JPH03293087A - 超純水の製造方法 - Google Patents

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用および医薬製造用等に用いられる
超純水の製造方法に関するものであり、特に一次系純水
製造装置から得られる一次純水を更に処理して超純水を
得る方法に関するものである。

〈従来技術〉 半導体製造および医薬製造に用いられる水には電解質、
微粒子、生菌等が極めて少ない高度に精製された超高度
純水、いわゆる超純水が必要とされている。

近年、これらの工業技術が高度化されるに従い、要求さ
れる水質も高くなってきており、更に高度に精製した超
純水の製造が必要になっている。

超純水は従来から下記のようなシステムの組合せで製造
されるのが一般的である。まず凝集装置、濾過装置等で
原水中のコロイド状物質の除去を行い、次に純水装置、
逆浸透装置、脱気装置、ミックスベツドポリシャー等で
大半の電解質、微粒子、生菌等の除去を行い、このよう
な一次系純水製造装置から得られる一次純水を更に殺菌
およびまたは有機物分解をするための紫外線照射装置、
ポリシャー装置、膜分離装置等からなる二次系純水製造
装置で、前記一次純水に僅かに残留している極微量の不
純物の除去を最終的に行い超純水を製造するのである。

上記の一連の装置により製造された超純水は各ユースポ
イントまで供給されるが、供給配管内での汚染を防止す
るために二次系純水製造装置は一次系純水製造装置とは
離れてユースポイント近傍に設置されることが多い。

二次系純水製造装置に用いられる膜分離装置は限外濾過
膜や逆浸透膜から選択される透過膜を内蔵するものであ
り、特に超純水中への微細な非イオン性物質の混入を防
止するために、二次系純水製造装置においては当該膜分
離装置の設置が必須であるとされており、二次系純水製
造装置の末端に設置される。

しかし、この二次系純水製造装置に用いられる膜分離装
置は透過膜表面で一次系システムで除去できなかった微
粒子、あるいは配管材等より溶出した有機物等の微細な
非イオン物質を捕捉すると、これが膜表面に付着して圧
力損失が増大して超純水の生産量が減少してくる。

このため、従来からこのように圧力損失が増大して超純
水の生産量が減少した透過膜は洗浄を行い圧力損失の回
復が計られる。透過膜の洗浄は圧力損失が所定の値に達
すると行われるが、この洗浄工程では薬品が用いられる
場合が多く、システムを薬品でよごすため系列内では洗
浄しないのが普通である。したがって、圧力損失が増大
した透過膜は別に設置した専用の洗浄設備で、洗浄に適
した薬品で洗浄が行われるが、系列内に設置し直す前に
洗浄に用いた薬品を更に洗浄する必要があり大量の超純
水が消費される。また設置し直した後に二次系純水製造
装置全体をクリーンアップする必要があるなど、透過膜
の洗浄は非常に高度の技術と多額の費用を必要とする。

更に、洗浄を繰り返すことにより透過膜の膜劣化も懸念
されることになる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は上述した従来の二次系純水製造装置に用いられ
る膜分離装置の圧力損失の増大を防止することができる
超純水の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

更に膜分離装置の圧力損失の増大を防止することにより
、前記薬品洗浄の回数を減少させて、洗浄に要する超純
水の消費を大幅に低下させることを目的とするものであ
る。

く問題点を解決するための手段〉 上述目的を達成するためになされた本発明よりなる超純
水の製造方法は、一次系純水製造装置から得られる一次
純水を更に処理して超純水を得るにあたり、当該一次純
水を紫外線照射装置、イオン交換樹脂が充填されたポリ
シャー装置の順、あるいはイオン交換樹脂が充填された
ポリシャー装置、紫外線照射装置の順に処理し、次いで
カートリッジ型精密濾過器、透過膜を内蔵する膜分離装
置の順に処理することを特徴とするものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

超純水製造工程では前述したごとく上水、井水、河川水
等を原水として一次系純水製造装置で一次純水を製造す
るが、まず原水の水質に応じて前処理が行なわれる。前
処理装置としては疑集処理、濾過処理、活性炭処理等を
組み合わせて実施される。

そして前処理を通過した原水は、通常の純水製造に適用
されるたとえば２床３塔式の純水装置およびまたは温床
式純水装置、更に逆浸透膜装置で処理される。あるいは
、逆浸透膜装置を先に置き次に２床３塔式の純水装置お
よびまたは温床式純水装置の順で処理される場合もある
。

このような一次系純水製造装置で原水中の大部分の電解
質、微粒子、生菌類等が除去され、通常比抵抗が１０〜
１５ＭΩ・１、微粒子数が１００〜５００個／ｍｌ、生
菌数１０個／　ｍ　１以下程度の一次純水が得られる。

一次系純水製造装置で得られた一次純水は次いで本発明
の二次系純水製造装置で更に処理され、一次系純水製造
装置で除去され得なかった電解質、微粒子、生菌類等が
更に除去され超純水のユースポイントに供給される。

第一図は本発明の実施態様の一例の二次系純水製造装置
のフローを示す説明図である。

ユースポイント７における水質を維持するため、二次系
純水製造装置の末端に設置される膜分離装置６の透過水
は循環ライン８を使い常に循環させるシステムとする。

なお図に記載していないが、膜分離装置６の非透過水は
一次純水製造装置に戻し回収する。

図中１は一次純水槽で一次系純水製造装置（図示せず）
で製造された一次純水を一旦貯蔵するもので、当該一次
純水は送水ポンプ２でまず紫外線照射装置３に導入され
る。

紫外線照射装置では紫外線の殺菌効果を利用して一次純
水中のバクテリア等の生菌を殺菌するために紫外線が照
射される。波長としては２５４ｎｍ付近、照射量として
５００００μワツト・秒／ｄ程度が採用される。なお２
５４ｎｍ付近の波長は一般に殺菌線と言われるもので、
主に殺菌の目的で使用されるが、１８５ｎｍ付近の波長
も含まれており、当該波長は特に水中の有機物の分解に
効果があるので、殺菌とともに水中の有機物も分解され
る。また当該紫外線照射装置で１８５ｎｍ付近の紫外線
を主に照射して水中の有機物の分解を主目的とし、そこ
に含まれる２５ｄｎｍ付近の波長で同時に殺菌すること
もできる。

紫外線照射された純水は引続いてポリシャー装置４に導
入される。

ポリシャー装置４はほぼ完全に再生された強塩基性陰イ
オン交換樹脂と強酸性陽イオン交換樹脂の混合層からな
っている０通常ポリシャー用樹脂の強塩基性陰イオン交
換樹脂と強酸性陽イオン交換樹脂を系外で再生し混合状
態にしてカートリッジ式のイオン交換塔に充填して用い
る。

上述のポリシャー装置４から流出する純水はプリーツ状
、平板状等の０．１．〜１μｍの孔径をもつカートリッ
ジ濾過体を内蔵するカートリッジ型精密濾過器５に供給
され、その全量をいわゆる直行流型で濾過し、その濾過
水を続いてポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリス
ルフォン等を主体とした限外濾過膜や逆浸透膜からなる
透過膜を内蔵した膜分離装置６に供給される。当該膜分
離装置６により、その上流の諸処環により除去できなか
った特に微細な非イオン性物質が除去され、得られる透
過水である高度に精製された超高純度純水は超純水とし
てユースポイント７に供給される。

この超純水の水質は比抵抗１６〜１８ＭΩ・口、微粒子
数２０〜５０個／　ｍ　ｌ以下、生菌数１個／ｍ１以下
である。

従来の二次系純水製造装置には膜分離装置６の流入水を
カートリッジ型精密濾過器で処理することは行われてな
く、したがって前述したごとく比較的短期間で圧力損失
が増大するが、本発明のように当該膜分離装置ｆ６の前
段でその流入水をカートリッジ型精密濾過器４で処理す
ると膜分離装置５の圧力損失の上昇傾向は大幅に軽減さ
れる。またカートリッジ型精密濾過器自身の圧力損失も
比較的長期間使用してもほとんど上昇しない。

〈作用〉 このように二次系純水製造装置において、本発明のごと
くカートリッジ型精密濾過器を通過させた高純度純水を
膜分離装置に供給すると、如何なる理由により膜分離装
置の圧力損失の上昇傾向を大幅に軽減出来るのかは明確
には解明されていないが、微細な非イオン性物質はカー
トリッジ型濾過器を通過する際に、内蔵するカートリッ
ジ濾過体により、電気的に吸着除去されるものと考えら
れる。そしてこの膜分離装置の圧力損失の上昇傾向が大
幅に軽減される現象は透過膜の種類によらずどの膜にお
いても生じ、特定の透過膜に対して現われるものではな
い。なお本発明に用いるカートリッジ型濾過器に使用す
るカートリッジ濾過体としてはプリーツ状、平板状等い
ずれの形態でもよく、またその材質はポリスルフォン、
６ローナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル等いず
れでも良いが、特にプラス荷電を有するカートリッジ濾
過体を用いた方が後段の膜分離装置の圧力損失の上昇傾
向を効果的に抑制することができる。

なお通水流速は０．７〜２．９ｎ？／ｒｒＬｈｒ付近が
採用される。

また第１図に示した実施ａ様は紫外線照射装置をポリシ
ャー装置の前段に設置した例を示したが、ポリシャー装
置、紫外線照射装置、カートリッジ型精密濾過器、膜分
離装置の順で処理しても本発明の効果は同じである。

次に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は次の
実施例に限定されるものではない。

実施例１ 工業用水（工水）に凝集剤を添加し、濾材としてアンス
ラサイトと砂を２層に充填した凝集濾過器に通水をした
あと、強酸性陽イオン交換樹脂、アンバーライト（登録
商標、以下同様、）ＩＲ−１２４を充填した陽イオン交
換塔、遊離炭酸を除去する脱炭酸塔を経て、弱塩基性陰
イオン交換樹脂アンバーライトＩＲＡ−９４および強塩
基性陰イオン交換樹アンバーライトＥＲＡ−４００を充
填した陰イオン交換塔に順次通水を行い、次いで逆浸透
膜５Ｃ−１２００（東し株式会社製）を装備した逆浸透
装置で操作圧２０ｋｇ／ａｊ、回収率８５％で処理し、
さらにアンバーライト２００ＣとアンバーライトＩＲＡ
−９００が１＝１の割合の混合樹脂層からなるミックス
ベッドボリシ中−に通水して処理を行いその流出水を一
次純水とした。

当該一次純水の平均水質は第１表のようであった。

上述の一次純水を第１図に示される本発明によるフロー
からなる二次系純水製造装置により超純水の製造を行っ
た。

一次純水は−ＨＦＲＰ製の一次純水貯槽に貯蔵した後、
送水ポンプで供給するようにした。

一次系純水製造装置と二次系純水製造装置の距離は約２
００ｍであった。

二次系純水製造装置は生菌対策としてまず紫外線照射装
置を設け、ＵＶ光２５３．７層ｍを利用し、系内の性菌
数を出来るだけ少なくした。

紫外線照射装置の後段には外部で特別のコンデシッニン
グおよび再生を行った強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基
性陰イオン交換樹脂とを１：１の割合で混合したカート
リッジ式のカラムに充填したポリシャー装置を設置し、
前記紫外線照射装置の処理水を通水した。なお通水流速
はＳＶ３０　ｈｒ−１とした。

ポリシャー装置に続いて目開き０．２μｍ、プラス荷電
を有するプリーツ状カートリッジ濾過体を内蔵するカー
トリッジ型精密濾過器を設置し、前記ポリシャー装置の
処理水を全量、直行流で通水した。また濾過流速は約０
．６ｎｆ／ｆｆｒ−ｈｒとした。

膜分離装置としては限外濾過膜ＦＣＶ−３０１０（旭化
成工業株式会社製）を装着したものを用い、前記カート
リッジ型精密濾過器の濾過水を通水した。なお入口圧力
３．０ｋｇ／ｃｄ、透過水回収率９０％で運転した。

上述のような本発明の二次系純水製造装置において超純
水を製造した時の、膜分離装置の差圧の上昇を第２図Ａ
（実線）に示した。

第２図Ａに示すごと〈実施例１においては通水日数が１
００日を経ても膜分離装置の差圧は初期差圧を保ってお
り、透過膜の薬品洗浄は全く必要がなかった。なおり−
トリッジ型精密濾過器の差圧も通水日数が１００を経て
もほとんど上昇しなかった。

比較例 実施例１のフローにおいて、カートリッジ型精密濾過器
を設置しないで従来の処理方法、すなわち紫外線照射装
置、ポリシャー装置、膜分離装置の順に処理した時の膜
分離装置の差圧の上昇を第２図Ｃ（点線）に示した。な
お第２図においてグラフＣに矢印が付している部分は薬
品洗浄操作を示している。

比較例においては通水日数が約２７日を経過すると差圧
が２．２ｋｇ／−に上昇し、薬品洗浄の必要が生じた。

薬品洗浄を実施すると差圧は回復するが、はぼ同様なピ
ッチで差圧が上昇し、約２７日間の周期で薬品洗浄の必
要が生じた。

実施例２ カートリッジ型精密濾過器に用いるカートリンジ濾過体
として目開き０．２μｍ１荷電を有しないプリーツ状カ
ートリッジ濾過体を用いる他は実施例１と同一条件とし
て、膜分離装置の差圧の上昇を測定した。その結果を第
２図Ｂ（−点鎖線）に示した。

実施例２においては通水日数が８０日を越えたあたりか
ら膜分離装置の差圧がやや上昇する傾向となっているが
、通水日数が１００日を越えても膜分離装置については
薬品洗浄する程差圧が上昇していない、なおり−トリッ
ジ型精密濾過器の差圧についても実施例１と同様に通水
日数が１００日を経ても上昇しなかった。

〈発明の効果〉 以上の実施例で明らかな通り、本発明方法によれば二次
系純水製造装置に用いる膜分離装置の圧力損失の上昇傾
向を劇的に軽減させることができ、膜分離装置の洗浄工
程の回数を極めて少なくすることができるので、洗浄工
程に要する超純水の消費量を大幅に軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様の一例のフローを示す図であ
る。 第２図は実施例１、比較例、実施例２における膜分離装
置の差圧の上昇変化を示すグラフであり、縦軸は通過膜
の差圧（ｋｇ／ｃｉ）を横軸は通水日数（日）を示す。 １・・・一次純水貯槽　　　２・・・送水ポンプ３・・
・紫外線殺菌装置　　４・・・ポリシャー装置５・・・
カートリッジ型精密濾過器 ６・・・膜分離装置　　　　７・・・ユースポイント８
・・・循環ライン 手続補正書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一次系純水製造装置から得られる一次純水を更に処
   理して超純水を得るにあたり、当該一次純水を紫外線照
   射装置、イオン交換樹脂が充填されたポリシャー装置の
   順、あるいはイオン交換樹脂が充填されたポリシャー装
   置、紫外線照射装置の順に処理し、次いでカートリッジ
   型精密濾過器、透過膜を内蔵する膜分離装置の順に処理
   することを特徴とする超純水の製造方法。 ２、プラス荷電を有するカートリッジ濾過体を使用した
   カートリッジ型精密濾過器を用いる請求項１に記載の超
   純水の製造方法。