多孔质隔膜、其制造方法、次氯酸水制造用电极单元及使用了其的次氯酸水制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供高效率且长寿命的多孔质隔膜、其制造方法、电极单元及次氯酸水制造装置。实施方式的电极单元具有阳电极、阴电极、和形成于阳电极的阴电极侧且含有在pH为2到6的区域中Zeta电位为正的无机氧化物的多孔质隔膜。

Porous separator, process for producing the same, electrode unit for production of hypochlorite water, and hypochlorite water producing device using the same

The invention provides an efficient and long-life porous separator, a method for manufacturing the same, an electrode unit, and a hypochlorite water manufacturing device. The implementation of the electrode unit has a positive electrode, negative electrode and positive electrode formed on the negative side and the pH contains a very porous membrane potential of 2 Zeta to 6 in the region as the inorganic oxide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔质隔膜、其制造方法、次氯酸水制造用电极单元及使用了其的次氯酸水制造装置
本专利技术的实施方式涉及多孔质隔膜、其制造方法、次氯酸水制造用电极单元及使用了其的次氯酸水制造装置。
技术介绍
近年来，提供了将水或盐电解而生成具有各种功能的电解水、例如碱离子水、臭氧水或次氯酸水等的电解装置。其中，次氯酸水由于杀菌性强且稳定，与次氯酸盐不同而没有残渣，所以被期待在食品、卫生、农业领域等中的广泛的应用。次氯酸水制造装置主要具备电解槽和设置在电解槽内的电极单元。例如，提出了具有3室型的电解槽的次氯酸水制造装置。该电解槽通过构成电极单元的阳离子交换膜及阴离子交换膜，被分隔成中间室和位于该中间室的两侧的阳极室及阴极室这3室。在阳极室及阴极室中，分别设置有电极单元的阳极及阴极。作为电极，使用在金属板基材上通过扩展、蚀刻、或冲孔而加工有许多贯通孔的多孔结构的电极。在这样的次氯酸水制造装置中，例如使盐水在中间室中流动，在阳极室及阴极室中分别流通水。通过将中间室的盐水在阴极及阳极上进行电解，在阳极上生成次氯酸水，同时在阴极室中生成氢氧化钠水和氢。所生成的次氯酸水作为杀菌消毒水被有效利用，氢氧化钠水作为洗涤水被有效利用。在3室型的次氯酸水制造装置中，阴离子交换膜容易因氯或次氯酸而发生化学劣化。因此，提出了在电极与电解质膜之间插入加有重叠或切口的无纺布而降低由氯引起的电极的劣化的技术。此外，已知有在平坦的电极上由溶胶、凝胶形成多孔质的无机氧化物膜而使氯离子难以通过来防止氯离子的反应、且仅使水容易通过的水电解用电极单元。然而，在上述的构成的次氯酸水制造装置中，无法避免由长期的运转而产生电极单元的劣化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-172199号公报专利文献2：日本特开2006-322053号公报专利文献3：日本特开平11-100688号公报专利文献4：日本特开2014-12889号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术的实施方式的课题在于提供长寿命的多孔质隔膜、其制造方法、次氯酸制造用电极单元及使用了其的次氯酸制造装置。用于解决技术问题的手段实施方式的次氯酸水制造用电极单元具备阳电极、与上述阳电极相向地配置的阴电极、和含有在pH为2到6的区域中Zeta电位显示正的第1无机氧化物的第1多孔质隔膜。附图说明图1是概略地表示实施方式的次氯酸水制造装置的一个例子的图。图2是实施方式中能够使用的次氯酸水制造装置的电极单元的分解立体图。图3是表示实施方式的含有无机氧化物的多孔质隔膜的离子输送的示意图。图4是表示氧化钛的Zeta电位与pH的关系的图表。图5是表示氧化锆的Zeta电位与pH的关系的图表。图6是表示实施方式中使用的电极和多孔质隔膜的构成的一个例子的示意图。图7A是表示实施方式中使用的第1电极及多孔质隔膜制造工序的一个例子的示意图。图7B是表示实施方式中使用的第1电极及多孔质隔膜制造工序的一个例子的示意图。图7C是表示实施方式中使用的第1电极及多孔质隔膜制造工序的一个例子的示意图。图7D是表示实施方式中使用的第1电极及多孔质隔膜制造工序的一个例子的示意图。图7E是表示实施方式中使用的第1电极及多孔质隔膜制造工序的一个例子的示意图。图7F是表示实施方式中使用的第1电极及多孔质隔膜制造工序的一个例子的示意图。图8是表示实施方式的多孔质隔膜的截面的一个例子的图。图9A是表示实施方式的具有圆角的菱形的贯通孔的电极的一个例子的图。图9B是表示实施方式的具有圆角的菱形的贯通孔的电极的一个例子的图。图10是概略地表示实施方式的电解装置的另一个例子的图。图11A是表示实施方式中使用的多孔质隔膜的制造方法的一个例子的图。图11B是表示实施方式中使用的多孔质隔膜的制造方法的一个例子的图。图11C是表示实施方式中使用的多孔质隔膜的制造方法的一个例子的图。图12A是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。图12B是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。图12C是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。图12D是表示实施方式中使用的电极的制造方法的一个例子的图。图13是概略地表示实施方式的电极装置的一个例子的图。具体实施方式实施方式的次氯酸水制造用电极单元包含阳电极、与阳电极相向地配置的阴电极、和形成于阳电极的阴电极侧的第1多孔质隔膜。第1多孔质隔膜含有在pH为2到6的区域中Zeta电位为正的第1无机氧化物。此外，实施方式的次氯酸水制造用电极单元可以进一步包含形成于阴电极的阳电极侧的第2多孔质隔膜。第2多孔质隔膜可以含有在pH为8到10的区域中Zeta电位为负的第2无机氧化物。作为第1无机氧化物，可以使用选自锆氧化物、钛氧化物、锆石及铝氧化物中的至少1种。作为第2无机氧化物，可以使用选自锆氧化物、钛氧化物、铝氧化物、硅氧化物、钨氧化物、沸石、锆石及沸石中的至少1种。第1无机氧化物可以以与在第1多孔质隔膜的内部相比在第1多孔质隔膜的表面更高的密度分布。此外，第2无机氧化物可以以与在第2多孔质隔膜的内部相比在第2多孔质隔膜的表面更高的密度分布。作为实施方式中能够使用的阳电极的一个例子，可列举出以下例子：具有第1表面和位于与第1表面相反侧的第2表面，在第1表面中多个第1孔部开口，在第2表面中比第1孔部更大径的多个第2孔部开口，多个第1孔部与1个第2孔部连通。作为第1多孔质隔膜，可以使用包含具有第1孔径的第1多孔质层、和形成于第1多孔质层上且具有与第1孔径不同的第2孔径的第2多孔质层的多层膜。此外，作为第2多孔质隔膜，可以使用包含具有第3孔径的第3多孔质层、和形成于第3多孔质层上且具有与第3孔径不同的第4孔径的第4多孔质层的多层膜。第1多孔质隔膜可以进一步包含与第1无机氧化物不同的第3无机氧化物。此外，第1无机氧化物与第3无机氧化物的比率在第1多孔质隔膜的表面和内部可以不同。第3无机氧化物可以选自锆氧化物、钛氧化物、锆石及铝氧化物。此外，第2多孔质隔膜可以进一步包含与第2无机氧化物不同的第4无机氧化物。此外，第2无机氧化物与第4无机氧化物的比率在第1多孔质隔膜的表面和内部可以不同。第4无机氧化物可以选自锆氧化物、钛氧化物、铝氧化物、硅氧化物、钨氧化物、沸石、锆石及沸石。在阳电极与阴电极之间，可以进一步设置保持液体或者固体电解质的构件。可以使第1多孔质隔膜的表面Zeta电位在pH4下大于-30mV。在阳电极与第1多孔质隔膜之间可以进一步包含由电解催化剂构成的第1催化剂层。此外，在与第1催化剂层相反侧的上述阳电极的表面上可以进一步包含第2催化剂层。第1催化剂层的每单位面积的量与第2催化剂层的每单位面积的量也可以不同。实施方式的次氯酸水制造装置包含上述次氯酸水制造用电极单元、用于对电极施加电压的电源及控制装置。实施方式的多孔质隔膜可以在上述第1多孔质薄膜及上述第2多孔质薄膜中的至少一者中使用，包含多孔质层叠体和覆盖层，所述多孔质层叠体包含多孔质聚四氟乙烯膜、多孔质聚偏氟乙烯膜及多孔质聚乙烯膜中的至少1种多孔质膜、和形成于多孔质膜上的含有玻璃纤维及氟系聚合物的多孔质复合膜，所述覆盖层形成于多孔质层叠体的至少一个面上，且包含选自由氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钨及锆石组成的组中的至少1种无机氧化物。多孔质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔质隔膜，其具备层叠体和覆盖层，所述层叠体包含多孔质聚四氟乙烯膜、多孔质聚偏氟乙烯膜及多孔质聚乙烯膜中的至少1种多孔质膜、和形成于所述多孔质膜上的由玻璃纤维及氟系聚合物构成的复合膜，所述覆盖层形成于所述层叠体的至少一个表面上，且包含选自由氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钨及锆石组成的组中的至少1种无机氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.21 JP 2015-0093781.一种多孔质隔膜，其具备层叠体和覆盖层，所述层叠体包含多孔质聚四氟乙烯膜、多孔质聚偏氟乙烯膜及多孔质聚乙烯膜中的至少1种多孔质膜、和形成于所述多孔质膜上的由玻璃纤维及氟系聚合物构成的复合膜，所述覆盖层形成于所述层叠体的至少一个表面上，且包含选自由氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钨及锆石组成的组中的至少1种无机氧化物。2.根据权利要求1所述的多孔质隔膜，其具有0.1mL/min/cm2/MPa以上且6mL/min/cm2/MPa以下的透水性。3.根据权利要求1或2所述的多孔质隔膜，其中，所述玻璃纤维为玻璃布。4.根据权利要求1到3中任1项所述的多孔质隔膜，其中，所述多孔质膜包含选自由氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钨、沸石及锆石组成的组中的至少1种粒子。5.一种多孔质隔膜的制造方法，其具备以下工序：在多孔质聚四氟乙烯膜、多孔质聚偏氟乙烯膜及多孔质聚乙烯膜中的至少1种所述多孔质膜上层叠玻璃纤维的工序；隔着所述玻璃纤维在所述多孔质膜上涂布氟系聚合物含有液、在所述多孔质膜上形成由所述玻璃纤维及所述氟系聚合物构成的复合膜的工序；和在所述多孔质膜与所述复合膜的层叠体的至少一个表面上应用无机氧化物前体溶液、形成包含无机氧化物的覆盖层的工序。6.根据权利要求5所述的多孔质隔膜的制造方法，其中，所述层叠的工序使用加热压制。7.一种次氯酸水制造用电极单元，其具备：阳电极；与所述阳电极相向配置的阴电极；和含有在pH为2到6的区域中Zeta电位显示正的第1无机氧化物的第1多孔质隔膜。8.根据权利要求7所述的次氯酸水制造用电极单元，其中，在所述阴电极的阳电极侧进一步形成有含有在pH为8到10的区域中Zeta电位为负的第2无机氧化物的第2多孔质隔膜。9.根据权利要求7或8所述的次氯酸水制造用电极单元，其中，作为所述多孔质隔膜，应用权利要求1到4中任1项所述的多孔质隔膜。10.根据权利要求7到9中任1项所述的次氯酸水制...

【专利技术属性】
技术研发人员：内藤胜之，信田直美，吉永典裕，梅武，富松师浩，八木亮介，横田昌广，太田英男，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP