CN102105408A - 含有有机物的水的处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

打开开关阀(1a)、(5a),关闭开关阀(3a)、(12a),将原水流通到原水供给配管(1)内。打开氧供给配管(2)的开关阀(2a),对原水供给配管(1)内的原水供给氧。含有有机物及氧的原水通过原水供给配管(1)流入到催化剂填充柱(4),与吸附有氢的铂族金属催化剂(4a)接触。由此,使原水中的有机物与铂族金属催化剂(4a)在溶解氧和吸附于金属催化剂的氢的存在下接触,因此,能以低耗能、简单且高效率地除去被处理水中的有机物。

Description

含有有机物的水的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及含有有机物的水的处理方法及装置,特别涉及通过金属催化剂除去被处理水中的有机物的方法及装置。
现有技术
为了进行电子部件的清洗以及表面处理,使用高浓度的药液、洗涤剂,为了冲洗这些药液、洗涤剂,使用大量纯水。另外,为了使纯水的水质提高、排水的再利用率提高,期望开发高度的水处理技术。
作为在超纯水制造工序中除去被处理水中的TOC(总有机碳)成分的方法,广泛实施生物处理或物理化学处理。
例如,有对含有有机物的排水进行生物处理,除去TOC成分后,将生物处理水实施反渗透膜(RO膜)处理进行净化的方法(例如,专利文献1)。
另外,作为物理化学处理,有下述(1)~(3)的方法等。
(1)将含有有机物的排水直接通入RO膜分离装置,除去有机物的方法。
(2)在含有有机物的排水中添加氧化剂,将有机物加热分解的方法。
(3)对含有有机物的排水照射紫外线(UV),分解有机物的方法(例如,专利文献2)等。
如专利文献1所述,将含有有机物的排水实施生物处理后通入RO膜分离装置的方法有通过微生物除去有机物时产生的生物代谢物堵塞RO膜的膜面,使膜的通量降低的问题。另外,RO膜分离装置的供水泵的消耗电力也大。
上述(1)~(3)的方法均存在能量消耗量多的问题。
在(1)的方法中,用于进行RO膜分离装置供水的加压泵的驱动电力大。在直接将含有有机物的排水通入RO膜分离装置时,由于该含有有机物的排水的TOC浓度高,所以在RO膜分离装置内容易发生生物淤积。另外,含有有机物的排水中的有机物为以分子量小的氮化合物(尿素等)所代表的难分解性有机物时,除去效率极差。
在(2)的方法中,在加热分解装置内用蒸汽等加热添加了氧化剂的含有有机物的排水时,需要大量的热能。
在(3)的方法中,需要大量的UV照射电力。需要说明的是,即使有UV照射,在含有有机物的排水中的有机物为难分解性有机物时,分解效率也极差。
专利文献1:日本特开2002-336886号
专利文献2:日本特开2007-185587号。
发明内容
本发明的目的在于提供能以低耗能除去被处理水中的有机物的含有有机物的水的处理方法及装置。
第1方案的本发明的含有有机物的水的处理方法的特征为,使含有有机物的被处理水与铂族金属催化剂接触,除去该有机物。
第 2方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第1方案中,该铂族金属催化剂吸附有氢。
第3方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第2方案中,该被处理水含有溶解氧。
第4方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第2方案或第3 方案中,交替实施对该铂族金属催化剂供给氢、使其吸附氢的氢吸附工序,和使该被处理水与吸附有氢的该铂族金属催化剂接触、除去有机物的有机物除去工序。
第5方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第4方案中,使用多个收容有该铂族金属催化剂的反应容器,用一部分反应容器进行氢吸附工序时,用其他反应容器进行有机物除去工序。
第6方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第1方案至第5方案中的任一方案中,该铂族金属催化剂包含铂族金属的微粒。
第7方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第6方案中,该铂族金属的微粒被担载在载体上。
第8方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第3方案至第7方案中的任一方案中,该被处理水中的溶解氧浓度为1ppb~100ppb。
第9方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第1方案至第8方案中的任一方案中,在使该被处理水与该铂族金属催化剂接触后,使水与阴离子交换树脂及阳离子交换树脂中的至少一方接触。
第10方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第9方案中,使该被处理水与该铂族金属催化剂接触后,将该水进行脱气处理,接着,使该脱气处理水与阴离子交换树脂及阳离子交换树脂中的至少一方接触。
第11 方案的含有有机物的水的处理方法的特征在于,在第1方案至第10方案中的任一方案中,被处理水为超纯水制造用被处理水。
第12方案的含有有机物的水的处理装置是使含有有机物及溶解氧的被处理水与吸附有氢的铂族金属催化剂接触来除去有机物的装置,其特征为,具有分别收容了铂族金属催化剂的多个反应容器、对该反应容器供给被处理水的供水单元、对该反应容器供给氢的氢供给单元、以及交替对该反应容器供给被处理水与供给氢的转换单元,该转换单元是依次转换供给氢来进行氢吸附工序的反应容器的单元,且构成为对进行氢吸附工序的反应容器以外的反应容器供给被处理水进行有机物除去工序。
第13方案的含有有机物的水的处理装置的特征在于,在第12方案中,具备导入由前述反应容器流出的处理水的、具有阴离子交换树脂及阳离子交换树脂中的至少一方的离子交换单元。
第14方案的含有有机物的水的处理装置的特征在于,在第13方案中,具备导入由前述反应容器流出的处理水的脱气装置,来自该脱气装置的脱气处理水被导入前述离子交换单元。
本发明的含有有机物的水的处理方法及装置由于使含有有机物的被处理水与铂族金属催化剂接触,通过铂族金属催化剂的催化作用除去该有机物,所以能以低能耗简单地除去有机物。该含有有机物的水的处理方法及装置不需要RO膜处理、UV照射处理,能量消耗量少。
在本发明中,如果铂族金属催化剂吸附氢,被处理水含有溶解氧,则有机物的除去效率提高。需要说明的是,被处理水中的溶解氧浓度优选为1ppb以上。
在本发明的含有有机物的水的处理方法中,优选交替实施对铂族金属催化剂供给氢使其吸附氢的氢吸附工序、和使被处理水与该吸附有氢的铂族金属催化剂接触除去有机物的有机物除去工序。由此,能够使铂族金属催化剂充分吸附氢,提高有机物除去效率。
另外,在本发明中,也可以将铂族金属催化剂收容于多个反应容器,在用一部分反应容器进行氢吸附工序的期间,用其他反应容器进行有机物除去工序,并且依次转换进行该氢吸附工序的反应容器。由此,能够连续地实施被处理水中的有机物的除去处理。
该铂族金属催化剂也可包含铂族金属的微粒。该铂族金属微粒也可以被担载于载体表面。另外,铂族金属催化剂也可以在陶瓷球等基体上通过镀敷等形成铂等铂族金属被膜。
在本发明中,也可以在使被处理水与铂族金属催化剂接触后,使该水与阴离子交换树脂及阳离子交换树脂中的至少一方离子交换树脂接触。由此,能够利用离子交换树脂吸附除去因TOC分解而产生的有机酸。另外,也可以在与离子交换树脂接触前,进行用铂族金属催化剂处理后的水的脱气处理。由此,因为能够除去因有机物分解等而产生的二氧化碳,所以减轻对阴离子交换树脂的碳酸根离子负荷。
本发明适用于处理用来制造超纯水的原水、例如自来水、井水、地表水、来自半导体或电子部件等制造工序的排水等。本发明适用于有机物浓度作为TOC为1~100ppb、特别是1~50ppb左右的原水的处理。
附图说明
图1是表示本发明的含有有机物的水的处理方法及装置的实施方案的系统图。
图 2是表示本发明的含有有机物的水的处理方法及装置的其他实施方案的系统图。
具体实施方式
以下,参照附图,详细说明本发明的含有有机物的水的处理方法及装置的实施方案。
[第1实施方案:图1]
图1是表示本发明的含有有机物的水的处理方法及装置的实施方案的系统图。在图1中,关闭状态的开关阀被涂黑,打开状态的开关阀用空心表示。首先,说明处理装置的构成。
<处理装置的构成>
如图1所示,具备开关阀1a的原水供给配管1连接于催化剂填充柱(反应容器)4 的流入口。在原水供给配管1的中途,连接具备开关阀2a的氧供给配管2和具备开关阀3a的氢供给配管3。
在催化剂填充柱4内,收容(在本实施方案中填充)有铂族金属催化剂4a。在该铂族金属催化剂4a上吸附有氢。催化剂填充柱4的详细情况如后所述。
催化剂填充柱4的流出口经由具备开关阀5a的流出配管5连接于脱气膜组件6的液相室6a。从流出配管5的中途,分出具备开关阀12a的脱出配管12。
脱气膜组件6通过气体透过膜6c区分成液相室6a与气相室6b。气相室6b经由配管10连接于真空泵11。
气体透过膜6c是氧、氮、二氧化碳、水蒸汽等气体透过、但水不透过的膜,可使用例如有机硅类膜、聚四氟乙烯类膜、聚烯烃类膜、聚氨酯类膜等。
膜脱气组件6 的减压侧(气相室6b)的压力优选为5~10kPa。因在减压侧若干水蒸汽透过气体透过膜6c而出来,所以优选氮等气体流向减压侧,除去水分来防止膜性能降低。如果减压侧的压力不足5kPa,则透过气体透过膜6c的水蒸汽量可能变得过大。如果减压侧的压力超过10kPa,则气体的除去效率可能降低。气相室6b的氮等气体的流量优选为对液相室6a的通水量的5~25体积%。通过使用该膜脱气组件6,能够除去水中的溶解氧及溶于水的二氧化碳。
脱气膜组件6的液相室6a经由配管7连接于离子交换树脂柱8的流入口。
在离子交换树脂柱8内填充离子交换树脂8a。离子交换树脂柱8优选为作为离子交换树脂8a,对应于离子负荷混合填充了强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂的非再生型混合床式离子交换装置。通过混合床式离子交换装置,可以完全除去水中的阳离子与阴离子,进而获得电导率极低的超纯水。在离子交换树脂柱8中,残留有机物、在有机物的分解过程中产生的有机酸等也被除去。
在离子交换树脂柱8的流出口连接有处理水配管9。
<催化剂填充柱4的构成>
作为填充在催化剂填充柱4内的铂族金属催化剂4a的铂族金属,可以举出钌、铑、钯、锇、铱及铂。上述铂族金属能够单独使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,也可以使用包含2种以上金属的合金。另外,也可以不将天然生产的混合物的精制品分离成单体进行使用。其中,因为铂、钯、铂/钯合金单独或它们两种以上的混合物的催化活性强,所以可特别优选地使用。
该铂族金属催化剂4a可以为铂族金属的微粒,也可以为使铂族金属的纳米胶体粒子担载在载体表面的金属担载催化剂。另外,铂族金属催化剂也可以通过镀敷等在陶瓷球等基体上形成铂等铂族金属被膜。
制造铂族金属的纳米胶体粒子的方法没有特别限定,可以举出金属盐还原反应法、燃烧法等。其中,金属盐还原反应法由于制造容易、能够获得稳定品质的金属纳米胶体粒子,所以优选使用。在利用金属盐还原反应法时,例如在铂等铂族金属的氯化物、硝酸盐、硫酸盐、金属配位化合物等的0.1~0.4mmol/L水溶液中,以相对于铂族金属为4~20当量倍添加乙醇、柠檬酸或其盐、甲酸、丙酮、乙醛等还原剂,煮沸1~3 小时,由此能够制造铂族金属的纳米胶体粒子。另外,例如在聚乙烯基吡咯烷酮水溶液中溶解1~2mmol/L六氯铂酸、六氯铂酸钾等,添加乙醇等还原剂,在氮气氛下加热回流2~3小时,能够制造铂纳米胶体粒子。
铂族金属的纳米胶体粒子的重量平均粒径优选为1~50nm,更优选为1.2~20nm,特别优选为1.4~5nm。如果金属纳米胶体粒子的重量平均粒径不足1nm,则对TOC分解除去的催化活性可能降低。如果金属纳米胶体粒子的重量平均粒径超过50nm,则纳米胶体粒子的比表面积可能变小、对TOC分解除去的催化活性可能降低。
担载铂族金属的纳米胶体粒子的载体没有特别限定,例如可以举出氧化镁、氧化钛、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、氧化锆、活性碳、沸石、硅藻土、离子交换树脂等。其中,可以特别优选地使用阴离子交换树脂。因为铂族金属的纳米胶体粒子具有电偶极子层,带负电,所以稳定地担载于阴离子交换树脂,难以剥离。该阴离子交换树脂优选为以苯乙烯-二乙烯苯共聚物为母体的强碱性阴离子交换树脂,特别是凝胶型树脂更优选。阴离子交换树脂的交换基优选为OH形态。
铂族金属的纳米胶体粒子对阴离子交换树脂等载体的担载量优选为0.01~0.2重量%,更优选为0.04~0.1重量%。如果金属纳米胶体粒子的担载量不足 0.01重量%,则对有机物分解除去的催化活性可能不足。金属纳米胶体粒子的担载量为 0.2 重量%以下时,对有机物的分解除去表现出充分的催化活性,通常不必担载超过 0.2 重量%的金属纳米胶体粒子。另外,如果金属纳米胶体粒子的担载量增加,则金属向水中的溶出可能变大。
<有机物除去工序>
接下来说明除去被处理水中的有机物(TOC成分)的有机物除去工序。
在图1所示的装置中,打开开关阀1a、5a,关闭开关阀3a、12a,使原水流通入原水供给配管1。
在原水中的溶解氧浓度低时,打开氧供给配管 2的开关阀2a,对原水供给配管1内的原水供给氧。该氧的供给量优选为能够充分进行原水中的有机物的分解反应的程度。具体而言,原水中的溶解氧与由氧供给配管 2供给的氧的总摩尔浓度优选为原水中的有机物的碳的摩尔浓度的1倍以上,为了充分地进行有机物除去反应,更优选为5 倍以上。导入催化剂填充柱4 内的水的溶解氧浓度为1ppb以上,例如为1~100ppb,特别优选为5~50ppb。
含有有机物及溶解氧的原水通过原水供给配管1流入催化剂填充柱4,与吸附了氢的铂族金属催化剂4a接触。由此,在氢及氧的共存下,原水中的有机物与铂族金属催化剂接触,有效地分解除去有机物。铂族金属催化剂4a 为担载有0.01~0.2重量%的铂族金属的纳米胶体粒子的阴离子交换树脂时,对催化剂填充柱4的通水速度(SV)优选为10~500hr-1,特别优选为50~300hr-1左右。
在氢及氧的共存下,通过铂族金属催化剂4a的催化作用有效地分解除去有机物的理由推测如下。
即,在铂族金属催化剂的存在下,吸附于铂族金属催化剂的氢与原水中的氧结合,使得电子不均匀地存在于铂族金属催化剂表面。
结果,推测尿素等有机物具有的非共价电子对结合(吸附)在铂族金属催化剂表面的电子稀疏的部分。
接下来,通过供给氢,氧与氢接触形成水时,非共价电子对的结合被切断,有机物从金属催化剂上脱离,回到原来的状态。认为通过由此反复进行有机物的吸附、脱离,使得有机物分解,从原水中被除去。
如此除去了有机物的水通过配管5流入到脱气膜组件6的液相室6a,除去二氧化碳、氧、氮等气体。
用该脱气膜组件6进行了脱气的脱气处理水通过配管7流入离子交换树脂柱8。通过该离子交换树脂柱8内的离子交换树脂8a,吸附除去含有在脱气处理水中的未分解有机物、在有机物的分解过程中产生的有机酸等。离子交换处理水从配管9被排出到体系外。
<氢吸附工序>
持续进行上述有机物除去工序使得催化剂填充柱4内的铂族金属催化剂4a的氢吸附量变少时,实施氢吸附工序。
铂族金属催化剂的氢吸附量是否变少例如可以通过测定对催化剂填充柱4的流入水及流出水的溶解氧浓度,其浓度差是否为规定值以下来判断。即,如果催化剂填充柱4的流入水的溶解氧浓度与流出水的溶解氧浓度之差为规定值以下,则因为氢吸附量充分,所以溶解氧通过与氢的反应被除去,相反如果超过规定值,则氢吸附量不足。
在实施氢吸附工序时,在图1所示的阀开关状态下,首先关闭开关阀1a、2a,排出催化剂填充柱4内的水后,关闭开关阀5a。
接着,打开开关阀3a,氢经由配管3及配管1导入催化剂填充柱4内,使氢吸附在柱4内的铂族金属催化剂4a上。此时,也可以关闭开关阀12a,对催化剂填充柱4内进行加压,促进氢的吸附。另外,也可以打开开关阀12a,将来自柱4的氢从配管12排出,使氢流通到催化剂填充柱4内。
在使氢充分吸附于铂族金属催化剂4a上后,关闭开关阀3a,打开开关阀1a、2a及12a,使原水充满催化剂填充柱4内。接着,关闭开关阀12a,打开开关阀5a,使其为图1的阀开关状态,回归有机物除去工序。
上述实施方案为本发明的一例,本发明不限于上述实施方案。
例如,省略氢吸附工序,铂族金属催化剂4a的氢吸附量变少时,可以将铂族金属催化剂4a更换成新品。
在上述氢吸附工序中,对催化剂填充柱4供给氢气后,为了省略抽出该氢气的处理,也可以从氢供给配管3供给氢水来代替氢气。作为此氢水,使用使氢溶解于来自于处理水配管9的处理水、TOC浓度比该处理水低的水中得到的氢水等。
也可以从氧供给配管 2供给氧水代替氧气。作为该氧水,使用使氧溶解于来自处理水配管9的处理水、TOC浓度比该处理水低的水得到的氧水等。
[第2实施方案:图2]
图2是表示本发明的含有有机物的水的处理方法及装置的其他实施方案的系统图。在图2中,关闭状态的开关阀被涂黑,打开状态的开关阀用空心表示。
本实施方案通过并列设置 2个催化剂填充柱,使实施上述催化剂填充柱的氢吸附工序的时机不同,能够连续实施被处理水的处理。
<处理装置的结构>
原水供给配管 20分支成具备了开关阀 21a的分支管21和具备了开关阀22a的分支管22。分支管21、22连接于催化剂填充柱41、42的流入口。在原水供给配管20的中途部分,连接着具备了开关阀 23a的氧水配管 23 的一端侧,该配管23的另一端侧连接于氧溶解膜组件50的液相室50a。
氧溶解膜组件50通过气体透过膜50c被区分成液相室50a与气相室50b。在气相室50b连接有氧气供给配管51和具备真空泵53的排出配管52。在液相室50a,连接有供水配管54的液相室50a如上所述连接着具备开关阀23a的氧水配管 23。对供水配管54供给来自于后述处理水配管9的处理水或TOC浓度比该处理水低的水。
如下所述,通过氧溶解膜组件50制造氧水。
从氧气供给配管51对气相室50b供给氧气,同时从供水配管54对液相室50a供给水。被供给到气相室50b内的氧气的一部分透过气体透过膜50c,溶于液相室50a内的水。气相室50b内的氧气的残余部分与从液相室50a透过气体透过膜50c而来的水蒸汽、其冷凝水一同被真空泵53抽吸,从排出配管52被排出。该液相室50a内的氧水经由氧水配管 23 被供给到原水供给配管20。
氢溶解膜组件60内被气体透过膜60c区分成液相室60a与气相室60b。气相室60b连接着氢气供给配管61和排出配管62。液相室60a连接着供水配管64和氢水配管30。氢水配管30分支成具备开关阀31a的分支管31和具备开关阀32a的分支管32。分支管31、32被连接于原水供给配管20的分支管21、22。对供水配管64供给来自后述处理水配管9的处理水或TOC浓度比该处理水低的水。
如下所述,通过氢溶解膜组件60来制造氢水。
从氢气供给配管61对气相室60b供给氢气,同时从供水配管64对液相室60a供给水。被供给到气相室60b内的氢气的一部分透过气体透过膜60c,溶于液相室60a内的水。气相室60b内的氢气的残余部分与从液相室60a透过气体透过膜60c而来的水蒸汽或其冷凝水等一同从排出配管62被排出。该液相室60a内的氢水经由氢水配管30及分支管31、32供给至原水供给配管20的分支管21、22。
流出配管43、44的一端侧连接于催化剂填充柱41、42的流出口。流出配管43、44的另一端侧合流成配管45。配管45的前端连接于脱气膜组件6的气相室6a。
催化剂填充柱41、42的结构与图1的催化剂填充柱4相同。
流出配管43、44分别具有开关阀43a、44a。在比流出配管43、44的开关阀43a、44a更上游侧,分别连接有具备开关阀46a、47a的脱出配管46、47。
脱气膜组件6及比其更下游侧的结构与图1的结构相同,对于发挥相同功能的构件标注相同符号。
接下来说明使用由此构成的处理装置的运转例。
<对催化剂填充柱41通入原水的运转例>
使开关阀为图2所示的开关状态。具体而言,将开关阀 21a、23a、32a、43a打开,将开关阀 22a、31a、44a、46a、47a关闭。
由此,如下述说明所述,通过催化剂填充柱41对原水进行处理,同时氢被催化剂填充柱42内的铂族金属催化剂42a吸附。
原水的处理
原水通过原水供给配管20内,来自氧溶解膜组件50的氧水由配管23供给后,通过分支管 21供给到催化剂填充柱41。
由此,在氢及氧的共存下,原水中的有机物与柱41内的金属催化剂41a接触,有机物被有效地分解除去。
除去了有机物的水通过配管43、45 流入脱气膜组件6的液相室6a,使二氧化碳、氧,氮等气体被除去。
在被该脱气膜组件6脱气的脱气处理水通过配管7流入离子交换树脂柱8,未分解的有机物、在有机物的分解过程中产生的有机酸等被柱8内的离子交换树脂8a吸附除去。处理水被从处理水配管9排出到体系外。
氢的吸附
由氢溶解膜组件60制造的氢水通过氢水配管30及配管32流入催化剂填充柱42。由此,氢吸附在柱42内的铂族金属催化剂42a上。
<使原水通入催化剂填充柱42的运转例>
持续进行上述运转例使得催化剂填充柱41内的铂族金属催化剂41a的氢吸附量变少时,如下所述,将原水的供给对象从催化剂填充柱41转换成催化剂填充柱42,同时使氢吸附在催化剂填充柱41内的铂族金属催化剂41a上。
即,在图2的阀开关状态下,关闭开关阀32a,打开开关阀22a,用原水充满催化剂填充柱42内后,打开开关阀44a。由此,使原水通入催化剂填充柱42,进行处理。
另外,关闭开关阀 21a、43a,打开开关阀46a,将催化剂填充柱41内的水从配管46 排出。接着,关闭开关阀46a,打开开关阀31a,对催化剂填充柱41内供给氢水,使氢吸附在柱41内的铂族金属催化剂41a上。
依据本实施方案,通过使催化剂填充柱41与催化剂填充柱42的氢吸附处理的时机不同,能够连续地实施原水的处理。
即,将原水通入催化剂填充柱41,进行原水的处理,同时对催化剂填充柱42供给氢水,进行对铂族金属催化剂42a的氢吸附处理,然后,通过开关阀的开关,转换原水与氢水的流路,对催化剂填充柱41供给氢水,进行铂族金属催化剂41a的氢吸附处理,同时将原水通入催化剂填充柱42,进行原水的处理。由此,通过交替转换进行原水的处理的催化剂填充柱与进行氢吸附处理的催化剂填充柱,可进行原水的连续处理。
需要说明的是,在图2中,使用2个催化剂填充柱,但也可以并列配置3个以上催化剂填充柱,转换原水处理与氢吸附处理,进行连续处理。
[实施例]
以下,使用实施例及比较例,详细说明本发明。
[实施例1]
使用图1的装置,在以下的条件下进行原水的处理。
铂族金属催化剂(催化剂树脂):栗田工业(株)制“Nanosaver?”(铂纳米胶体担载树脂),360mL
脱气膜组件:Celgard社制“Liquicel?G420”
离子交换树脂:栗田工业(株)制强碱性阴离子交换树脂“KR-U A1”221.5mL与栗田工业(株)制强酸性阳离子交换树脂“KR-UC1”138.5mL的混合树脂
水量:0.72L/min
作为原水,使用使尿素3ppb(碳换算浓度)溶于超纯水得到的合成排水。
关闭氧供给配管 2的开关阀 2a及氢供给配管3的开关阀3a,没有对原水供给氧及氢。
催化剂填充柱4的入口处的原水的溶解氧浓度为20ppb。
预先使金属催化剂吸附氢。
测定离子交换树脂柱8的出口配管9内的处理水的TOC浓度,结果为1ppb以下。
[比较例1]
使用低压UV灯装置(日本PHOTOSCIENCE社制“AZ-26”)代替催化剂填充柱4,使原水的水量为5L/min,除此之外,与实施例1同样地进行原水的处理。
测定离子交换树脂柱8的出口配管9内的处理水的TOC浓度,结果为3ppb,尿素完全没有被分解。
使用特定的方案,详细说明本发明,但是对本领域技术人员来说可以在不脱离本发明的主旨和范围内进行各种变更是显而易见的。
需要说明的是,本申请基于2008年7月28日申请的日本专利申请(日本特愿2008-193626),通过引用来援引其全部内容。

Claims (14)

1.一种含有有机物的水的处理方法,其特征为,使含有有机物的被处理水与铂族金属催化剂接触,除去该有机物。
2.如权利要求1所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,该铂族金属催化剂吸附有氢。
3.如权利要求 2所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,该被处理水含有溶解氧。
4.如权利要求 2所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,交替实施对该铂族金属催化剂供给氢使其吸附氢的氢吸附工序、和使该被处理水与吸附了该氢的该铂族金属催化剂接触除去有机物的有机物除去工序。
5.如权利要求4所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,使用多个收容了该铂族金属催化剂的反应容器,用一部分反应容器进行氢吸附工序时,用其他反应容器进行有机物除去工序。
6.如权利要求1所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,该铂族金属催化剂包含铂族金属的微粒。
7.如权利要求6 所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,该铂族金属催化剂的微粒被担载于载体。
8.如权利要求3 所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,该被处理水中的溶解氧浓度为1ppb~100ppb。
9.如权利要求1所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,使该被处理水与该铂族金属催化剂接触后,使该水与阴离子交换树脂及阳离子交换树脂中的至少一方接触。
10.如权利要求9所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,使该被处理水与该铂族金属催化剂接触后,将该水进行脱气处理,接着,使该脱气处理水与阴离子交换树脂及阳离子交换树脂中的至少一方接触。
11.如权利要求1所述的含有有机物的水的处理方法,其特征在于,被处理水为超纯水制造用被处理水。
12.一种含有有机物的水的处理装置,是使含有有机物及溶解氧的被处理水与吸附有氢的铂族金属催化剂接触除去有机物的装置,其特征为:
具有:
分别收容了铂族金属催化剂的多个反应容器,
对该反应容器供给被处理水的供水单元,
对该反应容器供给氢的氢供给单元,以及
转换对该反应容器供给被处理水与供给氢的转换单元;
该转换单元是依次转换供给氢进行氢吸附工序的反应容器的单元,并且其构成为对进行氢吸附工序的反应容器以外的反应容器供给被处理水,进行有机物除去工序。
13.如权利要求12所述的含有有机物的水的处理装置,其特征在于,具备导入从前述反应容器流出的处理水的、具有阴离子交换树脂及阳离子交换树脂中的至少一方的离子交换单元。
14.如权利要求13 所述的含有有机物的水的处理装置,其特征在于,具备导入从前述反应容器流出的处理水的脱气装置,
来自该脱气装置的脱气处理水被导入前述离子交换单元。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5499753B2 (ja) * 2010-02-18 2014-05-21 栗田工業株式会社 水処理方法及び装置
JP5804468B2 (ja) * 2010-08-17 2015-11-04 ジョプラックス株式会社 浄水カートリッジ及びその製造方法並びに浄水器
JP5552977B2 (ja) * 2010-09-10 2014-07-16 栗田工業株式会社 溶存物質濃度の測定方法
JP5715870B2 (ja) * 2011-04-06 2015-05-13 日本化成株式会社 高純度尿素水の製造方法
EP3421055B1 (en) 2011-08-25 2020-02-05 Tersano Inc. Treatment of water to extend half-life of ozone
US10752526B2 (en) * 2012-02-12 2020-08-25 Bluflow Technologies, Inc. Method for destruction of reducible contaminants in waste or ground water
JP5919960B2 (ja) * 2012-03-30 2016-05-18 栗田工業株式会社 有機物含有水の処理方法
US8882967B1 (en) * 2014-05-14 2014-11-11 The Southern Company Systems and methods for purifying process water
JP6415159B2 (ja) * 2014-07-29 2018-10-31 オルガノ株式会社 有機溶剤精製システム及び方法
JP6427378B2 (ja) * 2014-10-06 2018-11-21 オルガノ株式会社 アンモニア溶解水供給システム、アンモニア溶解水供給方法、およびイオン交換装置
JP6430772B2 (ja) * 2014-10-06 2018-11-28 オルガノ株式会社 炭酸ガス溶解水供給システム、炭酸ガス溶解水供給方法、およびイオン交換装置
CN105084494A (zh) * 2015-08-06 2015-11-25 沈健龙 一种去除制药厂废水中炔雌醇和乙炔雌二醇的方法
CN105060574A (zh) * 2015-09-17 2015-11-18 温州泓呈祥科技有限公司 一种去除醇酸树脂车间废水中三甲苯的方法
JP7040008B2 (ja) * 2017-12-27 2022-03-23 栗田工業株式会社 Toc除去装置
EP3793947B1 (en) * 2018-05-17 2022-06-29 SABIC Global Technologies B.V. A process to recycle water condensate from co2 off gas stream
JP7183208B2 (ja) 2020-02-14 2022-12-05 栗田工業株式会社 超純水製造装置及び超純水製造方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3052527A (en) * 1957-05-03 1962-09-04 Smith Corp A O Apparatus for removing dissolved oxygen from water
JPS5271000A (en) * 1975-12-10 1977-06-13 Tokuyama Soda Co Ltd Production of hydrogen peroxide
JPS5864188A (ja) * 1981-10-15 1983-04-16 Osaka Gas Co Ltd 廃水処理方法
US4786418A (en) * 1988-03-11 1988-11-22 Union Carbide Corporation Process for aqueous stream purification
US5124292A (en) * 1990-03-30 1992-06-23 Chem Char Research, Inc. Process for the regeneration of activated carbon product by reverse burn gasification
DE4127918A1 (de) * 1991-03-05 1992-09-10 Interox Int Sa Verfahren zur herstellung von wasserstoffperoxid
JPH0818040B2 (ja) * 1991-05-17 1996-02-28 株式会社荏原総合研究所 純水又は超純水の精製方法及び装置
JPH06226048A (ja) * 1993-02-03 1994-08-16 Kurita Water Ind Ltd 揮発性有機ハロゲン化合物の処理方法
US5447640A (en) * 1993-06-28 1995-09-05 Permelec Electrode Ltd. Method and apparatus for sterilization of and treatment with ozonized water
FR2717168B1 (fr) * 1994-03-11 1996-04-26 Elf Aquitaine Procédé et catalyseur de désoxygénation catalytique poussée de l'eau de mer.
US5942126A (en) * 1997-01-03 1999-08-24 Nalco Chemical Company Process to manufacture stabilized alkali or alkaline earth metal hypobromite and uses thereof in water treatment to control microbial fouling
DE69833430T2 (de) * 1997-04-22 2006-11-02 Nippon Shokubai Co., Ltd. Vorrichtung zur abwasserbehandlung
US20020096479A1 (en) * 2000-06-02 2002-07-25 Butters Brian E. System and method for photocatalytic treatment of contaminated media
US6391256B1 (en) * 1997-10-15 2002-05-21 Korea Electric Power Corporation Dissolved oxygen removal method using activated carbon fiber and apparatus thereof
ATE243558T1 (de) * 1997-10-21 2003-07-15 Karsten Pedersen Katalytisches verfahren zur beseitigung von organischen schadstoffe in gewässer
JP2000334478A (ja) 1999-06-01 2000-12-05 Joho Kagaku Kenkyusho:Kk 水の硝酸態窒素除去に関する物理化学的方法と脱窒装置
JP2001047044A (ja) * 1999-08-11 2001-02-20 Kurita Water Ind Ltd 内分泌撹乱性物質含有水の処理方法
JP2003527950A (ja) * 2000-01-03 2003-09-24 ジャングバーワラ、ジュザー イオン交換による金属の除去方法およびその装置
CN100381371C (zh) 2000-01-31 2008-04-16 大阪瓦斯株式会社 废水的处理方法以及催化剂洗涤再生方法
NO313994B1 (no) * 2001-03-12 2003-01-13 Due Miljoe As Våtoksidasjon ved hjelp av en porös katalytisk kontaktor
JP5055662B2 (ja) 2001-05-11 2012-10-24 栗田工業株式会社 超純水製造装置及び超純水製造方法
TWI293036B (en) 2005-08-12 2008-02-01 Univ Nat Sun Yat Sen Catalyst, method for producing the same and method for treating volatile organic compounds
DE102005038415B4 (de) * 2005-08-12 2007-05-03 Areva Np Gmbh Verfahren zum Reinigen von Wässern nukleartechnischer Anlagen
JP5124946B2 (ja) 2006-01-12 2013-01-23 栗田工業株式会社 超純水製造装置における超純水中の過酸化水素の除去方法
JP4978144B2 (ja) * 2006-10-13 2012-07-18 栗田工業株式会社 水中の溶存酸素除去方法及び装置

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Publication number Publication date
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