【発明の詳細な説明】
非化学的処理による超純水の製造
発明の背景
高品質で容易に生産できる超純水への要求は、薬晶工業、核燃料処理、および
電子装置製造工業を含む多数の工業分野で高まっている。たとえば半導体工業で
は、マイクロチップ半導体装置の大きさが小さくなるにつれて、シリコンウェー
ハの製造で使用される水の残留汚染を低減する必要が増加する。超純水のための
従来のウェーハ製造基準は、１８メガオームの抵抗値までの脱イオン化であり、
直径０．２０μｍより大きい粒子が存在しないことである。
図１は、従来の大型工業用水超浄化システム１０の構造を簡略化して示す概略
図である。水源１２は、井戸、地表を流れる水、あるいは地区の水道から由来し
、種々の金属、有機化合物、シルト（沈泥）、あるいは他の汚染物を含むことも
あるので、システム１０は、種々のプロセスおよび構成要素を使用して、水源１
２を所望の水晶質に浄化する。水源１２は、一般的に、前処理ステージ１４、逆
浸透（ＲＯ）処理ステージ１６、および後処理ステージ１８による多段処理にか
かってから、使用ステージ２０に到達する。
前処理ステージ１４は、典型的には、よりセンシティブあるいは高価な構成要
素を含むことがある下流浄化プロセスのうちのいくつかへの悪影響を有すること
がある汚染物を除去するように設計されている。たとえば、金属汚染物、たとえ
ば、鉄、銅、アルミニウム、マンガン、ナトリウム、あるいはカルシウムは、水
超浄化システム全体にわたり種々の問題を引き起こすことが知られている。
通常の汚染物、すなわち、鉄およびマンガンは、一般的に、エアレーション、
化学的酸化、あるいは媒体によるろ過により処理される。浄化する水の中の鉄の
存在は、特に煩わしい、何故ならば、鉄を除去するための酸化の間に形成される
水酸化物は、陰イオンの脱イオン樹脂ベッドに集積する傾向を有し、不意にこの
ようなベッドから分離して、下流へ運ばれて使用個所に到達し、製造プロセスを
非常に邪魔することがある。図１の前処理ステージ１４は、ｐＨ調節剤２２およ
び酸化剤２４たとえば塩素を添加することにより、水源１２の中の汚染金属を酸
化する。酸化された金属は、沈殿して、溶液から分離し、次いで、大型粒子フィ
ルタ２６により除去される。
酸化剤２４も、多数の下流プロセス構成要素に問題を引き起こすので、酸化剤
２４を水処理システムから除去するために、次いで、還元剤２８、たとえば重亜
硫酸ナトリウムを、酸化された水源１２に添加するか、または、水源の水１２を
、顆粒状の活性炭（図示せず）を通過させ、次いで、水源の水１２を、ＲＯ膜処
理ステージ１６に運ぶ。弁３０は、水源の水がＲＯ処理ステージ１６を流れるの
を容易にするために、ほぼ室温に水源の水１２の温度を上昇させるために使用さ
れる熱交換器３２を貫流する水源の水１２の量を調整する。水源の水１２は、一
組のプリフィルタ３４にかけてから、最終的に、高圧ポンプ３６によりＲＯ処理
ステージ１６に運ぶことも可能である。
従来の水浄化システムは、最近、二重パス構造でＲＯ膜４０および４２を使用
されるようになっており、それそれのパスは、典型的には、直列に配置され、前
の膜の透過水は、次の組の膜にポンピングにより供給される。ＲＯ膜を通過する
それぞれの後続のパスからの残留水（濃縮水）は、典型的には、リサイクルされ
て、供給側ポンプに戻され、再加圧され、次いで、初めのＲＯ膜の供給側へ戻さ
れる。図１のＲＯ処理ステージは、２つの組のＲＯ膜４０および４２を通過する
二重パスを表す。
ポンプ３６により、予熱された供給水４４は、３００〜５００ｐｓｉの領域内
の圧力で一組のＲＯ膜４０を強制的に通過させられ、その際、第１のパスでの透
過水４６は、供給側圧力に比して低下した圧力を有し、次いで、供給水４４は、
第２の組のＲＯ膜４２へ案内される。ろ過された不純物５２を含有する第１のパ
スの残留水は、排水溝５４へ排出されるか、または、解毒の後、National Polut
ion Dischage Elimination System(NPDES)により認可された落ち口に排出される
。
ポンプ５６は、ＲＯ膜４０の透過水を再加圧して、第２の組のＲＯ膜４２へ供
給する。第２のパスのＲＯ透過水６６は、真空脱ガス器（図示せず）を通過させ
られて、貯蔵タンク６８に到達し、酸素、二酸化炭素あるいは他のガス状汚染物
の溶解を阻止するために窒素源成れからの窒素により包まれる。第２のパスのＲ
Ｏ阻止水７２は、リサイクルされて、ポンプ３６の供給側７６に供給され、そこ
から、ＲＯ膜４０に供給される。従来のプリＲＯ式ろ過システム１０のそれぞれ
のパスは、貯蔵タンクおよびポンプを利用し、水から塩の約９０％を除去する傾
向を有する。図１の二重パスＲＯシステムと組合せると、塩の約９９％が水から
除去可能であり、遷移金属イオンは、十億分のいくつのレベルになるまで除去さ
れる。しかし、超純水の生産において、依然として、さらに低い１兆分のいくつ
のレベルにまでこのような金属イオン汚染物を除去する必要性が存在する。
セルロースアセテート（酢酸セルロース）（ＣＡ）は、最も普通に使用される
ＲＯ膜タイプであり、フラットシート、スパイラル巻きおよび中空ファイバ（“
ＨＦ”）の構造の中で使用される。しかし、ポリアミドおよびポリイミド（まと
めて、“ＰＡ”と呼ばれる）薄膜複合材料（“ＴＦＣ”）およびＰＡ ＨＦ膜は
いくつかの長所を有する。ＰＡ ＴＦＣ膜は、一般的に、大抵のＲＯ膜に比して
より高い拒否率（除去率）およびより高い流速を有する。残念ながら、ＣＡおよ
びＰＡを含むＲＯ膜の化学的組成に起因して、ＲＯ膜は、ＲＯ前処理で使用され
る酸化剤、たとえぼ、塩素、に、非常に低いレベルにおいてさえも非常に耐性が
低い。たとえば、ＣＡ膜は、１ｐｐｍまでの塩素に対して耐性を有するが、しか
しＰＡ膜は、典型的には、０．１ｐｐｍまでしか塩素に対して耐性がない。した
がって、ＲＯ膜の４０および４２の上流で使用されるいかなる酸化剤２４も、Ｒ
Ｏフィルタに到達する前に還元剤２８によりほぼ完全に中和されなければならな
い。塩素を中和するために重亜硫酸ナトリウムを添加する標準のアプローチは、
典型的には、添加されたナトリウムを下流で除去することを必要とする。しかし
、ＲＯ膜４０および４２の上流での塩素の除去により、ＲＯ膜は、微生物による
生物腐敗にかかりやすくなる。このようにして、いくつかの浄化システム１０で
は、意図的に、０．３〜０．５ｐｐｍの残留塩素を上流の水に残すが、これは、
勿論、ＰＡ ＲＯ膜の使用と適合しない。従来の浄化システムは、したがって、
水の前処理の間に塩素および重亜硫酸の濃度を慎重に調整する、何故ならば塩素
および重亜硫酸の濃度の僅かなシフトで、ＲＯ膜の品質が劣化するか、または、
産物水の品質が劣化するからである。当然、化学的濃度のこのような微妙なバラ
ンスは、より効率的なＰＡ ＴＦＣおよびＨＦ膜の使用を邪魔する。理想的には
、このような膜は、いかなる種類の化学的添加物も使用しない前処理システムで
使用するべきである。
ＲＯ処理ステージ１６の後に、ＲＯ産物水８０は、ポンプ８２により、一般的
に１８により示されている後処理ステージにおける樹脂ベッド８４に運ばれる。
ＲＯ処理ステージ１６からの残留塩素は、処理されてから、樹脂ベッド８４に到
達する、何故ならばベッド８４との接触により、有機物が樹脂から分離し、これ
により、製造された超純水の中の全有機炭素（total organicc arbon；ＴＯＣ）
が、容認できない高いレベルに到達することもあるからである。半導体を製造す
るために使用される水の高いＴＯＣレベルにより、ウェーハは汚染し、歩留りが
低下する。
超純水をさらに後処理する際、マイクロフィルタ８６を使用して、微生物およ
び樹脂粒子を捕捉し、紫外線殺菌装置８８を使用して、マイクロフィルタ８６に
より除去されなかったいかなる微生物も殺す。後処理された水９６は、次いで、
貯蔵タンク９８に案内され、貯蔵タンク９８も、水９６が使用ステージ２０で必
要とされるまで、窒素源１００からの窒素により包まれている。後処理された水
９６が、使用ステージ２０で必要とされる場合、水９６は、ポンプ１０２により
、研磨樹脂コラム１０４と、二次マイクロフィルタ１０８と三次マイクロフィル
タ１１０との間に位置する別の赤外線殺菌装置１０６とを貫流させられてから、
使用ステージ２０に到達する。使用しない後処理された水９６は、貯蔵タンク９
８に戻される。
従来の超浄化システムで使用される前処理添加物により、しばしば、操作コス
トが増加し、さらなる水処理に関連して下流での悪影響のリスクが増加するので
、代替的な悪影響の小さい前処理プロセスにより、水浄化システムを大幅に簡易
化することが望まれる。
本発明の１つの目的は、したがって、簡易化された効率のよい水超浄化システ
ムを提供することにある。
本発明の別の１つの目的は、水源の水から金属および他の微粒子を除去するた
めのシステムおよび方法を提供することにある。
本発明のさらに別の１つの目的は、酸化剤あるいはいかなる他の化学処理も使
用しないシステムおよび方法を提供することにある。
これらの目的および他の目的は、以下に要約され説明される本発明により達成
される。
発明の概要
本発明の要旨は、水供給流の中の小さい粒子の中に電荷を誘起するために電磁
場を使用することにあり、これにより、粒子を凝集させて、大きい粒子塊とし、
さらに、このような凝集した粒子を除去するために複数媒体フィルタベッドの使
用を組合せる。このような前処理システムによれば、酸化剤を添加し、慎重に調
整し、次いで、還元剤を添加して酸化剤を中和する従来の技術の必要性がなくな
る。
このような前処理に後続して、水流は、従来のＲＯおよびポストＲＯ「研磨」
処理ステップにより処理できる。
図面の一般的な図の簡単な説明
図１は、微粒子フィルタを使用する従来の水浄化システム、酸化前処理および
二重パスＲＯろ過を概略的に表す。
図２は、電磁場／複数媒体フィルタベッド前処理と、後続のＲＯおよびホトカ
プラの後処理とを次のようである本発明の水浄化システムの１つの実施の形態を
概略的に表す。
本発明の詳細な説明
図２は、本発明の純水製造装置（浄水装置）の１つの有利な実施の形態を概略
的に示す。水源１２からの供給水１２０は、電磁セル１２２に供給され、電磁セ
ル１２２を貫流する。電磁セル１２２の作用は、図２ａにさらに詳細に示されて
いる。図２ａには、微粒子１２１が示され、微粒子１２１のうちのいくつかは、
電荷を帯び、別のいくつかは、電荷を帯びておらず、微粒子１２１は、好ましく
は、供給流の入り導管および出導管の双方と同一の直径の供給流導管のセクショ
ンに入り、好ましくは、このセクションは、電磁セルを含み、電磁セル１２２は
、電気エネルギーの直流電源（図示せず）に接続されているワイヤコイル１２３
のヘリカル状の巻き線を有する。このような電磁セルは、Gresham，Oregon所在
のWater Dynamics，Inc．の製品Linear Kinetic Cellとして市販され、米国特許
第４，３２６，９５４号明細書に詳細に説明されている。この特許公報の開示は
、引用することにより本願明細書の一部を成すものとする。電気エネルギーがワ
イヤコイル１２３に供給されると、電磁エネルギーの場１２４が形成され、電磁
力線は、供給流１２０の流れ方向にほぼ平行である。電荷をすでに帯びている粒
子およびイオンに関しては、電磁エネルギーの場は、粒子の互いに反対の端部に
このよう
な電荷を分極する傾向を有し、これに対して、電荷を有していない反磁性粒子に
おいては、やはり粒子の互いに反対の端部に正と負の電荷の集合が誘起される傾
向を有する。この粒子荷電効果に起因して、粒子およびイオンは凝集する傾向を
有し、これにより塊および「分子鎖」１２５が形成され、これによりコロイド状
粒子が形成される。このようなコロイド状粒子は、ろ過により容易に水源１２か
ら除去できる。
電磁エネルギー場にかけられた後、水供給流１２０は、流れ調整弁１２９を貫
流して複数媒体(multimedia)ベッド形ろ過装置１３０に流入する。複数媒体ベッ
ド形ろ過装置１３０は、微粒子ろ過媒体１３５の比較的大きい顆粒から成る多層
を含み、顆粒のサイズは、一般的に、最上部における微細なものから、低部の粗
めのものまである。好ましいろ過媒体は、ガーネットまたはイルミナイト（チタ
ン鉄鉱）、無煙炭、ケイ砂、砂利であり、砂利のサイズは、１番から１６番まで
変化する。層の数は３つから１５まででよく、深さは、ベッドの容量に依存して
３〜３６インチ以上である。電磁セル１２２から放出される微粒子１２５の質量
が大きいので、複数媒体ベッドろ過装置１３０は、供給流微粒子の凝集が発生し
てない場合に比して、バックフラッシング（逆流）によるクリーニングが非常に
容易になっており、これにより、ろ過装置１３０の目詰まりおよび細菌汚染が大
幅に発生しにくくなる。
ろ過された水１３９は、別の流れ調整弁（図示せず）を通過し、熱交換器１４
０を通過してから、ＲＯ処理ステージに案内されることができる。熱交換器１４
０は、水１５０の温度をほぼ室温に上昇させて、それぞれ第１および第２のパス
ＲＯ膜１７０を貫流するその流速（１単位時間当りの膜領域面積当りの流量）を
最小化する。ＲＯ処理の後、水は、前述の背景技術の欄に関連して、図１の後処
理ステージについて全て概略的に説明された脱イオン、有機物の除去、および付
加的ろ過という従来からある一連の事後ＲＯ処理ステップに送られる。
１つの好ましい浄化装置は、ダブルパスＲＯ処理を使用するものである。高圧
ポンプ１６０は、ろ過水１５０を３５０〜５５０ｐｓｉ、好ましくは４５０ｐｓ
ｉ（３．１ＭＰａ）で１つ以上の第１のパスＲＯ膜１７０に供給する。第１のパ
スにおいて透過しなかった水、すなわち残留水（濃縮水）は、廃棄物後処理ステ
ージに送られ、これに対して、第１パスの産物水またはすなわち透過水１７２は
、ポンプが介入することなしに、１つ以上のＲＯ膜１８０の供給側に直接に送ら
れる。
ＲＯ膜１７０および１８０は、好ましくは、ＴＦＣタイプであるが、しかし、
他のタイプ、例えばスパイラル巻き膜またはＨＦ膜も使用できる。特に好適なＲ
Ｏ膜は、ＰＡ含有ＴＦＣ膜である。ＴＦＣは、他の大抵のＲＯ膜に比して大きい
流速を有し、したがって、水圧下降が小さいので、第１パス透過水すなわち産物
水１７２は、ポンプが介入してコストを発生させたりエネルギーを消費すること
なしに、直接にＲＯ膜１８０に送ることができる。第２パスの残留水（濃縮水）
は、ＲＯ膜１７０の供給側に供給され、これに対して、第２パス透過水すなわち
産物水１８２は、後処理ステージ１９０に案内される。
前述の説明で使用された用語および表現は、説明のために使用されただけであ
り、何らの限定も意味せず、このような用語および表現を使用する場合に、図示
および説明された特徴あるいはその一部と等価なものを排除することは意図され
ず、本発明の範囲は、以下の請求の範囲のみにより定められ、制限される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Production of ultrapure water by non-chemical treatment
Background of the Invention
The demand for ultra-pure water of high quality and ease of production is the drug industry, nuclear fuel processing, and
It is growing in a number of industries, including the electronics manufacturing industry. For example, in the semiconductor industry
As the size of microchip semiconductor devices decreases, silicon wafers
The need to reduce residual contamination of the water used in the manufacture of c increases. For ultrapure water
The traditional wafer manufacturing standard is deionization to a resistance of 18 megohms,
The absence of particles larger than 0.20 μm in diameter.
FIG. 1 is a schematic view showing a simplified structure of a conventional large-scale industrial water super-purification system 10.
FIG. The water source 12 may come from wells, surface water, or district water supplies.
May contain various metals, organic compounds, silt, or other contaminants
As such, system 10 uses various processes and components to provide water source 1
Purify 2 to the desired crystal quality. The water source 12 generally comprises a pretreatment stage 14, a reverse
For multi-stage treatment by infiltration (RO) treatment stage 16 and post-treatment stage 18
After that, it reaches the use stage 20.
The pre-processing stage 14 typically requires more sensitive or expensive components.
Have a negative effect on some of the downstream purification processes that may contain sulfur
There are designed to remove contaminants. For example, metal contaminants, even if
For example, iron, copper, aluminum, manganese, sodium, or calcium
It is known to cause various problems throughout the superpurification system.
The usual contaminants, iron and manganese, are generally aerated,
It is treated by chemical oxidation or filtration through a medium. Of iron in the water to purify
Presence is particularly troublesome, because it is formed during oxidation to remove iron
Hydroxides have a tendency to accumulate in the anion deionized resin bed, and unexpectedly this
Separated from such beds, transported downstream to reach the point of use, and
It can be very disturbing. The pretreatment stage 14 of FIG.
By adding a oxidizing agent 24 such as chlorine, the contaminant metals in the water source 12 are acidified.
Become The oxidized metal precipitates and separates from the solution, which is then
It is removed by the filter 26.
Oxidant 24 also causes problems for a number of downstream process components,
In order to remove 24 from the water treatment system, a reducing agent 28, such as
Sodium sulfate is added to the oxidized water source 12, or the water source 12 is
, Through a granular activated carbon (not shown).
Transport to the processing stage 16. The valve 30 controls the flow of water from the water source through the RO treatment stage 16.
Used to raise the temperature of the water source water 12 to about room temperature to facilitate
The amount of water 12 of the water source flowing through the heat exchanger 32 is adjusted. Source water 12
After passing through a set of pre-filters 34, finally, RO processing is performed by a high-pressure pump 36.
It is also possible to carry it to the stage 16.
Conventional water purification systems have recently used RO membranes 40 and 42 in a double-pass configuration.
Each path is typically arranged in series,
The permeate of this membrane is supplied by pumping to the next set of membranes. Pass through RO membrane
The residual water (concentrate) from each subsequent pass is typically recycled
And returned to the feed pump, repressurized and then returned to the feed side of the original RO membrane.
It is. The RO processing stage of FIG. 1 passes through two sets of RO membranes 40 and 42
Represents a double pass.
The feed water 44, preheated by the pump 36, is in the region of 300-500 psi.
Is forcibly passed through a set of RO membranes 40, at which time the permeability in the first pass is
The permeate 46 has a reduced pressure relative to the feed pressure, and then the feed water 44
Guided to a second set of RO membranes 42. First pass containing filtered impurities 52
The residual water from the wastewater is discharged into a drain 54 or, after detoxification,
Emitted to outlets approved by the ion Dischage Elimination System (NPDES)
.
The pump 56 repressurizes the permeated water of the RO membrane 40 and supplies the permeated water to the second set of RO membranes 42.
Pay. The second pass RO permeate 66 is passed through a vacuum degasser (not shown).
And reaches storage tank 68 where oxygen, carbon dioxide or other gaseous contaminants
To prevent dissolution of the nitrogen source. R for the second pass
The O-blocking water 72 is recycled and supplied to the supply side 76 of the pump 36, where
Is supplied to the RO film 40. Each of the conventional pre-RO filtration systems 10
Pass utilizes storage tanks and pumps to remove approximately 90% of the salt from the water.
Have a direction. Combined with the dual pass RO system of FIG. 1, about 99% of the salt is from water
It can be removed, and transition metal ions can be
It is. However, the production of ultrapure water is still lower
There is a need to remove such metal ion contaminants down to levels.
Cellulose acetate (cellulose acetate) (CA) is the most commonly used
RO membrane type, flat sheet, spiral wound and hollow fiber (“
HF "). However, polyamide and polyimide (Mato
First, a thin film composite (called "PA") and a PA HF film
It has several advantages. PA TFC membranes are generally more efficient than most RO membranes.
It has a higher rejection rate (removal rate) and a higher flow rate. Unfortunately, CA and
Due to the chemical composition of the RO film containing PA and PA, the RO film is used in RO pretreatment.
Very resistant to oxidants, even at very low levels
Low. For example, CA membranes are resistant to chlorine up to 1 ppm, but only
However, PA membranes are typically only resistant to chlorine up to 0.1 ppm. did
Thus, any oxidizing agent 24 used upstream of the RO membrane 40 and 42 will have
It must be almost completely neutralized by the reducing agent 28 before reaching the O filter.
No. The standard approach of adding sodium bisulfite to neutralize chlorine is
Typically, it requires the added sodium to be removed downstream. However
The removal of chlorine upstream of the RO membranes 40 and 42 allows the RO membrane to be
Becomes susceptible to biological decay. In this way, in some purification systems 10
Intentionally leaves 0.3-0.5 ppm of residual chlorine in the upstream water,
Of course, this is not compatible with the use of PARO membranes. Conventional purification systems, therefore,
Carefully adjust the concentration of chlorine and bisulfite during the pretreatment of water, because chlorine
And a slight shift in the concentration of bisulfite degrades the quality of the RO membrane, or
This is because the quality of product water deteriorates. Naturally, such subtle roses of chemical concentration
This hinders the use of more efficient PA TFC and HF membranes. Ideally
, Such membranes can be used in pretreatment systems that do not use any kind of chemical additives.
Should be used.
After RO treatment stage 16, RO product water 80 is pumped by pump 82, typically
Are transferred to the resin bed 84 in a post-processing stage indicated by 18.
Residual chlorine from RO treatment stage 16 reaches resin bed 84 after being treated.
The organic matter is separated from the resin by contact with the bed 84,
, Total organic carbon (TOC) in the ultrapure water produced
However, they can reach unacceptably high levels. Manufacturing semiconductors
High TOC levels of water used to contaminate wafers and reduce yield
descend.
When further purifying the ultrapure water, the microfilter 86 is used to remove microorganisms and
And the resin particles are captured and applied to the microfilter 86 using an ultraviolet sterilizer 88.
Kills any microorganisms that were less eliminated. The post-treated water 96 is then
The storage tank 98 is guided to the storage tank 98.
Until needed, it is enveloped by nitrogen from nitrogen source 100. Post-treated water
Water 96 is pumped by pump 102 when 96 is required in use stage 20.
, Polishing resin column 104, secondary micro filter 108 and tertiary micro filter
After passing through another infrared sterilizer 106 located between the
The use stage 20 is reached. Unused post-treated water 96 is stored in storage tank 9
Returned to 8.
Pretreatment additives used in conventional ultra-purification systems often result in operating costs.
Increase the risk of downstream adverse effects associated with further water treatment.
Simplifies water purification systems with alternative, less adverse pretreatment processes
Is desired.
One object of the present invention is therefore to provide a simplified and efficient water purification system.
To provide a system.
Another object of the present invention is to remove metals and other particulates from a water source.
To provide systems and methods.
Yet another object of the present invention is to use an oxidizing agent or any other chemical treatment.
It is an object of the present invention to provide a system and a method that do not use it.
These and other objects have been achieved by the present invention, which is summarized and described below.
Is done.
Summary of the Invention
The gist of the present invention is that electromagnetic induction is used to induce electrical charges in small particles in a water supply stream.
The use of a field, which causes the particles to agglomerate into a large particle mass,
In addition, the use of multiple media filter beds to remove such agglomerated particles
Combine for According to such a pretreatment system, an oxidizing agent is added and carefully prepared.
And then add the reducing agent to neutralize the oxidizing agent, eliminating the need for conventional techniques.
You.
Subsequent to such pre-treatment, the water stream is subjected to conventional RO and post RO "polishing".
It can be processed by processing steps.
BRIEF DESCRIPTION OF THE GENERAL FIGURE OF THE DRAWINGS
FIG. 1 shows a conventional water purification system using a particulate filter, an oxidation pretreatment and
1 schematically represents a double pass RO filtration.
FIG. 2 shows the pretreatment of the electromagnetic field / multi-media filter bed followed by RO and photoca
One embodiment of the water purification system of the present invention, wherein the post-treatment of the plastic is as follows:
Represented schematically.
Detailed description of the invention
FIG. 2 schematically shows one advantageous embodiment of the pure water production apparatus (water purification apparatus) of the present invention.
Is shown. The supply water 120 from the water source 12 is supplied to the electromagnetic cell 122,
Through the pipe 122. The operation of the electromagnetic cell 122 is shown in more detail in FIG.
I have. FIG. 2a shows fine particles 121, some of which are:
Charged, some others are uncharged, and the particles 121 are preferably
Is a section of the feed flow conduit of the same diameter as both the inlet and outlet conduits for the feed flow.
And preferably, this section includes an electromagnetic cell and the electromagnetic cell 122
, A wire coil 123 connected to a DC power supply (not shown) for electrical energy
Helical winding. Such an electromagnetic cell is located in Gresham, Oregon.
Water Dynamics, Inc. Marketed as Linear Kinetic Cell, a US patent
No. 4,326,954. The disclosure of this patent publication is
, Which are incorporated herein by reference. Electric energy
When supplied to the ear coil 123, an electromagnetic energy field 124 is formed,
The force lines are substantially parallel to the flow direction of the feed stream 120. Grains already charged
For particles and ions, the field of electromagnetic energy is at the opposite ends of the particle.
like this
Have a tendency to polarize the electric charges, whereas diamagnetic particles that do not have an electric charge
Again, a set of positive and negative charges is induced at opposite ends of the particle.
Have a direction. Due to this particle charging effect, particles and ions tend to aggregate.
Which form clumps and “molecular chains” 125, which are colloidal
Particles are formed. Such colloidal particles can be easily filtered by water source 12
Can be removed.
After being subjected to an electromagnetic energy field, the water supply stream 120 passes through the flow regulating valve 129.
And flows into a multimedia bed filtration device 130. Multiple media
The filtration device 130 is a multi-layer filter composed of relatively large granules of the particulate filtration medium 135.
The size of the granules generally ranges from fine at the top to coarse at the bottom.
There are even things. Preferred filtration media are garnet or illuminite (titanium).
Iron ore), anthracite, silica sand, and gravel. The size of the gravel ranges from 1 to 16.
Change. The number of layers can be from 3 to 15 and the depth depends on the bed capacity
3 to 36 inches or more. Mass of fine particles 125 emitted from electromagnetic cell 122
Is large, the multi-media bed filtration device 130 may cause agglomeration of the feed stream particulates.
Cleaning by back flushing (backflow) is extremely
This facilitates clogging and bacterial contamination of the filtration device 130.
Less likely to occur in the width.
The filtered water 139 passes through another flow regulating valve (not shown),
After passing zero, it can be guided to the RO processing stage. Heat exchanger 14
0 raises the temperature of the water 150 to approximately room temperature, with the first and second passes, respectively.
The flow velocity (flow rate per membrane area per unit time) flowing through the RO membrane 170 is
Minimize. After the RO treatment, the water is applied to the aftertreatment of FIG. 1 in connection with the background section above.
Deionization, removal of organic matter, and application
It is sent to a series of conventional post-RO processing steps called additive filtration.
One preferred purifier uses a double pass RO process. High pressure
Pump 160 pumps filtered water 150 at 350-550 psi, preferably 450 ps.
i (3.1 MPa) is supplied to one or more first pass RO films 170. The first par
Water that did not permeate in the wastewater, that is, residual water (concentrated water)
Where the product water or permeate 172 of the first pass is
Sent directly to the supply side of one or more RO membranes 180 without pump intervention
It is.
RO membranes 170 and 180 are preferably of the TFC type, however,
Other types, such as spiral wound or HF membranes, can also be used. Particularly preferred R
The O film is a PA-containing TFC film. TFC is large compared to most other RO films
The first pass permeate or product because it has a flow rate and thus a small hydraulic pressure drop
Water 172 can be costly or energy consuming with pump intervention
Without the need, it can be directly sent to the RO membrane 180. 2nd pass residual water (concentrated water)
Is supplied to the supply side of the RO membrane 170, whereas the second pass permeated water,
Product water 182 is guided to post-processing stage 190.
The terms and expressions used in the preceding description are used for description only.
Use of such terms and expressions, without implying any limitations,
And it is intended to exclude equivalents of the described features or parts thereof.
Instead, the scope of the present invention is defined and limited only by the following claims.
【手続補正書】
【提出日】平成１２年４月７日（２０００．４．７）
【補正内容】
（１）特許請求の範囲を別紙のとおりに訂正する。
（２）明細書第６頁下から第４行〜第２行にある「電気エネルギーがワイヤコイ
ル１２３に供給されると、電磁エネルギーの場１２４が形成され、電磁力線は、
供給流１２０の流れ方向にほぼ平行である。」を、「電気エネルギーがワイヤコ
イル１２３に供給されると、実質的に連続的な電磁エネルギー場１２４が形成さ
れ、電磁力線は、供給流１２０の流れ方向にほぼ平行である。この電磁エネルギ
ー場１２４は、定常的なものもしくはパルス状のもののいずれかであってもよい
。」と訂正する。
（３）同第７頁第３行から第５行にある「この粒子荷電効果に起因して、粒子お
よびイオンは凝集する傾向を有し、これにより塊および「分子鎖」１２５が形成
され、これによりコロイド状粒子が形成される。」を、「この粒子荷電効果に起
因して、供給流１２０にある５ミクロン以下の小さい粒子は凝集する傾向を有し
、これにより塊および「分子鎖」１２５が形成され、これによりコロイド状粒子
が形成される。」と訂正する。
（４）同第７頁第７行から第８行にある「電磁エネルギー場にかけられた後、水
供給流１２０は、流れ調整弁１２９を貫流して複数媒体（multimedia）ベッド形
ろ過装置１３０に流人する。」を、「電磁エネルギー場にかけられた後、≧５ミ
クロンの直径を有する粒子を供給流から除去するために、水供給流１２０は、流
れ調整弁１２９を貫流して複数媒体（multimedia）ベッド形ろ過装置１３０に流
入する。」と訂正する。
（５）同第７頁下から第１行から第３行にある「ＲＯ処理の後、水は、前述の背
景技術の欄に関連して、図１の後処理ステージについて全て概略的に説明された
脱イオン、有機物の除去、および付加的ろ過という従来からある一連の事後ＲＯ
処理ステップに送られる。」を、「ＲＯ処理の後、水は、前述の背景技術の欄に
関連して、図１の後処理ステージについて全て概略的に説明された脱ガス、脱イ
オン、有機物の除去、および付加的ろ過という従来からある一連の事後ＲＯ処理
ステップに送られる。」
（６）同第８頁第８行から第９行にある「ＲＯ膜１７０および１８０は、好まし
くは、ＴＦＣタイプであるが、しかし、他のタイプ、例えばスパイラル巻き膜ま
たはＨＦ膜も使用できる。」を、「ＲＯ膜１７０および１８０は、好ましくは、
ＴＦＣ（thin-film composite）タイプであるが、しかし、他のタイプ、例えば
スパイラル巻き膜またはＨＦ膜も使用できる。」と訂正する。
請求の範囲
１． （ａ）水供給流を提供するステップと、
（ｂ）前記供給流を、電磁力が前記供給流の流れの方向に平行である、連続的な
電磁エネルギーの場にかけ、これにより、直径５ミクロンより小さい微粒子の凝
集を引き起こすステップと、
（ｃ）ステップｂからの前記供給流を、直径５μｍ以上の粒子を除去できる複数
媒体フィルタベッドを通過させるステップと
を具備する超純水を生産するための非化学的方法。
２．（ｄ）ステップｃからの供給流をＲＯ処理にかけるステップと、
（ｅ）ステップｄからの供給流を、脱ガス処理、第イオン処理と有機物除去処理
にかけるステップと、
をさらに具備する請求項１に記載の方法。
３．ステップｂの電磁エネルギーの場が、定常である請求項１に記載の方法。
４．ステップｂの電磁エネルギーの場が、パルス状である請求項１に記載の方法
。
５．ステップｃの複数媒体フィルタベッドが、無煙炭、ガーネットおよび砂利か
らなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
６．砂利の層が、１番から１６番のサイズまで変化するものである請求項５に記
載の方法。
７．ステップｄが、第１のＲＯ膜モジュールと第２のＲＯ膜モジュールとの直列
接続を利用する二重パスＲＯ処理である請求項２に記載の方法。
８．第１および第２のＲＯ膜モジュールが、薄膜複合膜からなる請求項７に記載
の方法。[Procedure amendment]
[Submission Date] April 7, 2000 (200.4.7)
[Correction contents]
(1) The claims are amended as shown in the attached sheet.
(2) In the fourth and second lines from the bottom of page 6 of the specification, “Electric energy is
When supplied to the sensor 123, a field 124 of electromagnetic energy is formed, and the lines of electromagnetic force are
It is substantially parallel to the flow direction of the feed stream 120. "
When supplied to the coil 123, a substantially continuous electromagnetic energy field 124 is formed.
The lines of electromagnetic force are substantially parallel to the flow direction of the supply flow 120. This electromagnetic energy
The field 124 may be either stationary or pulsed
. Is corrected.
(3) In the 7th page, lines 3 to 5, "Due to this particle charging effect,
And ions have a tendency to aggregate, thereby forming clumps and “molecular chains” 125
This forms colloidal particles. ”Due to this particle charging effect.
Thus, small particles of 5 microns or less in feed stream 120 have a tendency to agglomerate.
This forms agglomerates and “molecular chains” 125, thereby forming colloidal particles
Is formed. Is corrected.
(4) On page 7, line 7 to line 8, "After being subjected to an electromagnetic energy field, water
Feed stream 120 flows through flow regulating valve 129 to form a multimedia bed.
Flow to the filtration device 130. ≧ 5m after being subjected to an electromagnetic energy field
To remove particles having a diameter of cron from the feed stream, the water feed stream 120 is
Flow through a regulating valve 129 to a multi-media bed filtration device 130.
Enter. Is corrected.
(5) In the first to third lines from the bottom of page 7, "After RO treatment, water is
All of the post-processing stages of FIG. 1 have been schematically described in connection with the section on landscape technology.
A traditional series of post-ROs of deionization, removal of organics, and additional filtration
Sent to processing step. "After the RO treatment, water was added to the background art column described above.
In connection therewith, degassing and degassing are all schematically described for the post-processing stage in FIG.
A traditional series of post-RO treatments: on, removal of organics, and additional filtration
Sent to step. "
(6) “RO films 170 and 180 on page 8, line 8 to line 9 are preferable.
Or TFC type, but other types, such as spiral wound membranes
Alternatively, an HF film can be used. "The RO membranes 170 and 180 are preferably
TFC (thin-film composite) type, but other types, such as
Spiral wound or HF membranes can also be used. Is corrected.
The scope of the claims
1. (A) providing a water supply stream;
(B) providing a continuous flow, wherein the electromagnetic force is parallel to the flow direction of the supply flow;
Subjected to a field of electromagnetic energy, which causes the aggregation of fine particles smaller than 5 microns in diameter.
The steps that trigger the convergence;
(C) the feed stream from step b, wherein a plurality of particles having a diameter of 5 μm or more can be removed;
Passing through a media filter bed;
A non-chemical method for producing ultrapure water comprising:
2. (D) subjecting the feed stream from step c to RO processing;
(E) Degassing treatment, ion treatment and organic substance removal treatment of the supply flow from step d.
Steps and
The method of claim 1, further comprising:
3. 2. The method according to claim 1, wherein the field of electromagnetic energy in step b is stationary.
4. 2. The method according to claim 1, wherein the field of electromagnetic energy in step b is pulsed.
.
5. Whether the multi-media filter bed of step c is anthracite, garnet and gravel;
The method of claim 1, comprising:
6. 6. The method according to claim 5, wherein the gravel layer varies in size from 1 to 16.
The method described.
7. Step d is a series connection of the first RO membrane module and the second RO membrane module.
3. The method according to claim 2, wherein the method is a dual path RO process using a connection.
8. 8. The method of claim 7, wherein the first and second RO membrane modules comprise a thin film composite membrane.
the method of.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ
，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，
ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ
Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ
，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ
，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，
ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ
Ｅ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ
，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，
ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ
Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ
，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，
ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ
Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ
，ＺＷ
(72)発明者 ジョン，ジョイ・ティー
アメリカ合衆国、98604 ワシントン、バ
トルグラウンド、サーティーンス・サーク
ル、ノース・ウェスト 505────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L
U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF)
, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE,
SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, M
W, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY)
, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM
, AT, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR,
BY, CA, CH, CN, CU, CZ, CZ, DE, D
E, DK, DK, EE, EE, ES, FI, FI, GB
, GE, GH, GM, GW, HU, ID, IL, IS,
JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, L
R, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN
, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU,
SD, SE, SG, SI, SK, SK, SL, TJ, T
M, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU
, ZW
(72) Inventor John, Joy Tee
United States, 98604 Washington, VA
Torground, 13th Sark
Le, North West 505