JP2015100733A - 超純水製造システム及び超純水製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、本明細書において、次亜臭素酸とは、BrO−イオン及び/又はHBrOを意味する。
NaClO +NaBr →NaBrO +NaCl …(1)
尿素濃度測定:LC/MS(液体クロマトグラフィ及び質量分析計)
残留塩素計:残留塩素測定器、SIBATA製、測定方法:DPD法
本実験例では、処理対象水のpHと尿素の除去率の関係について調べた。気密に構成された処理槽内に厚木市水(導電率180μS/cm、TOC濃度0.6mgC/L)2Lを収容し、0.1mg/Lとなるように尿素を添加して処理対象水1を調整した。処理対象水1に、水酸化ナトリウム又は塩酸を加えてpHを調整した後、次亜臭素酸イオン換算量で5ppm(as BrO−)になるように、臭化ナトリウム5.36mg/L、次亜塩素酸ナトリウム3.88mg/L(遊離有効塩素濃度で1.8mg/L)となる量添加して、30分間撹拌して反応させた。処理対象水1について、pHを変化させて上記試験を行った。
本実験例では、処理対象水への次亜臭素酸の添加量と、尿素除去率の関係を調べた。処理槽内に実験例1と同様の厚木市水2Lを収容し、尿素濃度が0.1mg/L(TOC濃度で0.02mgC/L)となるように尿素を添加したものを処理対象水2とした。処理対象水2に、水酸化ナトリウム又は塩酸を加えてpHを調整した後、臭化ナトリウム及び次亜塩素酸ナトリウムを添加して、30分間撹拌して反応させた。
2NH3+3BrO− → N2+3Br−+2H2O
なお、図2〜3におけるpHの値は、反応させている間の処理対象水のpHの実測値の上限及び下限を示している。
本実験例では、フミン酸及び硫酸アンモニウムの次亜臭素酸への影響を調べた。
先ず、純水に、次亜塩素酸ナトリウムと臭化ナトリウムを混合し、次亜臭素酸濃度710mg/L(BrO−換算)の試験水1を調製した。次いで、この試験水1に、尿素を1mg/Lで添加して、試験水2を調整した。また、同様に、フミン酸1mg/L、硫酸アンモニウム1mg/Lを添加してそれぞれ試験水3、試験水4を調整した。試験水1〜4について、波長330nmの光を照射して、吸光度の経時変化を測定した。吸光度計としては、紫外可視分光光度計UVmini−1240(島津製作所(株)製)を用いた。結果を図4に示す。図4において、三角形は試験水1、四角形は試験水2、黒丸は試験水3、白丸は試験水4を示す。また、吸光度は次亜臭素酸の濃度に対応し、吸光度が大きいほど次亜塩素酸濃度が大きいことを示す。
接触酸化塔((株)トーケミ製、ラジカルライト)
強酸性陽イオン交換塔SC(DOW製、ディオライトC20LF)
脱炭酸塔DG(直径300mm、高さ2mのタワーに月島環境エンジニアリング(株)製テラレット(Sタイプ、材質:ポリプロピレン(PP))を約120L充填したもの)
逆浸透膜装置RO(東レ(株)製、SU‐720RB、2本使用)
色度計:2100AN(東亜ディーケーケー(株)製)
図5に示すものと同様の一次純水システム20で純水を製造した。図5に示す一次純水システム20は、活性炭塔(AC)21、強酸性陽イオン交換塔(SC)22、脱炭酸塔(DG)23、尿素分解槽24、ポンプ25、逆浸透膜装置(RO)26を備えている。
実施例1において、模擬水にフミン酸を添加して色度が0.4度の被処理水2を調整し、被処理水2を活性炭塔ACに供給した他は実施例1と同様の装置、同様の条件で純水を製造した。実施例2における処理条件、逆浸透膜装置ROの透過水中の尿素濃度及び導電率を実施例1と併せて表1に示す。
実施例2において、活性炭塔ACの前段に接触酸化塔を設置し、被処理水2を接触酸化塔に供給した他は実施例2と同様の装置、同様の条件で純水を製造した。接触酸化塔では、次亜塩素酸ナトリウムを2mg/L(遊離有効塩素濃度で1mg/L)となる量添加した。活性炭塔AC供給水の次亜塩素酸ナトリウム濃度は0.8mg/L(遊離有効塩素濃度で0.4mg/L)であった。実施例3における処理条件、逆浸透膜装置ROの透過水中の尿素濃度及び導電率を実施例1と併せて表1に示す。
実施例1において、尿素分解槽の処理対象水を比較例1ではpH7に調製し、比較例2ではpH調整しなかった他は実施例1と同様の装置、同様の条件で純水を製造した。比較例1、2における処理条件、逆浸透膜装置ROの透過水中の尿素濃度及び導電率を実施例1と併せて表1に示す。なお、比較例2において、尿素分解槽での処理対象水のpHは4であった。
実施例1で用いた一次純水システム20において、図6に示すように、強酸性陽イオン交換塔SCをバイパスする配管(a)、活性炭塔ACをバイパスする配管(b)、脱炭酸塔DGをバイパスする配管(c)を設けた一次純水システム60を用いて純水を製造した。比較例3では、活性炭処理水を、配管(a)を介して、強酸性陽イオン交換塔SCに通水せずに脱炭酸塔DGに供給した。比較例4では、被処理水を、配管(b)を介して活性炭塔ACに通水せずに強酸性陽イオン交換塔SCに供給した。比較例5では、陽イオン交換処理水を、配管(c)を介して脱炭酸塔DGに通水せずに尿素分解槽に供給した。その他は実施例1と同様の条件で純水を製造した。比較例3〜5における処理条件、逆浸透膜装置RO透過水中の尿素濃度及び導電率を実施例1と併せて表1に示す。また、強酸性陽イオン交換塔SCをバイパスする配管(a)を用いた比較例3では通水開始後約24時間後に逆浸透膜装置ROの透過水量が通水開始直後の70%以下に低下した。
実施例1において、超純水製造システムを停止して、15時間後に運転を再開し、運転再開後の逆浸透膜装置ROの透過水の尿素濃度及び導電率の経時変化を調べた。結果を表2に示す。
実施例1と同様の装置、同様の条件で、尿素分解槽の液面上部に窒素ガスを充填した状態で純水を製造した。一旦、超純水製造システムを停止して、15時間後に運転を再開し、運転再開後の逆浸透膜装置ROの透過水の尿素濃度及び導電率の経時変化を調べた。結果を実施例4と併せて表2に示す。
Claims (5)
- 原水を、一次純水システム及び二次純水システムで処理して超純水を製造する超純水製造システムであって、
前記一次純水システムは、
前記原水中の色度成分を除去する色度除去装置と、
色度の除去された色度除去水中のアルカリ土類金属を除去する陽イオン交換装置と、
陽イオン交換処理された陽イオン交換処理水中の溶存炭酸を除去する脱炭酸装置と、
前記脱炭酸処理された処理対象水中の尿素を酸化分解する尿素分解装置と、
尿素の酸化分解された尿素分解水を逆浸透膜処理する逆浸透膜装置とを備え、
前記尿素分解装置は、
尿素分解装置にアルカリ剤を供給して前記処理対象水のpHを9以上に調節するアルカリ剤供給装置と、
前記尿素分解装置に次亜臭素酸を添加する次亜臭素酸供給装置と
を備えることを特徴とする超純水製造システム。 - 前記尿素分解装置は、1又は2以上の処理槽から構成され、前記処理槽の液面上部に不活性ガスを充填する不活性ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項1記載の超純水製造システム。
- 前記次亜臭素酸供給装置に、塩素系酸化剤を供給する塩素系酸化剤供給装置と臭化物塩を供給する臭化物塩供給装置とを備えることを特徴とする請求項1又は2記載の超純水製造システム。
- 前記塩素系酸化剤は、次亜塩素酸ナトリウムであり、かつ前記臭化物塩は臭化ナトリウムであることを特徴とする請求項3記載の超純水製造システム。
- 原水を、一次純水システム及び二次純水システムで処理して超純水を製造する超純水製造方法であって、
前記一次純水システムは、
前記原水中の色度成分を除去する色度除去工程と、
色度の除去された色度除去水中のアルカリ土類金属を除去する陽イオン交換工程と、
陽イオン交換工程で生成した陽イオン交換処理水中の溶存炭酸を除去する脱炭酸工程と、
前記脱炭酸工程で生成した処理対象水中の尿素を酸化分解する尿素分解工程と、
尿素の酸化分解された尿素分解水を逆浸透膜処理する逆浸透膜工程とを備え、
前記尿素分解工程は、
前記処理対象水にアルカリ剤を供給して前記処理対象水のpHを9以上に調節するアルカリ剤供給工程と、
前記処理対象水に次亜臭素酸を添加する次亜臭素酸供給工程と
を備えることを特徴とする超純水製造方法。
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