CN101687052A - 超纯水制备系统的清洗灭菌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：在对包括超纯水制备装置、超纯水的使用点、以及连接上述超纯水制备装置和上述使用点的超纯水流路的超纯水制备系统进行清洗和灭菌的方法中，将下述清洗灭菌步骤进行2次以上：将系统内至少一部分用碱性溶液清洗的碱清洗步骤，以及该碱清洗后用灭菌水灭菌的灭菌步骤。通过将清洗灭菌步骤进行2次以上，可以高效率地除去超纯水制备系统内的金属、有机物、微粒、活菌，可以在清洗灭菌后在短时间内制备满足要求水质的超纯水。

Description

超纯水制备系统的清洗灭菌方法
技术领域
本发明涉及超纯水制备系统的清洗灭菌方法，特别是涉及对电子产业领域等的超纯水制备系统高效率地进行清洗、灭菌，对系统内的金属、有机物、微粒、活菌产生的污染进行高度清洁的方法。
背景技术
电子产业领域中，使用超纯水作为部件清洗水的一种。特别是半导体制备工厂和晶片制备工厂中应用的超纯水水质要求严格，例如要求电阻率：18.2MΩ·cm以上，微粒：粒径50nm以上的为1个/mL以下，活菌：1个/L以下，TOC(总有机碳，Total Organic Carbon)：1μg/L以下，离子状二氧化硅：0.1μg/L以下，金属类：1ng/L以下，离子类：5ng/L以下。
超纯水的使用场所(使用点)用超纯水供给管路(流路)与超纯水制备装置连接，在该使用点未使用的残留的超纯水经由另外的超纯水供给管路返回上述超纯水制备装置，由此形成循环系统，整体构成超纯水制备系统。
以往，通过碱性溶液进行洗涤，在超纯水制备系统的新设、增设、改造、维护时，将混入到系统内的空气中的灰尘或二氧化硅或铝等微粒、或细菌的尸体、铁锈等水中所含的颗粒、以及制作工艺中产生的膜或管路等的碎屑等(以下将它们总称为“微粒”)适当地排除到系统体系外，使超纯水中粒径50nm以上的微粒达到1个/mL以下(例如专利文献1)。
还有人提出了用于抑制超纯水中活菌的超纯水制备系统的灭菌方法(例如专利文献2、3)。
也有人提出了用碱性溶液对超纯水制备系统内进行清洗，然后用过氧化氢溶液清洗的超纯水制备系统的清洗灭菌方法(专利文献4)。
通过碱性溶液除去微粒的原理如下。
即，附着于超纯水制备系统的管路等的微粒由于其表面电位而与管路等电学、即静电附着。通常，清洗液等溶液中的微粒的表面电位随其液性而变化，特别是通过使溶液的pH变化而显著变化，通过将液体的pH变化为碱性一侧，使微粒带负电，并且其电荷也增加。而构成超纯水制备系统的管路系统等的PVC(聚氯乙烯)或PPS(聚苯硫醚)等有机高分子材料不会发生表面电位的变化，与接触的液体的pH变化无关，具有负电荷。因此，通过使接触的液体的pH变化为碱性，带负电的微粒与系统构成材料电学排斥，容易剥离并除去。
即使作为清洗液使用的碱性溶液浓度低(例如数10mg/L)，该剥离、除去作用也可以充分发挥。因此可以使清洗液为低浓度。这样，清洗液的成分残留在系统内的比例变少，来源于该成分TOC的增加也可得到抑制。结果，可以在短时间内完成清洗作业，可以使超纯水制备系统中制备的超纯水水质立即提高。
通过碱性溶液清洗超纯水制备系统的方法对微粒的除去能力优异，因此可以将附着于超纯水制备系统的微粒迅速地剥离并除去。并且清洗液为低浓度，因此清洗后清洗液中的成分残留使TOC增大的情况较少。因此，可以在短时间内进行清洗作业。
在专利文献4中，通过在该碱性溶液的清洗后进一步注入过氧化氢进行灭菌的清洗灭菌方法，可以有效地进行清洗、灭菌。
专利文献1：特开2000-317413号公报
专利文献2：特开2002-166283号公报
专利文献3：特开2004-275881号公报
专利文献4：特开2002-192162号公报
发明内容
将专利文献4的超纯水系统的清洗灭菌方法用于新设、增设的超纯水制备系统，进行清洗灭菌处理，然后开始超纯水的制备时，在刚清洗灭菌后可以满足活菌为1个/L以下的要求水质，但满足粒径50nm以上的微粒为1个/mL以下的要求水质所需的时间是2周，满足金属类为1ng/L以下的要求水质所需时间为2周。
但是，在最近的超纯水系统的新设、增设中，清洗灭菌处理后要求在1周内满足要求水质，对于该要求，专利文献4所提出的超纯水制备系统的清洗灭菌方法是无法对应的。
因此，本发明的目的在于提供超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其可以高效率地除去超纯水制备系统内的金属、有机物、微粒、活菌，在清洗灭菌后可以在短时间内制备满足要求水质的超纯水。
本发明人为解决上述课题进行了深入的研究，结果发现：将用碱性溶液清洗、然后用灭菌水灭菌的清洗灭菌步骤进行2次以上，由此，可以将采用以往的方法由清洗灭菌后开始制备超纯水到满足要求水质的期间(以下有时称为“投入使用期间”)需要2周的金属类或微生物等污染物高度除去，对于这些项目，本发明可以将投入使用期间缩短为1周以内。
本发明根据上述认识实现，其特征在于：在对包括超纯水制备装置、超纯水的使用点、以及连接上述超纯水制备装置和上述使用点的超纯水流路的超纯水制备系统进行清洗和灭菌的方法中，将下述清洗灭菌步骤进行2次以上：将系统内至少一部分用碱性溶液清洗的碱清洗步骤，以及该碱清洗后用灭菌水灭菌的灭菌步骤。
根据本发明的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，可以高度除去超纯水制备系统体系内的金属、有机物、微粒、活菌，可以使投入使用期间大幅缩短。
附图说明
图1是表示本发明的超纯水制备系统清洗灭菌方法的实施方案的超纯水制备系统的系统图。
图2是表示实施例1和比较例1-3中超纯水中微粒数随时间变化的图。
图3是表示实验例1-6中冲洗清洗时的流速和冲洗清洗时间的关系的图。
图4是表示实验例7-12中碱清洗步骤的时间与碱性溶液中微粒数(相对值)的关系的图。
图5是表示实验例13-18中灭菌步骤的时间和灭菌水中金属浓度(相对值)的关系的图。
具体实施方式
以下说明本发明的超纯水制备系统的清洗灭菌方法的实施方案。
本发明的特征在于：在对包括超纯水制备装置、超纯水的使用点、以及连接上述超纯水制备装置和上述使用点的超纯水流路的超纯水制备系统进行清洗和灭菌的方法中，具有下述清洗灭菌步骤，并将该清洗灭菌步骤进行2次以上：将系统内至少一部分用碱性溶液清洗的碱清洗步骤，以及该碱清洗后用灭菌水灭菌的灭菌步骤。
本发明的超纯水制备系统的清洗灭菌方法如上所述，其特征在于：将含有碱清洗步骤和灭菌步骤的清洗灭菌步骤进行2次以上，优选具有在碱清洗步骤和灭菌步骤之间用1次纯水或超纯水形成的冲洗水对系统内进行清洗的第1冲洗步骤，还优选具有在灭菌步骤之后立即用1次纯水或超纯水形成的冲洗水清洗系统内的第2冲洗步骤。即，优选本发明的1次清洗灭菌步骤包含碱清洗步骤→第1冲洗步骤→灭菌步骤→第2冲洗步骤至少4个步骤。
本发明中，在碱清洗步骤中使用的碱性溶液优选将选自氨、铵化合物、碱金属的氢氧化物和碱金属的氧化物的1种或2种以上的碱性化合物，特别是铵盐和/或碱金属氢氧化物溶解于水中所得，尤其是将氨、铵盐、四烷基铵化合物、氢氧化钠、氢氧化钾等溶解于水中所得。溶剂优选脱盐的水，更优选1次纯水或超纯水。
在碱清洗步骤中使用的碱性溶液的pH如果不为一定值以上，即不为pH9以上，则微粒的剥离效果小。但是，碱性溶液的pH如果过高，则系统内的管路等可能被腐蚀，并且之后的第1冲洗需要较长时间。因此，碱清洗中使用的碱性溶液的pH存在优选的上限值和下限值。
具体来说，该碱性溶液优选pH9-12，更优选pH9.5-11。
对于碱性溶液的温度没有特别限定，考虑到构成超纯水制备系统的部件的耐性，优选20℃以上40℃以下。
灭菌步骤中使用的灭菌水的温度没有特别限定，灭菌水为1次纯水或超纯水时，优选60℃以上的温纯水，关于该温度，在清洗力方面，与碱性溶液的情形同样，优选在不超过构成超纯水制备系统的部件或管路的耐热温度的范围内尽量采取高温度，耐热温度约80℃的PVDF时，灭菌水的温度可以是75-80℃。另外，以不锈钢作为构成材料时，可以在100℃左右的温度下清洗。
管路等材料的耐热性低、无法高温灭菌时，优选使用臭氧水或过氧化氢水溶液，以使在后段不混入杂质，但如果使用臭氧水则浓度控制较难，有时会由于氧化力过强而使管路等腐蚀，因此更优选使用过氧化氢水溶液。过氧化氢水溶液的灭菌力由过氧化氢浓度和液体温度的平衡决定。因此，即使液体温度低，如果提高过氧化氢浓度，也可获得必要的灭菌力。但是，过氧化氢浓度越高则接下来的第2冲洗步骤所需的时间越长，因此不优选过度高的浓度。
因此，使用的过氧化氢水溶液的过氧化氢浓度存在规定的优选范围，具体优选0.01-10重量％，特别优选0.01-5.0重量％。过氧化氢水溶液的溶剂优选脱盐的水，更优选1次纯水或超纯水。
作为灭菌水的过氧化氢水溶液的温度优选10-50℃的范围，可根据过氧化氢浓度或构成超纯水制备系统的部件或管路的耐热温度适当决定。该温度如果比10℃低，则无法获得足够的灭菌效果，还另外需要制备10℃以下冷水的装置，因此成本升高，没有优势。如果比50℃高，则过氧化氢分解，灭菌效果降低显著。如上所述，通过使用过氧化氢水溶液，即使低温灭菌水也可获得充分的灭菌效果，因此超纯水制备系统的构成材料为耐热性低的材料时，灭菌水优选使用过氧化氢水溶液。
获得足够的灭菌力的过氧化氢水溶液的过氧化氢浓度与温度的组合是：过氧化氢浓度为0.01-0.5重量％时所对应的优选的液体温度为30-50℃，过氧化氢浓度为0.5-5.0重量％时所对应的优选的液体温度为10-30℃。
碱清洗步骤和紧接其后的第1冲洗步骤中，碱性溶液或冲洗水的流速如果过慢，则存在通过碱清洗而剥离的微粒再次吸附于管路等上的问题。因此，优选碱清洗时的碱性溶液和第1冲洗时的冲洗水的流速保持一定值以上。使该流速大到一定值以上时，具有下述优点，即发生乱流，可以尽快地除去停留在系统内的液体储存部的微粒。
但是，如果流速过快，则存在压力损失增大的问题，并且伴随着振动，管路等的接合部位可能发生破损(泄漏)，因此存在优选的流速的上限值。
具体来说，碱清洗步骤中碱性溶液和第1冲洗步骤中的冲洗水的流速优选保持为0.3-2.0m/秒，更优选保持为0.5-1.5m/秒。
另外，关于紧随灭菌步骤后的第2冲洗步骤中冲洗水的流速，为了确实地从系统内排出死亡菌体，优选保持至一定值以上。但与上述同样，流速如果过快，则有压力损失增大的问题，并且伴随着振动，可能导致管路等的接合部位的破损(泄漏)，因此存在优选的流速上限值。具体来说，优选将第2冲洗步骤中冲洗水的流速保持为0.3-2.0m/秒，更优选保持为0.5-1.5m/秒。
关于灭菌步骤中灭菌水的流速，由于希望使灭菌水浸透到系统内，因此与碱性溶液或冲洗水的流速相比，可以是较慢的流速。但是，关于流速的上限值，与碱性溶液或冲洗水的情况同样，如果流速过快，则存在压力损失增大的问题，并且伴随着振动，管路等的接合部位可能破损(泄漏)，因此存在优选的流速上限值。具体来说，优选将灭菌水的流速保持为0.1-2.0m/秒，更优选保持为0.3-1.5m/秒。
碱清洗后进行第1冲洗步骤时，关于冲洗清洗结束的判定，在冲洗水的pH，具体来说，输送到使用点的冲洗水返回超纯水制备装置的超纯水供给管路(后述图3中的流路3b)中的冲洗水的pH达到预先设定的pH8以下的值，例如pH6.0-8.0时；或者冲洗水的电阻率，具体来说，使输送到使用点的冲洗水返回超纯水制备装置的超纯水供给管路(后述图3中的流路3b)中的冲洗水的电阻率达到预先设定的10MΩ·cm以上的值，例如电阻率为10.0-18.2MΩ·cm的值时，可判定冲洗清洗完成。
过氧化氢水溶液灭菌后进行第2冲洗步骤时，关于冲洗清洗结束的判定，通过确认冲洗水的过氧化氢浓度，具体来说，输送到使用点的冲洗水返回超纯水制备装置的超纯水供给管路(后述图3中的流路3b)中的冲洗水的过氧化氢浓度为1mg/L以下，未检测出过氧化氢来进行。这里，未检测出过氧化氢例如是指将过氧化氢试纸湿润时不变色，或者通过碘电量滴定法的过氧化氢浓度计得到的测定值为1mg/L以下时。
另外，温纯水灭菌后进行第2冲洗步骤时，在输送到使用点的冲洗水返回超纯水制备装置的超纯水供给管路(后述图3中的流路3b)中的冲洗水的电阻率达到预先设定的10.0MΩ·cm以上的值，例如10.0-18.2MΩ·cm的值时，可判定冲洗清洗完成。
也可以通过时间控制来使冲洗结束，而不进行上述结束判定，这种情况下需要考虑碱性溶液或灭菌水这些试剂和清洗/灭菌产生的杂质的残留，因此必须确保至清洗结束之前的时间有某种程度的缓冲，因此，与上述进行结束判定的情形相比，至冲洗结束所需的时间变长，并且随之而来使用的冲洗水量也增加，因此效率非常差。
本发明中，将包含碱清洗步骤和灭菌步骤的清洗灭菌步骤，优选包含碱清洗步骤、第1冲洗步骤、灭菌步骤和第2冲洗步骤的冲洗灭菌步骤进行2次以上，优选第1次清洗灭菌步骤所需的时间(该清洗灭菌步骤所需的时间是不包含第1、第2冲洗步骤时间的碱清洗步骤和灭菌步骤的合计时间)比第2次以后的清洗灭菌步骤所需的时间短。更优选第1次清洗灭菌步骤和第2次以后的清洗灭菌步骤中，分别使各碱清洗步骤和灭菌步骤在第1次清洗灭菌步骤中的时间比在第2次以后的清洗灭菌步骤中的时间短。
其理由如下。
即，在第1次清洗灭菌步骤的碱清洗步骤中，附着于系统内管路等上的微粒等杂质与大量的碱反应，大量剥离。因此，碱的浓度降低，清洗能力降低，这样微粒等杂质可能会再次附着于系统内的管路等上。另外，第1次清洗灭菌步骤的碱清洗步骤如果长，则剥离的大量微粒在碱性下与系统内的管路等发生化学反应，由此可能使构成超纯水制备系统的部件劣化。因此，优选第1次清洗灭菌步骤的碱清洗步骤的目的是将微粒等杂质粗排除，缩短清洗时间，尽快排出清洗废水，在第2次以后的清洗灭菌步骤的碱清洗步骤中用足够的时间进行高度清洗。
另一方面，在第1次清洗灭菌步骤的灭菌步骤中，通过灭菌水的氧化力(温纯水也由于高温而具有氧化力)使构成超纯水制备系统的非金属制部件的表面附着的金属或浸透到表层部的金属以金属离子的形式溶出。金属离子对与本身发生溶出的部件不同材料的部件进行物理性侵蚀，或使其溶出，从而容易劣化。因此，优选第1次清洗灭菌步骤的灭菌步骤的目的是粗除去从非金属制部件中溶出的金属离子，缩短灭菌时间，尽快排出灭菌废水，在第2次以后的清洗灭菌步骤的灭菌步骤中用足够的时间进行高度灭菌。这里所述的非金属制部件的非金属例如有：硅、PVC(聚氯乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、PVDF(聚乙烯基二氟化物)、FRP(纤维强化塑料)、PFA(四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物)、EPDM(乙烯丙烯二烯三元共聚物)、バイトン(注册商标)(デユポンエラストマ一公司制，氟橡胶)等。
这种情况下，例如第1次的清洗灭菌步骤中的碱清洗步骤的时间(后述的碱性溶液的系统内循环时间)为0.5-2.0小时，例如为1小时，之后的灭菌步骤的时间(后述的灭菌水的系统内循环时间)为0.5-2.0小时，例如为1小时，优选第2次以后的清洗灭菌步骤中的碱清洗步骤的时间为1-3小时，例如为2小时，是第1次清洗灭菌步骤中碱清洗步骤时间的1.5-2倍左右，之后的灭菌步骤的时间是1-3小时，例如为2小时，是第1次清洗灭菌步骤中灭菌步骤时间的1.5-2倍左右。
本发明的1次纯水、超纯水是指以下物质。
1次纯水：电阻率10MΩ·cm以上
TOC 100μg/L以下
超纯水：电阻率15MΩ·cm以上
TOC 1μg/L以下
金属类1ng/L以下
通过这样进行清洗时间的调节，可以将清洗灭菌处理后的投入使用期间进一步确实缩短。
以下参照附图更具体地说明本发明。
图1是表示本发明的超纯水制备系统的清洗灭菌方法的实施方案的系统图的一个例子。
该超纯水制备系统1包含超纯水制备装置2、超纯水的使用点4、和将它们连接的超纯水的流路(管路以及软管)3a、3b。超纯水制备装置2制备的超纯水经由流路3a输送到使用点4，在该使用点4有一部分被使用，未使用的超纯水经由流路3b返回超纯水制备装置2，形成循环系统。
超纯水制备装置(2次纯水装置)2包含罐21、泵22、热交换器23、低压紫外线氧化装置24、脱气装置25、离子交换装置26、超滤膜(UF)装置27的组合。这些装置通过管路或软管连接。根据情况，有时也进一步将具有反渗透膜(RO)的膜分离装置、氧化剂除去装置、与离子交换装置26不同或同样的离子交换装置组合到超纯水制备装置中。
在图1所示实施方案中，在超纯水制备装置2的入口一侧设置有罐21，该罐21接受来自1次纯水制备装置5的1次纯水和从超纯水供给管路3b返回的超纯水。罐21所接受的超纯水原水用泵22供给，依次用热交换器23、低压紫外线氧化装置24、脱气装置25、离子交换装置26、超滤膜装置27进行处理，由此可制备超纯水。
1次纯水例如将原水通过反渗透膜装置处理，然后用离子交换装置处理，进一步通过反渗透膜处理获得。
使用点4表示超纯水的使用场所。对于使用点4的条件没有特别限定。
关于超纯水制备装置2中使用的管路和软管、以及流路3a、3b的管路/软管的形式，只要其成分不会在超纯水中溶出即可，没有特别限定，例如可以采用PVC(聚氯乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、PVDF(聚乙烯基二氟化物)、FRP(纤维强化塑料)、PFA(四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物)、EPDM(乙烯丙烯二烯三元共聚物)、バイトン(注册商标)(デユポンエラストマ一公司制，氟橡胶)、不锈钢等。
为了实现上述超纯水制备系统1的清洁，有时在超纯水制备装置2的脱气装置25、离子交换装置26、超滤膜装置27处分别设置旁通管路25a、26a、27a。根据情况也有时在热交换器23、低压紫外线氧化装置24处安装旁通管路。
在超纯水制备系统1清洗灭菌时，首先选择阀，使脱气装置25、离子交换装置26、超滤膜装置27形成旁通管路，另外进行罐21水位的调节。在热交换器23、紫外线氧化装置24中组合旁通管路时，可以使该线路微微打开。然后，向罐21中注入碱性溶液的原液，使超纯水制备系统的超纯水形成pH9以上的碱性溶液，使泵22动作，使之在超纯水制备系统1内部循环。
在由通过碱性溶液进行的超纯水制备系统的清洗向通过灭菌水进行的超纯水制备系统的灭菌转移之前，优选将来自1次纯水制备装置5的1次纯水作为冲洗水，进行将超纯水制备系统内的碱性溶液挤出到系统外的冲洗清洗。然后，在该冲洗水pH为8以下和/或电阻率为10MΩ·cm以上时，判定碱性溶液的冲洗清洗完成，转移至通过灭菌水进行超纯水制备系统1内的灭菌步骤。
灭菌水灭菌时，与碱性溶液清洗时同样，选择阀，使脱气装置25、离子交换装置26、超滤膜装置27形成旁通管路，另外进行罐21的水位调节。在热交换器23、紫外线氧化装置24中组合旁通管路时，可以使该线路微微打开。然后可根据需要，用热交换器23加热至需要温度，使超纯水制备系统的超纯水形成灭菌水，或者向罐21内注入过氧化氢，使泵22动作，使之在超纯水制备系统内部循环。
在由通过灭菌水进行的超纯水制备系统内的灭菌清洗向接下来的通过碱性溶液进行的超纯水制备系统的清洗转移之前，将来自1次纯水制备装置5的1次纯水作为冲洗水，进行将超纯水制备系统内的灭菌水挤出到系统外的冲洗清洗。然后使用过氧化氢作为灭菌水时，在冲洗水的过氧化氢浓度为1mg/L以下时，判定过氧化氢水溶液的冲洗清洗完成，可以转移至通过碱性溶液进行的第2次碱清洗步骤。
使用温纯水作为灭菌水时，在冲洗水的电阻率达到预先设定的10.0MΩ·cm以上的值，例如10.0-18.2MΩ·cm的值时，判定冲洗清洗完成，可以转移至通过碱性溶液进行的第2次碱清洗步骤。
对于第2次碱性溶液的清洗步骤，除了只使离子交换装置26形成旁通管路进行实施之外，可以按照与上述第1次碱性溶液的清洗步骤同样的操作和同样的条件进行。
但是，第1次碱性溶液的清洗和第2次碱性溶液的清洗未必必须在同一条件下进行，清洗液的pH和温度、所使用碱性化合物的种类、循环流速和时间可以不同。
第2次碱性溶液清洗后，与上述第1次碱性溶液清洗后同样地进行冲洗清洗，然后转移至第2次的灭菌水灭菌步骤。
对于第2次灭菌水灭菌步骤，除了只使离子交换装置26形成旁通管路进行实施之外，可以按照与上述第1次的灭菌水灭菌步骤同样的操作和同样的条件进行。
但是，第1次的灭菌水灭菌和第2次的灭菌水灭菌未必必须在同一条件下进行，灭菌水的温度和种类(温水或过氧化氢水溶液，为过氧化氢水溶液时其浓度)、循环流速和时间可以不同。
第2次灭菌水灭菌之后，与上述第1次的灭菌水灭菌后同样地进行冲洗清洗，然后转移到第3次的碱性溶液灭菌步骤或者重新开始超纯水的制备。
本发明中，将上述碱性溶液的清洗步骤→第1冲洗步骤→灭菌水的灭菌步骤→第2冲洗步骤一系列的清洗灭菌步骤进行2次以上，该清洗灭菌步骤只要是2次以上即可，也可以进行3次或更多。
这样，根据将碱性溶液清洗和灭菌水灭菌的清洗灭菌步骤进行2次以上的本发明的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，在清洗灭菌后制备超纯水时，按照上述专利文献4的方法需要2周的投入使用期间，而本方法通常在约1周以内的投入使用期间即可以进行超纯水采水。
实施例
以下给出实施例、比较例和试验例，更具体地说明本发明。
实施例1
如下所述，进行图1所述超纯水制备系统的清洗。
首先，向超纯水制备装置2的罐21中注入浓度50mg/L的氨水，使pH为10.5，通过泵22以流速1m/秒输送到热交换器23中，调节为常温，然后按照超纯水制备装置2、流路3a、使用点4、流路3b的顺序使氨水循环1小时，清洗该系统。但是脱气装置25、离子交换装置26、超滤膜装置27不清洗，使清洗液经由旁通管路25a、26a、27a迂回。
接着，由未图示的排出管将清洗液排出，向罐21中供给1次纯水作为冲洗水，以流速1m/秒使之在系统内循环，进行将残留在系统内部的清洗液排出的冲洗清洗。
该冲洗清洗进行1小时，在流路3b的冲洗水的pH为8时，向罐21注入过氧化氢，使浓度为0.1重量％，以1m/秒循环1小时。此时的过氧化氢水溶液的温度为40℃。
然后，进行2小时与上述同样的冲洗清洗，无法用过氧化氢试纸检测出过氧化氢水溶液浓度时，结束第1次的清洗灭菌步骤。
接着，不改变浓度和温度，再次进行2小时氨水清洗、1小时冲洗清洗、2小时过氧化氢水溶液灭菌和2小时冲洗清洗，进行第2次清洗灭菌步骤。
清洗结束后进行常规运转，通过测定微粒数来调查使用点4的超纯水水质随时间的变化。超纯水中微粒数的测定中，使用激光散射方式的分析仪器，超纯水中的微粒数用可以监控粒径0.05μm以上微粒数的在线监控仪计数。
该结果如图2所示。
另外，通过ICP-MS的分析(持ち帰り分析)测定常规运转开始36小时后使用点4的超纯水中的金属杂质量，结果如表1所示。
比较例1
实施例1中，在第1次清洗灭菌步骤中不进行氨水的清洗，只进行过氧化氢水溶液的灭菌清洗和之后的冲洗清洗，不进行第2次清洗灭菌步骤，除此之外同样地进行清洗(即只进行1次灭菌)，同样地调查使用点的超纯水中微粒数随时间的变化，结果如图2所示。
比较例2
实施例1中，只进行第1次清洗灭菌步骤，不进行第2次清洗灭菌步骤，除此之外同样地进行清洗灭菌，同样调查使用点的超纯水中微粒数随时间的变化，结果如图2所示。
另外，同样调查运转开始36小时后超纯水中的金属杂质量，结果如表1所示。
比较例3
实施例1中，在第1次清洗灭菌步骤中不进行过氧化氢水溶液的灭菌，只进行氨水的清洗和之后的冲洗清洗，除此之外同样地进行清洗灭菌，同样地调查使用点的超纯水中微粒数随时间的变化，结果如图2所示。
由图2可知，在只进行过氧化氢水溶液灭菌的比较例1中，超纯水中粒径0.05μm以上的微粒数达到1个/mL以下需要1000小时。
在只进行一次氨水清洗和过氧化氢水溶液灭菌的清洗灭菌步骤的比较例2中，超纯水中粒径0.05μm以上的微粒数达到1个/mL以下需要200小时以上。
在进行氨水清洗后进一步进行氨水清洗和过氧化氢水溶液灭菌的清洗灭菌步骤的比较例3中，超纯水中粒径0.05μm以上的微粒数达到1个/mL以下需要60小时。
与此相对，进行两次氨水清洗和过氧化氢水溶液灭菌的清洗灭菌步骤的实施例1中，超纯水中粒径0.05μm以上的微粒数达到1个/mL以下需要20小时，可大幅缩短投入使用期间。
这里所述的投入使用期间是指在新设的亚系统(2次纯水制备装置)中，在各种清洗灭菌结束后开始超纯水制备时，满足超纯水中粒径0.05μm以上的微粒数为1个/mL以下所需要的时间。
比较例4
实施例1中，不进行第2次清洗灭菌步骤中的碱清洗，只进行灭菌和之后的冲洗清洗，除此之外同样地进行清洗灭菌，同样地由使用点超纯水中微粒数随时间的变化调查投入使用期间，为180小时。
比较例5
实施例1中，在第1次清洗灭菌步骤中不进行碱清洗，只进行灭菌和之后的冲洗清洗，除此之外同样地进行清洗灭菌，同样由使用点的超纯水中微粒数随时间的变化调查投入使用期间，为180小时。
以上的实施例1和比较例1-5的结果汇总于表2。
[表1]
Figure G2008800111825D00131
[表2]
(○...有该步骤，-...无该步骤)
Figure G2008800111825D00132
由表1可知，进行2次氨水清洗和过氧化氢水溶液灭菌的清洗灭菌步骤的实施例1中，对于金属杂质量，投入使用期间36小时时为低于0.5ng/L，但只进行1次氨水清洗和过氧化氢水溶液灭菌的清洗灭菌步骤的比较例2中，在36小时时未实现低于0.5ng/L。比较例2中，达到低于0.5ng/L需要240小时。
由表1和表2可知，根据本发明，只是重复进行2次以上碱性溶液的清洗和灭菌水灭菌的清洗灭菌步骤，即可以大幅缩短投入使用期间。
试验例1-6
实施例1中，在与第1次的清洗灭菌步骤中的碱清洗相同条件下进行碱清洗(氨水的流速约1.0m/秒)，然后将碱清洗后的冲洗清洗的冲洗水的流速进行下述表3所示的各种改变，进行冲洗清洗，调查流路3b的冲洗水的pH达到8时所需要的冲洗清洗时间，将冲洗水的流速为2.0m/秒时所需的冲洗清洗时间作为1.0，调查各试验例中冲洗清洗时间的相对值，结果如表3和图3所示。
由这些结果可知，冲洗清洗时的流速为0.3m/秒以上、特别是0.5m/秒以上时，可以进行有效的清洗。另外，流速如果超过1.5m/秒，则清洗效率几乎不提高。
[表3]
    流速(m/秒)   冲洗清洗时间(相对值)
    试验例1     0.2   5.0
    试验例2     0.3   2.2
    试验例3     0.5   1.5
    试验例4     1.0   1.1
    试验例5     1.5   1.0
    试验例6     2.0   1.0
试验例7-12
对第1次清洗灭菌步骤的碱清洗步骤的时间进行各种改变，除此之外在与实施例1同样的条件下进行清洗灭菌步骤，调查碱性溶液中微粒数的差异。通过在线监控测定各试验例中碱性溶液中粒径0.5μm以上的微粒数，以碱清洗步骤的时间为2小时时的微粒数为1，求出相对值。结果如表4和图4所示。
[表4]
清洗时间(小时)   粒径0.5μm以上的微粒数(相对值)
试验例7   0.25   0.15
试验例8   0.5   0.4
试验例9   1   0.8
试验例10   1.5   0.9
试验例11   2   1
试验例12   3   1.05
根据表4或图4可知，如果碱清洗步骤的时间为0.5小时以上，则可以有效地进行碱清洗。相反，碱清洗步骤的时间即使过度延长，清洗能力也不会相应提高。
试验例13-18
将第1次清洗灭菌步骤的灭菌步骤的时间进行各种改变，除此之外在与实施例1同样的条件下进行清洗灭菌步骤，调查灭菌水中的金属浓度的差异。通过ICP-MS测定各试验例中灭菌水中的金属浓度，以灭菌步骤时间为2小时时灭菌水中的金属浓度为1，求出相对值。结果如表5、图5所示。
[表5]
    灭菌时间(小时)     金属浓度(相对值)
试验例13     0.25     0.2
试验例14     0.5     0.6
试验例15     1     0.9
试验例16     1.5     1
试验例17     2     1
试验例18     3     1
根据表5或图5可知，如果灭菌步骤的时间为0.5小时以上，则可以有效地进行灭菌。相反，即使灭菌步骤的时间过度延长，灭菌能力也不会相应提高。
以上采用特定方案对本发明进行了详细说明，在不脱离本发明的意图和范围的条件下可以进行各种变更，这对本领域技术人员来说是显而易见的。
本申请以2007年3月30日提交的日本专利申请(特愿2007-91667)为基础，其全部内容援引到本说明书中。

Claims (13)

1.超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：在对包括超纯水制备装置、超纯水的使用点、以及连接上述超纯水制备装置和上述使用点的超纯水流路的超纯水制备系统进行清洗和灭菌的方法中，具有进行将系统内至少一部分用碱性溶液清洗的碱清洗步骤，以及该碱清洗后用灭菌水灭菌的灭菌步骤的清洗灭菌步骤，并将该清洗灭菌步骤进行2次以上。
2.权利要求1所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：上述碱性溶液是含有铵盐和/或碱金属的氢氧化物的pH9以上的水溶液。
3.权利要求1所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：上述灭菌水是温度为60℃以上的1次纯水或超纯水形成的温纯水，或者过氧化氢浓度为0.01-10重量％、温度为10-50℃的过氧化氢水溶液。
4.权利要求1所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：第1次的清洗灭菌步骤中的碱清洗步骤的时间为0.5小时以上，与第1次清洗灭菌步骤中的碱清洗步骤相比，长时间进行第2次以后的清洗灭菌步骤中的碱清洗步骤。
5.权利要求1所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：第1次清洗灭菌步骤中的灭菌步骤的时间为0.5小时以上，与第1次清洗灭菌步骤中的灭菌步骤相比，长时间进行第2次以后的清洗灭菌步骤中的灭菌步骤。
6.权利要求1所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：具有第1冲洗步骤，即在各清洗灭菌步骤中的碱清洗步骤完成之后立即进行以1次纯水或超纯水作为冲洗水的冲洗清洗。
7.权利要求6所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：使碱清洗步骤中的碱性溶液的流速为0.3-2.0m/秒。
8.权利要求6所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：使第1冲洗步骤中的冲洗水的流速为0.3-2.0m/秒。
9.权利要求6所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：在第1冲洗步骤中，冲洗水的pH为8以下和/或冲洗水的电阻率达到10MΩ·cm以上的预先设定值后，转移到下一个步骤。
10.权利要求1所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：具有第2冲洗步骤，即在各清洗灭菌步骤中的灭菌步骤完成之后立即进行以1次纯水或超纯水作为冲洗水的冲洗清洗。
11.权利要求10所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：使第2冲洗步骤中的冲洗水的流速为0.3-2.0m/秒。
12.权利要求10所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：灭菌步骤中的灭菌水为过氧化氢水溶液，第2冲洗步骤中，在冲洗水的过氧化氢浓度达到1mg/L以下后转移到下一个步骤。
13.权利要求10所述的超纯水制备系统的清洗灭菌方法，其特征在于：灭菌步骤中的灭菌水为温纯水，第2冲洗步骤中，冲洗水的电阻率达到10MΩ·cm以上的预先设定值后转移到下一个步骤。
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