JP2011245380A - 純水製造方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】TOCが10ppb以下である被処理水に対して紫外線を照射する照射工程と、照射工程ののち被処理水中に含まれる過酸化水素を除去する工程と、を少なくとも備えて純水を生成し、ユースポイントにおける使用量を超過した分の純水が被処理水の少なくとも一部として照射工程に循環される純水製造方法において、照射工程の前段に、被処理水に対して過酸化水素を添加する工程を設ける。
【選択図】 図1
Description
供給水は、例えば一次純水である。
図4に示す構成の水処理装置を組み立てた。この装置は、超純水に対して有機物としてメタノール(CH3OH)を添加することにより、TOC濃度が制御された被処理水を生成し、紫外線酸化処理を行うようにしたものである。この装置に供給される超純水にはその超純水の製造過程で生成するH2O2が含まれている。そこでこの装置には、過酸化水素除去触媒を有するH2O2除去装置32が設けられており、このH2O2除去装置32に供給水である超純水を通水させる場合とバイパスさせる場合とを切り替えることにより、紫外線酸化装置に供給される被処理水におけるH2O2の濃度を変化させることができるようになっている。ここで用いる超純水の水質は、抵抗率が18MΩ・cm以上、TOCが0.5ppb以下、H2O2濃度が14ppbであった。
TOC除去率(%)=((TOC0−TOC1)/TOC0)×100
ここでTOC0は、被処理水のTOC濃度、すなわちTOC計35で測定されたTOC濃度であり、TOC1は、非再生型混床式イオン交換装置38からの処理水のTOC濃度、すなわちTOC計40で測定されたTOC濃度である。
実施例1で説明した装置を用い、三方弁31をH2O2除去装置32側としてH2O2濃度を低減させた超純水を被処理水とし、また被処理水のTOC濃度を1.9ppbとしたことを除いて、実施例1と同様の条件で試験を行った。このときの被処理水におけるH2O2濃度は3.1ppbであった。結果を図5に示す。比較例1での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は0.70ppbであり、TOC除去率は63%であった。
被処理水のTOC濃度を6.1ppbとしたことを除いて、実施例1と同様の条件で試験を行った。結果を図5に示す。実施例2での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は0.70ppbであり、TOC除去率は89%であった。
三方弁31をH2O2除去装置32側としてH2O2濃度を低減させた超純水を被処理水とし、また被処理水のTOC濃度を6.8ppbとしたことを除いて、実施例2と同様の条件で試験を行った。このときの被処理水におけるH2O2濃度は4.8ppbであった。結果を図5に示す。比較例2での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は1.50ppbであり、TOC除去率は78%であった。
被処理水のTOC濃度を10.3ppbとしたことを除いて、実施例1と同様の条件で試験を行った。結果を図5に示す。実施例3での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は1.50ppbであり、TOC除去率は85%であった。
三方弁31をH2O2除去装置32側としてH2O2濃度を低減させた超純水を被処理水とし、また被処理水のTOC濃度を9.2ppbとしたことを除いて、実施例3と同様の条件で試験を行った。このときの被処理水におけるH2O2濃度は3.1ppbであった。結果を図5に示す。比較例3での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は1.40ppbであり、TOC除去率は84%であった。
被処理水のTOC濃度を28ppbとしたことを除いて、実施例1と同様の条件で試験を行った。結果を図5に示す。実施例4での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は10.3ppbであり、TOC除去率は63%であった。
三方弁31をH2O2除去装置32側としてH2O2濃度を低減させた超純水を被処理水とし、また被処理水のTOC濃度を29ppbとしたことを除いて、実施例4と同様の条件で試験を行った。このときの被処理水におけるH2O2濃度は3.5ppbであった。結果を図5に示す。比較例4での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は12ppbであり、TOC除去率は59%であった。
図6に示す構成の水処理装置を組み立てた。この装置は図4に示すものと同様のものであるが、三方弁31を取り除くことにより、供給水である超純水が必ずH2O2除去装置32を通過するようにし、さらに、被処理水におけるH2O2濃度を任意に設定できるように、H2O2除去装置32と膜脱気装置34との間の配管に対し、メタノール貯槽33からポンプ(P)を介してメタノールが供給されるようにするとともに、H2O2貯槽(H2O2)41からポンプ(P)を介してH2O2が供給されるようにしている。メタノールとH2O2が加えられた超純水は、膜脱気装置34においてこれらがよく混合される。ここで用いる超純水の水質は、抵抗率が18MΩ・cm以上、TOCが0.5ppb以下であった。その他の点では、図6に示す装置は図4に示す装置と同一の構成である。
被処理水のH2O2濃度を33ppbとしたことを除いて、実施例5と同様の条件で試験を行った。結果を図7に示す。実施例6での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は0.57ppbであり、TOC除去率は91%であった。
H2O2貯槽41から超純水へのH2O2の添加を行わなかったことと被処理水のTOC濃度を7.25ppbとしたことを除いて、実施例5と同様の条件で試験を行った。このときの被処理水のH2O2濃度は3.4ppbであった。結果を図7に示す。比較例5での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は0.97ppbであり、TOC除去率は87%であった。
被処理水のTOC濃度を6.3ppbとし、H2O2濃度を79ppbとしたことを除いて、実施例5と同様の条件で試験を行った。結果を図7に示す。実施例7での非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は0.60ppbであり、TOC除去率は90%であった。
図8に示す構成の水処理装置を組み立てた。この装置は、図6に示すものと同様のものであるが、供給水である超純水からH2O2を取り除くためのH2O2除去装置32が設けられていない点、膜脱気装置34の代わりにラインミキサー42が設けられている点、紫外線酸化装置37の出口に対する非再生型混床式イオン交換装置38と流量計39との接続順が逆になっていて流量計39と非再生型混床式イオン交換装置38との間にH2O2除去装置43が設けられている点で、図6に示すものと異なっている。また非再生型混床式イオン交換装置38の出口において、図示(S)に示すようにサンプリングを行い、非再生型混床式イオン交換装置38から流出する水における残留H2O2濃度をフェノールフタリン法を用いて吸光光度計により測定した。
被処理水にH2O2を意図的には添加しなかったことを除いては実施例8−1と同様の条件で試験を行った。このとき、供給される超純水にH2O2が含まれていることにより、紫外線酸化装置37に供給される被処理水中のH2O2濃度は12ppbであった。結果を表1に示す。非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度は2.72ppbであり、TOC除去率は73%であった。
被処理水のH2O2濃度がそれぞれ600ppb及び1000ppbであったことを除いて、実施例8−1と同様の条件で試験を行った。結果を表1に示す。非再生型混床式イオン交換装置38の出口におけるTOC濃度はそれぞれ2.89ppb及び3.72ppbであり、TOC除去率はそれぞれ71%及び63%であった。H2O2を過剰に添加することで、H2O2を添加しない場合に比べ、TOC除去率が逆に低下してしまう結果となった。
12,14 ポンプ(P)
13,41 H2O2貯槽
15 熱交換器
16,37 紫外線酸化装置(UV)
17,32,43 H2O2除去装置
18,34 膜脱気装置(MD)
19,38 非再生型混床式イオン交換装置(CP)
20 限外濾過装置(UF)
21 H2貯槽
22 ガス溶解膜装置
31 三方弁
33 メタノール貯槽
36,39 流量計
35,40 TOC計
42 ラインミキサー
Claims (11)
- TOCが10ppb以下である被処理水に対して紫外線を照射する照射工程と、前記照射工程ののち前記被処理水中に含まれる過酸化水素を除去する除去工程と、を少なくとも備えて純水を生成し、ユースポイントにおける使用量を超過した分の前記純水が前記被処理水の少なくとも一部として前記照射工程に循環される純水製造方法において、
前記照射工程の前段に、前記被処理水に対して過酸化水素を添加する添加工程を有することを特徴とする純水製造方法。 - 前記添加工程において、前記被処理水中の過酸化水素濃度が10ppb以上400ppb以下となるように前記過酸化水素を添加する、請求項1に記載の純水製造方法。
- 前記除去工程は、前記被処理水と白金族金属触媒とを接触させることによって前記被処理水中の過酸化水素を分解する工程である、請求項1または2に記載の純水製造方法。
- 前記照射工程と前記除去工程との間に、前記被処理水に水素を溶解させる工程を有する、請求項3に記載の純水製造方法。
- 前記照射工程ののち前記被処理水に対してイオン交換処理を実行する工程をさらに含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の純水製造方法。
- TOCが10ppb以下である被処理水に対して紫外線を照射して紫外線酸化処理を実行する紫外線酸化装置と、前記紫外線酸化装置から流出した前記被処理水に含まれる過酸化水素を除去する過酸化水素除去装置と、を少なくとも備えて純水を生成し、ユースポイントにおける使用量を超過した分の前記純水を前記被処理水の少なくとも一部として前記紫外線酸化装置に循環する循環管路をさらに備える純水製造装置において、
前記紫外線酸化装置の前段に、前記被処理水に対して過酸化水素を添加する添加手段を有することを特徴とする純水製造装置。 - 前記添加手段は、前記被処理水中の過酸化水素濃度が10ppb以上400ppb以下となるように前記過酸化水素を添加する、請求項6に記載の純水製造装置。
- 前記過酸化水素除去装置は、白金族金属触媒を有し、前記被処理水を前記白金族金属触媒とを接触させる、請求項6または7に記載の純水製造装置。
- 前記白金族金属触媒はアニオン交換体に担持されている、請求項8に記載の純水製造装置。
- 前記紫外線酸化装置の出口と前記過酸化水素除去装置の入口との間に、前記被処理水に水素を溶解させるガス溶解膜装置を有する、請求項8または9に記載の純水製造装置。
- 前記紫外線酸化装置の出口と前記ユースポイントとの間に設けられ、前記被処理水に対してイオン交換処理を実行するイオン交換装置をさらに含む、請求項6乃至10のいずれか1項に記載の純水製造装置。
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