JP4497387B2

JP4497387B2 - Secondary pure water production equipment

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Publication number: JP4497387B2
Application number: JP2000140144A
Authority: JP
Inventors: 康孝新明
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: JP2001314867A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロニクス産業、特に半導体部品や液晶部品を製造する際に使用される洗浄用超純水の製造用二次純水製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超純水を製造する場合、原水を凝集沈殿装置、砂濾過器、活性炭濾過器、２床３塔式純水製造装置、逆浸透膜装置、紫外線照射装置及びカートリッジポリッシャー等を組み合わせた１次純水製造装置で可能な限り高純度の純水を製造し、半導体部品や液晶部品を洗浄する直前でこの純水を更にカートリッジポリッシャーや限外濾過膜装置などを有する二次純水製造装置で処理して超純水を得、洗浄水として使用に供している。
【０００３】
近年、脱イオン能力、殺菌能力及び微粒子除去能力などを有すると共に、運転操作が簡便であり、長期間連続して使用できる電気式脱イオン水製造装置が二次純水製造装置に単独で、あるいはカートリッジポリッシャーに代わるものとして使用されている（特開平７−８９４８号公報）。図４はその従来の典型的な電気式脱イオン水製造装置（以下、「ＥＤＩ」とも言う。）の模式断面図を示す。図４に示すように、従来の電気式脱イオン水製造装置は、カチオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１０２を離間して交互に配置し、カチオン交換膜１０１とアニオン交換膜１０２で形成される空間内に一つおきにイオン交換体１０３を充填して脱塩室とする。脱塩室の被処理水流入側（前段）にはアニオン交換樹脂１０３ａが充填され、脱塩室の被処理水流出側（後段）にはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂１０３ｂが充填されている。また、脱塩室１０４のそれぞれ隣に位置するアニオン交換膜１０２とカチオン交換膜１０１で形成されるイオン交換体１０３を充填していない部分は濃縮水を流すための濃縮室１０５としている。また、脱塩室の一側に陰極１０９を配設すると共に、他端側に陽極１１０を配設する。なお、前述したスペーサーを挟んだ位置が濃縮室１０５であり、また両端の濃縮室１０５の両外側に必要に応じカチオン交換膜１０１、アニオン交換膜１０２、あるいはイオン交換性のない単なる隔膜等の仕切り膜を配設し、仕切り膜で仕切られた両電極１０９、１１０が接触する部分をそれぞれ陰極室１１２及び陽極室１１３とする。このように、従来の電気式脱イオン水製造装置においては、濃縮室の数は脱塩室の数より１つ多い形態のものであるか、あるいは両端に濃縮室を仕切り膜無しで電極室とした場合、１つ少ないものであった。
【０００４】
このような電気式脱イオン水製造装置によって脱イオン水を製造する場合を図４を参照して説明する。すなわち、陰極１０９と陽極１１０間に直流電流を通じ、また、被処理水流入ライン１１１から被処理水が流入すると共に、濃縮水流入ライン１１５から濃縮水が流入し、且つ電極水流入ライン１１７、１１７からそれぞれ電極水が流入する。被処理水流入ライン１１１から流入した被処理水は脱塩室１０４を流下し、先ず、前段のアニオン交換樹脂１０３ａを通過する際、塩化物イオンや硫酸イオンなどのアニオン成分が除去され、次に、後段のカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂１０３ｂを通過する際、マグネシウム、カルシウム及びナトリウムなどのカチオン成分が除去される。濃縮水流入ライン１１５から流入した濃縮水は各濃縮室１０５を上昇し、カチオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１０２を介して移動してくる不純物イオンを受取り、不純物イオンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出ライン１１６から流出され、さらに電極水流入ライン１１７、１１７から流入した電極水は電極水流出ライン１１８、１１８から流出される。従って、脱イオン水流出ライン１１４から脱塩水が得られる。
【０００５】
二次純水製造装置に組み込まれたこのような電気式脱イオン水製造装置では、一次純水を被処理水として更なる精製処理を行うが、被処理水から電気的に除去された不純物イオンを装置外に排出する濃縮水に、同様に一次純水を使用した場合、該一次純水の導電性は低いため電気抵抗が著しく高くなる。このため、高電圧を印加しても十分な電流を流すことが困難となる。これを解決する方法として、濃縮水に酸や塩などの電解質を添加する方法、濃縮水に一次純水装置の逆浸透膜装置の透過水を使用する方法、あるいは濃縮水に二次純水製造装置に組み込まれた逆浸透膜装置の濃縮水を使用する方法等がある。このように、導電性を高めた水を用いて電気抵抗の低減を図ると、電気式脱イオン水製造装置に十分な電流が流れて、被処理水の精製が効果的に行われる。これにより、半導体集積度の飛躍的上昇に伴って、洗浄する超純水に限りなく理論純水に近い水質が求められる現状の要求を満足するはずであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、従来の電気式脱イオン水製造装置において、濃縮水に電解質濃度を高めた水を使用すると、その処理水には常に若干量の不純物が残留し、得られる処理水はその抵抗率が理論純水の抵抗率を下回る満足のいかないものであるという問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決するものであって、半導体部品などを製造する際に使用される洗浄用超純水の製造用二次純水製造装置に組み込まれる電気式脱イオン水製造装置の濃縮水に電解質濃度を高めた水を使用しても、理論純水に近い処理水質を得ることができる二次純水製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、（１）従来の電気式脱イオン水製造装置において、濃縮水に電解質濃度を高めた水を使用した場合、その処理水に不純物が残留するのは被処理水の精製不足によるものではなく、濃縮水中の高濃度の不純物イオンがイオン交換膜の選択透過性に反して処理水中に移動拡散することにより引き起こされること、（２）なかでも濃縮水中のナトリウムイオンがアニオン交換膜を透過して処理水に混入する現象が顕著であること、（３）従来の電気式脱イオン水製造装置とはその脱塩室構造において全く相違する小脱塩室が中間イオン交換膜によって隣接する複室式電気式脱イオン水製造装置（以下、「複室式ＥＤＩ」とも言う。）を使用すれば、濃縮水中の高濃度の不純物イオンがイオン交換膜の選択透過性に反して流入する脱塩室は被処理水が最初に流入する小脱塩室であり、該小脱塩室の流出水は更に隣接する他の小脱塩室に流入し、更に脱塩されるから、その処理水、すなわち、精製水は理論純水に近い処理水質となること、などを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明（１）は、一次純水製造装置から供給される純水を更に精製処理してユースポイントへ供給する二次純水製造装置であって、該二次純水製造装置は少なくとも電気式脱イオン水製造装置を組み込んでなり、該電気式脱イオン水製造装置が、一側のカチオン交換膜、他側のアニオン交換膜及び当該カチオン交換膜と当該アニオン交換膜の間に位置する中間イオン交換膜で区画される２つの小脱塩室にイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、前記カチオン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に濃縮室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極と陰極の間に配置して形成される二次純水製造装置を提供するものである。
【００１０】
また、本発明（２）は、前記電気式脱イオン水製造装置の中間イオン交換膜が、アニオン交換膜である前記（１）記載の二次純水製造装置を提供するものである。
また、本発明（３）は、前記二次純水製造装置は、前記電気式脱イオン水製造装置と、限外濾過膜装置又は精密濾過膜装置とを組み込んでなる前記（１）又は（２）記載の二次純水製造装置を提供するものである。
また、本発明（４）は、前記二次純水製造装置は、紫外線殺菌装置又は紫外線酸化装置と、前記電気式脱イオン水製造装置と、限外濾過膜装置又は精密濾過膜装置とを組み込んでなる前記（１）又は（２）記載の二次純水製造装置を提供するものである。
また、本発明（５）は、前記二次純水製造装置は、更に、逆浸透膜装置を組み込んでなる前記（４）記載の二次純水製造装置を提供するものである。
【００１１】
本発明によれば、二次純水製造装置に組み込まれる電気式脱イオン水製造装置は全く新規な複室式の脱塩室構造を有するため、この複室式ＥＤＩの濃縮水に、電気抵抗を低減するため電解質濃度を高めた水を使用しても、濃縮水中の高濃度の不純物イオンがイオン交換膜の選択透過性に反して流入するのは被処理水が最初に流入する一方の小脱塩室であり、該小脱塩室の流出水は更に他の小脱塩室に流入して、脱塩処理されるため、この処理水、すなわち、精製水は理論純水に近い処理水質となる。また、当該複室式ＥＤＩは電気抵抗を低減できるため、省電力型の運転が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の二次純水製造装置は、一次純水製造装置から供給される純水を更に精製処理してユースポイントへ供給する装置であって、該二次純水製造装置は少なくとも後述する特定構造の複室式ＥＤＩを組み込んでなるものである。この二次純水製造装置の具体例を次に示す。なお、次の具体例は左から右へ順に被処理水の流れる順序である。
（１）複室式ＥＤＩ
（２）複室式ＥＤＩ−限外濾過膜装置
（３）複室式ＥＤＩ−精密濾過膜装置
（４）紫外線殺菌装置−複室式ＥＤＩ−限外濾過膜装置
（５）紫外線殺菌装置−複室式ＥＤＩ−精密濾過膜装置
（６）紫外線酸化装置−アニオンポリッシャー−複室式ＥＤＩ−限外濾過膜装置
（７）紫外線酸化装置−アニオンポリッシャー−複室式ＥＤＩ−精密濾過膜装置
（８）逆浸透膜装置−紫外線酸化装置−アニオンポリッシャー−複室式ＥＤＩ−限外濾過膜装置
（９）逆浸透膜装置−紫外線酸化装置−アニオンポリッシャー−複室式ＥＤＩ−精密濾過膜装置
（１０）逆浸透膜装置−紫外線殺菌装置−アニオンポリッシャー−複室式ＥＤＩ−限外濾過膜装置
（１１）逆浸透膜装置−紫外線殺菌装置−アニオンポリッシャー−複室式ＥＤＩ−精密濾過膜装置
【００１３】
また、上記（１）〜（１１）に示す二次純水製造装置に、更に、膜脱気装置や真空脱気装置などの公知の脱気装置を組み合わせることもできる。これにより、被処理水中の溶存酸素や溶存炭酸ガスを除去することができる。被処理水中の溶存炭酸ガスが除去されれば、アニオンポリッシャーや複室式ＥＤＩのアニオン負荷を低減できる。脱気装置の設置場所としては、特に制限されないが、溶存酸素の除去を目的とした場合、複室式ＥＤＩの直前あるいは直後の設置がよく、溶存炭酸ガスの除去を目的とした場合、複室式ＥＤＩの直前あるいはアニオンポリッシャーの直前の設置がよい。
【００１４】
次に、本発明の二次純水製造装置の１例として、上記（４）を図面を参照して説明する。図１は上記（４）の二次純水製造装置を示すフロー図である。図１中、二次純水製造装置５０は、純水貯槽５２、ポンプ５３、紫外線殺菌装置５４、複室式ＥＤＩ５５、限外濾過膜装置５６とから構成されている。記号５１は公知の一次純水製造装置であり、例えば、凝集沈殿装置、砂濾過器、活性炭濾過器、２床３塔式純水製造装置、逆浸透膜装置、紫外線照射装置、電気式脱イオン水製造装置及び混床式ポリッシャー等を組み合わせた装置であり、原水を可能な限り高純度の純水に製造するものである。図１中、一次純水製造装置５１から純水貯槽５２に供給される純水はポンプ５３によって、先ず紫外線殺菌装置５４に送られ、ここで紫外線が純水に照射されて殺菌が行われる。紫外線殺菌装置５４は公知のものが使用できる。殺菌された純水は、次いで複室式ＥＤＩ５５に送られ、ここで＋電荷又は−電荷を有する不純物イオン、生菌及び微粒子等が除去される。
【００１５】
この複室式ＥＤＩ５５を図面を参照して説明する。図２は複室式ＥＤＩの模式図である。図２に示すように、複室式ＥＤＩはカチオン交換膜３、中間イオン交換膜５及びアニオン交換膜４を離間して交互に配置し、カチオン交換膜３と中間イオン交換膜５で形成される空間内にイオン交換体８を充填して第１小脱塩室ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇を形成し、中間イオン交換膜５とアニオン交換膜４で形成される空間内にイオン交換体８を充填して第２小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈を形成し、第１小脱塩室ｄ₁と第２小脱塩室ｄ₂で脱塩室Ｄ₁、第１小脱塩室ｄ₃と第２小脱塩室ｄ₄で脱塩室Ｄ₂、第１小脱塩室ｄ₅と第２小脱塩室ｄ₆で脱塩室Ｄ₃、第１小脱塩室ｄ₇と第２小脱塩室ｄ₈で脱塩室Ｄ₄とする。また、脱塩室Ｄ₂、Ｄ₃のそれぞれ隣に位置するアニオン交換膜４とカチオン交換膜３で形成されるイオン交換体８を充填していない部分は濃縮水を流すための濃縮室１とする。これを順次に併設して図中、左より脱塩室Ｄ₁、濃縮室１、脱塩室Ｄ₂、濃縮室１、脱塩室Ｄ₃、濃縮室１、脱塩室Ｄ₄を形成する。また、中間膜を介して隣合う２つの小脱塩室において、第２小脱塩室の処理水流出ライン１２は第１小脱塩室の被処理水流入ライン１３に連接されている。
【００１６】
上記のような脱塩室は２つの内部がくり抜かれた枠体と３つのイオン交換膜によって形成される脱イオンモジュールからなる。すなわち、図では省略するが、第１枠体の一側にカチオン交換膜を封着し、第１枠体のくり抜かれた部分にイオン交換体を充填し、次いで、第１枠体の他方の部分に中間イオン交換膜を封着して第１小脱塩室を形成する。次に中間イオン交換膜を挟み込むように第２枠体を封着し、第２枠体のくり抜かれた部分にイオン交換体を充填し、次いで、第２枠体の他方の部分にアニオン交換膜を封着して第２小脱塩室を形成する。なお、イオン交換膜は比較的柔らかいものであり、第１枠体、第２枠体内部にイオン交換体を充填してその両面をイオン交換膜で封着した時、イオン交換膜が湾曲してイオン交換体の充填層が不均一となるのを防止するため、第１枠体、第２枠体の空間部に複数のリブを縦設する。また、第１枠体、第２枠体の上方部に被処理水又は処理水の流出入口が、また枠体の下方部に被処理水又は処理水の流出入口がそれぞれ付設されている。このような脱イオンモジュールの複数個をその間に図では省略するスペーサーを挟んで、並設した状態が図２に示されたものであり、並設した脱イオンモジュールの一側に陰極６を配設すると共に、他端側に陽極７を配設する。なお、前述したスペーサーを挟んだ位置が濃縮室１であり、また両端の脱塩室Ｄの両外側に必要に応じカチオン交換膜、アニオン交換膜、あるいはイオン交換性のない単なる隔膜等の仕切り膜を配設し、仕切り膜で仕切られた両電極６、７が接触する部分をそれぞれ電極室２、２としてもよい。
【００１７】
このような複室式ＥＤＩによって脱イオン水を製造する場合、以下のように操作される。すなわち、陰極６と陽極７間に直流電流を通じ、また被処理水流入ライン１１から被処理水が流入すると共に、濃縮水流入ライン１５から濃縮水が流入し、かつ電極水流入ライン１７、１７からそれぞれ電極水が流入する。被処理水流入ライン１１から流入した被処理水は第２小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈を流下し、例えばアニオン交換体８１の充填層を通過する際に不純物イオンが除去される。更に、第２小脱塩室の処理水流出ライン１２を通った流出水は第１小脱塩室の被処理水流入ライン１３を通って第１小脱塩室ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇を流下し、ここでも例えば、カチオン交換体とアニオン交換体の混合イオン交換体８２の充填層を通過する際に不純物イオンが除去され、脱イオン水が脱イオン水流出ライン１４から得られる。また、濃縮水流入ライン１５から流入した濃縮水は各濃縮室１を上昇し、カチオン交換膜３及びアニオン交換膜４を介して移動してくる不純物イオンを受取り、不純物イオンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出ライン１６から流出され、さらに電極水流入ライン１７、１７から流入した電極水は電極水流出ライン１８、１８から流出される。上述の操作によって、被処理水中の不純物イオンは電気的に除去される。
【００１８】
濃縮水流入ライン１５から流入した濃縮水は、電解質濃度の濃い、すなわち、導電性を高めた水を用いて電気抵抗の低減を図ることが好ましい。このような場合、従来のＥＤＩにおいては、濃縮水中の不純物イオン、特にナトリウムイオンがアニオン交換膜を透過して処理水に混入する現象がある。その理由はイオン交換膜は輸率と定義されるイオンの符号選択透過性を有するが、この輸率は通常、完全選択透過を意味する１．００ではなく、０．９８〜０．９９である。従って、イオン交換膜の輸率に依存して濃縮水中のイオンが処理水に混入するから、濃縮水中のイオン濃度が高いほど処理水への混入は顕著となる。一方、複室式ＥＤＩの場合、濃縮水中の不純物イオンがイオン交換膜の輸率に依存して混入するのは被処理水が最初に流入する第２小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈であり、この第２小脱塩室の流出水は更に第１小脱塩室ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇に流入して脱塩されるため、複室式ＥＤＩの処理水、すなわち、精製水は理論純水に近い処理水質を得ることができるのである。
【００１９】
複室式ＥＤＩにおいて、中間のイオン交換膜としては、カチオン交換膜又はアニオン交換膜の単一膜、あるいはアニオン交換膜、カチオン交換膜の両方を配置したとした複式膜のいずれであってもよい。装置上部又は装置下部にアニオン交換膜又はカチオン交換膜とした複式膜とする場合、アニオン交換膜及びカチオン膜のそれぞれの高さ（面積）は被処理水の水質又は処理目的などによって適宜決定される。また、単一膜を使用する場合、被処理水中から除去したいイオン種に応じてイオン交換膜が決定されるが、純水製造を目的とする本発明においては、アニオン交換膜が好ましい。
【００２０】
第１小脱塩室又は第２小脱塩室の厚さは特に制限されず、第１小脱塩室又は第２小脱塩室に充填されるイオン交換体の種類と充填方法によって、最適な厚さを決定すればよい。従って、第１小脱塩室の厚さを３mm、第２小脱塩室の厚さを６mmとして、全体の厚さ、すなわち脱塩室の厚さを９mmとしてもよい。このように、複数の脱塩室と濃縮室を交互に配置し、脱塩室の両側に配されるカチオン交換膜とアニオン交換膜で区画される脱塩室の厚みは、従来のものよりも厚くでき、１．５〜１８mmの範囲、好適には、６．５〜１５mm、更に好適には９〜１３mmの範囲で適宜決定される。
【００２１】
また、脱塩室に充填されるイオン交換体としては、特に制限されず、アニオン交換体（以下、「Ａ」とも言う）単床、カチオン交換体（以下、「Ｋ」とも言う）単床及びアニオン交換体とカチオン交換体の混床（以下、「Ｋ／Ａ」とも言う）又はこれらの組合せのものが挙げられる。また、イオン交換体としては、イオン交換樹脂、イオン交換繊維などイオン交換機能を有する物質であればいずれでもよく、また、それらを組合せたものであってもよい。
【００２２】
また、被処理水の第１小脱塩室及び第２小脱塩室での流れ方向は、特に制限されず、上記実施の形態例の他、第１小脱塩室と第２小脱塩室での流れ方向が異なっていてもよい。また、被処理水が流入する小脱塩室は、上記実施の形態例の他、先ず、被処理水を第１脱塩室に流入させ、流下した後、第１脱塩室の流出水を第２脱塩室に流入させてもよい。また、濃縮水の流れ方向も適宜決定される。
【００２３】
上記の如く、複室式ＥＤＩで不純物イオン、生菌及び微粒子等が除去された後、処理水は更に限外濾過膜装置５６で処理され、超純水としてユースポイントに供給され、その一部が使用に供されると共に、残部は戻り配管５７を介して純水貯槽５２へ送られる。なお、限外濾過膜装置５６は公知のものを使用できる。
【００２４】
本実施の形態例は、従来の構成である紫外線殺菌装置−カートリッジポリッシャー−限外濾過膜装置に構成上対応するものであるが、本実施の形態例で使用する複室式ＥＤＩは従来の構成で使用するカートリッジポリッシャーよりも殺菌及び微粒子の除去の面で優れており、本実施の形態例の方が処理水の水質は向上する。
【００２５】
なお、前記の具体例の中、（１）においては、二次純水製造装置は複室式ＥＤＩのみで構成されるから、コンパクトな装置となり設置面及び運転面でもコストが低減された運転ができる。また、従来使用されていたカートリッジポリッシャーのイオン交換体の交換など煩わしい作業が削除できる。
【００２６】
前記の具体例の中、前記（２）又は（３）の構成は、上記（１）の構成に対して、更に微粒子のリークを防止するものである。また、前記（６）及び（７）の構成は有機物の除去を目的としたもので、有機物は先ず、紫外線酸化装置で酸化分解され、次いで、分解生成物は炭酸イオンや有機酸の形でアニオンポリッシャーで除去される。また、前記（８）及び（９）の構成は有機物の除去を最重点としたもので、逆浸透膜装置と紫外線酸化装置で、有機物の除去を最大限行うことを意図したものである。また、この構成では微粒子の除去も行えるから、高度に精製された超純水を得ることができる。
【００２７】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
【００２８】
実施例１
図３に示すＡ系統のフローで示される装置及び下記に示す仕様の装置を使用して超純水を製造した。すなわち、一次純水製造装置６１で市水（２８０μS/cm）を精製処理して得た純水を純水貯槽６２に送り、この純水をポンプ６３で複室式ＥＤＩ６５、限外濾過膜装置６６からなる二次純水製造装置に供給した。また、複室式ＥＤＩ６５の濃縮室には１次純水製造装置に組み込まれた逆浸透膜装置の透過水を供給した。図中、ａ、ｂ及びｃにおける水質の測定結果を表１に示す。
＜一次純水製造装置の基本構成＞
限外濾過膜装置−逆浸透膜装置−電気式脱イオン水製造装置
（限外濾過膜装置）
型式；ＬＧＶ−５２１０（外圧型中空糸膜モジュール；旭化成工業社製）
分画分子量；２０，０００
（逆浸透膜装置）
型式；ＥＳ２０−Ｄ８（ポリアミド系複合合成膜スパイラル型モジュール；日東電工社製）
（電気式脱イオン水製造装置）
図４で示される構造で３個の脱イオンモジュールを併設して構成されるＥＤＩを使用した。
型式；ＥＤＩ−１０；オルガノ社製
イオン交換体；脱塩室上流部(1/2) はアニオン交換樹脂（Ａ）、脱塩室下流部 (1/2) は（Ａ）とカチオン交換樹脂（Ｋ）の混床イオン交換樹脂
処理量；１m³/h.
濃縮水量；０．３m³/h.
印加電圧；２００Ｖ
通電電流値；１．５Ａ
＜二次純水製造装置＞
複室式ＥＤＩ−限外濾過膜装置
（複室式ＥＤＩ）
図２で示される構造で３個の脱イオンモジュール（６個の小脱塩室）を併設して構成される複室式ＥＤＩを使用した。すなわち、被処理水が最初に流入する小脱塩室は図２中、第２脱塩室である。
第１小脱塩室；幅３００mm、高さ６００mm、厚さ３mm
第１小脱塩室充填イオン交換樹脂；アニオン交換樹脂（Ａ）とカチオン交換樹脂（Ｋ）との混合イオン交換樹脂（混合比は体積比でＡ：Ｋ＝１：１）
第２小脱塩室；幅３００mm、高さ６００mm、厚さ８mm
第２小脱塩室充填イオン交換樹脂；アニオン交換樹脂
装置全体の流量；１m³／ｈ．
濃縮水量；０．３m³/h.
印加電圧；２００Ｖ
通電電流値；１．５Ａ
（限外濾過膜装置）
型式；ＯＬＴ−３０２６（外圧型中空糸膜モジュール；旭化成工業社製）
分画分子量；１０，０００
【００２９】
比較例１
図３に示すＢ系統のフローで示される装置及び下記に示す仕様の装置を使用して超純水を製造した。すなわち、実施例１と異なる点は複室式ＥＤＩ６５に代えて、電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ）６０１及びカートリッジポリッシャー６０２を設置した点にある。また、ＥＤＩの濃縮室には１次純水製造装置に組み込まれた逆浸透膜装置の透過水を供給した。図中、ｄ及びｅにおける水質の測定結果を表１に示す。
＜一次純水製造装置＞
実施例１と同様である。
＜二次純水製造装置＞
ＥＤＩ−カートリッジポリッシャー−限外濾過膜装置
（カートリッジポリッシャー）
アンバーライトIR-124（H 形）とアンバーライトIRA-402BL(OH形) との混合イオン交換樹脂
（ＥＤＩ及び限外濾過膜装置）
ＥＤＩは一次純水製造装置で使用されるものと同様のもので、限外濾過膜装置は実施例１と同様のもの。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１から、複室式ＥＤＩを組み込んだ二次純水製造装置は、カートリッジポリッシャーを使用しなくとも、これを使用したのと同様の高い抵抗率の処理水が得られた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、二次純水製造装置に組み込まれる電気式脱イオン水製造装置の濃縮水に、通電抵抗を低減するため電解質濃度を高めた水を使用して、濃縮水中の高濃度の不純物イオンがイオン交換膜の選択透過性に反して脱塩室に流入しても、処理水の抵抗率が低下することを防止できる。このため、従来の電気式脱イオン水製造装置に比べて、高抵抗率の処理水がより簡素なシステムで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における二次純水製造装置のフロー図である。
【図２】本発明で使用する複室式電気式脱イオン水製造装置の模式図である。
【図３】実施例及び比較例の構成を示すフロー図である。
【図４】従来の電気式脱イオン水製造装置の模式図である。
【符号の説明】
Ｄ、Ｄ₁〜Ｄ₄、１０４脱塩室
ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇、第１小脱塩室
ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈、第２小脱塩室
１、１０５濃縮室
２、１１２、１１３電極室
３、１０１カチオン交換膜
４、１０２アニオン交換膜
５中間イオン交換膜
６、１０９陰極
７、１１０陽極
８、１０３イオン交換体
１１、１１１被処理水流入ライン
１２第２小脱塩室の処理水流出ライン
１３第１小脱塩室の被処理水流入ライン
１４、１１４脱イオン水流出ライン
１５、１１５濃縮水流入ライン
１６、１１６濃縮水流出ライン
１７、１１７電極水流入ライン
１８、１１８電極水流出ライン
５１、６１一次純水製造装置
５２、６２純水貯槽
５３、６３ポンプ
５４紫外線殺菌装置
５５、６５複室式電気式脱イオン水製造装置
６０１電気式脱イオン水製造装置
５６、６６、６０３限外濾過膜装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary pure water production apparatus for producing cleaning ultrapure water used in the electronics industry, particularly when producing semiconductor parts and liquid crystal parts.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when producing ultrapure water, raw water is combined with a coagulating sedimentation device, sand filter, activated carbon filter, two-bed three-column pure water production device, reverse osmosis membrane device, ultraviolet irradiation device, cartridge polisher, etc. 1 A secondary pure water production apparatus that produces pure water as high as possible with the secondary pure water production equipment, and further has a cartridge polisher, an ultrafiltration membrane device, etc. immediately before washing semiconductor parts and liquid crystal parts. To obtain ultrapure water, which is used as washing water.
[0003]
In recent years, an electric deionized water production apparatus that has deionization ability, sterilization ability, particulate removal ability, etc., is easy to operate, and can be used continuously for a long period of time is used as a secondary pure water production apparatus alone, or It is used as an alternative to a cartridge polisher (Japanese Patent Laid-Open No. 7-8948). FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the conventional typical electric deionized water production apparatus (hereinafter also referred to as “EDI”). As shown in FIG. 4, in the conventional electric deionized water production apparatus, the cation exchange membrane 101 and the anion exchange membrane 102 are arranged alternately and spaced apart to form a space formed by the cation exchange membrane 101 and the anion exchange membrane 102. Every other ion-exchanger 103 is filled into the desalination chamber. The treated water inflow side (front stage) of the desalting chamber is filled with anion exchange resin 103a, and the treated water outflow side (rear stage) of the desalting chamber is filled with a mixed ion exchange resin 103b of a cation exchange resin and an anion exchange resin. Filled. Further, a portion not filled with the ion exchanger 103 formed by the anion exchange membrane 102 and the cation exchange membrane 101 located adjacent to each of the desalting chambers 104 is a concentration chamber 105 for flowing concentrated water. In addition, a cathode 109 is disposed on one side of the desalination chamber, and an anode 110 is disposed on the other end side. In addition, the position where the above-mentioned spacer is sandwiched is the concentrating chamber 105, and on both outer sides of the concentrating chamber 105 at both ends, if necessary, a partition such as a cation exchange membrane 101, an anion exchange membrane 102, or a simple membrane having no ion exchange properties. The portions where the membranes are arranged and the

electrodes

109 and 110 that are partitioned by the partition membrane are in contact with each other are referred to as a cathode chamber 112 and an anode chamber 113, respectively. Thus, in the conventional electric deionized water production apparatus, the number of concentrating chambers is one more than the number of demineralizing chambers, or the concentrating chambers are provided at both ends without partition membranes and the electrode chambers. In that case, it was one less.
[0004]
The case where deionized water is manufactured by such an electric deionized water manufacturing apparatus will be described with reference to FIG. That is, a direct current is passed between the cathode 109 and the anode 110, water to be treated flows from the water to be treated inflow line 111, concentrated water from the concentrated water inflow line 115, and electrode

water inflow lines

117 and 117. Electrode water flows from each. To-be-treated water flowing in from the to-be-treated water inflow line 111 flows down the desalting chamber 104. First, when passing through the anion exchange resin 103a in the previous stage, anion components such as chloride ions and sulfate ions are removed, and then When passing through the mixed ion exchange resin 103b of the latter cation exchange resin and anion exchange resin, cation components such as magnesium, calcium and sodium are removed. Concentrated water flowing in from the concentrated water inflow line 115 rises in each concentration chamber 105, receives impurity ions moving through the cation exchange membrane 101 and the anion exchange membrane 102, and concentrates as concentrated water in which impurity ions are concentrated. The electrode water flowing out from the outflow line 116 and further flowing in from the electrode

water inflow lines

117 and 117 flows out from the electrode

water outflow lines

118 and 118. Accordingly, demineralized water is obtained from the deionized water outflow line 114.
[0005]
In such an electrical deionized water production apparatus incorporated in the secondary pure water production apparatus, the primary pure water is further treated as treated water, but impurity ions electrically removed from the treated water are used. When primary pure water is similarly used as the concentrated water discharged from the apparatus, the electrical resistance is remarkably increased because the conductivity of the primary pure water is low. For this reason, it is difficult to pass a sufficient current even when a high voltage is applied. As a method for solving this, a method of adding an electrolyte such as an acid or salt to the concentrated water, a method of using the permeated water of the reverse osmosis membrane device of the primary pure water device for the concentrated water, or the production of secondary pure water to the concentrated water There is a method of using concentrated water of a reverse osmosis membrane device incorporated in the device. As described above, when the electrical resistance is reduced by using the water having improved conductivity, a sufficient current flows through the electric deionized water production apparatus, and the water to be treated is effectively purified. As a result, with the dramatic increase in the degree of integration of semiconductors, the current requirements for water quality close to theoretical pure water as well as ultrapure water to be cleaned should be satisfied.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in practice, in conventional electric deionized water production equipment, when water having a higher electrolyte concentration is used as concentrated water, some amount of impurities always remain in the treated water, and the obtained treated water is There was a problem that the resistivity was unsatisfactory below the resistivity of theoretical pure water.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and is an electric deionization incorporated in a secondary pure water production apparatus for producing cleaning ultrapure water used when producing semiconductor parts and the like. An object of the present invention is to provide a secondary pure water production apparatus capable of obtaining treated water quality close to theoretical pure water even when water having an increased electrolyte concentration is used as the concentrated water of the water production apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Under such circumstances, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, (1) in a conventional electric deionized water production apparatus, when water having an increased electrolyte concentration is used as concentrated water, impurities are present in the treated water. What remains is not due to insufficient purification of the water to be treated, but is caused by high-concentration impurity ions in the concentrated water moving and diffusing into the treated water against the selective permeability of the ion exchange membrane. (2) However, the phenomenon that sodium ions in the concentrated water permeate through the anion exchange membrane and mix with the treated water is remarkable. (3) A small difference that is completely different from the conventional electric deionized water production apparatus in the structure of the desalination chamber. If a multi-chamber electric deionized water production apparatus (hereinafter also referred to as “double-chamber EDI”) in which the desalination chamber is adjacent by an intermediate ion exchange membrane is used, high-concentration impurity ions in the concentrated water are ionized. The desalination chamber that flows in contrary to the selective permeability of the exchange membrane is a small desalination chamber into which treated water first flows, and the effluent from the small desalination chamber flows into another adjacent small desalination chamber. Further, since the salt is further desalted, it has been found that the treated water, that is, purified water has a treated water quality close to theoretical pure water, and the present invention has been completed.
[0009]
That is, the present invention (1) is a secondary pure water production apparatus for further purifying the pure water supplied from the primary pure water production apparatus and supplying the purified water to the use point, wherein the secondary pure water production apparatus is at least An electric deionized water production apparatus is incorporated, and the electric deionized water production apparatus is located between one cation exchange membrane, the other anion exchange membrane, and the cation exchange membrane and the anion exchange membrane. Two small desalting chambers partitioned by an intermediate ion exchange membrane are filled with ion exchangers to form a desalting chamber, and concentration chambers are provided on both sides of the desalting chamber via the cation exchange membrane and anion exchange membrane. The present invention provides a secondary pure water production apparatus formed by disposing these desalting chamber and concentration chamber between an anode and a cathode.
[0010]
Moreover, this invention (2) provides the secondary pure water manufacturing apparatus of the said (1) description whose intermediate ion exchange membrane of the said electrical deionized water manufacturing apparatus is an anion exchange membrane.
In the present invention (3), the secondary pure water production apparatus comprises the electric deionized water production apparatus and the ultrafiltration membrane device or the microfiltration membrane device. ) Secondary pure water production apparatus as described above.
In the present invention (4), the secondary pure water production apparatus incorporates an ultraviolet sterilization apparatus or an ultraviolet oxidation apparatus, the electric deionized water production apparatus, and an ultrafiltration membrane apparatus or a microfiltration membrane apparatus. The secondary pure water manufacturing apparatus according to the above (1) or (2) is provided.
Moreover, this invention (5) provides the secondary pure water manufacturing apparatus of the said (4) description in which the said secondary pure water manufacturing apparatus further incorporates a reverse osmosis membrane apparatus.
[0011]
According to the present invention, since the electric deionized water production apparatus incorporated in the secondary pure water production apparatus has a completely new double-chamber demineralization chamber structure, the electric resistance is added to the concentrated water of the double-chamber EDI. Even when water with a high electrolyte concentration is used to reduce the concentration, the high concentration of impurity ions in the concentrated water flows against the selective permeability of the ion exchange membrane. Since the effluent of the small desalting chamber further flows into another small desalting chamber and undergoes desalination treatment, the treated water, that is, the purified water, has a treated water quality close to theoretical pure water. It becomes. Further, since the multi-chamber EDI can reduce electric resistance, a power-saving operation is possible.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The secondary pure water production apparatus of the present invention is an apparatus for further purifying the pure water supplied from the primary pure water production apparatus and supplying it to a use point. It incorporates a multi-chamber EDI with a structure. The example of this secondary pure water manufacturing apparatus is shown next. In the following specific example, the water to be treated flows in order from left to right.
(1) Multi-room EDI
(2) Multi-chamber EDI-ultrafiltration membrane device (3) Multi-chamber EDI-microfiltration membrane device (4) Ultraviolet sterilizer-Multi-chamber EDI-ultrafiltration membrane device (5) Ultraviolet sterilizer-double Chamber EDI-microfiltration membrane device (6) UV oxidation device-anion polisher-multi-chamber EDI-ultrafiltration membrane device (7) UV oxidation device-anion polisher-multi-chamber EDI-microfiltration membrane device (8) Reverse Osmosis Membrane Device-UV Oxidation Device-Anion Polisher-Multi-chamber EDI-Ultrafiltration Membrane Device (9) Reverse Osmosis Membrane Device-UV Oxidation Device-Anion Polisher-Multi-chamber EDI-Microfiltration Membrane Device (10) Reverse Osmosis membrane device-UV sterilizer-Anion polisher-Multi-chamber EDI-Ultrafiltration membrane device (11) Reverse osmosis membrane device-UV sterilizer-Anion polisher-Multi-chamber EDI-Microfiltration membrane device 3]
Moreover, well-known deaeration apparatuses, such as a film | membrane deaeration apparatus and a vacuum deaeration apparatus, can also be combined with the secondary pure water manufacturing apparatus shown to said (1)-(11). Thereby, dissolved oxygen and dissolved carbon dioxide in the water to be treated can be removed. If the dissolved carbon dioxide in the water to be treated is removed, the anion load of the anion polisher and the multi-chamber EDI can be reduced. The installation location of the deaeration device is not particularly limited, but for the purpose of removing dissolved oxygen, it is preferable to install immediately before or after the double-chamber EDI, and for the purpose of removing dissolved carbon dioxide gas, Installation just before the formula EDI or just before the anion polisher is good.
[0014]
Next, as an example of the secondary pure water production apparatus of the present invention, the above (4) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing the secondary pure water production apparatus (4). In FIG. 1, the secondary pure water production apparatus 50 includes a pure water storage tank 52, a pump 53, an ultraviolet sterilizer 54, a multi-chamber EDI 55, and an ultrafiltration membrane device 56. Symbol 51 is a known primary pure water production apparatus, for example, a coagulation sedimentation apparatus, a sand filter, an activated carbon filter, a two-bed / three-column pure water production apparatus, a reverse osmosis membrane apparatus, an ultraviolet irradiation apparatus, and an electrical deionization. It is a device combining a water production device and a mixed bed type polisher, and produces raw water as pure as possible. In FIG. 1, the pure water supplied from the primary pure water production apparatus 51 to the pure water storage tank 52 is first sent to the ultraviolet sterilization apparatus 54 by the pump 53, where the ultraviolet light is irradiated to the pure water and sterilized. The ultraviolet sterilizer 54 can use a well-known thing. The sterilized pure water is then sent to the multi-chamber EDI 55, where impurity ions having a positive charge or a negative charge, viable bacteria and fine particles are removed.
[0015]
This multi-chamber EDI 55 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram of a multi-chamber EDI. As shown in FIG. 2, the multi-chamber EDI is formed of the cation exchange membrane 3 and the intermediate ion exchange membrane 5 in which the cation exchange membrane 3, the intermediate ion exchange membrane 5 and the anion exchange membrane 4 are alternately arranged apart from each other. The space is filled with an ion exchanger 8 to form first small desalting chambers d ₁ , d ₃ , d ₅ and d ₇ , and ions are formed in the space formed by the intermediate ion exchange membrane 5 and the anion exchange membrane 4. The exchanger 8 is filled to form second small desalting chambers d ₂ , d ₄ , d ₆ , d ₈ , and the first small desalting chamber d ₁ and the second small desalting chamber d ₂ constitute the desalting chamber D. _1, the first small depletion chambers d ₃ and desalting D ₂ in the second small depletion chamber d _4, the first small depletion chambers d ₅ and the second small depletion chambers d ₆ desalting compartment D _3, The first small desalting chamber d ₇ and the second small desalting chamber d ₈ are defined as a desalting chamber D ₄ . A portion not filled with the ion exchanger 8 formed by the anion exchange membrane 4 and the cation exchange membrane 3 located next to each of the desalting chambers D ₂ and D ₃ is a concentration chamber 1 for flowing concentrated water. To do. Drawing and features this sequentially, depletion chamber D ₁ from the left, concentrating chamber 1, desalting D _2, concentrating chamber 1, depletion chamber D _3, concentrating chamber 1, to form a depletion chamber D ₄ . Further, in two small desalination chambers adjacent via the intermediate membrane, the treated water outflow line 12 of the second small desalination chamber is connected to the treated water inflow line 13 of the first small desalination chamber.
[0016]
The demineralization chamber as described above is composed of a deionization module formed by two inner frames and three ion exchange membranes. That is, although not shown in the figure, a cation exchange membrane is sealed on one side of the first frame, an ion exchanger is filled in the hollowed portion of the first frame, and then the other of the first frame is filled. An intermediate ion exchange membrane is sealed to the part to form a first small desalting chamber. Next, the second frame is sealed so as to sandwich the intermediate ion exchange membrane, and the hollowed portion of the second frame is filled with the ion exchanger, and then the other portion of the second frame is filled with the anion exchange membrane. To form a second small desalting chamber. The ion exchange membrane is relatively soft, and when the first frame and the second frame are filled with the ion exchanger and sealed on both sides with the ion exchange membrane, the ion exchange membrane is curved. In order to prevent the packed bed of the ion exchanger from becoming uneven, a plurality of ribs are provided vertically in the space portion of the first frame body and the second frame body. Moreover, the inflow inlet of to-be-processed water or treated water is attached to the upper part of the 1st frame and the 2nd frame, and the outflow inlet of to-be-processed water or treated water is attached to the lower part of the frame, respectively. FIG. 2 shows a state in which a plurality of such deionization modules are arranged in parallel with a spacer not shown in the figure interposed therebetween, and a cathode 6 is arranged on one side of the deionization modules arranged side by side. And an anode 7 is disposed on the other end side. In addition, the position where the above-mentioned spacer is sandwiched is the concentration chamber 1, and a partition membrane such as a cation exchange membrane, an anion exchange membrane, or a simple membrane having no ion exchange properties on both outer sides of the desalting chamber D at both ends as necessary. The portions where the electrodes 6 and 7 that are partitioned by the partition film are in contact with each other may be electrode

chambers

2 and 2, respectively.
[0017]
When producing deionized water by such a multi-chamber EDI, it operates as follows. That is, the DC water is passed between the cathode 6 and the anode 7, the water to be treated flows from the water to be treated inflow line 11, the concentrated water flows from the concentrated water inflow line 15, and from the electrode

water inflow lines

17 and 17. Electrode water flows in each. To-be-treated water flowing from the to-be-treated water inflow line 11 flows down the second small desalting chambers d ₂ , d ₄ , d ₆ , d ₈ , for example, when impurity ions pass through the packed bed of the anion exchanger 81. Removed. Furthermore, the effluent that has passed through the treated water outflow line 12 of the second small desalination chamber passes through the treated water inflow line 13 of the first small desalination chamber, and the first small desalination chambers d ₁ , d ₃ , d _5. , D _7, and again, for example, impurity ions are removed when passing through the packed bed of the mixed ion exchanger 82 of cation exchanger and anion exchanger, and deionized water is obtained from the deionized water outflow line 14. It is done. Concentrated water flowing in from the concentrated water inflow line 15 rises in each concentration chamber 1, receives impurity ions moving through the cation exchange membrane 3 and the anion exchange membrane 4, and concentrates the impurity ions as concentrated water. The electrode water flowing out from the concentrated water outflow line 16 and further flowing in from the electrode

water inflow lines

17, 17 flows out from the electrode

water outflow lines

18, 18. By the above operation, impurity ions in the water to be treated are electrically removed.
[0018]
It is preferable that the concentrated water flowing in from the concentrated water inflow line 15 has a high electrolyte concentration, that is, the electrical resistance is reduced by using water having enhanced conductivity. In such a case, in the conventional EDI, there is a phenomenon in which impurity ions, particularly sodium ions, in the concentrated water permeate through the anion exchange membrane and enter the treated water. The reason for this is that the ion exchange membrane has a sign selective permeability of ions, which is defined as the transport number, but this transport number is usually 0.98 to 0.99, not 1.00 which means full selective permeation. . Therefore, depending on the transport number of the ion exchange membrane, ions in the concentrated water are mixed into the treated water. Therefore, the higher the ion concentration in the concentrated water, the more conspicuous the mixed into the treated water. On the other hand, in the case of the multi-chamber EDI, the impurity ions in the concentrated water are mixed depending on the transport number of the ion exchange membrane, because the second small desalination chambers d ₂ , d ₄ , d into which the water to be treated flows first. _6, a d _8, the second effluent small depletion chamber further first small depletion chambers d _1, d _3, d _5, to be desalted flows in the d _7, multi-chamber type EDI The treated water, that is, purified water, can obtain a treated water quality close to theoretical pure water.
[0019]
In the multi-chamber EDI, the intermediate ion exchange membrane may be either a single membrane of a cation exchange membrane or an anion exchange membrane, or a multiple membrane in which both an anion exchange membrane and a cation exchange membrane are arranged. . In the case of a dual membrane comprising an anion exchange membrane or a cation exchange membrane in the upper part or lower part of the device, the height (area) of each of the anion exchange membrane and the cation membrane is appropriately determined depending on the quality of the water to be treated or the purpose of treatment. . When a single membrane is used, the ion exchange membrane is determined according to the ion species to be removed from the water to be treated. In the present invention for the purpose of producing pure water, an anion exchange membrane is preferred.
[0020]
The thickness of the first small desalting chamber or the second small desalting chamber is not particularly limited, and is optimal depending on the type and filling method of the ion exchanger filled in the first small desalting chamber or the second small desalting chamber. The thickness should be determined. Therefore, the thickness of the first small desalting chamber may be 3 mm, the thickness of the second small desalting chamber may be 6 mm, and the total thickness, that is, the thickness of the desalting chamber may be 9 mm. In this way, a plurality of desalting chambers and concentration chambers are alternately arranged, and the thickness of the desalting chamber partitioned by the cation exchange membrane and the anion exchange membrane disposed on both sides of the desalting chamber is larger than the conventional one. The thickness can be increased and is appropriately determined within a range of 1.5 to 18 mm, preferably 6.5 to 15 mm, and more preferably 9 to 13 mm.
[0021]
Further, the ion exchanger filled in the desalting chamber is not particularly limited, and an anion exchanger (hereinafter also referred to as “A”) single bed, a cation exchanger (hereinafter also referred to as “K”) single bed, and Examples include a mixed bed of anion exchanger and cation exchanger (hereinafter also referred to as “K / A”) or a combination thereof. The ion exchanger may be any substance having an ion exchange function, such as an ion exchange resin or an ion exchange fiber, or may be a combination thereof.
[0022]
Moreover, the flow direction in the 1st small desalination chamber and 2nd small desalination chamber of to-be-processed water is not restrict | limited in particular, 1st small desalination chamber and 2nd small desalination other than the said embodiment. The flow direction in the chamber may be different. In addition to the above embodiment, the small desalination chamber into which the water to be treated flows first flows the water to be treated into the first desalting chamber and flows down, and then the effluent from the first desalting chamber is discharged. You may make it flow into a 2nd desalination chamber. Further, the flow direction of the concentrated water is also appropriately determined.
[0023]
As described above, after removing impurity ions, viable bacteria, fine particles and the like by the multi-chamber EDI, the treated water is further treated by the ultrafiltration membrane device 56 and supplied to the point of use as ultrapure water. The remaining portion is sent to the pure water storage tank 52 via the return pipe 57. In addition, a well-known thing can be used for the ultrafiltration membrane apparatus 56. FIG.
[0024]
The present embodiment corresponds to the conventional configuration of the ultraviolet sterilization apparatus-cartridge polisher-ultrafiltration membrane apparatus, but the multi-chamber EDI used in this embodiment is a conventional structure. In this embodiment, the quality of the treated water is improved.
[0025]
In the above specific example, in (1), since the secondary pure water production apparatus is composed of only the multi-chamber EDI, it becomes a compact apparatus and can be operated with reduced costs in terms of installation and operation. it can. Further, troublesome work such as replacement of the ion exchanger of the cartridge polisher that has been conventionally used can be eliminated.
[0026]
Among the specific examples described above, the configuration (2) or (3) further prevents fine particle leakage compared to the configuration (1). The constitutions (6) and (7) are for the purpose of removing organic substances. The organic substances are first oxidatively decomposed by an ultraviolet oxidizer, and then the decomposition products are anions in the form of carbonate ions or organic acids. It is removed with a polisher. The configurations (8) and (9) are intended to remove organic matter as much as possible, and are intended to remove organic matter to the maximum with a reverse osmosis membrane device and an ultraviolet oxidation device. In addition, with this configuration, fine particles can be removed, so highly purified ultrapure water can be obtained.
[0027]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this is only an illustration and does not restrict | limit this invention.
[0028]
Example 1
Ultrapure water was produced using the apparatus shown by the flow of the A system shown in FIG. 3 and the apparatus having the specifications shown below. That is, pure water obtained by refining city water (280 μS / cm) in the primary pure water production apparatus 61 is sent to a pure water storage tank 62, and this pure water is pumped by a multi-chamber EDI 65 and an ultrafiltration membrane apparatus. 66 was supplied to a secondary pure water production apparatus consisting of 66. Further, the permeated water of the reverse osmosis membrane device incorporated in the primary pure water production apparatus was supplied to the concentration chamber of the multi-chamber EDI65. Table 1 shows the measurement results of water quality in a, b and c.
<Basic configuration of primary pure water production equipment>
Ultrafiltration membrane device-Reverse osmosis membrane device-Electric deionized water production device (ultrafiltration membrane device)
Model: LGV-5210 (external pressure type hollow fiber membrane module; manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.)
Molecular weight cut-off: 20,000
(Reverse osmosis membrane device)
Model: ES20-D8 (polyamide composite composite spiral film module; manufactured by Nitto Denko)
(Electrical deionized water production equipment)
An EDI having a structure shown in FIG. 4 and including three deionization modules was used.
Model: EDI-10; Organo ion exchanger; Desulfurization chamber upstream (1/2) is anion exchange resin (A), Desalination chamber downstream (1/2) is (A) and cation exchange resin ( K) mixed bed ion exchange resin throughput: 1 m ³ / h.
Concentrated water amount: 0.3 m ³ / h.
Applied voltage: 200V
Energizing current value: 1.5A
<Secondary pure water production equipment>
Double-chamber EDI-ultrafiltration membrane device (double-chamber EDI)
A double-chamber EDI configured with three deionization modules (six small demineralization chambers) in the structure shown in FIG. 2 was used. That is, the small desalting chamber into which the water to be treated first flows is the second desalting chamber in FIG.
1st small desalination chamber; width 300mm, height 600mm, thickness 3mm
1st small desalination chamber filling ion exchange resin; mixed ion exchange resin of anion exchange resin (A) and cation exchange resin (K) (mixing ratio is A: K = 1: 1 by volume ratio)
Second small desalination chamber: width 300mm, height 600mm, thickness 8mm
Second small desalting chamber filled ion exchange resin; flow rate of entire anion exchange resin apparatus; 1 m ³ / h.
Concentrated water amount: 0.3 m ³ / h.
Applied voltage: 200V
Energizing current value: 1.5A
(Ultrafiltration membrane device)
Model: OLT-3026 (external pressure type hollow fiber membrane module; manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.)
Molecular weight cut-off: 10,000
[0029]
Comparative Example 1
Ultrapure water was manufactured using the apparatus shown by the flow of B system shown in FIG. 3 and the apparatus of the specification shown below. That is, the difference from the first embodiment is that an electric deionized water production apparatus (EDI) 601 and a cartridge polisher 602 are installed in place of the multi-chamber EDI 65. Moreover, the permeated water of the reverse osmosis membrane apparatus incorporated in the primary pure water manufacturing apparatus was supplied to the EDI concentration chamber. Table 1 shows the measurement results of water quality at d and e.
<Primary pure water production equipment>
The same as in the first embodiment.
<Secondary pure water production equipment>
EDI-cartridge polisher-ultrafiltration membrane device (cartridge polisher)
Mixed ion exchange resin of Amberlite IR-124 (H type) and Amberlite IRA-402BL (OH type) (EDI and ultrafiltration membrane device)
EDI is the same as that used in the primary pure water production apparatus, and the ultrafiltration membrane apparatus is the same as in Example 1.
[0030]
[Table 1]

[0031]
From Table 1, the secondary pure water production apparatus incorporating the multi-chamber EDI was able to obtain treated water having the same high resistivity as that using this without using a cartridge polisher.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, the concentrated water of the electric deionized water production apparatus incorporated in the secondary pure water production apparatus is water having a high electrolyte concentration in order to reduce the energization resistance. Even if impurity ions flow into the desalting chamber against the selective permeability of the ion exchange membrane, it is possible to prevent the resistivity of the treated water from decreasing. For this reason, compared with the conventional electric deionized water manufacturing apparatus, the process water of high resistivity can be obtained with a simpler system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow diagram of a secondary pure water production apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a multi-chamber electric deionized water production apparatus used in the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing configurations of an example and a comparative example.
FIG. 4 is a schematic view of a conventional electric deionized water production apparatus.
[Explanation of symbols]
D, D _{1 to} D ₄ , 104 Desalination chamber d ₁ , d ₃ , d ₅ , d ₇ , First small desalination chamber d ₂ , d ₄ , d ₆ , d ₈ , Second small desalination chamber 1 105

Concentration chambers

2, 112, 113 Electrode chamber 3, 101 Cation exchange membrane 4, 102 Anion exchange membrane 5 Intermediate ion exchange membrane 6, 109 Cathode 7, 110 Anode 8, 103 Ion exchanger 11, 111 Water to be treated inflow line 12 Processed water outflow line 13 in the second small desalination chamber Processed water inflow line 14, 114 Deionized

water outflow line

15, 115 Concentrated

water inflow line

16, 116 Concentrated

water outflow line

17, 117 Electrode

Water inflow line

18, 118 Electrode

water outflow line

51, 61 Primary pure

water production device

52, 62 Pure

water storage tank

53, 63 Pump 54

Ultraviolet sterilization device

55, 65 Multi-chamber electric deionized water production device 601 Electric deionization Water production equipment 5 6, 66, 603 Ultrafiltration membrane device

Claims

一次純水製造装置から供給される純水を更に精製処理してユースポイントへ供給する二次純水製造装置であって、該二次純水製造装置は少なくとも電気式脱イオン水製造装置を組み込んでなり、該電気式脱イオン水製造装置が、一側のカチオン交換膜、他側のアニオン交換膜及び当該カチオン交換膜と当該アニオン交換膜の間に位置する中間イオン交換膜で区画される２つの小脱塩室にイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、前記カチオン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に濃縮室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極と陰極の間に配置して形成されることを特徴とする二次純水製造装置。A secondary pure water production apparatus for further purifying pure water supplied from a primary pure water production apparatus and supplying it to a use point, wherein the secondary pure water production apparatus incorporates at least an electric deionized water production apparatus The electric deionized water production apparatus is partitioned by a cation exchange membrane on one side, an anion exchange membrane on the other side, and an intermediate ion exchange membrane located between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane 2 A small desalting chamber is filled with an ion exchanger to form a desalting chamber, and a concentration chamber is provided on both sides of the desalting chamber via the cation exchange membrane and anion exchange membrane. A device for producing secondary pure water, characterized in that it is disposed between an anode and a cathode.

前記電気式脱イオン水製造装置の中間イオン交換膜が、アニオン交換膜であることを特徴とする請求項１記載の二次純水製造装置。The secondary pure water production apparatus according to claim 1, wherein the intermediate ion exchange membrane of the electric deionized water production apparatus is an anion exchange membrane.

前記二次純水製造装置は、前記電気式脱イオン水製造装置と、限外濾過膜装置又は精密濾過膜装置とを組み込んでなることを特徴とする請求項１又は２記載の二次純水製造装置。The secondary pure water according to claim 1 or 2, wherein the secondary pure water production apparatus incorporates the electric deionized water production apparatus and an ultrafiltration membrane device or a microfiltration membrane device. Manufacturing equipment.

前記二次純水製造装置は、紫外線殺菌装置又は紫外線酸化装置と、前記電気式脱イオン水製造装置と、限外濾過膜装置又は精密濾過膜装置とを組み込んでなることを特徴とする請求項１又は２記載の二次純水製造装置。The secondary pure water production apparatus includes an ultraviolet sterilization apparatus or an ultraviolet oxidation apparatus, the electric deionized water production apparatus, and an ultrafiltration membrane apparatus or a microfiltration membrane apparatus. The secondary pure water manufacturing apparatus according to 1 or 2.

前記二次純水製造装置は、更に、逆浸透膜装置を組み込んでなることを特徴とする請求項４記載の二次純水製造装置。The secondary pure water production apparatus according to claim 4, wherein the secondary pure water production apparatus further includes a reverse osmosis membrane apparatus.