JPS62204892A - 脱塩方法 - 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、粒状活性炭塔と逆浸透膜装置とイオン交換樹
脂塔を組み合わせて、原水中の全存機炭素（以下Ｔ、Ｏ
，Ｃと言う）を除去するとともに脱塩する場合において
、粒状活性炭塔および逆浸透膜装置に一般細菌が繁殖す
るのを防止する方法に関するものである。

〈従来の技術〉 ＬＳＩや超ＬＳＩを生産する電子工業においては、その
中間製品である半導体ウェハーの洗浄にあたり、その製
品の歩留まりを向上するために微粒子数、Ｔ、Ｏ，Ｃ、
イオン等をｐＩ）ｂオーダーまで減少させた、いわゆる
超純水を必要とする。

このような超純水を製造する場合、近年において逆浸透
膜装置が用いられることが多い。

すなわち−次側処理装置として、原水を凝集沈殿、濾過
などをして原水中の懸濁物質等を除去し、当該原水を逆
浸透膜装置で脱塩し、次いで当該脱塩水をさらに２床３
塔式純水製造装置、混床式ポリシャー、精密濾過器等で
処理し、次いで当該−次側処理純水をさらに二次側処理
装置として混床式ポリシャー、紫外線殺菌装置、超濾過
膜装置あるいは逆浸透膜装置で処理して前記超純水を得
るものである。

逆浸透膜装置は逆浸透膜に原水を溶解塩類の浸透圧以上
の加圧下で供給し、塩類の大半を逆浸透膜で阻止して塩
類を減少させた透過水を処理水として得るとともに、塩
類を濃縮した非透過水を排出するものであるが、この処
理中に原水に含まれているＴ、Ｏ，Ｃ等も逆浸透膜で阻
止することができ、前記超純水の製造には好都合である
。

しかしながら前記逆浸透膜装置でＴ、Ｏ，Ｃ等を除去す
ることはできるが、原水中に多量のＴ、０゜Ｃ等が存在
していると逆浸透膜を汚染することとなり、その透過水
量が低下したりして好ましくない。

従って原水中のＴ、Ｏ，Ｃを出来るだけ逆浸透膜装置の
前段で除去するために、粒状活性炭塔が用いられること
が多い。

すなわち原水を凝集沈殿、濾過などの前処理をした後、
粒状活性炭塔であらかじめ可能なかぎりＴ、Ｏ，Ｃを除
去した後、その処理水を逆浸透膜装置で処理するもので
ある。

しかしながら−次側処理装置に粒状活性炭塔を用いると
以下のような新たな問題が生ずることとなる。

すなわち粒状活性炭塔は水中のＴ、Ｏ，Ｃの除去に関し
ては、十分にその能力を発揮するが、粒状活性炭層は一
般細菌の温床となりやすく、粒状活性炭塔で原水を処理
すると、その処理水のＴ、Ｏ。

Ｃは大幅に減少するが、生菌数が大幅に増加するという
欠点がある。さらに後段に設置されている逆浸透膜装置
内にも一般細菌が繁殖し、透過水量が低下したり、また
透過水中に生菌が多量に漏洩してくることとなる。

前述した半導体ウェハーの洗浄用の超純水においては生
菌の存在も製品の歩留まりを低下させる原因となるので
、前記した生菌数の増加は好ましいものではない。

なお一般細菌が繁殖した粒状活性炭塔および逆浸透膜装
置を定期的に熱水あるいは各種の殺菌剤で洗浄して殺菌
処理することも考えられるが、操作が繁雑となり、また
熱水を使用する場合は粒状活性炭塔、逆浸透膜装置、配
管等を耐熱性のものとする必要があり、設備費が増加し
、また殺菌剤を用いる場合は処理コストが増加するとい
う問題の他に、粒状活性炭塔においてはＴ、Ｏ，Ｃ吸着
量を低下させたり、また逆浸透膜装置においては使用す
る逆浸透膜に制約を受けたり、そして当該殺菌剤が通水
中に漏洩する等の問題があって好ましくない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は原水を粒状活性炭塔で濾過し、次いで当該濾過
水を逆浸透膜装置で処理し、次しくでイオン交換装置で
処理する際における前述の欠点を解決し、熱水あるいは
殺菌剤を全く使用することなく、かつ定期的な殺菌処理
等を行うことなく、かつ低コストで粒状活性炭塔および
逆浸透膜装置における一般細菌の繁殖を防止することを
目的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉 微生物の生育はその環境ｐＨによって影響を受け、それ
ぞれの微生物にはその生育好適ｐＨ帯がある。

たとえば一般細菌は中性から弱アルカリ性（ｐＨ７〜８
）に、酵母と黴は弱酸性（ｐＨ６〜７）に最適ｐＨ帯が
あると言われている。

また最適ｐＨ帯から酸性側あるいはアルカリ性側に移る
に従って微生物の生育は次第に抑制され、追には死滅す
るとも言われている。

従って通常の一般細菌はｐＨが低くなればなる程、その
生育が抑制されるようになる。

本発明はこの点に鑑みてなされたもので、Ｈ形カチオン
交換樹脂塔の処理水が通常ｐＨ３前後の酸性であること
から、原水をまずＨ形カチオン交換樹脂塔で処理し、当
該酸性の処理水を粒状活性炭濾過塔に通水することによ
り、Ｔ、Ｏ，Ｃを除去するとともに、粒状活性炭塔にお
ける一般細菌の繁殖を効果的に防止し、次いで当該濾過
水を逆浸透膜装置で処理して残留Ｔ、Ｏ，Ｃを除去する
とともに大部分の脱塩を行い、次いでその透過水をＯＨ
形アニオン交換樹脂の混床塔で処理することを特徴とす
る脱塩方法に関するものである。

く作用〉 図面は本発明の実施態様の一例を示すフローの説明図で
あるが、原水−１をまず凝集沈殿装置２および砂濾過塔
３で処理し、原水中に含有している懸濁物質、コロイド
シリカ、Ｔ、Ｏ，Ｃの一部等を除去する。

なお原水１の水質によっては凝集沈殿装置２を省略して
も差し支えなく、あるいは砂濾過塔３の入口水に凝集剤
等を添加するマイクロフロック濾過を行ってもよい。

次いで当該砂濾過塔３の処理水をＨ形カチオシ交換樹脂
塔４で処理する。当該カチオン交換樹脂塔４は、Ｈ膨強
酸性カチオン交換樹脂単独あるいはＨ形弱酸性カチオン
交換樹脂とＨ膨強酸性カチオン交換樹脂を複層床に充填
したもので、ここで水中のカチオンをＨイオンにイオン
交換する。従ってその処理水は水中に含まれるＣβイオ
ン、ＳＯ，イオン等の鉱酸イオンに相当する鉱酸が生成
されるとともに、水中に含まれているＨＣＯ３イオンは
遊離炭酸となり、そのｐＨは通常３前後の酸性を呈する
。

次いで当該酸性軟水を脱炭酸塔５で処理する。

当該脱炭酸塔５はラシヒリング等の充填層の上部から酸
性軟水を流下するとともに、充填層の下部から空気、窒
素等の気体を流入するもの、あるいは脱炭酸塔５内を減
圧して溶解気体を排除する、いわゆる真空脱気装置であ
り、このような気液接触あるいは減圧処理により、酸性
軟水中の遊離炭酸を除去する。

なお原水中に含まれるＨＣＯ３イオンの量がそれ程多く
ない場合は、当該脱炭酸塔５の設置を省略しても差し支
えない。

本発明は次いで脱炭酸塔５からの脱炭酸水を粒状活性炭
塔６に通水し、脱炭酸水中に含まれているＴ、Ｏ，Ｃの
大半をここで吸着除去する。

当該粒状活性炭塔６は粒状活性炭を充填したものである
が、本発明においては当該充填層に常にｐＨ３前後の酸
性水が接触するので、当該充填層に一般細菌が繁殖する
のを効果的に防止することができる。

また一般に水中に含まれる有機物の内、親水性有機酸類
は系のｐＨが酸性になると溶解度が減少するので、その
結果として水に対する親和力が減少し、活性炭によりよ
く吸着すると言われており、従って本発明においてはこ
れらの親水性有機酸類に起因するＴ、Ｏ，Ｃの除去効果
を向上させることができる。

このような処理により水中のＴ、Ｏ，Ｃの大部分を除去
した粒状活性炭塔６の処理水を次いで逆浸透膜装置７で
処理し、大部分のイオンを除去した透過水８を得るとと
もにイオンを濃縮した非透過水９を得、非透過水９はブ
ローする。なお場合によっては非透過水９の一部を回収
して原水に混合しても差し支えない。

本発明においては逆浸透膜装置７の供給水が酸性なので
、逆浸透膜装置７においても一般細菌が繁殖するのを効
果的に防止することができる。

逆浸透膜装置７の透過水８を次いでＯＨ形アニオン交換
樹脂塔１０に通水し、残留する鉱酸イオン、シリカ、遊
離炭酸等のアニオン成分を除去し、脱塩水を得る。当該
ＯＨ形アニオン交換樹脂塔は、ＯＨ形強塩基性アニオン
交換樹脂単独あるいはＯＨ形弱塩基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複層床に充填した
ものである。

なおＯＨ形アニオン交換樹脂塔ＩＯにかえてこの部分を
Ｈ膨強酸性カチオン交換樹脂とＯＨ形強塩基性アニオン
交換樹脂の混床塔としても差し支えない。要は逆浸透膜
装置７の後段で透過水８中に残留する鉱酸イオン、シリ
カ、遊離炭酸等のアニオン成分を除去することができる
イオン交換塔を用いればよい。

ＯＨ形アニオン交換樹脂塔１０の処理水を次いで温床式
ポリシャー１１、精密濾過塔１２等で処理し、当該−次
側処理純水１３を二次側処理装置に供給する。

本発明の逆浸透膜装置７に使用する逆浸透膜としては、
酢酸セルローズ系膜、ポリアミド系膜およびポリアミド
系とポリスルホン系の複合膜等を用いることができるが
、Ｔ、Ｏ，Ｃの除去能力の優れている前記の複合膜を用
いることが望ましい。

〈効果〉 以上説明したごとく、本発明は原水を先にＨ形カチオン
交換樹脂塔で処理して酸性水を得、当該酸性水を粒状活
性炭塔および逆浸透膜装置で処理し、その透過水をＯＨ
形アニオン交換樹脂塔もしくは混床塔で処理するので、
粒状活性炭塔、逆浸透膜装置には常に酸性水を接触させ
ることができ、両者に一般細菌を繁殖させることがなく
、効果的に原水中のＴ、Ｏ，Ｃを除去できるとともに、
脱塩することができる。

また本発明は、殺菌するための余分な操作をすることな
く、かつ殺直剤を全く使用しないので、低コストでＴ、
Ｏ，Ｃが除去された脱塩水を供給できる。

また本発明では逆浸透膜装置の前段で原水中のカルシウ
ムイオン、マグネシウムイオンなどの硬度成分をＨ形カ
チオン交換樹脂塔で除去できるので、かかる硬度成分の
濃縮による逆浸透膜面におけるスケールの発生がなく、
従って透過水回収率全可能なかぎり高めることができ、
更にＯＨ形アニオン交換樹脂塔もしくは混床塔の前段に
逆浸透膜装置を設置してここで大部分の塩類をあらかじ
め除去するので、使用すべきアニオン交換樹脂量を大幅
に減少せしめることができるという副次的効果も奏する
。

以下に本発明の効果をより明確とするために実施例を説
明する。

実施例 本発明の実施例として、図面に示したフローに従って、
砂濾過塔の処理水をＦＩ形カチオン交換樹脂塔および脱
炭酸塔で処理した。

その結果ｐＨ２，７〜２．９の酸性軟水が得られた。

この酸性軟水を充填層高２ｍの粒状活性炭塔にＬＶ１５
ｍ／Ｈの条件で通水し、その濾過水を逆浸透膜としてポ
リアミド系とポリスルホン系の複合膜である日東電工（
４１製ＮＴＲ−７１９７を装着した逆浸透膜装置で処理
し、その透過水をＯＨ形アニオン交換樹脂塔で処理した
。

Ｈ形カチオン交換樹脂塔およびアニオン交換樹脂塔につ
いては、必要に応じ常法の再生操作を処理中に随時実施
したが、全処理時間として３，０００時間処理を行った
。

その結果、粒状活性炭塔の処理水のＴ、Ｏ，Ｃは０．０
５■ａｓＣ／１となり、また当該処理水に生菌は全く漏
洩しなかった。

更に逆浸透膜装置の透過水のＴ、Ｏ，Ｃは０．０２５■
ａｓＣ／ｌとなり、また当該透過水中にも生菌は全く漏
洩せず、また透過水量が低下することもなかった。なお
砂濾過水のＴ、Ｏ，Ｃは１．０■ａｓＣ／１である。

一方比較のために同様の砂濾過塔の処理水を本発明に用
いたと同じ粒状活性炭塔で同条件で処理し、次いで当該
濾過水を同じ逆浸透膜装置で３，０００時間処理したと
ころ、粒状活性炭塔の処理水のＴ。

Ｏ，Ｃは０．２ｍｇ　ａｓ　Ｃ／　１となり、また当８
亥処理水の生菌数は運転初期６〜１５個／ｍβ、運転中
期９５〜１８５個／ｍβ、３，０００時間後２３０〜３
１０個／　ｍ　ｌであり、処理水中に流出した生菌数は
かなり増加した。

また逆浸透膜装置の透過水のＴ、Ｏ，Ｃはｏ、１■ａｓ
Ｃ７Ｎであり、また透過水の生菌数は運転３゜０００時
間後で２０〜３２個／　ｍ　Ａであった。更に逆浸透膜
装置の透過水量は運転初期と比較して４０％も低下した
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様の一例を示すフローの説明図で
ある。 ■・・・原水　　　　　　２・・・凝集沈殿装置３・・
・砂濾過塔 ４・・・Ｈ形カチオン交換樹脂塔 ５・・・脱炭酸塔　　　　６・・・粒状活性炭塔７・・
・逆浸透膜装置　　８・・・透過水９・・・非透過水 １０・・・ＯＨ形アニオン交換樹脂塔　　　　　　　　
ゝ１１・・・温床式ポリシャー １２・・・精密濾過塔 １３・・・−次側処理純水

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原水をＨ形カチオン交換樹脂塔で処理し、次いでその処
   理水を粒状活性炭塔で処理し、次いでその濾過水を逆浸
   透膜装置で処理し、次いでその透過水をＯＨ形アニオン
   交換樹脂塔もしくはＨ形カチオン交換樹脂とＯＨ形アニ
   オン交換樹脂の混床塔で処理することを特徴とする脱塩
   方法