JP2002045857A - 純水の製造方法 - Google Patents

純水の製造方法

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JP2002045857A JP2000240053A JP2000240053A JP2002045857A JP 2002045857 A JP2002045857 A JP 2002045857A JP 2000240053 A JP2000240053 A JP 2000240053A JP 2000240053 A JP2000240053 A JP 2000240053A JP 2002045857 A JP2002045857 A JP 2002045857A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
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
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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、液晶、製
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
)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。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体製造工場、液晶製造工場、
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。
【0003】電気脱イオン装置は、水解離によってH
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。
【0004】図3は、このような電気脱イオン装置を組
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。
【0005】ところで、電気脱イオン装置で、シリカ、
ホウ素、炭酸ガス(CO)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。 CO+OH→HCO (pKa=6.35) SiO+OH→HSiO (pKa=9.86) HBO+OH→B(OH) (pKa=9.24)
【0006】従って、このような弱電解物質が供給水中
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
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、CO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COを除去する方法などにより、
電気脱イオン装置3のCO負荷を軽減させる方法が採
用されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法は、脱CO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。
【0008】本発明は上記従来の問題を解決し、電気脱
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CO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。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の純水の製造方法
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。
【0010】本発明では、特に酸消費量(pH4.8)
が20mg/L(CaCO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。
【0011】本発明では、薬剤を使用することなく、被
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COを効率的に除去し、電気脱イオン装置のCO
負荷を軽減することができる。
【0012】なお、本発明では、被処理水の性状を酸消
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)(CaCO換算)/CO
(CO換算))の存在比率との関係からも明らかな
ように、これはCO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
(CaCO換算)以上の水であれば、酸消費量(pH
4.8)/CO=5であるので、CO濃度は4(=
20÷5)ppm(CO換算)以上である。
【0013】しかも、本発明では、RO膜装置による処
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CO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、COを効率的に除去することができると考え
られる。
【0014】特に、脱気装置として膜脱気装置を用いた
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。
【0015】これは、RO膜装置により塩類やTOC成
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。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0017】図1は本発明の純水の製造方法の実施の形
態を示す系統図である。
【0018】この方法では、市水等の原水を活性炭装置
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
(CaCO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。
【0019】RO膜装置2において、このようなpH及
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(CaCO換算)以上であることが必要であ
り、特に25μg/L(CaCO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CaCOスケール発生及び脱気装
置のCO除去負荷が高くなるから、一般的には50m
g/L(CaCO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。
【0020】このように酸消費量(pH4.8)20m
g/L(CaCO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。
【0021】本発明においては、RO膜装置2におい
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。
【0022】RO膜装置2における処理により、上記p
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。
【0023】なお、本発明において、脱気装置として
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。
【0024】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0025】実施例1 図1に示す方法で本発明に従って、下記水質の水を15
0L/hrの処理量で処理した。 [原水水質] 酸消費量(pH4.8):25mg/L(CaCO
算) pH :7.0 電気伝導率 :200μS/cm
【0026】各装置の仕様は次の通りである。 活性炭装置:栗田工業(株)製「クリコールKW10−
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。
【0027】このときのRO膜装置の被処理水及び透過
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。
【0028】この純水製造装置の運転を10ヶ月間継続
して行い、膜脱気装置におけるCO 除去率の経時変化
を調べたところ、図6に示す如く、CO除去率90%
で安定に処理を行うことができた。
【0029】比較例1 実施例1において、RO膜装置における処理条件のう
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。
【0030】
【表1】
【0031】比較例2 活性炭装置、RO膜装置、脱気装置及び電気脱イオン装
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CO除去率の経
時変化を調べたところ、図6に示す如く、CO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CO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。
【0032】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の純水の製造
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
負荷を軽減して高水質の処理水を得ることができる。
【0033】特に、請求項3の方法によれば、膜脱気装
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の純水の製造方法の実施の形態を説明す
る系統図である。
【図2】電気脱イオン装置の一般的な構成を示す模式的
な断面図である。
【図3】従来の一般的な純水製造装置を示す系統図であ
る。
【図4】従来の純水の製造方法を示す系統図である。
【図5】pHと(酸消費量(pH4.8)/CO)比
との関係を示すグラフである。
【図6】実施例1及び比較例2における膜脱気装置のC
除去率の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 活性炭装置 2 RO膜装置 3 電気脱イオン装置 4 脱気装置 10 イオン交換体 11 陽極 12 陰極 13 アニオン交換膜 14 カチオン交換膜 15 濃縮室 16 脱塩室 17 陽極室 18 陰極室
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年9月7日(2000.9.7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】RO膜装置2において、このようなpH及
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20
g/L(CaCO換算)以上であることが必要であ
り、特に25g/L(CaCO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CaCOスケール発生及び脱気装
置のCO除去負荷が高くなるから、一般的には50m
g/L(CaCO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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/469 C02F 1/46 103 Fターム(参考) 4D006 GA03 GA17 HA47 JA30A KA02 KA72 KB12 KB17 KE02Q KE02R KE15Q KE15R KE19Q KE19R MA03 MA06 MA13 MA14 MC54 PC03 PC04 PC11 PC31 PC42 4D011 AA17 AD03 4D061 DA03 DB13 EA02 EA09 EB13 EB19

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【請求項2】 請求項1において、酸消費量(pH4.
    8)が20mg/L(CaCO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。
  3. 【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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