JPH0326390A

JPH0326390A - 純水製造装置

Info

Publication number: JPH0326390A
Application number: JP1163112A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Eto; 良弘恵藤; Tomoaki Deguchi; 出口　智章; Shinichi Omura; 愼一大村
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-06-26
Publication date: 1991-02-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体製造工場や原子力発電所等で広く使用
されている純水やいわゆる超純水を連続的に製造する純
水製造装置に関する。

［従来の技術］ＬＳＩや超ＬＳＩの製造においては、多量の純水や超純
水が用いられている。

従来、純水の製造装置として、イオン交換膜及びイオン
交換樹脂を装填した電気透析器（以下ｒＣＤＩＪと略称
することがある。）が知られている（特開昭６１−１０
７９０６号）。ＣＤＩは塩の大量除去から逆浸透による
製造水の純化に至るまでの幅広い原水の効果的な脱イオ
ンが可能である。

ＣＤＩによる水の脱イオン作用について、第３図を参照
して説明する。

第３図では、印加直流電位は（＋）と（＝）で表わされ
ている。本例においては、アニオン交換膜３１とカヂオ
ン交換膜３２との間で濃縮室３５ａが、カチオン交換膜
３２とアニオン交換膜３３との間で希釈室３６が、アニ
オン交換膜３３とカチオン交換膜３４との間で濃縮室３
５ｂか形成されている。そして、希釈室３６内には、カ
チオン交換樹脂３７とアニオン交換樹脂３８とのぞ昆床
樹脂が充填されている。原水中のイオンはＮａ＋及びＣ
ｊ２−により代表して示す。希釈室３６に入ったイオン
は親和力、濃度及び移動度に基いてイオン交換樹脂３７
、３８と反応する。イオンは電位の傾きの方向に樹脂中
を移動し、更に膜３２又は３３を横切って移動し、すべ
ての室において電荷の中和が保たれる。そして、膜の半
浸透特性のため、並びに電位の傾きの方向性のために、
溶液中のイオンは希釈室３６では減少し、隣りの濃縮室
３５ａ，３５ｂでは濃縮されることになる。このため、
希釈室３６から脱イオン水が回収される。

ＣＤＩはイオン交換樹脂のように再生を必要とせず、完
全な連続採水か可能で、極めて高純度の水が得られると
いう優れた効果を奏する。

［発明が解決しようとする課題コしかしながら、ＣＤＩによる純水製造においては、原水
中のＳｉＯ２の除去が十分になされないという欠点があ
った。即ち、ＣＤＩでのＳｉ０２除去率は通水初期にお
いては比較的高いが、通水を１４１！続してイオン交換
樹脂が飽和すると低くなり、例えば、電圧１００Ｖ、電
流０．２Ａでは通水１０〜３０日後においてＳｔｏ２の
除去率は３０％以下となる。

本発明は上記従来の問題点を解決し、ＣＤＩにおけるＳ
ｉＯ２除去率を向上させることにより極めて高純度の処
理水を安定に得ることができる純水製造装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の純水製造装置は、複数のア二オン交換膜及びカ
チオン交換膜を交互に配列して濃縮室と希釈室とを交互
に形成してなり、前記希釈室にはアニオン交換樹脂とカ
チオン交換樹脂とが混合されて充填されている電気透析
器（ＣＤＩ）を備える純水製造装置に関し、このＣＤＩ
に供給される原水を弱酸性化する手段を備えている。

［作用コ前述の如く、従来のＣＤＩによる純水の製造においては
、十分に高いＳｉＯ２除去率を安定に得ることができな
いが、これは、Ｓｉ０２が解離していないために電気に
よる移動速度が遅いためである。

本発明者らは、ＣＤＩによるＳｉ０２除去率を向上させ
る方法について種々検討を重ねた結果、ＣＤＩに弱酸性
化した原水を供給してＣＤＩのイオン交換樹脂中のＳｉ
０２を溶離させることにより、ＳｉＯ２除去率が大幅に
向上し、しかもこのようなＳｉ０２の溶離によれば、Ｓ
ｉ０２のみが除去されて、他の水質に悪影響を及ぼすこ
とはないことを見出した。本発明はこのような知見をも
とに完威されたものである。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明の純水製造装置の一実施例を示す系統図
、第２図はＣＤＩの一実施例を示す系統図である。

第１図に示す純水製造装置は、逆浸透膜分離器（ＲＯ）
１及び電気透析器（Ｃｌ：ｌ）２から主として構成され
ており、ＲＯ処理水を弱酸性化するために、これに酸を
供給するための配管１０がＲｏｔから排出される水をＣ
ＤＩ２に送給するための配管１２（なお、この配管１２
は、後述するＣＤＩの濃縮室への給水配管１２ａ及び希
釈室への給水配管１２ｂに分岐している。）に接続され
ている。配管１３、１４はそれぞれＣＤＩ２の処理水を
取り出すための配管、ＣＤＩ２の濃縮水な取り出すため
の配管であり、配管１５はＲ　Ｏ　ｆｌ４縮水を取り出
すための配管である。

本発明において、弱酸性化手段としては、第１図に示す
如く、ＣＤＩの原水（ＣＤＩの流入水）に酸、例えば硫
酸、塩酸等を添加する手段の他、原水の一部又は全部を
Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂と接触させる手段等を採用
するこどもできる。

本発明においては、このような弱酸性化手段により弱酸
性化させた原水をＣＤＩに供給してＣＤＩのイオン交換
樹脂中に飽和吸着したＳｉＯ２を溶離させることにより
、ＣＤＩのイオン交換樹脂のＳｉＯ２吸着能を回復させ
る。

本発明において、ＣＤＩのイオン交換樹脂中のＳｉＯ２
を溶離させるためにＣＤＩに流入させる弱酸性化処理水
のｐＨは高過ぎると本発明による効果が十分に得られな
いが、過度に低過ぎると、ＣＤＩのイオン交換樹脂中の
他のイオンも脱離して処理水質が悪化する。従って、Ｃ
ＤＩに流入させる弱酸性化処理水のｐＨは４〜６．５、
特に５〜６とするのが好適である。また、このような弱
酸性化処理水のＣＤＩへの通水時間は、１０〜３０日に
１回とし、１回の通水時間は０．５〜３日程度とするの
が好ましい。なお、酸添加手段のような弱酸性化手段は
、第１図に示す如く、ＣＤＩの直前に設けるのか好まし
いが、特にこれに限定されるものではない。

第１図に示す構成の純水製造装置において、工業用水、
市水、井水などの原水は、ＲＯＩにて処理され、更に配
管１０より所定の周期で所定期間適当量の酸が添加され
て弱酸性化された後、ＣＤＩ２に供給される。

次にＣＤＩ２におＣプる処理について、第２図を参照し
て説明する。図示の如く、ＣＤＩ２は、容器２０内に複
数のアニオン交換１１１Ａとカチオン交換膜Ｃとが交互
に並列に配置されており、それぞれ濃縮室２１と希釈室
２２とが交互に隔成されている。そして、希釈室２２に
は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合物２
３が充填されている。２４は一極、２５は十極である。

前処理された原水は、配管１２から、ＣＤＩ２の濃縮室
２１への給水配管１２ａ及び希釈室２２への給水配管１
２ｂに分岐され、それぞれ濃縮室２１及び希釈室２２に
供給される。

ＣＤＩ２に供給された水は、前述の第３図にて説明した
原理により、Ｎａ十等のカチ才ンはカチ才ン交換膜Ｃを
透過して、し１等のアニオンはアニオン交換膜Ａを透過
して、それぞれ濃縮室２１内に濃縮される。Ｃ０２が転
化して生成したＨ　Ｃ　Ｏ　３一等も、アニオン交換膜
Ａを透過して濃縮室２１内に濃縮される。このようにし
てアニオン、カチオンが除去された処理水は、希釈室２
２より配管１３を経て排出され必要に応じて後処理され
た後、ユースポイントへ送給される。濃縮室２１内の濃
縮水は配管１４より排出される。

第１図に示す実施例においては、逆浸透膜分離器（ＲＯ
）１を設けてある。このＲＯは必須ではなく、なくても
良いが、ＲＯを配設することにより、原水中の電解貿、
ＴＯＣ威分を効率的に除去することができ、ＣＤＩにお
ける負荷を低減し、高純度の処理水を得ることができる
。このようにＲＯを設けた場合には、ＣＤＩの濃縮水を
ＲＯの上流側に循環しても良い。この場合には、廃水量
の低減及び原水量の節水を図ることが可能とされる。

なお、ＲＯに装着する逆浸透膜としては、ボリアミド膜
、酢酸セルロース膜、アラくド系膜等の通常の市販膜を
用いることができる。

ところで，ＣＤＩによる純水の製造にあたり、原水中に
溶存するＣＯ２はＣＤＩにおける処理に悪影響を及ぼす
。

即ち、ＣＤＩでの電気再生において、吸着される全カチ
オン、全アニオンのバランスは１：１が好ましい。この
比率が大幅にはずれる場合、多い方のイオンは再生され
ずに残留することになり、処理水にリークするものと推
定される。工業用水等を原水として利用する場合、含有
されるカチオンとアニオンとのバランスを考えると、Ｃ
０２の存在が大きく影響している。従って、原水中に含
有されるＣＯ２をできるだけ少なくすることが、ＣＤＩ
における安定処理に必要とされる。

このようなことから、本発明においては、ＣＤＩに供給
される原水を脱炭酸処理することにより、溶存するＣＯ
２を除去するのが好ましい。

或いは、ＣＤＩに供給される原水にアルカリを添加して
溶存するＣＯ２をＨＣＯ３−に転化することにより、溶
存ＣＯ２量を低減するのが好ましい。この場合、原水に
アルカリを添加して約ｐＨ７以上とすることにより、溶
存するＣＯ２（Ｈ２　ＣＯｓ　）がＨＣＯ３−に転化さ
れ、ＨＣＯ２−はＣＤＩによる処理により容易に除去可
能である。

本発明においては、特に、原水を脱炭酸処理することに
より溶存するＣＯ２を除去するのが好ましい。

上記の脱炭酸手段としては、例えば次の■〜■のような
手段が挙げられる。

■　真空脱気塔。

■　脱炭酸塔。即ち、Ｎ２ガスにより曝気する。この場
合、酸を添加し、ｐ’Ｈな低く（ｐＨ：５．０〜５　５
程度）して曝気するのが有利である。

■　膜脱気塔。

以下、実験例について説明する。

実験例１　（本発明例）第１図に示す本発明の純水製造装置を用い、神奈川県厚
木市水を処理した。ＲＯ１としては、架橋アラミド系複
合膜を有するスパイラル型８インチモジュールを内蔵し
た逆浸透分離器を配列した。配管１０からは、酸として
、硫酸をＲＯ処理水に間欠注入し、所定のｐＨに弱酸性
化した。

また、ＣＤＩ２としては、ポリプロピレン系樹脂のアニ
オン交換膜及ひカチオン交換膜（１枚当り約０．５ｍＦ
）を各３０枚、第２図に示すように交互に配列し（第２
図に示す図では、希釈室は３室しか形成されていないが
、本実施例においては、各々３０枚のアニオン交換膜及
びカチオン交換膜を用いて、希釈室を３０室形威した）
、Ｈ形強酸性アニオン交換樹脂とＯＨ形強塩基性アニオ
ン交換樹脂を容積比４０　：　６０で混合したもの約３
０℃を各希釈室に充填したものを用いた。

ＣＤＩの通水条件は下記の通りとした。

給　　水　　量：１．２ｒｎ’／ｈｒ処理水流量・１．Ｏｒｎ’／ｈｒ濃縮水流量：０．２ｍ’／ｈｒ電　　圧　　：１００Ｖ水　　温　　：　１　３〜１　５℃ このような装置により、２５日間通水を行なった後（即
ち、配管１０からの酸の注入を行なわずに通水を行なっ
た後）（通水工程工）、３日間配管１０からの酸注入を
行なってＳｉ０２の溶離を行ない（Ｓ　ｉ　０２溶離工
程）、その後、酸注入を停止して５日間通水を行なっｋ
（通水工程ＩＩ　）。

通水工程工、ＳｉＯ２溶離工程及び通水工程ＩＩの各最
終日の処理水質、Ｓｔ○２除去率等を第１表に示す。

１１１２第　　１　　表第１表より明らかなように、通水工程Ｉの２５日目ＣＤ
’Ｉ処理水はＳｔｏ２濃度が高く、ＳｉＯ２除去率が低
いが、通水工程ＩＩのＣＤＩ処理水のＳｔｏ２濃度は低
く、Ｓｉ０２が高度に除去されている。即ち、弱酸性化
した原水をＣＤＩに供給してＣＤＩのイオン交換樹脂中
に吸着しているＳｉ０２を溶離させるＳｉＯ２溶離工程
を設けることにより、ＣＤＩのＳｔ○２除去率が回復し
、ＣＤＩ処理水の水質が大幅に向上することが明らかで
ある。

なお、ＳｉＯ２溶離工程のｌＡ理水はアニオン交換樹脂
塔に通水してＳｉＯ２を除去することもできる。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の純水製造装置によれば、Ｃ
ＤＩを利用した処理において、Ｓｉ０２の除去率を高め
、比抵抗が高く極めて高純度の純水を安定かつ効率的に
製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の純水製造装置の一実旅例を示す系統図
、第２図はＣＤＩの一実施例を示す系統図、第３図はＣ
ＤＩの原理を説明する構成図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を交互
に配列して濃縮室と希釈室とを交互に形成してなり、前
記希釈室にはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが
混合されて充填されている電気透析器を備える純水製造
装置であって、該電気透析器に供給される原水を弱酸性
化する手段を備えることを特徴とする純水製造装置。