解裝置，在陽離子交換膜的兩面密合前述陽極及前述陰極，使用陽離子交換膜作為固體高分子電解質(Solid Polymer Electrolyte)，構成了導電率小的純水也能夠電解的電解裝置。另外，對于三室型電解裝置，在陽極室與陰極室之間設置陽離子交換膜和陰離子交換膜作為用于將陽極室和陰極室隔離的隔膜，并在陽離子交換膜與陰離子交換膜之間形成中間室。在這些電解裝置中可生成各種功能水、臭氧水。

通常，在廢液處理工序、或所謂堿性離子水等功能水的制造工序中，使用包含鈣離子、鎂離子等堿土金屬離子的非純化水作為原料。在這樣的使用了非純化水的電解中，隨著電解的進行，首先自陰極表面起陰極液的pH上升，原料水中存在的以微量鈣為主體的堿土金屬離子形成所謂非導電性的結垢(水垢)即它們的氫氧化物、氧化物及碳酸鹽并堆積于陰極面，因此常常難以繼續電解。

因此，專利文獻1及專利文獻2中提出了使用酸作為陰極室液的方式，但不僅構成變復雜，而且操作上的安全管理成為負擔。另外，專利文獻3中提出了通過在電解水的制造裝置上設置備用貯罐(reserve tank)和多個電極組并每隔規定時間切換使用，從而抑制陰極沉積(deposit)，但成為裝置大型化和成本增高的主要原因。進而，專利文獻4中詳細敘述了每隔一定時間停止操作、通過酸清洗等去除堆積物的方法，但操作變得繁瑣。另外，專利文獻5中提出了通過用鹽酸使無膈膜的電解池成為酸性而防止陰極上的沉積，但使用了鹽酸等強酸性化學溶液，在安全性的確保、成本方面不利，并且有時根據用途而強酸的使用本身不能被接受。

另一方面，專利文獻6中提出了在電解特性劣化時顛倒電解池的陽極、陰極從而流通逆電流來實現性能恢復的方法。在這種情況下，流過那樣的逆電流時，陰極暫時作為陽極起作用，構成金屬成分會溶出。該溶出金屬的離子不僅多數是Cr、Ni等本身作為處理液中含有的離子就不優選的金屬離子，而且滲透到固體高分子電解質膜中使其離子輸送能力顯著劣化。因此，雖然有時在陰極中使用耐腐蝕性高的閥金屬，但在這樣的情況下對其表面預先實施昂貴的貴金屬涂敷等，在沒有涂敷時需要遠低于大的電解過電壓。另外，也存在由暫時作為陰極的陽極的陰極還原、由伴隨其的氫脆等導致的電極催化劑、電極基材的劣化的擔心。