JP2002045857A - 純水の製造方法 - Google Patents
純水の製造方法Info
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Abstract
て、薬剤を用いることなく電気脱イオン装置のCO2負
荷を軽減して高水質の処理水を得る。 【解決手段】 RO膜装置2、脱気装置4及び電気脱イ
オン装置3に順次通水する純水の製造方法において、酸
消費量(pH4.8)が20mg/L(CaCO 3換
算)以上でpH6.5以上の被処理水をRO膜装置2に
導入してpH6.2以下の透過水を得、これを脱気装置
4に導入する。
Description
薬、食品、電力等の分野の各種産業、民生用、又は研究
設備で利用される純水を製造する方法に係り、特に、電
気脱イオン装置を用いた純水の製造方法において、薬剤
を用いることなく電気脱イオン装置の炭酸ガス(C
O2)負荷量を軽減して高水質の処理水を得るための純
水の製造方法に関する。
製薬工業、食品工業、電力工業等の各種の産業又は民生
用ないし研究施設等において使用される脱イオン水の製
造には、図2に示す如く、電極(陽極11,陰極12)
の間に複数のアニオン交換膜13及びカチオン交換膜1
4を交互に配列して濃縮室15と脱塩室16とを交互に
形成し、脱塩室16にイオン交換樹脂、イオン交換繊維
もしくはグラフト交換体等からなるアニオン交換体及び
カチオン交換体を混合もしくは複層状に充填した電気脱
イオン装置が多用されている。なお、図2において、1
7は陽極室、18は陰極室である。
イオンとOH−イオンを生成させ、脱塩室内に充填され
ているイオン交換体を連続して再生することによって、
効率的な脱塩処理が可能であり、従来から広く用いられ
てきたイオン交換樹脂装置のような薬品を用いた再生処
理を必要とせず、完全な連続採水が可能で、高純度の水
が得られるという優れた効果を発揮する。
み込んだ一般的な純水製造装置を示す系統図であり、市
水等の原水は、活性炭装置1及び逆浸透(RO)膜装置
2で処理された後、電気脱イオン装置3で処理される。
ここで、RO膜装置2は電気脱イオン装置3の有機物、
硬度成分、塩類の負荷を軽減させるために設けられてい
る。
ホウ素、炭酸ガス(CO2)などの弱電解物質を除去す
るためには、下記のようなイオン化反応を脱塩室内で生
起させ、イオンを発生させる必要がある。 CO2+OH−→HCO3 − (pKa=6.35) SiO2+OH−→HSiO3 − (pKa=9.86) H3BO3+OH−→B(OH)4 − (pKa=9.24)
に高濃度で含まれる場合、これをイオン化するために、
電気脱イオン装置の印加電圧を上げて水解離でOH−イ
オンを多量に発生させる必要があることから、多大の電
気量が必要となる。このため、従来においては、図4
(a)に示す如く、RO膜装置2の入口でアルカリ(N
aOH)を注入してpHを8.3付近のアルカリ性とす
ることにより、CO2を重炭酸イオンに変えてRO膜装
置2で除去する方法や、図4(b)に示す如く、RO膜
装置2の前段で必要に応じて酸を添加してpH5.5以
下とし脱気装置4でCO2を除去する方法などにより、
電気脱イオン装置3のCO2負荷を軽減させる方法が採
用されている。
来の方法は、脱CO2のために、酸、アルカリといった
薬剤が必要となり、薬剤を必要としない電気脱イオン装
置を採用することの利点が損なわれることから、好まし
い方法とは言えない。
イオン装置を組み込んだ純水の製造方法において、薬剤
を用いることなく電気脱イオン装置のCO2負荷を軽減
して高水質の処理水を得ることができる純水の製造方法
を提供することを目的とする。
は、炭酸ガスと重炭酸イオンとを含む被処理水を逆浸透
膜処理して重炭酸イオンを除去し、得られた透過水を脱
気処理して炭酸ガスを除去し、脱気処理水を電気脱イオ
ン処理することを特徴とする。
が20mg/L(CaCO3換算)以上でpH6.5以
上の被処理水をRO膜処理してpH6.2以下の透過水
を得ることが好ましい。
処理水中に含まれる酸消費量(pH4.8)成分をRO
膜装置で除去することにより、pHの低い透過水を得
る。この低pHの透過水を脱気装置で処理することによ
りCO2を効率的に除去し、電気脱イオン装置のCO2
負荷を軽減することができる。
費量(pH4.8)で規定しているが、図5に示す一般
的に純水製造装置の原水として用いられる市水等のpH
と(酸消費量(pH4.8)(CaCO3換算)/CO
2(CO2換算))の存在比率との関係からも明らかな
ように、これはCO2濃度で規定することもできる。例
えば、pH7で、酸消費量(pH4.8)20mg/L
(CaCO3換算)以上の水であれば、酸消費量(pH
4.8)/CO2=5であるので、CO2濃度は4(=
20÷5)ppm(CO2換算)以上である。
理で低pHとされた水をRO膜装置の後段で脱気処理す
ることにより、図4(b)に示す如く、RO膜装置の前
段で脱気処理する場合に比べてCO2の除去性能を30
〜50%も向上させることができる。これは、脱気装置
の前段においてRO膜装置で処理されるため、脱気装置
に導入される水の導電率が低く、共存物質が少ないため
に、脱気装置において、脱気性能の低下を引き起こすこ
となく、CO2を効率的に除去することができると考え
られる。
場合には、RO膜装置の前段にこれを設置する場合に比
べて、RO膜装置の後段に設置することにより長期に亘
って脱気性能を安定させることができる。
分が除去され、これらの汚染物質に起因する膜脱気装置
のスライム付着障害等が軽減されるためであり、この場
合、膜汚染を有効に防止して脱気性能を長期間安定させ
るために、膜脱気装置に導入される水はTOC200μ
g/L以下であるか或いは導電率20μS/cm以下で
あることが好ましい。
施の形態を詳細に説明する。
態を示す系統図である。
1、RO膜装置2、脱気装置4及び電気脱イオン装置3
に順次通水する。このような処理において、RO膜装置
2において、酸消費量(pH4.8)が20mg/L
(CaCO3換算)以上でpH6.5以上の被処理水を
処理して、pH6.2以下の透過水を得る。
び酸消費量(pH4.8)成分の水を処理して酸消費量
(pH4.8)成分を除去することによりpHを下げる
ことができる。このような酸消費量(pH4.8)成分
の除去によるpH低減効果を得るために、RO膜装置に
導入される被処理水の酸消費量(pH4.8)は20μ
g/L(CaCO3換算)以上であることが必要であ
り、特に25μg/L(CaCO3換算)以上であるこ
とが好ましい。この酸消費量(pH4.8)が過度に高
いとRO膜装置でのCaCO3スケール発生及び脱気装
置のCO2除去負荷が高くなるから、一般的には50m
g/L(CaCO3換算)以下である。また、この程度
の酸消費量(pH4.8)の水は通常pH6.5以上、
特に6.5〜8.0程度である。
g/L(CaCO3換算)以上でpH6.5以上の水
は、市水や工水を除濁することにより調達することがで
きる。
て、このような水を処理してpH6.2以下の透過水を
得る。また、脱気装置4として膜脱気装置を用いた場合
には、前述の如く、膜脱気装置の脱気性能の長期安定化
のために、RO膜装置2の透過水はTOC濃度200μ
g/L以下、特に100μg/L以下であるか、導電率
20μS/cm以下、特に10μS/cm以下であるこ
とが好ましい。なお、この水は、TOC濃度及び導電率
が共に上記上限値以下であることが好ましいことは言う
までもない。
H、TOC濃度、導電率の透過水を得るためには、RO
膜装置2における処理において、次のような条件ないし
手段を採用するのが有効である。 RO膜装置の給水電気伝導率は300μS/cm以
下である。 RO膜装置の給水TOC濃度は2mg/L(C換
算)以下である。 RO膜モジュールはPA(ポリアミド)系の複合膜
が好ましい。
は、膜脱気装置に限らず、脱炭酸塔、真空脱気塔等を用
いることもできるが、小型で保守管理が容易な点から膜
脱気装置を用いるのが好適である。
り具体的に説明する。
0L/hrの処理量で処理した。 [原水水質] 酸消費量(pH4.8):25mg/L(CaCO3換
算) pH :7.0 電気伝導率 :200μS/cm
30」 RO膜装置:栗田工業(株)製「膜エースKN200」 膜脱気装置:脱気膜モジュール;「SEPAREL E
F040P」 真空ポンプ;リーチェリ社製オイルポンプ 「VCA4
0」電気脱イオン装置:栗田工業(株)製「ピュアエー
スPA−200」 処理量;100〜200L/hr RO膜装置の水回収率は70%、電気脱イオン装置の水
回収率は85%とし、電気脱イオン装置の通水SVは7
5hr−1とした。
水の水質、電気脱イオン装置入口水(膜脱気装置の処理
水)の水質、得られた最終処理水(電気脱イオン装置の
脱イオン水)の水質は表1に示す通りであった。
して行い、膜脱気装置におけるCO 2除去率の経時変化
を調べたところ、図6に示す如く、CO2除去率90%
で安定に処理を行うことができた。
ち、RO膜装置被処理水のpHをNaOHによりpH
8.3に変えることにより、表1に示す水質の透過水を
得たこと以外は同様にして処理を行ったところ、各部の
水質は表1に示す通りであり、実施例1に比べて劣るも
のであった。
置として実施例1で用いたものと同様の装置を用い、こ
れらを図4(b)に示すように組み立て、脱気装置4の
入口でHClを添加してpH5.5に調整して順次原水
を通水して処理を行ったこと以外は実施例1と同様にし
て処理した。このときの膜脱気装置のCO2除去率の経
時変化を調べたところ、図6に示す如く、CO2除去率
は運転開始初期においても約85%(電気脱イオン装置
の入口水のCO2濃度は750μg/L)で実施例1の
場合よりも劣るものであり、しかも、経時による膜汚染
で脱気性能が大幅に低下することが認められた。
方法によれば、電気脱イオン装置を用いる純水の製造に
おいて、薬剤を用いることなく電気脱イオン装置のCO
2負荷を軽減して高水質の処理水を得ることができる。
置における脱気性能を高く維持して、高水質の処理水を
長期に亘り安定に得ることができる。
る系統図である。
な断面図である。
る。
との関係を示すグラフである。
O2除去率の経時変化を示すグラフである。
び酸消費量(pH4.8)成分の水を処理して酸消費量
(pH4.8)成分を除去することによりpHを下げる
ことができる。このような酸消費量(pH4.8)成分
の除去によるpH低減効果を得るために、RO膜装置に
導入される被処理水の酸消費量(pH4.8)は20m
g/L(CaCO3換算)以上であることが必要であ
り、特に25mg/L(CaCO3換算)以上であるこ
とが好ましい。この酸消費量(pH4.8)が過度に高
いとRO膜装置でのCaCO3スケール発生及び脱気装
置のCO2除去負荷が高くなるから、一般的には50m
g/L(CaCO3換算)以下である。また、この程度
の酸消費量(pH4.8)の水は通常pH6.5以上、
特に6.5〜8.0程度である。
Claims (3)
- 【請求項1】 炭酸ガスと重炭酸イオンとを含む被処理
水を逆浸透膜処理して重炭酸イオンを除去し、得られた
透過水を脱気処理して炭酸ガスを除去し、脱気処理水を
電気脱イオン処理することを特徴とする純水の製造方
法。 - 【請求項2】 請求項1において、酸消費量(pH4.
8)が20mg/L(CaCO3換算)以上でpH6.
5以上の被処理水を逆浸透膜処理して、pH6.2以下
の透過水を得ることを特徴とする純水の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、脱気処理は膜
脱気装置による処理であり、該膜脱気装置に導入される
水がTOC200μg/L以下であるか若しくは導電率
20μS/cm以下であることを特徴とする純水の製造
方法。
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