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水の専門 Society for the Study of Water Design Society

電解水生成装置report


水の電気分解

水



水の電気分解とは水に電気エネルギーを与えて水を酸素と水素に分解することです。

基本的には現在大きく3つの方法があり、無隔膜(1室型)電解システム、2室型電解システム、 3室型電解システムに別れます。


1室型(無隔膜)電解システム

水


中学生の頃の理科の実験で、一つの水槽に水道水を入れ+電極と-電極を入れて直流電気を通すと、+電極から酸素が、-電極からは水素が発生したのを覚えていますか。この実験は電気分解の基礎となるもので、無隔膜の電気分解です。

電解槽に隔膜がなく、電気分解を促進させるために希塩酸等を添加液として必要とするものもあります。通常は殺菌用として次亜塩素酸ナトリウムを生成するために、食塩水を電気分解します。この場合、pHは8〜9程度の弱アルカリ性で、50〜200ppm濃度の次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)が生成されます。


2室型電解システム

水


電解槽を1枚の隔膜(イオン交換膜)で2つの部屋に分け、それぞれの部屋に+電極と-電極を入れて電気分解します。「+」電極を入れた部屋をアノード室、「-」電極を入れた部屋をカソード室と呼びます。一般的に飲料用としてのアルカリイオン水は、水道水を原水とし活性炭入りのフィルターなどで塩素や有機物などを除去し、2室型電解システムで電気分解したカソード室の水を言います。pHは8.5〜10のアルカリ性水です。 強電解水を生成するには、2室型電解システムでは電気分解を促進させるために食塩(NaCl)を原水に直接添加します。この時、アノード室にはpH2.2〜2.7の強酸性水、カソード室にはpH11〜12.5の強アルカリ性水が生成されます。強酸性水の有効塩素濃度は20〜100ppm、酸化還元電位(ORP)は960〜1200mVとなります。


3室型電解システム

水


水の電気分解を効率良く行うために3つの部屋に分かれています。電解に伴い中間室中の電離した陽イオンは陰極のカソード室へ、陰イオンは陽極のアノード室へ移動する。中間室と呼ばれる真ん中の部屋に食塩などの電解質を入れる。両側の部屋には水だけを流す。電解に伴いナトリウムイオン(Na+)はカソード室へ、塩化物イオン(Cl-)はアノード室へ移動する。カソード室の-電極表面では次の水の電気分解反応で水素が生成すると同時に      2H2O + 2e → H2 + 2OH- 液性はカセイソーダでアルカリ性になる。一方アノード室ではCl-が+電極表面で酸化され塩素(Cl2)になると同時に水と反応し次亜塩素酸(HClO)が生成する。       2Cl- = Cl2 + 2e       Cl2 + H2O  =  HClO + HCl 液性は生成した塩酸で酸性になる。 このようにしてアノード室では強電解酸性酸化水(SO水)、カソード室では強電解アルカリ性還元水(SR水)が生成する。 ウォーターデザイン研究会及び研究所では3室型電解システムで生成した強電解水について強電解酸性酸化水及び強電解アルカリ性還元水という呼び方をしています。


最も大きな特徴は、生成された電解水の中に含まれる塩分などの不純物が極めて少なく、純水に近い性状の電解水が得られることです。従来の2室型電解槽では原料水に直接食塩を添加して電気分解しているため生成した電解水に食塩が混入しています。
また電解用の電極にカルシウムやマグネシウム化合物の付着が起こりやすく定期的に逆通電 洗浄が必要など連続運転に支障がありました。
3室型強電解水生成装置では、このような障害を起こすことが無いような原理で電解が 連続的に行われます

強電解酸性酸化水とは
強電解アルカリ性還元水とは
強酸性水とは
3室型電解システムと従来型システムの比較表

ウォーターデザイン研究会

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