JP2004283710A - 純水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】著しく高純度の超純水を製造することができる純水製造装置を提供する。
【解決手段】原水を第１ＲＯ装置１、第２ＲＯ装置３、脱気膜装置４、ＵＶ酸化装置５、電気脱イオン装置６、イオン交換基修飾ＵＦ装置７にて処理してユースポイントに送り、このユースポイントから返送される余剰水を脱気膜装置４の前段側に戻す。第１ＲＯ装置で脱塩処理され、第２ＲＯ装置に送られる水に対しＮａＯＨ等のアルカリが添加され、ｐＨが９以上とされ第２ＲＯ装置２によりシリカ、ホウ素が十分に除去される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高純度の純水を製造するための純水製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超純水製造システムは、一般的に前処理システム、一次純水システム、サブシステムより構成される。前処理システムは、凝集濾過やＭＦ膜（精密濾過膜）、ＵＦ膜（限外濾過膜）等による除濁処理装置、活性炭等による脱塩素処理装置により構成される。
【０００３】
一次純水システムは、ＲＯ膜（逆浸透膜）装置、脱気膜装置、電気脱イオン装置等により構成され、ほとんどのイオン成分やＴＯＣ成分が除去される。
【０００４】
サブシステムは、ＵＶ装置（紫外線酸化装置）、非再生型イオン交換装置、ＵＦ装置（限外濾過装置）等により構成され、微量イオンの除去、特に低分子の微量有機物除去、微粒子の除去が行われる。
【０００５】
サブシステムで作られた超純水は、ユースポイントに送水され、余剰の超純水はサブシステムの前段のタンクに返送されるのが一般的である。
【０００６】
このサブシステムにおいては、微量イオンの除去は、イオン交換樹脂が充填された非再生型のイオン交換樹脂塔で行い、年に１〜２回程度の頻度でイオン交換樹脂を交換している。
【０００７】
サブシステムにて処理される純水中にシリカやホウ素等の弱イオン成分の負荷があると、イオン交換樹脂の寿命は小さくなる（例えば２週間程度）ため、一次純水システムでシリカ及びホウ素の除去を行う必要がある。
【０００８】
一次純水システムにおいて、シリカ及びホウ素を十分に除去することができる電気脱イオン装置が、特開２００１−１１３２８１号公報及び特開２００２−２０５０６９号公報に記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１１３２８１号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０５０６９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金属イオン濃度をさらに低くすることができ、またシリカ及びホウ素濃度をさらに低くすることも可能な純水製造装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明（請求項１）の純水製造装置は、電気脱イオン装置と、該電気脱イオン装置の処理水を膜透過処理する膜濾過装置とを有する純水製造装置において、該膜濾過装置の濾過膜はイオン交換基を修飾した濾過膜であることを特徴とするものである。
【００１２】
かかる本発明の純水製造装置の電気脱イオン装置において、脱イオン処理された水を、イオン交換基を修飾した濾過膜を有する膜濾過装置によって膜濾過処理することにより、該水中のＮａ，Ｃａ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｗ，Ａｌ，Ｆｅなどの金属イオン濃度を著しく、例えばいずれも０．００１ｐｐｂ以下にまで、低下させることができる。本発明によれば、シリカ０．００１ｐｐｂ以下、ホウ素０．０５ｐｐｂ以下、ＴＯＣ０．５ｐｐｂ以下、ＤＯ１ｐｐｂ以下で、比抵抗が１８．２ＭΩ・ｃｍ以上の処理水を得ることもできる。
【００１３】
この膜は、濾過膜好ましくはＵＦ膜又はＭＦ膜にイオン交換基を修飾したものであり、このイオン交換基修飾膜は、例えば０．８６ｍ^２の膜面積に４５ｍｅｑのイオン交換量の強酸性用イオン交換基を修飾してある。定期的な交換は必要であるが、非再生型イオン交換装置のイオン交換樹脂交換ほど煩雑でなく、簡易であるという特徴をもつ。
【００１４】
この膜としては、ポリエチレン製中空糸状多孔膜の孔表面に、放射線グラフト重合法を利用してイオン交換基（スルホン酸基、イミノジ酢酸基等）を導入したものが例示される。
【００１５】
特に、電気脱イオン装置により、Ｎａ等の金属イオン負荷を減らした後、イオン交換基修飾濾過膜に通水することで、この膜の交換頻度を減少させ、しかもＨＣｌやＮａＯＨ等の酸、アルカリ再生が全く必要のないシステムとすることが可能となるため、安全面・環境負荷面においても、大きな利点となる。
【００１６】
なお、電気脱イオン装置の処理水をまず一般的な膜濾過装置（即ち、膜がイオン交換基で修飾されていない装置）によって濾過した後、イオン交換基修飾濾過膜によって濾過処理するようにした場合には、該修飾膜の濾過負荷が著しく低くなり、その交換頻度をさらに減少させることができる。
【００１７】
第２発明（請求項４）の純水製造装置は、除濁、脱塩素処理された原水を純水製造部で処理して純水を製造し、この純水をユースポイントに送水し、ユースポイントの余剰の純水を該純水製造部に戻すようにした純水製造装置において、該純水製造部は２段以上のＲＯ処理装置、脱気処理装置、電気脱イオン装置、及び膜濾過装置を備えてなることを特徴とするものである。
【００１８】
かかる純水製造装置によると、高水質の処理水を得ることができる。この純水製造装置においても、膜濾過装置の膜として、イオン交換基を修飾した膜を用いることにより、処理水中の金属イオン濃度を著しく低下することができる。このイオン交換基修飾膜濾過装置の前段に、通常の膜濾過装置を配置することにより、イオン交換基修飾膜濾過装置の負荷を減少させるのが好ましい。
【００１９】
この第２発明の純水製造装置において、さらにＵＶ（紫外線）酸化装置を組み込むことにより、イソプロピルアルコールなどの微量有機物を有機酸と炭酸とに分解し、有機酸（イオン性を有する。）を電気脱イオン装置で除去することが可能となる。
【００２０】
例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を１００ｐｐｂ含有させた純水を単にＲＯ→ＲＯ→電気脱イオン装置の順で処理すると、処理水中のＩＰＡのＴＯＣ濃度が５〜６ｐｐｂ程度となる場合において、ＲＯ→ＲＯ→ＵＶ→電気脱イオン装置の通り第２ＲＯ装置処理水をＵＶ酸化処理するようにした場合には、最終処理水中のＩＰＡのＴＯＣ濃度を０．５ｐｐｂ以下にすることができる。
【００２１】
この第２発明の純水製造装置において、少なくとも１つのＲＯ装置に導入される水のｐＨをアルカリ性とすることにより、ホウ素、シリカ等の弱イオン成分をイオン化させることが好ましく、これにより、イオン化したシリカ、ホウ素をＲＯ装置で除去することが可能となる。
【００２２】
例えば、ホウ素２７．５ｐｐｂ、シリカ２４．９ｐｐｍのｐＨ７の一次純水をＲＯ→ＲＯ→電気脱イオン装置の順に処理した場合には、処理水中のホウ素濃度０．０１ｐｐｂ、シリカ濃度０．００１ｐｐｂであるのに対し、第１ＲＯと第２ＲＯとの間でアルカリを添加してｐＨ１０としたときには、処理水中のホウ素濃度０．００５ｐｐｂ以下、シリカ濃度０．００１ｐｐｂ以下と格段に低下する。
【００２３】
第２発明の脱気処理装置としては、脱気膜、真空脱気、窒素脱気装置が好適であるが、中でもＤＯ（溶存酸素）を１ｐｐｂ以下とすることができるところから、膜脱気処理装置が好適である。
【００２４】
膜脱気装置は、膜の汚染を防止するために、ＲＯ装置の後段に設置されることが好ましい。
【００２５】
本発明の純水製造装置に採用される電気脱イオン装置にあっては、アニオン交換樹脂は、ジビニルベンゼン系共重合体に、２以上のメチレン鎖を介して４級アンモニウム交換基が導入されたアニオン交換樹脂が好適である。そして、アニオン交換膜としては、このアニオン交換樹脂を原料とするアニオン交換膜が好ましい。
【００２６】
ジビニルベンゼン系共重合体に、２以上、好ましくは４以上のメチレン鎖を介して４級アンモニウム交換基が導入されたアニオン交換樹脂（以下、「耐熱性アニオン交換樹脂」と称す場合がある。）であれば、耐熱性に優れ、このような耐熱性アニオン交換樹脂及びこれを原料としたアニオン交換膜を用いることにより、電気脱イオン装置の耐熱性を著しく高めることができる。
【００２７】
即ち、本発明者らは、従来の電気脱イオン装置について、その耐熱性に劣る原因を調べた結果、イオン交換膜や脱塩室に充填されたイオン交換体、特にアニオン交換樹脂やアニオン交換膜の熱劣化が、電気脱イオン装置の低耐熱性の原因であることを知見した。
【００２８】
即ち、従来のアニオン交換膜及びアニオン交換樹脂は、一般に、樹脂の母体となるジビニルベンゼン系共重合体にアニオン交換基が導入されたものであるが、アニオン交換基がジビニルベンゼン系共重合体のベンゼン環に直接又は短い連結基で結合しており、ベンゼン環とアニオン交換基の正電荷が近接しているために、アニオン交換基が脱離し易く、このために、耐熱性が劣り、使用温度の上限は４０℃程度であった。
【００２９】
本発明で用いる耐熱性アニオン交換樹脂は、イオン交換基としての４級アンモニウム交換基が、ジビニルベンゼン系共重合体に対して、比較的長い連結基で結合されており、ベンゼン環とアニオン交換基の正電荷が離隔しているため、４級アンモニウム交換基が脱離し難く、このため４０℃以上の高温にも十分に耐えることができる。
【００３０】
この電気脱イオン装置は耐熱性に優れることから、６０℃以上の温水による高温殺菌が可能であり、高温殺菌により、電気脱イオン装置内を効果的に殺菌して生菌の発生、増殖を防止し、良好な処理水を得ることができる。
【００３１】
ジビニルベンゼン系共重合体としては、ジビニルベンゼンと、スチレン（ビニルベンゼン）、メタクリル酸、アクリル酸等の１種又は２種以上、好ましくはスチレンとの共重合体が挙げられる。
【００３２】
このジビニルベンゼン系共重合体中のジビニルベンゼンの含有量は３〜１０モル％であることが好ましい。ジビニルベンゼンの含有量がこの範囲よりも少ないと得られる樹脂の架橋度が低く、樹脂が高膨潤性となるため、体積当たりのイオン交換容量が低くなる。この範囲よりも多い場合も、アニオン交換基の導入割合が少なくなるため、重量当たりのイオン交換容量が低下する。
【００３３】
樹脂に導入される４級アンモニウム交換基としては、下記式で表されるものが挙げられる。
−Ｎ^＋Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３・Ｘ⁻
（上記式中、Ｒ^１はメチル基、エチル基等、Ｒ^２はメチル基、エチル基等、Ｒ^３はメチル基、ヒドロキシエチル基等、Ｘはアンモニウム基に配位した対イオンを示す。）
【００３４】
このような４級アンモニウム交換基は、炭素数２以上、好ましくは４以上、より好ましくは４〜７のメチレン鎖、即ち炭素数２以上、好ましくは４以上、より好ましくは４〜７のアルキレン基を介して樹脂に導入される。通常、この４級アンモニウム交換基は、このようなアルキレン基を介してジビニルベンゼンの共重合成分であるスチレン等のベンゼン環に置換基として結合される。
【００３５】
４級アンモニウム交換基を結合するメチレン鎖の炭素数が１では、十分な耐熱性を得ることができない。耐熱性の観点からは、この炭素数は多い程好ましいが、過度に多いと樹脂の分子量が大きくなって、重量当たりのイオン交換容量が小さくなるため好ましくない。
【００３６】
このような耐熱性アニオン交換樹脂としては、市販品を用いることもでき、例えば、三菱化学（株）製アニオン交換樹脂「ＳＡＴ１２００」等を用いることができる。
【００３７】
この電気脱イオン装置にあっては、脱塩室形成用の枠状フレーム及び濃縮室形成用の枠状フレームは、耐熱プラスチック、又は表面が防食加工された金属よりなるものを用いることが好ましい。枠状フレームを構成する耐熱プラスチックとしては、結晶化ポリスチレン（シンジオタクチックポリスチレン）、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。また、表面が防食加工された金属としては、フッ素樹脂加工などの耐食加工が施されたチタン、ＳＵＳ等を用いることができる。
【００３８】
第２発明の一態様において採用される電気脱イオン装置は、特開２００２−２０５０６９号に記載のものが好適である。この電気脱イオン装置は、陽極を有する陽極室と、陰極を有する陰極室と、これらの陽極室と陰極室との間に複数のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を交互に配列することにより交互に形成された濃縮室及び脱塩室とを備え、該脱塩室にイオン交換体が充填され、該濃縮室にイオン交換体、活性炭又は電気導電体が充填されている電気脱イオン装置であって、該陽極室及び陰極室にそれぞれ電極水を通水する手段と、該濃縮室に濃縮水を通水する濃縮水通水手段と、該脱塩室に原水を通水して脱イオン水を取り出す手段とを有する電気脱イオン装置において、該濃縮水通水手段が、該原水よりシリカ又はホウ素濃度の低い水を、脱塩室の脱イオン水取り出し口に近い側から該濃縮室内に導入すると共に、該濃縮室のうち脱塩室の原水入口に近い側から流出させ、この濃縮室から流出した濃縮水の少なくとも一部を系外へ排出する手段であることを特徴とする。
【００３９】
この電気脱イオン装置にあっては、濃縮室、特に生産水取り出し口の近傍の濃縮室内を流れる濃縮水のシリカ、ホウ素濃度が小さくなる。即ち、濃縮水として原水よりシリカ又はホウ素濃度の低い水を用い、しかも、このように水質の良好な水を、脱塩室の脱イオン水（生産水）取り出し側から原水流入側へ向かう方向に濃縮室に通水するため、これにより、シリカ、ホウ素の濃度拡散が防止され、シリカ、ホウ素濃度を極低濃度にまで低減した高水質の生産水を得ることができる。
【００４０】
第２発明の一態様では、電気脱イオン装置が２段以上に接続され、このうち最前段の電気脱イオン装置は、ｐＨ８．５以下の原水をアルカリ薬剤を添加することなしに処理したときに、該原水のｐＨよりも１．０以上高いｐＨの処理水が得られるように脱塩室の厚さ、操作電圧及び／又は電流、或いは通水ＳＶが設定されており、脱塩室の厚さが７ｍｍ以上である。２段目以降の電気脱イオン装置にあっては、脱塩室の厚さは７ｍｍ未満である。
【００４１】
この多段接続された電気脱イオン装置によると、最前段の電気脱イオン装置において一部の炭酸ガス、シリカ、ホウ素、硬度成分が除去される。最前段の電気脱イオン装置で処理された水は、原水と同等の導電率を有し、原水よりも高いｐＨを有する。処理水は、更に、通常の電気脱イオン装置で処理され、残留するシリカやホウ素、及びその他のイオンが除去される。
【００４２】
即ち、逆浸透膜装置（ＲＯ装置）から取り出されたアルカリ金属イオン及びアルカリ土類金属イオンを少量含む水が電気脱イオン装置を通過すると、水中の炭酸ガス（ＣＯ_２）やアニオンは除去され、シリカ、ホウ素も約９０％除去される。また、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋等の硬度成分も除去される。
【００４３】
電気脱イオン装置がこのような現象を起こす原因の詳細は明らかではないが、次のように推定される。即ち、電気脱イオン装置では限界電流密度以上の電流を流して脱塩を行うが、この時、前述のように水解離が生じてＯＨ⁻、Ｈ^＋が発生し、電荷を運ぶようになる。このＨ^＋イオンのイオン移動度は３４９．７ｃｍ^２Ω^−１ｅｑ^−１で、他のイオンのイオン移動度（３０〜７０ｃｍ^２Ω^−１ｅｑ^−１）に比べ、圧倒的に速い（イオン移動度は無限希釈溶液におけるデータ、日本化学会編「化学便覧」参照）。このため、脱塩室厚みが厚くなると、水解離が生じたときにイオン移動度の違いによる移動速度の差が広がり、Ｈ^＋が一方的に濃縮室側に排出されることになり、ＯＨ⁻イオンが脱塩室に取り残されるようになる。Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋などの多価のカチオンやアニオンは比較的容易に濃縮室側に排出されるが、Ｎａ^＋、Ｋ^＋はＨ^＋イオンが電荷を運ぶ役割をしているため脱塩室に残る。結果として、処理水中にＮａＯＨ、ＫＯＨ等の１価のアルカリ金属水酸化物が残留することとなり、処理水のｐＨが上昇する。
【００４４】
例えば、１０μＳ／ｃｍの導電率、２００ｐｐｂのシリカ、２０ｐｐｂのホウ素を含む被処理水が最前段の電気脱イオン装置に通水され、その後、通常の電気脱イオン装置に通水されると、比抵抗値１８ＭΩ・ｃｍ以上、シリカ、ホウ素は０．１ｐｐｂ以下と、理論純水に近くなる。先行する電気脱イオン装置で、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋の硬度成分が除去されるので、スケールが後続する電気脱イオン装置で発生せず、水回収率が９５％以上になる。先行する電気脱イオン装置の濃縮室からは酸性水が取り出され、後続する電気脱イオン装置の濃縮室からはアルカリ水が取り出される。これらは、混合されて前処理装置であるＲＯ膜装置の前段に戻されてもよい。
【００４５】
最前段の電気脱イオン装置内から流出する水のｐＨが上昇することにより、２段目以降の電気脱イオン装置においてシリカやホウ素等の弱電解物質及び硬度成分が効率よく除去される。
【００４６】
最前段の電気脱イオン装置にあっては、脱塩室の厚さは７ｍｍ以上が好ましく、処理水のｐＨを効率良く上げるために、脱塩室の厚さは８〜３０ｍｍ特に１２〜１７ｍｍがより好ましい。
【００４７】
２段目以降の電気脱イオン装置は、従来の電気脱イオン装置を使用することができ、その脱塩室の厚みは７ｍｍ未満特に２．０〜６．０ｍｍが望ましい。具体的には、これら１段あるいは多段構成の電気脱イオン装置としては、１８ＭΩ・ｃｍ以上の比抵抗と、９９．９％以上のシリカ除去率と、９９％以上のホウ素除去率とを有する高純度型のものが好適である。
【００４８】
本発明の純水製造装置に採用されるＲＯ装置は、超低圧ＲＯ装置が好適である。超低圧ＲＯ装置とは、従来低圧ＲＯでは１５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力が必要であったのに対し、膜表面の表面積をひだ状にして増やす工夫等により、５〜７．５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で、処理水を得ることができるようにしたものである。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１，２，３はそれぞれ実施の形態に係る純水製造装置の系統図である。
【００５０】
図１の純水製造装置にあっては、原水を第１ＲＯ装置１、第２ＲＯ装置３、脱気膜装置４、ＵＶ酸化装置５、電気脱イオン装置６、イオン交換基修飾ＵＦ装置７にて処理してユースポイントに送り、このユースポイントから返送される余剰水を脱気膜装置４の前段側に戻す。
【００５１】
第１ＲＯ装置で脱塩処理され、第２ＲＯ装置に送られる水に対しＮａＯＨ等のアルカリが添加され、ｐＨが９以上、好ましくは９〜１１とされる。これにより、第２ＲＯ装置２によりシリカ、ホウ素が十分に除去される。なお、第１ＲＯ装置からの濃縮水は、酸及びスケール防止剤が添加された後、回収用ＲＯ装置３にて処理され、その脱塩水は第１ＲＯ装置の前段側に戻され、濃縮水は系外に排出される。
【００５２】
第２ＲＯ装置２の濃縮水及び電気脱イオン装置の濃縮水も第１ＲＯ装置の前段側に戻される。
【００５３】
イオン交換基修飾ＵＦ装置（ｃ−ＵＦ）７の濃縮水は、電気脱イオン装置６の濃縮室に通水される。
【００５４】
原水にＩＰＡ等のＴＯＣ成分の混入が少ない場合には、ＵＶ酸化装置５を省略することも可能である。
【００５５】
本システムでは、従来純水製造で用いられていた再生型のイオン交換塔等は不要のため、逆洗や洗浄のために水を貯める中間タンクが不要であるため、ＲＯ前のポンプのみでシステムに送水することも可能となる。
【００５６】
このため、ＲＯ装置１，２，３として超低圧ＲＯ装置を用い、必要圧力を小さくして、動力費を小さくすることが好ましい。
【００５７】
ＲＯ膜としては、日東電工製ＥＳ−２０等の超低圧ＲＯ膜を用いることが好ましい。
【００５８】
この純水製造装置によると、高純度の水をユースポイントへ供給することができる。
【００５９】
この実施の形態では、イオン交換基修飾ＵＦ装置７の濃縮水を電気脱イオン装置６の濃縮水に用い、電気脱イオン装置６及び第２ＲＯ濃縮水を、第１ＲＯ入口に返送するとともに、第１ＲＯ濃縮水に酸・スケール防止剤を添加し、回収ＲＯ処理することにより、水回収率が高いものとなっている。
【００６０】
ユースポイントの余剰水は、脱気膜装置４の前段に戻されるので、ここにタンク等を設けることが好ましい。
【００６１】
図２の純水製造装置は、図１の純水製造装置において、電気脱イオン装置６の後段側に通常のＵＦ装置８とイオン交換基修飾ＭＦ装置９とを順次に接続し、このイオン交換基修飾ＭＦ装置９の濾過水をユースポイントへ送水するようにしたものであり、その他は図１と同様の構成となっている。なお、ＵＦ装置８の濃縮水は電気脱イオン装置６の濃縮水に用いられている。イオン交換基修飾ＭＦ膜としては、日本ポール（株）製イオンクリーンＡＱが好適である。
【００６２】
図１，２の純水製造装置に用いられる電気脱イオン装置としては、特開２００１−１１３２８１号公報や特開２００２−２０５０６９号公報に記載のものが好適である。
【００６３】
この特開２００２−２０５０６９号の電気脱イオン装置を採用する場合、脱塩室の厚さは２〜７ｍｍ、流速はＬＶ＝６０〜１２０ｍ／ｈ、ＳＶ＝１００〜２００／ｈ、濃縮室の厚さは２〜７ｍｍ、流速はＬＶ＝１０〜３０ｍ／ｈ、ＳＶ＝２５〜５０／ｈ、脱塩室、濃縮室ともにイオン交換体が充填、特にアニオンカチオンの混合で充填されており、また脱塩室には特開２００１−２５６４７号で示されるハニカムが充填されており、電流密度３００〜７００ｍＡ／ｄｍ^２で運転され、濃縮室に供給する水は脱塩水を用い、脱塩室出口に近い側から供給し、脱塩室入口に近い側から流出、特に循環ポンプ等で濃縮室入り口に再循環させずに、一過式様とすることが望ましい。
【００６４】
また、水回収率は７５〜８５％で運転することが望ましい。
【００６５】
この電気脱イオン装置の具体的な一例を次に示すが、本発明を特に限定するものではない。なお、Ａ／Ｃ比は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との重量比である。
【００６６】
流量 １．５ｍ^３／ｈ（脱塩室）、０．３ｍ^３／ｈ（濃縮室）
脱塩セル数 １０枚（ハニカム充填）
脱塩室及び濃縮室有効寸法 ５ｍｍ厚×６００ｍｍＨ×３２０ｍｍ幅
脱塩室流速 ＳＶ＝１５６／ｈ、ＬＶ＝９４ｍ／ｈ
イオン交換樹脂 アニオン交換樹脂（ダウ５５０Ａ）とカチオン交換樹脂（三菱化学ＳＫ１ＢＬ）の混合樹脂
脱塩室 上半分 Ａ／Ｃ比＝７５／２５（入口側）、下半分 Ａ／Ｃ比＝６０／４０（出口側）
濃縮室 Ａ／Ｃ比＝７５／２５
イオン交換膜 トクヤマ製ＡＨＡ（アニオン膜）、ＣＭＢ（カチオン膜）
運転電流 １０Ａ（電流密度５２０ｍＡ／ｄｍ^２）
運転電圧 ３８Ｖ
【００６７】
図３は、特開２００１−１１３２８１号の２段電気脱イオン装置を採用し、このうち前段側電気脱イオン装置１４を第１ＲＯ装置１１と第２ＲＯ装置１５との間に配置し、この前段側電気脱イオン装置１４によって水のｐＨを９以上とするようにしたものである。
【００６８】
前段の電気脱イオン装置１４は、ｐＨ８．５以下の原水をアルカリ薬剤添加することなしに処理したときに、該原水のｐＨよりも１．０以上高い処理水が得られるように、脱塩室厚みが７ｍｍ以上である脱塩室を有する。
【００６９】
この図３では、図１，２と異なり、アルカリ添加は行われていない。
【００７０】
図３では、原水を第１ＲＯ装置１１、脱気膜装置１２、前段電気脱イオン装置１４、第２ＲＯ装置１５、ＵＶ酸化装置１６、後段電気脱イオン装置１７、ＵＦ装置１８及びイオン交換基修飾ＭＦ装置１９で処理して超純水とし、ユースポイントへ送水している。ユースポイントからの余剰水はＵＶ酸化装置１６の前段に戻される。
【００７１】
第１ＲＯ装置の濃縮水は、酸及びスケール防止剤が添加された後、回収用ＲＯ装置１３にて脱塩処理され、脱塩水は第１ＲＯ装置１１の前段側に戻され、濃縮水は系外へ排出される。
【００７２】
第２ＲＯ装置１５の濃縮水は前段側電気脱イオン装置１４の濃縮室に通水され、ＵＦ装置１８の濃縮水は後段側電気脱イオン装置１７の濃縮室に通水される。各電気脱イオン装置１４，１７の濃縮室出口水は回収され第１ＲＯ装置１１の前段側に戻される。これにより、水回収率が高いものとなっている。
【００７３】
なお、本発明では純水製造装置の定期的な殺菌処理を、例えば６０〜９０℃の熱処理で行うことができる。図２の純水製造装置の殺菌する手順の一例は次の通りである。
【００７４】
脱気膜４の前のタンク（図示されていない）の水を加温し、熱水とする。
【００７５】
この熱水を脱気膜装置４、ＵＶ酸化装置５、電気脱イオン装置６、ＵＦ装置８、イオン交換基修飾ＭＦ装置９に通水し、端末配管、余剰超純水の返送配管を通水し、タンクに戻す。
【００７６】
このような殺菌処理により、システム全体が殺菌され、しかも薬品を使わないので、その後の立ち上げが極めて短時間となる。
【００７７】
この殺菌方法では、ユースポイントからの戻り水を脱気膜装置４に戻したが、余剰超純水の返送配管を第１ＲＯ装置１の前に戻し、ＲＯ装置１，２も含めて殺菌してもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、著しく高純度の超純水を製造することができる。本発明の純水製造装置は、非再生型イオン交換装置が不要であり、メンテナンスが簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る純水製造装置の系統図である。
【図２】実施の形態に係る純水製造装置の系統図である。
【図３】実施の形態に係る純水製造装置の系統図である。
【符号の説明】
１，２，１１，１５ ＲＯ装置
６，１４，１７ 電気脱イオン装置
７ イオン交換基修飾ＵＦ装置
８ 通常のＵＦ装置
９，１９ イオン交換基修飾ＭＦ装置

Claims (19)

1. 電気脱イオン装置と、該電気脱イオン装置の処理水を膜透過処理する膜濾過装置とを有する純水製造装置において、該膜濾過装置の濾過膜はイオン交換基を修飾した濾過膜であることを特徴とする純水製造装置。
2. 請求項１において、濾過膜がＵＦ膜又はＭＦ膜であることを特徴とする純水製造装置。
3. 請求項１又は２において、該電気脱イオン装置の処理水を、イオン交換基で修飾していない濾過膜を有したＵＦ膜濾過装置で濾過処理した後、イオン交換基を修飾したＭＦ膜を有した膜濾過装置で処理することを特徴とする純水製造装置。
4. 除濁、脱塩素処理された原水を純水製造部で処理して純水を製造し、この純水をユースポイントに送水し、ユースポイントの余剰の純水を該純水製造部に戻すようにした純水製造装置において、
   該純水製造部は２段以上のＲＯ処理装置、脱気処理装置、電気脱イオン装置、及び膜濾過装置を備えてなることを特徴とする純水製造装置。
5. 請求項４において、純水製造部がさらにＵＶ酸化装置を備えていることを特徴とする純水製造システム。
6. 請求項４又は５において、該膜濾過装置が、イオン交換基を修飾した濾過膜を有することを特徴とする純水製造装置。
7. 請求項６において、イオン交換基を修飾した濾過膜がＵＦ膜又はＭＦ膜であることを特徴とする純水製造装置。
8. 請求項７において、該電気脱イオン装置の処理水を、イオン交換基で修飾していない濾過膜を有したＵＦ膜濾過装置で濾過処理した後、イオン交換基を修飾したＭＦ膜を有した膜濾過装置で処理することを特徴とする純水製造装置。
9. 請求項４ないし８のいずれか１項において、少なくとも一つのＲＯ処理装置に導入される水のｐＨを９以上とする手段を有することを特徴とする純水製造装置。
10. 請求項９において、少なくとも１つのＲＯ処理装置に対し脱塩室の厚みが７ｍｍ以上である電気脱イオン装置の処理水が導入されるように構成されていることを特徴とする純水製造装置。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項において、該電気脱イオン装置は複数段の脱塩室を備えるものであり、最前段の脱塩室の厚みが７ｍｍ以上であり、２段目以降の脱塩室の厚みが７ｍｍ未満であることを特徴とする純水製造装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項において、該電気脱イオン装置の脱塩室に、原水よりもシリカ及びホウ素濃度の低い水を、脱塩室出口側に対応する濃縮室入口から供給し、脱塩室入口側に対応する濃縮室出口から一過式で排出させることを特徴とする純水製造装置。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１項において、該膜濾過装置から取り出される濃縮水の全部又は一部を、該電気脱イオン装置の濃縮水として供給することを特徴とする純水製造装置。
14. 請求項４ないし１３のいずれか１項において、ユースポイントからの余剰の純水を、純水製造部の脱気処理装置前に戻すことを特徴とする純水製造装置。
15. 請求項４ないし１４のいずれか１項において、該ＲＯ装置のＲＯ膜は超低圧ＲＯ膜であることを特徴とする純水製造装置。
16. 請求項１ないし１５のいずれか１項において、電気脱イオン装置は、耐熱性のプラスチック又は表面を防食加工した金属を用いて製作されたセルフレームを有しており、該セルフレームの両側にカチオン交換膜とアニオン交換膜とが配置されており、
    該アニオン交換膜は、ジビニルベンゼンの共重合体に、２以上のメチレン鎖を介して４級アンモニウム交換基を導入した樹脂を原料としたアニオン交換膜であり、
    該セルフレームで囲まれたセル内に充填されたイオン交換樹脂は、ジビニルベンゼンの共重合体に、２以上のメチレン鎖を介して４級アンモニウム交換基を導入したアニオン交換樹脂であることを特徴とする純水製造装置。
17. 請求項１ないし１６のいずれか１項において、前記電気脱イオン装置として比抵抗が１８ＭΩ・ｃｍ以上で、シリカ除去率９９．９％以上で、ホウ素除去率が９９％以上の性能を有する高純度型のものを用いることを特徴とする純水製造装置。
18. 請求項１ないし１７のいずれか１項において、前記純水製造装置が６０〜９０℃で殺菌可能であることを特徴とする純水製造装置。
19. 請求項１ないし１８のいずれか１項において、前記純水製造装置により得られる最終処理水質が、比抵抗１８．２ＭΩ・ｃｍ以上、シリカ０．０１ｐｐｂ以下、ホウ素０．００５ｐｐｂ以下、ＴＯＣ０．５ｐｐｂ以下及びＤＯ１ｐｐｂ以下で、Ｎａ、Ｃａ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｗ、Ａｌ及びＦｅの微量金属がそれぞれ０．００１ｐｐｂ以下であることを特徴とする純水製造装置。

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