分子状次亜塩素酸溶液の調製法
【課題】
有機物と接してもトリハロメタンの生成がほとんど無く、保存しても塩素酸の生成が最少で、塩類を一切含有せず、高い殺菌力を持った分子状次亜塩素酸溶液を調製する技術及び分子状次亜塩素酸溶液を提供すること。
【解決手段】
次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換することにより、分子状次亜塩素酸溶液を調製する。
有機物と接してもトリハロメタンの生成がほとんど無く、保存しても塩素酸の生成が最少で、塩類を一切含有せず、高い殺菌力を持った分子状次亜塩素酸溶液を調製する技術及び分子状次亜塩素酸溶液を提供すること。
【解決手段】
次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換することにより、分子状次亜塩素酸溶液を調製する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定な分子状次亜塩素酸溶液を調製する技術に関するものである。より詳細には、次亜塩素酸塩溶液に含まれる金属イオンを水素イオンで置換し、塩素イオンを水酸イオンで置換することにより安定な分子状次亜塩素酸溶液を調製する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次亜塩素酸ナトリウムをはじめとする次亜塩素酸塩溶液は長年に亘って、かつ幅広い分野で利用されてきた、全世界で最も使用量の多い殺菌剤である。中でも次亜塩素酸ナトリウムが使用されている分野は食品の生産、流通、提供のほとんどの分野をはじめ、水道施設、廃水処理、遊泳プール、温泉、公衆浴場、医療、介護、農漁業、一般家庭と枚挙に暇がない。それらの需要を賄うために日本国内における年間出荷量は約１００万トンで、全世界ではその数十倍の出荷量があると推定される。
【０００３】
そのように極めて広範囲に利用されている次亜塩素酸塩溶液であるが、これまでいくつかの問題が指摘されてきた。その一つがトリハロメタンの生成である。トリハロメタンはアルカリ性の塩素剤が有機物と接触したときに発生することが確認されており、トリハロメタンの一種クロロホルムが低濃度でも発癌作用があることが知られてから世界的な問題となっている。これを重要視する一部の国では食品や飲用水への使用が制限されている。
【０００４】
第二の問題点は臭素酸や塩素酸の問題である。臭素酸は次亜塩素酸ナトリウムの原料である食塩の不純物に由来するものであるが、塩素酸は次亜塩素酸塩自体の不均化分解によって発生するもので、いずれも人体に有毒であることから、近年水道法とその関連法規に上限濃度が設定された。塩素酸の生成反応には幾つかの加速要因が知られているが、その一つは次亜塩素酸塩の濃度で、濃度に比例して生成速度が高くなる。又、含まれる挟雑物の塩あるいは重金属が反応を促進することも知られている。
【０００５】
第三の問題点は殺菌力不足である。次亜塩素酸塩溶液は他の殺菌剤に比し幅広い微生物に効果があることが広範囲に利用されている理由の一つではあるが、細菌芽胞に対しては実用的な効果は無く、又結核菌に対しては１０００ppm以上の高濃度でないと効果が見られないなどの弱点もある。１０００ppmの次亜塩素酸塩溶液は人や対象及び環境に対する悪影響が極めて大きく、使用目的に大きな制限がある。この原因は次亜塩素酸塩溶液が強アルカリ性であることから、次亜塩素酸根のほとんどが次亜塩素酸イオンとして存在するためである。次亜塩素酸塩溶液の殺菌効果のほとんどは、含まれる分子状次亜塩素酸に負っているが、液性がアルカリ性になってイオン化すると殺菌力、特に殺菌速度が大幅に減衰してしまうのである。それを補うために高濃度で使用されているが、前述の通り高濃度使用による各種の弊害も起きている。例えば対象物の損傷、異臭の原因、有害物の発生、肌荒れ、廃水処理への障碍、環境汚染等々である。
【０００６】
最後の問題は、塩を含有していることに起因している。次亜塩素酸塩の中で代表的な次亜塩素酸ナトリウム溶液は、次亜塩素酸イオンのカウンターイオンとしてのナトリウムイオンの他に、副生物の食塩及び原料の水酸化ナトリウムを含んでいる。次亜塩素酸ナトリウムは放置しておくだけで分解し、食塩となったり、不均化反応により塩素酸に変化するが、前述の通り食塩はその反応を促進することが知られている。又、ナトリウムと遊離塩素が共存すると金属を発錆する作用が強くなり、金属の表面で乾燥される時濃縮され、ステンレスのような耐蝕材であっても錆を生ずることがある。又、室内殺菌や加湿あるいは除臭の目的で噴霧使用されると、塩が蓄積し、室内の塩汚染や電気製品の故障の原因にもなる。
【０００７】
さらに、もし次亜塩素酸塩が塩を含んでいないと、塩の残留を嫌う産業での利用も可能になる。次亜塩素酸は元々極めて強力な酸化剤であるので、その酸化力を使用して汚れや不純物を除去する目的に利用できるのである。しかし、これまでは必然的に塩が含まれていたためそれらの用途には利用できなかった。従って、純粋な次亜塩素酸溶液ができれば、用途領域はさらに拡大されることが予想される。
【０００８】
このような次亜塩素酸塩の欠点を補う目的でいろいろな工夫がなされてきた。中でも、次亜塩素酸ナトリウム溶液に各種の酸を添加してｐHを下げ、分子状次亜塩素酸の存在比率を上げることによって殺菌力を高める方法は古くから行われており、専用の装置も多数市販されている。しかし、この方法では、確かに殺菌力の増強はなされるが、中に含まれるナトリウムはそのまま残存しているので塩類による弊害は解消できない。さらに、次亜塩素酸ナトリウム溶液と酸を混合するという、危険な禁忌工程があるため不慮の事故が少なからず報告されている。
【０００９】
又、特許文献１には、次亜塩素酸塩の溶液又は次亜塩素酸塩溶液を希釈する水を、水素置換型イオン交換材でイオン交換処理することによって次亜塩素酸塩溶液のｐHを下げる方法が示されている。しかし、この方法は単に次亜塩素酸塩溶液のｐHを下げることのみが目的であり、結果としては前述の次亜塩素酸塩溶液に酸を加える方法と同様に、含まれる金属の大部分が残っている。又、この方法で次亜塩素酸塩溶液に含まれる一定以上の金属イオンを水素イオンで置換するとｐHは極めて低くなり塩素ガスを発生して危険である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２０６０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、トリハロメタンや臭素酸の生成を最少とし、塩類を含有せず、高い殺菌力を持った分子状次亜塩素酸溶液を調製する技術及び分子状次亜塩素酸溶液を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
市販されている次亜塩素酸塩溶液は、次亜塩素酸塩の他に塩化物あるいは水酸化アルカリを常成分として含んでいる。次亜塩素酸塩溶液の液性を強アルカリ性にしているのは、次亜塩素酸イオンのカウンターイオンである金属イオンとアルカリ或いはアルカリ土類金属の水酸化物である。従って金属イオンを全て水素イオンで置換すればアルカリ性は解消され、乾燥した場合の残留塩も無くなる。しかし一方、塩に含まれていた塩素イオンはナトリウムイオンと置換された水素イオンと結びつき塩酸となる。そのために、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理しただけでは液性は強い酸性となり、次亜塩素酸分子は不安定になり塩素となって揮散する。
【００１３】
従って、次亜塩素酸を安定化するためには、その後水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し溶液に残っている塩素イオンを水酸イオンで置換する必要がある。又、これらの処理によって、当初次亜塩素酸塩溶液に含まれていた挟雑イオンも全て除去されるので純粋な次亜塩素酸溶液が得られるのである。
【００１４】
これらのイオン交換処理は、陽イオン交換樹脂処理の後に陰イオン交換樹脂処理を行うことが重要である。当初次亜塩素酸塩溶液は強アルカリ性であるため、次亜塩素酸塩はイオン化しており、金属イオン、次亜塩素酸イオン、塩素イオン、水酸イオン等のイオンが存在する。この内、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理されると除去されるのは金属イオンのみである。ところが、もし最初に陰イオン交換樹脂で処理すると肝心な次亜塩素酸イオンが除去されてしまうのである。陽イオン交換樹脂で処理されると金属イオンが水素イオンと交換されるため液性は強酸性となり、処理後の溶液に含まれる化学種は分子状次亜塩素酸、水素イオン、塩素イオンに変化する。これを水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理すると塩素イオンが水酸イオンと置換され、水素イオンと反応して水となるため、溶液に残された化学種は分子状次亜塩素酸のみとなり、全ての処理が終了すると液性は弱酸性となる。このようにして純粋な分子状次亜塩素酸溶液が生成されることが確認されたので、課題を解決するための手段の各態様を以下のようにした。
【００１５】
まず、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換することにより、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法を、課題を解決するための手段の第１の態様とした。
【００１６】
又、第１の態様において、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理した後の溶液の一部を、水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理せずに、残部を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理しない溶液と前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理した溶液を混合する方法を、課題を解決するための手段の第２の態様とした。
【００１７】
又、第１又は２の態様において、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後の溶液のｐHが６．５以下、２．５以上であることを、課題を解決するための手段の第３の態様とした。
【００１８】
又、第１乃至２の何れかの態様において、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換した後の処理液のｐHが８以下４以上であることを、課題を解決するための手段の第４の態様とした。
【００１９】
又、第１乃至４の何れかの態様により得られた分子状次亜塩素酸溶液をさらに水で希釈し、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法を、課題を解決するための手段の第５の態様とした。
【００２０】
又、第１乃至５の何れかの態様において、次亜塩素酸塩が次亜塩素酸ナトリウムであることを、課題を解決するための手段の第６の態様とした。
【００２１】
そして、第１乃至６の何れかの態様により得られた分子状次亜塩素酸溶液を、課題を解決するための手段の第７の態様とした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による効果は以下の通りである。まず、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換するとしたことにより、元々次亜塩素酸塩溶液に含まれている有効塩素を無駄にすることなく、含まれている金属イオンを除去し、所望の液性の遊離次亜塩素酸溶液を得ることができる。
【００２３】
又、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理した後の溶液の一部を、水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理せずに、残部を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理しない溶液と前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理した溶液を混合することにより、最終的に得られる分子状次亜塩素酸溶液のｐHを適宜に調整することが可能になる。
【００２４】
又、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、ナトリウムイオンを水素イオンで置換した後の溶液のｐHを６．５以下、２．５以上としたことにより
生成した次亜塩素酸が、イオンあるいはガス状とならず分子状で存在し工程中で危険なガスが発生したり、揮散による損失も防げ、次工程における陰イオン交換によって交換樹脂への次亜塩素酸の吸着損失も防ぐことができる。
【００２５】
又、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換した後の処理液のｐHを８以下４以上としたことにより生成した次亜塩素酸がイオン化せず強い殺菌力を持った分子状で安定に存在する。
【００２６】
又、得られた分子状次亜塩素酸溶液をさらに水で希釈し、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法としたことにより、生成された分子状次亜塩素酸溶液を希釈等の手間をかけずそのまま利用できるようにした。
【００２７】
又、次亜塩素酸塩を次亜塩素酸ナトリウムとしたことにより、最も広範囲に流通している次亜塩素酸塩であるため、原料としての安定した入手が容易となり、液体であるため分子状次亜塩素酸溶液生成上の取り扱いの利便性が高まったことにより、生産の工業化を可能にした。
【００２８】
そして、前記の何れかの方法により得られた分子状次亜塩素酸溶液を提供することにより、生成装置を必要とせず各種の目的に利用できるようにした。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明を実施する最少の設備は陰イオン交換筒、陽イオン交換筒、次亜塩素酸塩溶液供給手段、希釈水供給手段及び流路開閉手段及び混合攪拌手段で構成される。各部品の接液部材質には次亜塩素酸塩や塩素耐久性或いはアルカリ耐久性のある樹脂が勧められる。イオン交換樹脂はどのようなものでも利用できるが、樹脂材質は塩素に耐久性のあるものが長い間の使用に耐え便利である。イオン交換能が無くなったら常法により再生すれば繰り返し使用できる。イオン交換樹脂の再生には、この生成装置を利用してもよく別途再生設備を設置してもよい。
【００３１】
本発明に用いる次亜塩素酸ナトリウム溶液等は食塩含量の低いものが望ましいが、それに限らずどのようなものでも利用は可能である。又、製造後日数の浅いものが望ましい。塩素濃度には特に制限は無い。生成する次亜塩素酸溶液の保存期間を長くする必要がある場合はｐHは極力７近くに調整するのが望ましく、すぐに使用する場合は４から７の間で任意に調整すればよい。ｐHが４を下回ると塩素ガスの発生により効果の保存性低下や周囲への影響が予想されるので勧められない。
【実施例１】
【００３２】
次に実施例を示す図１を用いて、分子状次亜塩素酸溶液の調製工程を詳細に説明する。原水は原水入り口１から装置内に供給される。原水供給配管には電磁弁２及び低流量弁３が配設されていて、原水の供給停止及び定量供給を制御する。供給された原水の一部は定量ポンプ４で次亜塩素酸塩溶液の希釈用に分流され、残部は分子状次亜塩素酸溶液の最終希釈に利用される。
【００３３】
次亜塩素酸塩溶液の希釈用に分流された原水は、次亜塩素酸塩溶液タンク５に貯留され次亜塩素酸塩溶液ポンプ６で定量的に引き出される次亜塩素酸塩溶液と混合され、さらにスタティックミキサ７で均一に混合され、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂の充填された陽イオン交換筒８に供給される。
【００３４】
陽イオン交換筒では溶液に含まれる金属イオンが水素イオンで置換されるため、排出された溶液の液性は強酸性となっている。その一部はバイパス配管１３から絞り弁１４を経て最終希釈工程に供給される。残部は全て水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂の充填された陰イオン交換筒９に供給される。陰イオン交換筒では溶液に含まれる塩素イオンが水酸イオンで置換されるため排出液の液性は概略中性になる。
【００３５】
陰イオン交換筒から排出された溶液は、陽イオン交換筒から直接排出された溶液と混合され、ｐHが調整され、さらに最終スタティックミキサ１１で均一に混合され排出口１２から排出される。排出口近くにはインライン型ｐH計１５が配設されており、最終排出液のｐHをチェックできるようになっている。
【００３６】
この装置において、陽イオン交換樹脂にオルガノ社製AMBERJET1020Hを使用し、陰イオン交換樹脂には同社製AMBERJET4002Cｌを使用し、原水は限外濾過水を使い、６％の次亜塩素酸ナトリウム溶液を原料として処理した結果、ｐH6.5〜6.0、有効塩素濃度1000ppm前後の純粋な分子状次亜塩素酸溶液が毎時1トンで連続的に得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は塩類を含まない強い殺菌力の殺菌剤とその調整方法を提供する。この殺菌剤は食品産業、医療介護業界、上水処理、下水処理、公共浴場、遊泳プール、半導体産業、ビル空調等の分野で利用される。特に塩類の含有が問題になる用途に一層向いている。
【符号の説明】
【００３８】
１ 原水入り口
２ 電磁弁
３ 定流量弁
４ 希釈用定量ポンプ
５ 次亜塩素酸塩溶液タンク
６ 次亜塩素酸塩溶液定量ポンプ
７ スタティックミキサ
８ 陽イオン交換筒
９ 陰イオン交換筒
１０ 希釈水配管
１１ スタティックミキサ
１２ 分子状次亜塩素酸溶液排出口
１３ 陽イオン交換液バイパス
１４ 絞り弁
１５ ｐH計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定な分子状次亜塩素酸溶液を調製する技術に関するものである。より詳細には、次亜塩素酸塩溶液に含まれる金属イオンを水素イオンで置換し、塩素イオンを水酸イオンで置換することにより安定な分子状次亜塩素酸溶液を調製する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次亜塩素酸ナトリウムをはじめとする次亜塩素酸塩溶液は長年に亘って、かつ幅広い分野で利用されてきた、全世界で最も使用量の多い殺菌剤である。中でも次亜塩素酸ナトリウムが使用されている分野は食品の生産、流通、提供のほとんどの分野をはじめ、水道施設、廃水処理、遊泳プール、温泉、公衆浴場、医療、介護、農漁業、一般家庭と枚挙に暇がない。それらの需要を賄うために日本国内における年間出荷量は約１００万トンで、全世界ではその数十倍の出荷量があると推定される。
【０００３】
そのように極めて広範囲に利用されている次亜塩素酸塩溶液であるが、これまでいくつかの問題が指摘されてきた。その一つがトリハロメタンの生成である。トリハロメタンはアルカリ性の塩素剤が有機物と接触したときに発生することが確認されており、トリハロメタンの一種クロロホルムが低濃度でも発癌作用があることが知られてから世界的な問題となっている。これを重要視する一部の国では食品や飲用水への使用が制限されている。
【０００４】
第二の問題点は臭素酸や塩素酸の問題である。臭素酸は次亜塩素酸ナトリウムの原料である食塩の不純物に由来するものであるが、塩素酸は次亜塩素酸塩自体の不均化分解によって発生するもので、いずれも人体に有毒であることから、近年水道法とその関連法規に上限濃度が設定された。塩素酸の生成反応には幾つかの加速要因が知られているが、その一つは次亜塩素酸塩の濃度で、濃度に比例して生成速度が高くなる。又、含まれる挟雑物の塩あるいは重金属が反応を促進することも知られている。
【０００５】
第三の問題点は殺菌力不足である。次亜塩素酸塩溶液は他の殺菌剤に比し幅広い微生物に効果があることが広範囲に利用されている理由の一つではあるが、細菌芽胞に対しては実用的な効果は無く、又結核菌に対しては１０００ppm以上の高濃度でないと効果が見られないなどの弱点もある。１０００ppmの次亜塩素酸塩溶液は人や対象及び環境に対する悪影響が極めて大きく、使用目的に大きな制限がある。この原因は次亜塩素酸塩溶液が強アルカリ性であることから、次亜塩素酸根のほとんどが次亜塩素酸イオンとして存在するためである。次亜塩素酸塩溶液の殺菌効果のほとんどは、含まれる分子状次亜塩素酸に負っているが、液性がアルカリ性になってイオン化すると殺菌力、特に殺菌速度が大幅に減衰してしまうのである。それを補うために高濃度で使用されているが、前述の通り高濃度使用による各種の弊害も起きている。例えば対象物の損傷、異臭の原因、有害物の発生、肌荒れ、廃水処理への障碍、環境汚染等々である。
【０００６】
最後の問題は、塩を含有していることに起因している。次亜塩素酸塩の中で代表的な次亜塩素酸ナトリウム溶液は、次亜塩素酸イオンのカウンターイオンとしてのナトリウムイオンの他に、副生物の食塩及び原料の水酸化ナトリウムを含んでいる。次亜塩素酸ナトリウムは放置しておくだけで分解し、食塩となったり、不均化反応により塩素酸に変化するが、前述の通り食塩はその反応を促進することが知られている。又、ナトリウムと遊離塩素が共存すると金属を発錆する作用が強くなり、金属の表面で乾燥される時濃縮され、ステンレスのような耐蝕材であっても錆を生ずることがある。又、室内殺菌や加湿あるいは除臭の目的で噴霧使用されると、塩が蓄積し、室内の塩汚染や電気製品の故障の原因にもなる。
【０００７】
さらに、もし次亜塩素酸塩が塩を含んでいないと、塩の残留を嫌う産業での利用も可能になる。次亜塩素酸は元々極めて強力な酸化剤であるので、その酸化力を使用して汚れや不純物を除去する目的に利用できるのである。しかし、これまでは必然的に塩が含まれていたためそれらの用途には利用できなかった。従って、純粋な次亜塩素酸溶液ができれば、用途領域はさらに拡大されることが予想される。
【０００８】
このような次亜塩素酸塩の欠点を補う目的でいろいろな工夫がなされてきた。中でも、次亜塩素酸ナトリウム溶液に各種の酸を添加してｐHを下げ、分子状次亜塩素酸の存在比率を上げることによって殺菌力を高める方法は古くから行われており、専用の装置も多数市販されている。しかし、この方法では、確かに殺菌力の増強はなされるが、中に含まれるナトリウムはそのまま残存しているので塩類による弊害は解消できない。さらに、次亜塩素酸ナトリウム溶液と酸を混合するという、危険な禁忌工程があるため不慮の事故が少なからず報告されている。
【０００９】
又、特許文献１には、次亜塩素酸塩の溶液又は次亜塩素酸塩溶液を希釈する水を、水素置換型イオン交換材でイオン交換処理することによって次亜塩素酸塩溶液のｐHを下げる方法が示されている。しかし、この方法は単に次亜塩素酸塩溶液のｐHを下げることのみが目的であり、結果としては前述の次亜塩素酸塩溶液に酸を加える方法と同様に、含まれる金属の大部分が残っている。又、この方法で次亜塩素酸塩溶液に含まれる一定以上の金属イオンを水素イオンで置換するとｐHは極めて低くなり塩素ガスを発生して危険である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２０６０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、トリハロメタンや臭素酸の生成を最少とし、塩類を含有せず、高い殺菌力を持った分子状次亜塩素酸溶液を調製する技術及び分子状次亜塩素酸溶液を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
市販されている次亜塩素酸塩溶液は、次亜塩素酸塩の他に塩化物あるいは水酸化アルカリを常成分として含んでいる。次亜塩素酸塩溶液の液性を強アルカリ性にしているのは、次亜塩素酸イオンのカウンターイオンである金属イオンとアルカリ或いはアルカリ土類金属の水酸化物である。従って金属イオンを全て水素イオンで置換すればアルカリ性は解消され、乾燥した場合の残留塩も無くなる。しかし一方、塩に含まれていた塩素イオンはナトリウムイオンと置換された水素イオンと結びつき塩酸となる。そのために、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理しただけでは液性は強い酸性となり、次亜塩素酸分子は不安定になり塩素となって揮散する。
【００１３】
従って、次亜塩素酸を安定化するためには、その後水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し溶液に残っている塩素イオンを水酸イオンで置換する必要がある。又、これらの処理によって、当初次亜塩素酸塩溶液に含まれていた挟雑イオンも全て除去されるので純粋な次亜塩素酸溶液が得られるのである。
【００１４】
これらのイオン交換処理は、陽イオン交換樹脂処理の後に陰イオン交換樹脂処理を行うことが重要である。当初次亜塩素酸塩溶液は強アルカリ性であるため、次亜塩素酸塩はイオン化しており、金属イオン、次亜塩素酸イオン、塩素イオン、水酸イオン等のイオンが存在する。この内、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理されると除去されるのは金属イオンのみである。ところが、もし最初に陰イオン交換樹脂で処理すると肝心な次亜塩素酸イオンが除去されてしまうのである。陽イオン交換樹脂で処理されると金属イオンが水素イオンと交換されるため液性は強酸性となり、処理後の溶液に含まれる化学種は分子状次亜塩素酸、水素イオン、塩素イオンに変化する。これを水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理すると塩素イオンが水酸イオンと置換され、水素イオンと反応して水となるため、溶液に残された化学種は分子状次亜塩素酸のみとなり、全ての処理が終了すると液性は弱酸性となる。このようにして純粋な分子状次亜塩素酸溶液が生成されることが確認されたので、課題を解決するための手段の各態様を以下のようにした。
【００１５】
まず、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換することにより、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法を、課題を解決するための手段の第１の態様とした。
【００１６】
又、第１の態様において、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理した後の溶液の一部を、水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理せずに、残部を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理しない溶液と前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理した溶液を混合する方法を、課題を解決するための手段の第２の態様とした。
【００１７】
又、第１又は２の態様において、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後の溶液のｐHが６．５以下、２．５以上であることを、課題を解決するための手段の第３の態様とした。
【００１８】
又、第１乃至２の何れかの態様において、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換した後の処理液のｐHが８以下４以上であることを、課題を解決するための手段の第４の態様とした。
【００１９】
又、第１乃至４の何れかの態様により得られた分子状次亜塩素酸溶液をさらに水で希釈し、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法を、課題を解決するための手段の第５の態様とした。
【００２０】
又、第１乃至５の何れかの態様において、次亜塩素酸塩が次亜塩素酸ナトリウムであることを、課題を解決するための手段の第６の態様とした。
【００２１】
そして、第１乃至６の何れかの態様により得られた分子状次亜塩素酸溶液を、課題を解決するための手段の第７の態様とした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による効果は以下の通りである。まず、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換するとしたことにより、元々次亜塩素酸塩溶液に含まれている有効塩素を無駄にすることなく、含まれている金属イオンを除去し、所望の液性の遊離次亜塩素酸溶液を得ることができる。
【００２３】
又、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理した後の溶液の一部を、水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理せずに、残部を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理しない溶液と前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理した溶液を混合することにより、最終的に得られる分子状次亜塩素酸溶液のｐHを適宜に調整することが可能になる。
【００２４】
又、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、ナトリウムイオンを水素イオンで置換した後の溶液のｐHを６．５以下、２．５以上としたことにより
生成した次亜塩素酸が、イオンあるいはガス状とならず分子状で存在し工程中で危険なガスが発生したり、揮散による損失も防げ、次工程における陰イオン交換によって交換樹脂への次亜塩素酸の吸着損失も防ぐことができる。
【００２５】
又、次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換した後の処理液のｐHを８以下４以上としたことにより生成した次亜塩素酸がイオン化せず強い殺菌力を持った分子状で安定に存在する。
【００２６】
又、得られた分子状次亜塩素酸溶液をさらに水で希釈し、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法としたことにより、生成された分子状次亜塩素酸溶液を希釈等の手間をかけずそのまま利用できるようにした。
【００２７】
又、次亜塩素酸塩を次亜塩素酸ナトリウムとしたことにより、最も広範囲に流通している次亜塩素酸塩であるため、原料としての安定した入手が容易となり、液体であるため分子状次亜塩素酸溶液生成上の取り扱いの利便性が高まったことにより、生産の工業化を可能にした。
【００２８】
そして、前記の何れかの方法により得られた分子状次亜塩素酸溶液を提供することにより、生成装置を必要とせず各種の目的に利用できるようにした。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明を実施する最少の設備は陰イオン交換筒、陽イオン交換筒、次亜塩素酸塩溶液供給手段、希釈水供給手段及び流路開閉手段及び混合攪拌手段で構成される。各部品の接液部材質には次亜塩素酸塩や塩素耐久性或いはアルカリ耐久性のある樹脂が勧められる。イオン交換樹脂はどのようなものでも利用できるが、樹脂材質は塩素に耐久性のあるものが長い間の使用に耐え便利である。イオン交換能が無くなったら常法により再生すれば繰り返し使用できる。イオン交換樹脂の再生には、この生成装置を利用してもよく別途再生設備を設置してもよい。
【００３１】
本発明に用いる次亜塩素酸ナトリウム溶液等は食塩含量の低いものが望ましいが、それに限らずどのようなものでも利用は可能である。又、製造後日数の浅いものが望ましい。塩素濃度には特に制限は無い。生成する次亜塩素酸溶液の保存期間を長くする必要がある場合はｐHは極力７近くに調整するのが望ましく、すぐに使用する場合は４から７の間で任意に調整すればよい。ｐHが４を下回ると塩素ガスの発生により効果の保存性低下や周囲への影響が予想されるので勧められない。
【実施例１】
【００３２】
次に実施例を示す図１を用いて、分子状次亜塩素酸溶液の調製工程を詳細に説明する。原水は原水入り口１から装置内に供給される。原水供給配管には電磁弁２及び低流量弁３が配設されていて、原水の供給停止及び定量供給を制御する。供給された原水の一部は定量ポンプ４で次亜塩素酸塩溶液の希釈用に分流され、残部は分子状次亜塩素酸溶液の最終希釈に利用される。
【００３３】
次亜塩素酸塩溶液の希釈用に分流された原水は、次亜塩素酸塩溶液タンク５に貯留され次亜塩素酸塩溶液ポンプ６で定量的に引き出される次亜塩素酸塩溶液と混合され、さらにスタティックミキサ７で均一に混合され、水素イオン交換型陽イオン交換樹脂の充填された陽イオン交換筒８に供給される。
【００３４】
陽イオン交換筒では溶液に含まれる金属イオンが水素イオンで置換されるため、排出された溶液の液性は強酸性となっている。その一部はバイパス配管１３から絞り弁１４を経て最終希釈工程に供給される。残部は全て水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂の充填された陰イオン交換筒９に供給される。陰イオン交換筒では溶液に含まれる塩素イオンが水酸イオンで置換されるため排出液の液性は概略中性になる。
【００３５】
陰イオン交換筒から排出された溶液は、陽イオン交換筒から直接排出された溶液と混合され、ｐHが調整され、さらに最終スタティックミキサ１１で均一に混合され排出口１２から排出される。排出口近くにはインライン型ｐH計１５が配設されており、最終排出液のｐHをチェックできるようになっている。
【００３６】
この装置において、陽イオン交換樹脂にオルガノ社製AMBERJET1020Hを使用し、陰イオン交換樹脂には同社製AMBERJET4002Cｌを使用し、原水は限外濾過水を使い、６％の次亜塩素酸ナトリウム溶液を原料として処理した結果、ｐH6.5〜6.0、有効塩素濃度1000ppm前後の純粋な分子状次亜塩素酸溶液が毎時1トンで連続的に得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は塩類を含まない強い殺菌力の殺菌剤とその調整方法を提供する。この殺菌剤は食品産業、医療介護業界、上水処理、下水処理、公共浴場、遊泳プール、半導体産業、ビル空調等の分野で利用される。特に塩類の含有が問題になる用途に一層向いている。
【符号の説明】
【００３８】
１ 原水入り口
２ 電磁弁
３ 定流量弁
４ 希釈用定量ポンプ
５ 次亜塩素酸塩溶液タンク
６ 次亜塩素酸塩溶液定量ポンプ
７ スタティックミキサ
８ 陽イオン交換筒
９ 陰イオン交換筒
１０ 希釈水配管
１１ スタティックミキサ
１２ 分子状次亜塩素酸溶液排出口
１３ 陽イオン交換液バイパス
１４ 絞り弁
１５ ｐH計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換することにより、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項２】
水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理した後の溶液の一部を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理せずに、残部を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理しない溶液と前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理した溶液を混合することを特徴とする、請求項１記載の分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項３】
次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後の溶液のｐHが６．５以下、２．５以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項４】
次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換した後の処理液のｐHが８以下４以上であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の方法により得られた分子状次亜塩素酸溶液をさらに水で希釈し、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項６】
次亜塩素酸塩が次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の方法により得られた分子状次亜塩素酸溶液
【請求項１】
次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換することにより、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項２】
水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理した後の溶液の一部を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理せずに、残部を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理しない溶液と前記水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理した溶液を混合することを特徴とする、請求項１記載の分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項３】
次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後の溶液のｐHが６．５以下、２．５以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項４】
次亜塩素酸塩溶液を水素イオン交換型陽イオン交換樹脂で処理し、金属イオンを水素イオンで置換した後に、前記処理液を水酸イオン交換型陰イオン交換樹脂で処理し、塩素イオンを水酸イオンで置換した後の処理液のｐHが８以下４以上であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の方法により得られた分子状次亜塩素酸溶液をさらに水で希釈し、分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項６】
次亜塩素酸塩が次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の分子状次亜塩素酸溶液を調製する方法
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の方法により得られた分子状次亜塩素酸溶液
【図１】
【公開番号】特開２００９−２７４９５０（Ｐ２００９−２７４９５０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願２００９−１５３６０５（Ｐ２００９−１５３６０５）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（５０６３７８９５７）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５３６０５（Ｐ２００９−１５３６０５）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（５０６３７８９５７）
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