JPS61101292A - 純水製造装置 - 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］ 本発明は純米製造装置に係り、特に紫外線照射装置とイ
オン交換装置とを組合せた水処理装置において、所定の
処理水質を維持しながらこの紫外線照射装置における電
力消費を低減することができるよう改良された純水製造
装置に関する。

［従来の技術〕 近年、ＬＳＩや超ＬＳＩの開発・量産が盛んに行われて
いる。このＬＳＩやａＬＳ　Ｉの製造においては、多く
の洗浄工程で純水が用いられていることから、純水の製
造技術についても種々研究がなされており、超純水（理
論純水に極めて近い純水）の製造技術が開発されている
。

純水は、通常、凝集、ｉｌ！過、イオン交換処理法など
によって製造されている。しかしながらこのような方法
では細菌の除去は不可能であり、かつ有機物、特に微量
の有機物が処理水に残留するため、たとえば半導体製造
に使用される超純水の要求水質としては不十分であった
。

即ち、一般に天然水はタンニンやリグニンなどの腐敗し
た動植物から由来する有機物質、微生物たとえばシュー
ドモナス、アクロモバクタ−。

エアロバクターなどを含有する。これらの有機物は凝集
濾過、逆浸透膜による処理、限外濾過膜による処理、イ
オン交換法など、あるいはこれらを組合せた処理方法に
よっても完全には除去できず、処理水中にはなお微量の
有機物が残存するのである。

純水中の残存有機物濃度を減少させる処理方法として、
イオン交換処理や逆浸透処理された１次処理水に紫外線
を照射した後、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂か
らなる混合床にて仕上げ処理する方法が公知である（例
えば特公昭５４−１９２２７、同５６−２８１９１）。

かかる、紫外線照射工程を内包する純水製造プロセスに
よれば、１次処理水中に残存する微量有機物質がイオン
化され、この生じたイオン化物質が混合イオン交換樹脂
床にて除去されるので、それだけ有機物濃度の低い純水
が製造される。

［従来の問題点］ しかしながら、従来の紫外線照射工程を内包する純水製
造プロセスにおいて、残存有機物濃度を下げるには、極
めて多量の紫外線を照射せねばならず、紫外線照射装置
の電力消費量が多くならざるを得なかった。

即ち、紫外線を照射することにより、有機物質はイオン
化物質に酸化分解され、紫外線照射量を増加させればそ
れだけ多くの有機物質をイオン化させ得る。ところが、
照射された紫外線のエネルギーにより、イオン化物質は
さらに低分子化合物にまで分解されるようになり、多量
に照射された紫外線のエネルギー量のうち少なからぬ部
分がイオン化反応以外の低分子化反応に使用されてしま
うのである。（例えば、タンニンやリグニンなどに由来
する有機物質は紫外線によりギ酸。

酢酸等の有機酸に分解される。そして、さらに紫外線エ
ネルギーが系に供給される場合には。

ＣＯ２、Ｎ２　、Ｈ２０にまで分解される。）このよう
な、紫外線エネルギーの無駄な消費を抑制するために紫
外線照射量を減少させた場合には、イオン化物質生成量
が少なくなり、残存有機物質濃度が高くなってしまう。

以上のように、従来装置においては、高純度な処理水を
得るために原水中の有機物の酸化分解率が高くなるよう
に装置を運転した場合、紫外線照射により、原水中の＊
機物が有機酸に醸化分解されるにとどまらず、さらにＣ
Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ等にまで酸化分解される、いわば過
剰酸化が行なわれることとなり、電力効率が悪いという
問題が生じていた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の問題点を解決するために、紫外線照
射とこれにより生じたイオン化物質の除去を行なう１処
理工程を複数回行ない得るよう構成したものであって、 被処理水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、該紫外
線照射装置からの処理水を処理するイオン交換装置とか
ら成る純氷製造装置単位体を。

複数個直列にＪ６続してなることを特徴とする純水製造
装置、 を要旨とするものである。

以下に本発明を本発明の純水製造装置の一実施例を示す
第１図を参照しながら詳細に説明する。

本発明の純水製造装置は、第１図に示す如く、紫外線照
射装置とイオン交換装置とからなる純水製造？Ｃ４単位
体１．２を複数個（！ｌＩ’ｓ１図においては２個）直
列に接続してなるものである。

第１図の純水製造装置においては、原水はまず第１の紫
外線照射装置１１ａに導入されて紫外線照射され、これ
により、含有される有機物の多くが有機酸に酸化される
。

有機酸を含む液は、次に第１のイオン交換装置１２ａに
導入され、有機酸が除去される。第１のイオン交換装置
１２ａを通過した液は、なお少最の有機物を含有するが
、この残留有機物は第２の紫外線照射装置１１ｂにおい
て紫外線照射されてほぼ完全に有機酸に分解され、分解
された有機酸は第２のイオン文換装２ｔｌＺｂにおいて
除去される。

このように、紫外線照射及びイオン交換処理を複数回施
された液は、有機物を殆ど含まない純度の高い純水とな
るが、第１図の如く更に混床式イオン交換装置１３を付
設し、この混床式イオン交換装置１３を通過させること
により、より純度の高い純水とすることができる。

第１図においては、純水製造装置単位体を２個りする装
置を記したが、本発明の装置は、この単位体を３個以上
有するものでもよい。

単位体の設置数は、原水中の有機物組成及び濃度、目的
とする処理水のＴＯＣ濃度等に基き、最も効率的な処理
が行われる段数を適宜選定すれば良い。

また紫外線照射量ｆ１４における、有機物の酸化分解を
より完全なものとするために、酸化剤として過酸化水素
を添加し、過酸化水素存在下で紫外線を照射して処理す
るのが好ましい。

この場合には、イオン交換装置には過酸化水素を分解し
得る触媒樹脂を充填し、紫外線照射装置からの液を触媒
樹脂と接触させ過酸化水素を除去するのが好ましい。

触媒樹脂としてはイオン交換樹脂にパラジウムを担持さ
せたものが用いられ、その担持量はイオン交換樹脂に対
し０．１−１ｏ％程度とするのが好ましい。

この触媒樹脂に用いるイオン交換樹脂とじてアニオン交
換樹脂を用いると、少ないパラジウム担持量で優れた効
果を発揮するので好ましい、アニオン交換樹脂としては
、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を母体とした強
塩基性アニオン交換樹脂が好適である。アニオン交換樹
脂のイオン形は、Ｃ１形でもＯＨ形でも良いが、ＯＨ形
の方が処理能力が大きくより好ましい、ＯＨ形の７ニオ
ン交換樹脂をＯＨ形とするには、これに水酸化ナトリウ
ム等のアルカリを通液するのが良い。

アニオン交換樹脂にパラジウムを担持させるには、アニ
オン交換樹脂をカラムに充填し、次いで塩化パラジウム
の酸性溶液を通水するのが良い。

そ　の際、パラジウム担持量は（１２〜ＬＯｇ−Ｐｄ／
ｌ−樹脂程度とするのが好適である。

触媒樹脂としては具体的にはＬｅｗａｉｔ■ＱＣ−ＬＯ
４５（パラジウムを担持したＣ１形強塩基性７ニオン交
換樹脂、バイエル社製）あるいはこれをＯＨ形としたも
のなどが挙げられる。

なお第１図の如く、混床式イオン交換装置ｉ１３を設置
する場合、この温床を構成する樹脂とじては１強酸性カ
チオン交換樹脂のＨ形と強塩基性アニオン交換樹脂のＯ
Ｈ形とを混合して用いる。具体的にはダイヤイオン■Ｐ
Ａ３１２（三菱化成工業株社製）とダイヤイオン＠ＰＫ
２２８（同社製）とを混合したものが好適である。

［作用］ 本発明の純水製造装置によれば、紫外線照射による酸化
処理とイオン交換処理とからなる処理を、複数回施す。

即ち、本発明の装置においては、第１段目の紫外線照射
により原水中の有機物は有機酸の段階まで分解され、こ
の有ａ酸は後続のイオン交換装置で除去される。イオン
交換装置を通過した液になお残留する有機物は、その殆
どが、第２段目又はそれ以降の紫外線照射により有機酸
に分解され、第２段目又はそれ以降のイオン交換装置に
より除去される。

従って１本発明装置においては、従来装置の如＜、１つ
の紫外線照射装置において、原水中の有機物をほぼ完全
に分解するために紫外線照射量を高める必要がなく、電
力効率の向上及び使用電力量の低減を図ることが可能と
なる。また、各々の紫外線照射装置に対する原水負荷が
大幅に低減されることから、これを小型化することがで
き、全体の装置の小型化を図ることも可能となる。

［実施例］ 以下に比較例及び実施例を挙げて、本発明を更に具体的
に説明するが１本発明はその要旨を越えない限り以下の
実施例に限定されるものではない。

なお実施例及び比較例で用いた原水の組成。

紫外線酸化装置及びイオン交換装置の使用は以下の通り
である。

（イ）原水組成 電気室導度　　　　　１．０弘ｓ　／　ｍメタール　　
　　　　５ｓｐｐｍ ＴＯＣ２０ｐｐｍ （ロ）紫外線照射装置 反応槽容量　　　　　１２．５見 紫外線ランプ　　　　０　、４ＫＷ （ハ）イオン交換装置 樹脂塔　　　２１５ｍｍΦＸ５００ｍｍＭイオン交換樹
脂　０Ｃ１０４５ 触媒樹脂　　　　Ｌｅｗａｉｔ　　２００ｍ１再生剤　
　　　　ＮａＯＨ 比較例１ 第２図の従来装置を用い、原水１２．５１にＨ２０２７
１Ｐ　ｐｍ　（理論量の６６％）を添加し、まず紫外線
照射装置ｌｌにおいて２５分間紫外線照射し、その後イ
オン交換装置１２に通水し、あ理水を得た。

紫外線照射の前後の液及び処理水について、Ｔｏｃａ度
、Ｈ２Ｏ２濃度、電気型導度及びＰＨを測定した結果を
表１に示す。

表　　１ 比較例２ 原水１２．５１にＨ２Ｈ２Ｏ２１２０ｐＰ理論必要１）
を添加し、イオン交換装置を使用せず紫外線照射装置の
みによりＴＯＣ除去を行なったところ、処理水のＴＯＣ
濃度が１．７ｐｐｍになるのに６０分間の紫外線照射が
必要であった。

実施例１ 第１図に示す実施例装置を用いて原水の処理を行った。

即ち、原水１２　、５１ニＨ２Ｏ２７０ｐｐｍを添加し
、第１の紫外線照射装置において２５分間紫外線照射し
、その後ｆｊ４１のイオン交換装置に通水する。第２の
イオン交換装置から排出される液を第２の紫外線照射装
置において１０分間紫外線照射し、その後第２のイオン
交換装置に通液した後、混床式イオン交換装置に通液し
処理水を得た。（即ち、本実施例における処理は、比較
例１で得られた処理水を更に１０分間紫外線照射し、そ
の後、触媒樹脂床及び温床式イオン交換を行なったもの
に相当する。） 第２の紫外線照射前の液（比較例！で得られた処理水に
相当）、第２の紫外線照射後の液、第２のイオン交換装
置出口の液及び混床式イオン交換装置出口の液（処理水
）について、ＴＯＣ濃度、Ｈ２０２濃度、電気型導度及
びｐＨを測定した結果を表２に示す。

表　　２ 表２より本発明の純水製造装置により紫外線照射とイオ
ン交換との処理を２回行なうことにより処理水中のＴＯ
Ｃは０．Ｏ５ｐｐｍ以下に低減され、極めて高純度な超
純水が得られることが認められる。また処理時間も短い
。

比較例３ 比較例１．２において、処理水のＴＯＣ濃度が０．Ｏ５
ｐｐｍとなるように紫外線照射を行った。

そのときの照射時間及び紫外線照射装置の消費電力量の
計測結果を表３に示す。

表　　３ 表３より、実施例装置における紫外線照射装置の消費電
力量は比較例に較べ著しく少ないことが明らかである。

［効果］ 以上詳述した通り、本発明の純水製造装置によれば、紫
外線照射とイオン交換とからなる処理を複数回行なうこ
とができる。この処理により、ＴＯＣ濃度の極めて低い
純度の高い純水を短時間で製造することが可能となる。

しかも、有機物の過剰酸化による電力のムダな消費が回
避され、紫外線酸化に必要な電力量を低減することがで
きる。また、酸化剤の必要量も大幅に低減でき、未分解
の酸化剤（Ｈ２０２）も殆ど完全に除去することができ
る。従って、本発明の装置によれ【。

装置のランニングコストを大幅に低減することができ、
また装置の小型化も可能となり、経済的。

工業的に極めて有利である。

【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施例を示す系統図
、第２図は従来の装置を示す系統図である。 ｌ、２・・・・・・純水製造装置単位体、１１、ｌｌａ
、ｌｌｂ・・・・・・紫外線照射装置、１２．１２＆、
１２ｂ・・・・・・イオン交換装置、１３・・・・・・
混床式イオン交換装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、
   該紫外線照射装置からの処理水を処理するイオン交換装
   置とから成る純水製造装置単位体を、複数個直列に接続
   してなることを特徴とする純水製造装置。
2. （２）紫外線が照射される被処理水に過酸化水素が添加
   されており、イオン交換装置内には過酸化水素分解可能
   なイオン交換樹脂が存在することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の純水製造装置。