JP2019217463A - 被処理水中のホウ素除去方法、ホウ素除去システム、超純水製造システム及びホウ素濃度の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＲＯ膜透過水中のホウ素濃度を所望の低いレベルへと安定的に、効率的に、かつ低運転コストで制御することができる、被処理水中のホウ素除去方法を提供する。【解決手段】 被処理水中のホウ素除去方法であって、該ホウ素除去方法は、前記被処理水を逆浸透膜処理に付す工程と、該逆浸透膜処理の透過水の少なくとも一部を陽イオン除去処理に付す工程と、該陽イオン除去処理後の前記透過水中のホウ素濃度を測定する工程とを含み、前記のホウ素濃度測定値に基づき下記（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つを制御する、被処理水中のホウ素除去方法：（ａ）前記逆浸透膜処理における前記被処理水の回収率、（ｂ）前記被処理水の温度、（ｃ）前記被処理水のｐＨ、（ｄ）前記逆浸透膜処理の逆浸透膜にかかる前記被処理水の供給圧力、及び（ｅ）前記逆浸透膜処理に用いる逆浸透膜の交換時期。【選択図】図１

Description

被処理水中のホウ素除去方法、ホウ素除去システム、超純水製造システム及びホウ素濃度の測定方法に関する。

半導体デバイス製造や医薬品製造等においては、高度に精製された純水が使用される。純水製造用原水(被処理水)としては、上水、井水、河川水、工業用水のほか、工場の各工程から排出される洗浄排水やスクラバー排水といった工場排水、海水を逆浸透法や蒸発法によって脱塩した海水淡水化処理水などが挙げられる。
この原水を吸着除去、ろ過処理等を組み合わせた前処理システムに付し、次いで、逆浸透膜処理、脱気処理、イオン交換処理等を組み合わせた１次純水システムによりイオン成分や全有機炭素（ＴＯＣ）を除去して一次純水が製造される。得られた１次純水は必要により紫外線酸化処理、限外濾過処理等を組み合わせた２次純水システム（サブシステム）によりさらに純度が高められ、超純水として用いられる。
上記の１次純水システムによりイオン成分ないしＴＯＣのほとんどを除去することができる。しかし、水中で非解離物質として振る舞うホウ素は、逆浸透膜やイオン交換処理によっては十分に除去することが難しい。一方、昨今、純水の高純度化に対する要求は高く、ホウ素濃度の低減に対する要求レベルも高まっている。
水のｐＨをアルカリ側に制御することにより、逆浸透膜（ＲＯ膜）によるホウ素の除去効率が高められることが知られている。これは、水をアルカリ性とすることにより、ホウ素がホウ酸イオン（Ｂ（ＯＨ）_４ ⁻）になるためである。例えば特許文献１には、被処理水中の２価以上の陽イオンを除去し、ｐＨを９以上に調整した後、逆浸透膜によりホウ素を除去する技術が記載されている。

特開平９−２９０２７５号公報

純水ないし超純水の製造においては、被処理水中のホウ素濃度の増減や、ＲＯ膜の経年的な劣化により、透過水中のホウ素濃度は変動する。そのような状況でＲＯ膜処理によりホウ素の除去効率を高めるために、上記のように、被処理水にｐＨ調整剤（典型的にはアルカリ剤）を添加し、被処理水のｐＨをアルカリ側へと高めることが行われる。必要なｐＨ調整剤の添加量は、ＲＯ膜の透過水中のホウ素濃度に対応して増減させることができる。すなわち、透過水中のホウ素濃度が目的の濃度よりも高ければ、ホウ素の除去率をより高めるためにｐＨ調整剤の添加量も多くする必要がある。一方、透過水中のホウ素濃度が十分に低減できていれば、ｐＨ調整剤の添加量を少なくしてもホウ素濃度を目的のレベルまで低減できる。したがって、ＲＯ膜の透過水中のホウ素濃度を測定できれば、その測定値によって、ｐＨ調整剤の添加量を調整することができる。具体的には、測定値が高ければｐＨ調整剤の添加量を増やし、測定値が低ければｐＨ調整剤の添加量を減らすことによって、ｐＨ調整剤を無駄なく使用することができ、運転コストの低減に繋がる。
また、ＲＯ膜透過水のホウ素濃度の制御は、ホウ素濃度の低減が求められる純水ないし超純水製造システムの運転管理の観点からも重要度が増している。

ホウ素測定手段として一般に使用されるオンラインホウ素モニターは、導電率を指標にした測定であるため、給水の比抵抗が１５ＭΩ・ｃｍ以上でないとノイズが高く（バックグラウンド信号値が高く）ｐｐｂレベルのホウ素濃度を正確に測定することができない。誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法を用いて低濃度のホウ素を測定する際も同様に、測定水の比抵抗を十分に高めて測定する必要がある。しかし、一般的なＲＯ膜を透過した透過水の比抵抗は１ＭΩ・ｃｍ程度であり、ＲＯ膜の透過水のホウ素濃度を高感度に測定し、純水製造の運転管理を行うことは困難である。

そこで本発明は、被処理水をＲＯ膜処理に付して不純物成分を除去するに当たり、ＲＯ膜透過水中のホウ素濃度を高感度測定し、この測定値に基づき被処理水のＲＯ膜処理を制御することにより、ＲＯ膜透過水中のホウ素濃度を所望の低いレベルへと安定的に、効率的に、かつ低運転コストで制御することができる、被処理水中のホウ素除去方法を提供することを課題とする。また本発明は、この方法の実施に好適なホウ素除去システムを提供することを課題とする。また本発明は、前記ホウ素除去システムを有する超純水製造システムを提供することを課題とする。また本発明は、被処理水のホウ素濃度の測定機として一般に使用されるオンラインホウ素モニター等を用いてｐｐｂレベルのホウ素濃度をより正確に測定することを可能とするホウ素濃度の測定方法を提供することを課題とする。

本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、被処理水をＲＯ膜処理に付して得られる透過水を陽イオン除去装置で処理することで、当該透過水の比抵抗を十分に高めることができることを見出した。その結果、透過水のホウ素を高感度に検出することができ、半導体デバイス製造や医薬品製造等の、純水中のホウ素除去の要求レベルの高い分野にも適用可能な純水を、安定して、効率的に、かつ低運転コストで供給することが可能となることを見出した。
本発明は、上記知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。

すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段によって解決された。
［１］
被処理水中のホウ素除去方法であって、
該ホウ素除去方法は、前記被処理水を逆浸透膜処理に付す工程と、該逆浸透膜処理の透過水の少なくとも一部を陽イオン除去処理に付す工程と、該陽イオン除去処理後の前記透過水中のホウ素濃度を測定する工程とを含み、
前記のホウ素濃度測定値に基づき下記（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つを制御する、被処理水中のホウ素除去方法：
（ａ）前記逆浸透膜処理における前記被処理水の回収率、
（ｂ）前記被処理水の温度、
（ｃ）前記被処理水のｐＨ、
（ｄ）前記逆浸透膜処理の逆浸透膜にかかる前記被処理水の供給圧力、及び
（ｅ）前記逆浸透膜処理に用いる逆浸透膜の交換時期。
［２］
前記逆浸透膜処理に付す前記被処理水のｐＨを９以上に制御する、［１］に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
［３］
前記逆浸透膜処理が複数段の逆浸透膜装置による処理であり、少なくとも一段の逆浸透膜装置に給水される被処理水のｐＨを９以上に制御する、［１］又は［２］に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
［４］
前記複数段の逆浸透膜装置のうち少なくとも一段の逆浸透膜装置が高圧逆浸透膜装置である、［３］に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
［５］
前記複数段の逆浸透膜装置を構成する第１段目の逆浸透膜装置の透過流束が、第２段目の逆浸透膜装置の透過流束よりも大きい、［３］又は［４］に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
［６］
前記被処理水を前記逆浸透膜処理に付す前に、該被処理水を陽イオン交換処理に付し、次いで脱炭酸処理に付す、［１］〜［５］のいずれかに記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
［７］
前記陽イオン除去処理を電気再生式脱陽イオン除去装置により行う、［１］〜［６］のいずれかに記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
［８］
被処理水中からホウ素を除去するホウ素除去システムであって、
前記ホウ素除去システムは、被処理水を処理する逆浸透膜装置と、該逆浸透膜装置の透過水の少なくとも一部を処理する陽イオン除去装置と、該陽イオン除去装置による処理水中のホウ素濃度を測定するホウ素分析装置とを有し、
前記ホウ素分析装置により測定されたホウ素濃度に基づき下記（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つを制御する、ホウ素除去システム：
（ａ）前記逆浸透膜装置における前記被処理水の回収率、
（ｂ）前記被処理水の温度、
（ｃ）前記被処理水のｐＨ、
（ｄ）前記逆浸透膜装置の逆浸透膜にかかる被処理水の供給圧力、及び
（ｅ）前記逆浸透膜装置における逆浸透膜の交換時期。
［９］
前処理システムと１次純水システムとサブシステムとを有する超純水製造システムであって、該１次純水システムが［８］に記載のホウ素除去システムを有する超純水製造システム。
［１０］
液中のホウ素濃度を測定する方法であって、
被処理水をイオン除去処理に付す工程と、
前記イオン除去処理した処理水中のホウ素濃度を測定する工程とを含む、ホウ素濃度の測定方法。
［１１］
前記被処理水は、逆浸透膜処理後の透過水であり、
前記イオン除去処理は、陽イオン除去処理である、［１０］に記載のホウ素濃度の測定方法。

本発明のホウ素除去方法及びホウ素除去システムによれば、被処理水をＲＯ膜処理に付して不純物成分を除去するに当たり、ＲＯ膜透過水中のホウ素濃度を高感度測定し、この測定値に基づき被処理水のＲＯ膜処理を制御することができる。これにより、ＲＯ膜透過水中のホウ素濃度を所望の低いレベルへと安定的に、効率的に、かつ低運転コストで制御することができる。本発明の超純水システムは、ホウ素が十分に除去された超純水を、安定して、効率的に、かつ低運転コストで得ることを可能とする。
本発明のホウ素濃度の測定方法によれば、被処理水のホウ素濃度の測定機として一般に使用されるオンラインホウ素モニター等を用いてｐｐｂレベルのホウ素濃度をより正確に測定することが可能になる。

本発明に係るホウ素除去システムの好ましい一実施形態（第１実施形態）を示した概略構成図である。 本発明に係るホウ素除去システムの好ましい一実施形態（第２実施形態）を示した概略構成図である。 本発明に係るホウ素除去システムの好ましい一実施形態（第３実施形態）を示した概略構成図である。 本発明に係るホウ素除去システムの好ましい一実施形態（第４実施形態）を示した概略構成図である。 本発明のホウ素除去システムが適用される超純水製造装置の好ましい一例を示した概略構成図である。

本発明に係るホウ素除去システムの好ましい一実施形態（第１実施形態）を、図１を参照して説明する。
図１に示すように、ホウ素除去システム１（１Ａ）には、主配管１１が配される。この主配管１１には、被処理水（原水）中のホウ素を除去するＲＯ膜装置１２が配される。
また、ＲＯ膜装置１２の入口側１２ｉｎの主配管１１には、ＲＯ膜装置１２に対して遠い側から、熱交換器３１、アルカリ性の薬液（アルカリ剤）を供給する薬液配管３２の合流部３２Ａ、ポンプ４１を備える。薬液配管３２端部にはアルカリ剤供給源３４が接続されている。また、薬液配管３２には薬注ポンプ３５が配され、薬注ポンプ３５によってアルカリ供給源３４に貯蔵されているアルカリ剤を主配管１１側に送る。
ＲＯ膜装置の出口側１２ｏｕｔの主配管１１には、ホウ素分析装置２１が接続された分岐配管２２の分岐部２２Ａが配される。この分岐配管２２には陽イオン除去装置２３が配される。

上記ＲＯ膜装置１２は特に制限されず、超低圧型、低圧型、中圧型、高圧型のいずれのＲＯ膜装置であってもよい。ＲＯ膜装置に用いるＲＯ膜の一例として、ダウケミカル社製ＢＷシリーズ（ＢＷ３０ＨＲ−４４０、ＢＷ３０ＸＦＲ−４００／３４ｉ）（商品名）、東レ社製ＴＭＧシリーズ（ＴＭＧ２０、ＴＭＧ−２０Ｄ）、ＴＭＬシリーズ(ＴＭＬ２０、ＴＭＬ−２０Ｄ)（商品名）、日東電工社製ＥＳシリーズ（ＥＳ２０‐Ｄ８、ＥＳ１５−Ｄ８）（商品名）ＨＹＤＲＡＮＡＵＴＩＣＳ製ＬＦＣシリーズ（ＬＦＣ３−ＬＤ）、ＣＰＡシリーズ（ＣＰＡ５−ＬＤ）、等が挙げられる。
ＲＯ膜装置１２は、塩類や不純物が濃縮された水（濃縮水）を排出する機構を有し、これによって加圧側塩濃度の過度の上昇や、膜表面において難溶解性物質(スケール)の生成を抑制しつつ連続的に透過水を得ることができる。濃縮水はＲＯ膜装置１２に接続された濃縮水配管２５を介して排出される。濃縮水配管２５には圧力調節弁２６が配されることが好ましい。圧力調節弁２６によって、濃縮水配管２５内の圧力を調節することができ、ＲＯ膜１２の透過水量や濃縮水量を調整することができる。

上記熱交換器３１は、主配管１１を流れる水の温度を調整するために用いる。熱交換器の２次側には、加温用蒸気や冷却水を流すことができる。

上記ポンプ４１には、被処理水を圧送する通常の加圧ポンプを用いることができる。加圧ポンプはポンプインバータ４２を備えることが好ましい。ポンプインバータ４２は、加圧ポンプの駆動モータ（図示せず）の回転数を制御するものであり、駆動モータの回転数を徐々に変えるものである。ポンプの回転数を徐々に変化させる（例えば、高める）ことによって、水圧の急激な変化（例えば、上昇）を防止できる。これによって、水圧の急激な変化によるＲＯ膜装置１２の損傷を防止することができる。また、駆動モータの回転数を上げることによって、ＲＯ膜装置１２に供給する被処理水の流量及び圧力を高めることができる。

アルカリ剤供給源３４は、被処理水のｐＨを上昇させるための薬剤の供給源であり、このアルカリ剤は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ：苛性ソーダ）を含むことが好ましい。アルカリ剤は通常はＮａＯＨを溶解してなる水溶液である。ＮａＯＨ水溶液中のＮａＯＨ濃度は目的のｐＨ調整が可能な範囲にて適宜設定される。アルカリ剤としては、ＮａＯＨ水溶液の他に水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、等を用いることもできる。

薬注ポンプ３５は、アルカリ剤供給源３４から主配管１１にアルカリ剤を圧送するものであり、例えば定量式ポンプを用いることができる。すなわち、指定された注入量だけが主配管１１に送られるように、薬注ポンプ３５が稼働するものである。薬注ポンプ３５は、ポンプのストローク又は回転数の制御により注入量を変化させるため、薬注ポンプ３５の排出口は、主配管１１に近い位置の配されることが好ましい。
なお、図示はしないが、薬注ポンプ３５と主配管１１との間の薬液配管３２に、図示はしないが、制御弁を備え、この制御弁の開閉度合によりアルカリ剤の注入量を変化させることもできる。

陽イオン除去装置２３は、被処理水中の陽イオン（Ｎａ^＋、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋、ＮＨ_４ ^＋、Ｋ^＋等)を取り除くものである。陽イオン除去装置２３の具体例として、陽イオン交換樹脂（好ましくは強酸性陽イオン交換樹脂）を充填してなる陽イオン交換装置を挙げることができる。陽イオン除去装置２３によって陽イオンを除去することにより、透過水の比抵抗を十分に高めることができる。これは、透過水中に存在するイオン成分に占めるアニオン成分はわずかであり、カチオン成分が多く含まれていることによる。すなわち、一般的に用いられるポリアミド系ＲＯ膜、酢酸セルロース系ＲＯ膜の表面はマイナスに帯電しているため、アニオン成分は静電気的な反発によりＲＯ膜を通過しにくい一方、カチオン成分はＲＯ膜を透過しやすい。したがって、ＲＯ膜装置の透過水からカチオン成分を除くだけで、後述するように透過水の比抵抗を、ホウ素の高感度測定に必要なレベルにまで高めることができる。

ホウ素分析装置２１は、ＲＯ膜装置１２を透過した透過水中のホウ素濃度を測定する装置である。このホウ素分析装置２１は、リアルタイムにてオンライン測定可能な機器であることが好ましい。ホウ素分析装置２１として、例えば、ＧＥ社製 Ｓｉｅｖｅｒｓオンライン・ホウ素計が挙げられる。また、リアルタイム測定でないが、ＩＣＰ発光分光分析装置を用いることもできる。
上記ホウ素除去システム１Ａでは、被処理水を、主配管１１を通してポンプ４１によってＲＯ膜装置１２に圧送される。ＲＯ膜装置１２では、被処理水中のホウ素を除去する。ＲＯ膜装置１２を透過してホウ素が除去された透過水は、主配管１１を通して次工程に搬送される。その一部の透過水は分岐配管２２によって分岐され、陽イオン除去装置２３に供給される。この陽イオン除去装置２３によって透過水中の陽イオンを除去する。透過水から陽イオンを除去するだけで、透過水の比抵抗を、例えば１５ＭΩ・ｃｍ以上へと高めることができる。このように透過水の比抵抗を高めてからホウ素分析装置２１に供給することにより、極微量のホウ素濃度であっても正確に測定できるようになる。ホウ素分析装置にもよるが、例えば、ｐｐｔレベルのホウ素濃度を検出することが可能となる。
本発明のホウ素除去システムでは、ホウ素分析装置２１により測定したホウ素濃度の測定値（ホウ素濃度の変動状態）に基づいて、下記（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つを制御する。これにより、ホウ素除去をより効率的に行うことが可能となる。
（ａ）前記逆浸透膜における被処理水の回収率、
（ｂ）前記被処理水の温度、
（ｃ）前記被処理水のｐＨ、
（ｄ）前記逆浸透膜処理の逆浸透膜にかかる被処理水の供給圧力、及び
（ｅ）前記逆浸透膜処理に用いる逆浸透膜の交換時期。
通常は、ホウ素濃度の測定値に基準値を設け、基準値からの変動量を計算し、計算結果を基に上記（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つを制御する。

上記（ａ）〜（ｅ）についてより詳細に説明する。

＜（ａ）逆浸透膜における被処理水の回収率＞
被処理水の回収率（流量％）＝透過水量（流量）／被処理水量（流量）である。以下、回収率の「％」は「流量％」を示す。ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より高くなった場合には、ＲＯ膜装置１２に供給する被処理水量（流量）に対するＲＯ膜装置１２を透過した透過水量（流量）の割合（被処理水の回収率）を低減することにより、透過水のホウ素濃度を低減することができる。ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より十分に低い場合には、ＲＯ膜装置１２における被処理水の回収率を高めて、より効率的な運転をすることもできる。
回収率は、ポンプインバータ４２の出力調整、圧力調整弁２６の開度調整、又はこれら両方を実施することによって調整することができる。たとえばポンプインバータ４２によってポンプ４１の出力を制御することにより、ＲＯ透過水、ＲＯ濃縮水の流量を制御して回収率を調整することができる。また、たとえば、信号線Ｓ３を通じて圧力調整弁２６の開度を小さくして濃縮水量を増加させて回収率を低下させると、ＲＯ膜装置１２の加圧側のホウ素濃度が低減するため、それに伴い透過側のホウ素濃度も低減することができる。
上記被処理水の回収率は、ＲＯ膜装置が１段の場合には、ＲＯ膜装置１２に入る被処理水量に対するＲＯ膜装置１２を出る透過水量の割合で求める。また、ＲＯ膜が多段（例えば、後述する第１、第２ＲＯ膜１４、１６）の場合には、第１、第２ＲＯ膜１４、１６それぞれに供給される被処理水量と透過水量から、それぞれのＲＯ膜の回収率を求める。ここでの第２ＲＯ膜１６の被処理水は、第１ＲＯ膜１４の透過水と同義である。

＜（ｂ）被処理水の温度＞
ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より高い場合には、被処理水の水温を低下させることによって、ＲＯ膜装置１２によるホウ素の除去率（阻止率）を高めることができ、透過水のホウ素濃度を低減することができる。例えば、信号線Ｓ４を通じて、熱交換器３１を制御して、被処理水を冷却することにより、ＲＯ膜装置１２を透過した透過水のホウ素濃度を低下させることができる。

＜（ｃ）被処理水のｐＨ＞
ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より高い場合には、被処理水のｐＨを上げることによって、ＲＯ膜装置１２のホウ素阻止率を高めることができる。すなわち、被処理水のｐＨを上昇させるように、被処理水にアルカリ剤を導入することによって、ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度を低下させることができる。例えば、ホウ素濃度の変化量に対応させて、アルカリ剤の導入量を決定し、信号線Ｓ１を通じて、決定したアルカリ剤量に対応して薬注ポンプ３５を連続的に稼働させることができる。
例えば、ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より高い場合には、被処理水のｐＨが例えば９．０以上になるように薬注ポンプ３５を稼働し、アルカリ剤供給源３４からアルカリ剤（例えばＮａＯＨ水溶液）を主配管１１の被処理水に導入する。また、ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より十分に低い場合には、アルカリ剤の導入量を低減することもでき、過剰なアルカリ剤の使用を防ぐことができる。なお、被処理水のｐＨの上限は、ＲＯ膜の耐薬品性という観点から、１２以下とすることが好ましく、１１以下とすることがより好ましい。

＜（ｄ）逆浸透膜にかかる被処理水の供給圧力＞
ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より高くなった場合には、ＲＯ膜装置１２にかかる被処理水の供給圧力を高めて、ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度を低下させることができる。すなわち、ＲＯ膜装置１２にかかる被処理水の供給圧力が上昇するように、流量制御装置として機能するポンプインバータ４２を介して、ポンプ４１を動作させる。その際、信号線Ｓ２を通じて、急激な圧力変化が生じないように、ポンプインバータ４２によって、ポンプを駆動する電動機の出力（例えば、回転数）を制御して被処理水の流量を多くして水圧を高めることができる。さらに信号線Ｓ３を通じて、圧力調整弁２６の開度を閉方向に調整することによって、ＲＯ膜１２に背圧がかかるため、圧力が上昇する。このような手段で圧力を上昇させることにより、ＲＯ膜装置１２を透過した透過水中のホウ素濃度を低下させることができる。また、ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より十分に低い場合には、被処理水の供給圧力を低下させて、ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度を高めることができる。
なお、被処理水の供給圧力の制御により、（ａ）の回収率も変動し得るが、本発明においては、この供給圧力の制御を目的とした操作は、上述した（ａ）の制御ではなく、（ｄ）の制御に該当するものとする。

＜（ｅ）逆浸透膜の交換時期＞
ＲＯ膜は、使用に伴う経年的な劣化、酸化剤接触による酸化劣化、アルカリ雰囲気によって起こる加水分解などにより、ホウ素阻止率が低下する。ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度が規定値より高くなった場合には、ＲＯ膜装置１２が劣化していることが原因である場合がある。このような場合には、新品のＲＯ膜装置に交換することによって、ＲＯ膜装置１２の透過水のホウ素濃度を低下させることができる。

次に、ホウ素除去方法の一実施形態について、前記図１に示したホウ素除去システム１Ａを参照して以下に説明する。
図１に示すように、主配管１１中を通して被処理水をＲＯ膜装置１２に導入する。ＲＯ膜装置１２によって被処理水中の各種成分とともに、ホウ素が除去される。
ＲＯ膜装置１２を透過して得た透過水の少なくとも一部は、分岐配管２２を通して陽イオン除去装置２３によって陽イオンが除去される。続いてホウ素分析装置２１によって、陽イオンが除去された透過水のホウ素濃度を測定する。
そして、ホウ素分析装置２１によって測定したホウ素濃度に基づいて、上記（ａ）〜（ｅ）を制御する。これらの制御は、ホウ素分析装置２１とは別の、図示はしていない制御装置、例えばコンピュータによって行うこともできる。

上記ホウ素除去システム１Ａでは、ＲＯ膜装置１２の入口側１２ｉｎにおける被処理水のｐＨをアルカリ側とすることが好ましく、より好ましくはｐＨ９以上となるよう制御する。このように被処理水のｐＨを制御することにより、ＲＯ膜１２によるホウ素阻止率を高めることができる。透過水のホウ素濃度が高い場合には、より多くのアルカリ剤を添加してｐＨをより高めることにより、ＲＯ膜装置によるホウ素の除去率を高めることができる。逆に、透過水のホウ素濃度が十分に低い場合には、被処理水に添加するアルカリ剤の量を少なくしても目的のホウ素除去を実現することができる。すなわち、アルカリ剤の過剰な使用を防ぐことができ、運転コストを低減することができる。

上記陽イオン除去装置は、陽イオン交換能を有する限り特に制限はない。例えば、電気再生式脱陽イオン除去装置を好適に用いることができる。
電気再生式脱陽イオン除去装置に用いられるイオン交換体は、多孔質イオン交換体としては、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１０００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍのメソポアを有する連続気泡構造であることが好ましい。かつ、全細孔容積が１〜５０ｍｌ／ｇ、好ましくは４〜２０ｍｌ／ｇであり、イオン交換基が均一に分布され、イオン交換容量が０．５ｍｇ当量／ｇ乾燥多孔質体以上のものが好ましい。多孔質イオン交換体のその他の物性及びその製造方法は、例えば特開２００３−３３４５６０号公報に開示されている。
陽イオン交換体として多孔質イオン交換体を用いれば、細孔容積や比表面積を格段に大きくすることができる。このため、電気再生式脱陽イオン装置の脱イオン効率が著しく向上し非常に有利である。また、多孔質イオン交換体の全細孔容積が１ｍｌ／ｇ未満であると、単位断面積当りの通水量が小さくなってしまい、処理能力が低下してしまうため好ましくない。一方、全細孔容積が５０ｍｌ／ｇを超えると、骨格部分の占める割合が低下し、多孔質体の強度が著しく低下してしまうため好ましくない。全細孔容積が１〜５０ｍｌ／ｇである多孔質イオン交換体を電気再生式脱陽イオン装置のイオン交換体として使用した場合、多孔質体の強度と脱イオン効率を共に満足したものとすることができる点で好ましい。また、多孔質イオン交換体のイオン交換容量が０．５ｍｇ当量／ｇ乾燥多孔質体未満であると、イオン吸着容量が不足して好ましくない。また、イオン交換基の分布が不均一であると、多孔質陽イオン交換体内のイオン移動が不均一となり、吸着されたイオンの迅速な排除が阻害されるので好ましくない。
繊維状多孔質イオン交換体としては、例えば特開平５−６４７２６号公報に記載の単繊維や単繊維の集合体である織布及び不織布、さらにこれらの加工品に放射線グラフト重合を利用してイオン交換基を導入し、加工成形したものが挙げられる。また、粒子凝集型多孔質イオン交換体としては、例えば特開平１０−１９２７１６号公報、特開平１０−１９２７１７号公報に記載の熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの混合ポリマー、もしくは架橋性ポリマーを用いてイオン交換樹脂粒子を結合し、加工成形したものが挙げられる。
陽イオン除去装置２３として上記の電気再生式脱陽イオン除去装置を適用することにより、通常のイオン交換装置で必要な薬液を用いた再生工程を省略することができ、連続的な陽イオン除去が可能となる。多孔質イオン交換体の平均直径は、水銀圧入法によって求めることができる。また、多孔質イオン交換体の全細孔容積は、例えばマイクロメリティックス社製の細孔分布測定装置：ＡｕｔｏＰｏｒｅＩＩＩ９４２０（商品名）によって測定することができる。

ＲＯ膜装置１２には、高圧ＲＯ膜装置を用いることが好ましい。高圧ＲＯ膜装置は、従来、海水淡水化用として開発されたものであり、塩濃度の低い原水に対しては、より低い運転圧力によって、効率的なイオンやＴＯＣ等の除去が可能となる。例えば、低圧ＲＯ膜装置２段分のろ過能を、高圧ＲＯ膜装置であれば一段で実現することも可能であるし、低圧ＲＯ膜装置と高圧ＲＯ膜装置とを組み合わせた多段ＲＯ膜装置、又は高圧ＲＯ膜装置を用いた多段ＲＯ膜装置を用いることも可能である。このようなＲＯ膜装置を用いることによって、ホウ素、シリカ、尿素、エタノール、イソプロピルアルコールといった非解離物質の除去率を飛躍的に上昇させることが可能となる。高圧ＲＯ膜装置として、例えば、ＨＹＤＥＡＮＡＵＴＩＣＳ社製ＳＷＣシリーズ（ＳＷＣ４、ＳＷＣ５、ＳＷＣ６）（商品名）、東レ社製ＴＭ８００シリーズ（ＴＭ８２０Ｖ、ＴＭ８２０Ｍ）（商品名）、ダウケミカル社製ＳＷシリーズ（ＳＷ３０ＨＲＬＥ、ＳＷ３０ＵＬＥ）（商品名）、等をあげることができる。

ＲＯ膜装置１２における被処理水の回収率は、純水製造コスト低減の観点から、８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。回収率を「８０％以上」とすることによって被処理水に対してより多くの透過水量を得られるという利点がある。

次に、本発明に係るホウ素除去システムの好ましい一実施形態（第２実施形態）を、図２を参照して説明する。
図２に示すように、ホウ素除去システム１（１Ｂ）は、前述のホウ素除去システム１Ａにおいて、ＲＯ膜装置１２に代えて、第１ＲＯ膜装置１４及び第２ＲＯ膜装置１６を主配管１１に直列に配した形態である。さらに、薬液配管３６の合流部３６Ａが第１ＲＯ膜装置１４の入口側１４ｉｎ又は第２ＲＯ膜装置１６の入口側１６ｉｎのいずれか一方の主配管１１に配されることが好ましい。その他の構成は、ホウ素除去システム１Ａと同様である。なお、図２では、主配管１１、第１ＲＯ膜装置１４、第２ＲＯ膜装置１６、ホウ素分析装置２１、分岐配管２２、陽イオン除去装置２３の主要構成要素のみを示し、その他の構成要素の図示は省略したが、その他の構成要素は図１によって説明したのと同様である。

上記ホウ素除去システム１Ｂを用いたホウ素除去方法では、被処理水を２段のＲＯ膜装置（第１ＲＯ膜装置１４、第２ＲＯ膜装置１６）に連続して通すことから、ホウ素を含む不純物成分の除去効率をより高めることができる。また、第１ＲＯ膜装置１４の入口側１４ｉｎに薬液配管３６の合流部３６Ａが配されている場合、第１ＲＯ膜装置１４に供給する被処理水にアルカリ剤を供給できるため、被処理水のｐＨを高める（好ましくはｐＨ９以上に高める）ことができる。この場合、第１ＲＯ膜装置１４のホウ素除去能力が高められる。また、第２ＲＯ膜装置１６の入口側１６ｉｎに薬液配管３６の合流部３６Ａが配されている場合には、第２ＲＯ膜装置１６の被処理水のｐＨを高める（好ましくはｐＨ９以上に高める）ことができるため、第２ＲＯ膜装置１６のホウ素除去能力が高められる。なお、第２ＲＯ膜装置１６から排出される濃縮水は、第１ＲＯ膜１２に被処理水を送るポンプ（図示せず）より上流において、第１ＲＯ膜装置１４の被処理水と混合してもよい。第２ＲＯ膜装置１６の被処理水は第１ＲＯ膜装置１４によって処理されているため、たとえ濃縮水であっても第１ＲＯ膜装置１４の被処理水よりも水質的には良好であることがある。このような場合においては、第２ＲＯ膜装置１６の濃縮水を第１ＲＯ膜装置１４の被処理水と混合することによって、第１ＲＯ膜装置１４の被処理水に対して希釈効果がはたらき、第１ＲＯ膜装置１２に供給されるホウ素濃度を低減することができる。

図２の形態において、上記のような複数のＲＯ膜装置（例えば第１ＲＯ膜装置１４、第２ＲＯ膜装置１６）のうち、少なくとも一つが高圧ＲＯ膜装置であることが好ましい。より好ましくは、複数のＲＯ膜装置のうち少なくとも一段の逆浸透膜装置に給水される被処理水のｐＨが９以上に制御され、その逆浸透膜装置が高圧逆浸透膜装置であることが好ましい。

ＲＯ膜装置は、１段目の第１ＲＯ膜装置１４の有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束が、２段目の第２ＲＯ膜装置１６の有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束よりも大きいことが好ましい。透過流束は、透過水量をＲＯ膜面積で割ったものである。「有効圧力」とは、ＪＩＳ Ｋ３８０２：２０１５「膜用語」に記載の、平均操作圧から浸透圧差及び２次側圧を差し引いた、膜に働く有効な圧である。なお、平均操作圧は、ＲＯ膜の１次側における膜供給水の圧力（運転圧力）と濃縮水の圧力（濃縮水出口圧力）の平均値であり、以下の式により表される。
平均操作圧＝（運転圧力＋濃縮水出口圧力）／２

有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束は、膜メーカーのカタログに記載の情報、例えば、透過水量、膜面積、評価時の回収率、ＮａＣｌ濃度等から計算することができる。また、１つ又は複数の圧力容器に同一の透過流束であるＲＯ膜が複数本装填されている場合、圧力容器の平均操作圧／２次側圧力、原水水質、透過水量、膜本数等の情報より、装填された膜の透過流束を計算することができる。具体的には、第１ＲＯ膜装置１４のＲＯ膜の有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束と第２ＲＯ膜装置１６のＲＯ膜の有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束との差は、得られる透過水質という観点から、０．３ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）以上が好ましく、０．５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）以上がより好ましく、０．７ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）以上がさらに好ましい。そして第２ＲＯ膜装置１６のポンプ動力という観点から、１ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）以下が好ましい。

上記ＲＯ膜は２段構成であるが、多段構成であってもよい。この場合、ＲＯ膜を直列に多段に配することが好ましい。多段のＲＯ膜装置のうち少なくとも一段が高圧ＲＯ膜装置であることが好ましい。また、少なくとも一段のＲＯ膜装置に導入する被処理水のｐＨを高める（好ましくはｐＨ９以上とする）ことが好ましい。

次に、本発明に係るホウ素除去システムの好ましい一実施形態（第３実施形態）を、図３を参照して説明する。
図３に示すように、ホウ素除去システム１（１Ｃ）は、前述のホウ素除去システム１Ｂにおいて、ＲＯ膜装置によるホウ素除去処理の前に前処理を行うものである。前処理は、陽イオン交換樹脂を充填した陽イオン交換装置５１に通して陽イオン交換処理を行い、続いて脱炭酸装置５３を通す脱炭酸処理を行うことが好ましい。具体的には、第１ＲＯ膜１４の前段の主配管１１に、前処理システムとして、第１ＲＯ膜１４から遠い側から、陽イオン交換装置５１、脱炭酸装置５３の順に配され、これらは図１に示した熱交換機３１の前段に配されることが好ましい。なお、「前段」とは、対象となる主配管１１の位置から被処理水又は透過水の流れの上流側を意味する。

陽イオン交換装置５１における陽イオン交換処理では、好ましくは強酸性陽イオン交換樹脂が用いられる。強酸性陽イオンであるＲ−ＳＯ_３・ＨのＨが、水中のＮａ^＋、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋などと入れ替わって取り除かれる（Ｒはイオン交換樹脂の母体を示す）。陽イオン交換装置５１による処理ではイオン交換樹脂からはＨ^＋が解離するため、被処理水は酸性となる。この被処理水を脱炭酸装置５３に送る。
なお、本陽イオン交換樹脂は、Ｒ−ＳＯ_３・Ｎａであるナトリウム型樹脂を用いてもよい。この場合、イオン交換樹脂による処理前後のｐＨは変化しないが、イオン交換樹脂処理水に酸を添加することにいって、ｐＨを下げることも可能である。

脱炭酸装置５３では、酸性になった水を気液接触させることによって、水中に含まれる炭酸成分をガス化し、除去する。すなわち、陰イオン中のＨＣＯ_３ ⁻は、ＨＣＯ_３ ⁻＋Ｈ^＋→Ｈ_２ＣＯ_３と変化する。ここに空気を吹き込むことによって、Ｈ_２ＣＯ_３→Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２の反応が生じ、ＣＯ_２(二酸化炭素)は、被処理水中から大気中に大部分が放出される。したがって、陽イオン交換装置５１を通した被処理水を脱炭酸装置５３に送り込み、脱炭酸装置５３によって空気を送り込み、炭酸成分を除去することができる。

また、被処理水のｐＨを制御するアルカリ剤を供給する薬液配管３６の合流部３６Ａが、第１ＲＯ膜装置１４の入口側１４ｉｎ又は第２ＲＯ膜装置１６の入口側１６ｉｎの主配管１１に配されることが好ましい。この薬液配管３６は、図１によって説明した薬液配管３２と同様のものである。

さらに、第１ＲＯ膜装置１４と第２ＲＯ膜装置１６との間の主配管１１には、被処理水ｐＨを制御する酸性薬液を供給する酸性薬液配管３７の合流部３７Ａを配し、第２ＲＯ膜装置１６の被処理水に酸を添加し、被処理水ｐＨを７〜８程度の中性に調整してもよい。アルカリ性になった第２ＲＯ膜装置１６の被処理水を中性ないし中性付近に調整することによって、第２ＲＯ膜装置１６のカチオン除去率を上げることができる。結果として、陽イオン除去装置２３で除去すべきカチオン量が低減するため、陽イオン除去装置２３の再生強度を低減できる。たとえば陽イオン除去装置２３が電気再生式である場合、再生に必要な電圧を低下させることが可能である。酸性薬液としては、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、塩酸(ＨＣｌ)、硝酸（ＮＨＯ_３）等が挙げられる。酸性薬液の濃度は適宜設定される。その他の構成は、ホウ素除去システム１Ｂと同様である。なお、図３では、主配管１１、第１ＲＯ膜装置１４、第２ＲＯ膜装置１６、ホウ素分析装置２１、分岐配管２２、陽イオン除去装置２３、陽イオン交換装置５１、脱炭酸装置５３の主要構成要素のみを示し、その他の構成要素の図示は省略した。その他の構成要素は図１によって説明したのと同様である。

上記ホウ素除去システム１Ｃによるホウ素除去方法では、陽イオン交換装置５１により、被処理水中のＮａ^＋、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋などの陽イオンを取り除くことができる。さらに、脱炭酸装置５３によって、酸性液中にて生じた被処理水中の炭酸を分解除去できる。これによって、被処理水のｐＨは略中性となる。さらに、主配管１１内には、薬液配管３６を介してアルカリ剤（ＮａＯＨ水溶液）が供給され、被処理水のｐＨが高められる（好ましくは、ｐＨ９．０以上に制御される）。陽イオン交換装置５１及び脱炭酸装置５３によって、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋などの硬度成分及び炭酸が除去されるため、ｐＨをアルカリ側に調整しても、難溶解物質（スケール）の生成が起こらない。この被処理水に対して、第１ＲＯ膜装置１４によってホウ素除去を行う。第１ＲＯ膜装置１４を透過した透過水に対して、必要に応じてアルカリ薬液もしくは酸性薬液を供給し、透過水のｐＨを調整することもできる。その後は、第１実施形態と同様にして、第２ＲＯ膜装置１６の透過水のホウ素濃度を測定し、測定値に基づいてＲＯ膜の管理を行う。

次に、本発明に係るホウ素除去システムの好ましい一実施形態（第４実施形態）を、図４を参照して説明する。
図４に示すように、ホウ素除去システム１（１Ｄ）は、前述のホウ素除去システム１Ｃにおいて、陽イオン除去装置２３を第２ＲＯ膜装置１６と分岐配管２２の分岐部２２Ａとの間の主配管１１に配したものである。その他の構成要素は前述のホウ素除去システム１Ｃと同様である。

上記ホウ素除去システム１Ｄでは、透過水の全量を陽イオン除去装置２３に通すため、透過水中の陽イオンが除去できる。このため、ホウ素除去システム１Ｄは、超純水製造の１次純水系システムに用いることができる。

以下に本発明のホウ素除去システムを有する超純水製造システムの好ましい一例について、図５を参照して、説明する。
図５に示すように、超純水製造システム１０１は、１次純水系システム１１０と２次純水系システム（サブシステム）１２０とによって構成される。また、１次純水系システム１１０の前段に前処理システム１３０を配することが好ましい。この前処理システム１３０では、凝集、ろ過、膜分離等により、被処理水（原水）に含まれる微粒子（懸濁物質やコロイダル物質等）を取り除く。具体的には、凝集沈殿、加圧浮上、砂ろ過、ＭＦ／ＵＦ膜を使用した除濁、脱炭酸、軟化、などが挙げられる。

そして１次純水系システム１１０では、イオン類、ＴＯＣ、溶存ガス(酸素、ＣＯ_２)、ＳｉＯ_２のほぼ大部分、等を除去できる。その結果、１次純水系システム１１０の水質は、比抵抗が１７．５ＭΩ・ｃｍ以上にもなる。
１次純水系システム１１０では、前処理システム１３０によって前処理した被処理水をタンク１１１に流入させる。タンク１１１からは、常時、被処理水が１次主配管１４１を介して下流側に流れることが好ましい。タンク１１１の下流側の１次主配管１４１には、熱交換器１１２、ＲＯ膜１１３、イオン交換装置１１４、脱気装置１１５が配されて順に直列に接続されていることが好ましい。

イオン交換装置としては、２床２塔式再生型イオン交換装置、２床１塔式再生型イオン交換装置、混床型再生式イオン交換装置、再生型イオン交換装置、などを好適に用いる。２床２塔式再生型イオン交換装置は、強酸性カチオン交換樹脂が充填されたカチオン交換塔と、強塩基性アニオン交換樹脂が充填されたアニオン交換塔とを直列に接続してある。２床１塔式再生型イオン交換装置は、強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とを別々の異なる層となるように１つの塔内に、任意の順番で選択された該強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とを充填してある。混床型再生式イオン交換装置は、強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とを均一に混合して１つの塔内に充填してある。再生型イオン交換装置は、電気再生式脱イオン装置を１段又は複数段直列に接続してある。
また、１次純水システムに紫外線酸化装置、紫外線殺菌装置を設置してもよく、さらには上記配列にこだわらず、最適な配置にすることができる。たとえばＲＯ膜１１３の被処理水及び処理水の殺菌目的として紫外線殺菌装置を設置することができる。またＲＯ膜１１３の透過水を脱気処理して無機炭素を除去したのちに紫外線酸化、イオン交換装置の順番で通水することもでき、又はＲＯ透過水を直接紫外線酸化し、イオン交換樹脂装置に導入することもできる。さらには、ＲＯ膜１１３の前段に、２床３塔式のイオン交換装置を設置してもよい。２床３塔式のイオン交換装置は、カチオン交換塔、アニオン交換塔及び脱炭酸塔からなる。カチオン交換塔は、強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン樹脂を別々の異なる層となるように１つの塔内に設置してある。アニオン交換塔は、強塩基性アニオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂を別々の異なる層となるように１つの塔内に設置してある。脱炭酸塔は、被処理水中のＣＯ_２を除去する。これら１次純水システムの構成は、被処理水の性状、求める１次純水の性状を鑑みて、任意に選択することができる。このような処理により得られる１次純水の水質としては、比抵抗１８ＭΩ・ｃｍ以上、ＴＯＣ２０ｐｐｂ以下、ナトリウム１ｐｐｂ以下、塩化物イオン１ｐｐｂ以下、金属（鉄、マンガン、アルミニウム、亜鉛）１ｐｐｂ以下、イオン状シリカ１０ｐｐｂ以下、ホウ素０．０５ｐｐｂ以下とすることができる。

この１次純水系システム１１０では、ＲＯ膜１１３に代えて、本発明のホウ素除去システム１のＲＯ膜装置を組み込み、このホウ素除去システム１を適用することが好ましい。
熱交換器１１２は前述の熱交換器３１（図１参照）と同様のものを用いることができ、ＲＯ膜１１３も前述のＲＯ膜装置１２のＲＯ膜（図１参照）と同様のものを用いることができる。
イオン交換装置１１４は、主に、イオン、ＴＯＣ、溶存酸素や炭酸ガスを除去するものである。例えば、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を同一塔内に充填した混床式を用いてもよい。陽イオン交換樹脂はＣａ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｎａ^＋、などの陽イオン成分を除去でき、陰イオン交換樹脂はＳＯ_４ ^２−、ＮＯ_３ ⁻などの陰イオン成分を除去できる。
脱気装置１１５は、例えば、気液分離膜を使用して効率的に、主に水中の溶存酸素や炭酸ガスを除去するものである。

脱気して得た純水は、２次純水系システム１２０のタンク１２１に流入される。２次純水系システム１２０では、１次純水系システム１１０で除去しきれなかった微量のイオン類、ＴＯＣを取り除くとともに、１次純水系システム１１０以降にシステム構成部材から溶出したイオン類、ＴＯＣを取り除くことができる。
２次純水系システム１２０は、タンク１２１の下流側に２次主配管１４２が接続される。２次主配管１４２には、熱交換器１２２、紫外線（ＵＶ）酸化装置１２３、イオン交換装置１２４、ＵＦ膜（限外ろ過膜：Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）装置１２５が配されて順に直列接続されることが好ましい。さらに２次主配管１４２の端部には、ユースポイント１５０が接続されることが好ましい。ユースポイント１５０で使用されなかった超純水は、戻し配管１４３を介して、タンク１２１に戻されることが好ましい。したがって、超純水は、途中で滞留することなく、ユースポイント１５０で使用されるか、又はタンク１２１から２次主配管１４２、戻し配管１４３を通って、再びタンク１２１に戻される循環系内を流れ続けることができる。このような循環系をとることによって、超純水は循環系の途中で汚染されるリスクが少なくなる。

熱交換器１２２は、前述の熱交換器３１（図１参照）と同様のものを用いることができる。
ＵＶ酸化装置１２３は、ＴＯＣを除去することができる。主に波長１８５ｎｍの紫外線を用いた処理で、紫外線を水に直接照射することで酸化力の強いヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）を発生させ、この酸化作用によって低分子有機物を炭酸ガスと有機酸に分解することができる。
イオン交換装置１２４は、２次純水系システム１２０まで残留するイオンを除去するものであり、一般には、イオン交換樹脂を概ね数百リットル以下の容器に入れたデミナーと呼ばれるものが使用されることが好ましい。ＵＶ酸化装置１２３によって発生した炭酸ガスと有機酸なども通常は陰イオン交換樹脂で吸着及び／又は除去することが好ましい。
ＵＦ装置１２５は、孔径が０．０１〜０．００１μｍの膜であり、超純水製造の仕上げ処理(微粒子除去)として用いる機能材である。ＵＦ膜は孔の大きさが小さいため阻止された微粒子や不純物により短時間で膜が閉塞する。このため、通常は膜の表面に沿って一定方向に原液を流し続け、微粒子や不純物が濃縮された濃縮水を連続的に排出、又は送液側に戻しながら使用することで微粒子や不純物の膜表面への付着を減らすクロスフロー方式が採用されることが好ましい。

上記各実施形態において、被処理水の水質は特に限定されない。被処理水には、工業用水、表層水、水道水、地下水、海水、海水を逆浸透法もしくは蒸発法によって脱塩した海水淡水化処理水、各種排水、例えば半導体製造工程で排出される排水に対しても好適に用いることができる。対象となるほう素濃度は特に限定されないが、ほう素濃度１ｐｐｂ〜５ｐｐｍ、好ましくは５ｐｐｂ〜１ｐｐｍ、より好ましくは５ｐｐｂ〜１００ｐｐｂであるとよい。

本発明のホウ素の測定方法は、液中のホウ素濃度を測定する方法であって、上記の被処理水をイオン除去処理に付す工程と、イオン除去処理した処理水中のホウ素濃度を測定する工程とを含む。被処理水は、逆浸透膜処理後の透過水であることが好ましく、イオン除去処理は、上記したような陽イオン除去処理であることが好ましい。
このホウ素の測定方法は、透過水のイオン除去によって比抵抗を十分に高く（例えば１５ＭΩ・ｃｍ以上）して、ホウ素濃度の測定ができる。したがって、一般に使用されるオンラインホウ素モニター等を用いてｐｐｂレベルのホウ素濃度を正確に測定することができる。本発明のホウ素の測定方法は、例えば、本発明の被処理水中のホウ素の除去方法ないし除去システムにおけるホウ素濃度の測定に好適に適用することができる。

（実施例１）
実施例１は、図２に示すホウ素除去システム１Ｂを用い、被処理水に工業用水を用いて、その被処理水に、第１ＲＯ膜装置１４の入口側の薬液配管３６からＮａＯＨ水溶液を添加しｐＨを１０．５とし、２段ＲＯ膜装置（第１ＲＯ膜装置１４及び第２ＲＯ膜装置１６）に通水した。第１ＲＯ膜装置１４と第２ＲＯ膜装置１６の間の薬液配管３６からは薬液を添加しなかった。２段ＲＯ膜装置を通った透過水を陽イオン除去装置２３（電気再生式脱陽イオン除去装置）に通した後のホウ素濃度を、ホウ素分析装置２１によって測定した。ホウ素分析装置２１には、ＩＣＰ発光分光分析装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製ＳＰＳ３１００を用いた。ＴＤＳ（Ｔｏｔａｌ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ：総溶解固形物）の測定は蒸発乾固法（ＪＩＳ：Ｋ０１０２）に準拠した。導電率（比抵抗）の測定には、堀場アドバンスドテクノ社製 導電率測定装置ＨＥ−２００Ｈ（商品名）を用いた。Ｎａ濃度の測定には、ダイオネクス社製イオンクロマトグラフシステムＩＣＳ−１６００（商品名）を用いた。第１ＲＯ膜装置１４、第２ＲＯ膜装置１６として、ＥＳ２０−Ｄ８（日東電工社製、有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束：１．１４ｍ^３／ｍ^２／ｄ）を用いた。第１ＲＯ膜装置１４の回収率８０％、第２ＲＯ膜装置１６の回収率９０％で運転した。図示はしていないが、第２ＲＯ膜装置１６の濃縮水は、第１ＲＯ膜装置１４の被処理水に合流させた。
アルカリ添加後の第１ＲＯ膜装置１４入口において、ＴＤＳが１５０ｐｐｍ、導電率が３４０μＳ／ｃｍ（比抵抗が２．９ｋΩ・ｃｍ）、Ｎａ濃度が５４ｐｐｍ、ホウ素濃度が１０ｐｐｂであった。

その結果、被処理水からホウ素が十分に除去できていることがわかった。

（実施例２）
実施例２は、図３に示すホウ素除去システム１Ｃを用い、被処理水に工業用水を用いて、その被処理水を陽イオン交換装置５１、脱炭酸装置５３、薬液配管３６からのアルカリ添加、２段高圧ＲＯ膜装置（第１ＲＯ膜装置１４及び第２ＲＯ膜装置１６）の順番に通した。なお、酸性薬液配管３７からは酸性薬液を添加しなかった。さらに、２段ＲＯ膜装置を通った透過水を陽イオン除去装置２３に通した後、透過水中のホウ素濃度を、ホウ素分析装置２１によって測定した。ホウ素分析装置２１には、上記ＩＣＰ発光分光分析装置を用いて測定した。ＴＤＳ、導電率（比抵抗）及びＮａ濃度の測定は、実施例１と同様にした。第１ＲＯ膜装置１４、第２ＲＯ膜装置１６として、「ＳＷＣ５ＭＡＸ」（Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ社製、有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束：０．３２ｍ^３／ｍ^２／ｄ）を用いた。その他条件は実施例１と同様にした。
アルカリ添加後の第１ＲＯ膜装置１４入口において、ｐＨが１０、ＴＤＳが１４０ｐｐｍ、導電率が３２０μＳ／ｃｍ（比抵抗が３．１ｋΩ・ｃｍ）、Ｎａ濃度が４５ｐｐｍ、ホウ素濃度が１０ｐｐｂであった。

（比較例１）
比較例１は、実施例１において、陽イオン除去装置２３を通さないで透過水のホウ素濃度を測定した。それ以外は実施例１と同様にした。
（比較例２）
比較例２は、実施例１において、陽イオン除去装置２３に代えて混床樹脂を用いたイオン除去装置（商品名：アンバージェット、ＥＧ４−ＨＧ、オルガノ社製）を使用した。それ以外は実施例１と同様にした。

ホウ素濃度測定前（２段ＲＯ膜装置を通った透過水を陽イオン除去装置２３に通した後）の透過水の比抵抗、Ｎａ濃度及びホウ素分析装置２１によるホウ素濃度の測定結果を表１に示す。

比較例１で測定されたホウ素濃度は、実施例１よりも低下した。これは、ナトリウムイオンの濃度が高すぎるため、給水の比抵抗が小さく、結果、ノイズが大きくなりホウ素濃度を正確に測定できなかったためである。
比較例２では、実施例１に比べてホウ素濃度が１０分の１になった。これは、混床樹脂によりホウ素が取れてしまったことが原因である。これでは、ＲＯ膜の透過水の正確なホウ素濃度が測定できない。よって、比較例１、２では、ＲＯ膜処理直後の透過水のホウ素濃度が正確に測定できず、ホウ素濃度を指標にしたＲＯ膜の運転管理を正確に行うことができない。

（実施例３）
実施例３は、実施例２において、ホウ素分析装置２１にＧＥ社製オンラインホウ素測定器を使用してホウ素濃度の連続監視を実施した。

（比較例３）
比較例３は、比較例１において、実施例３と同様のオンラインホウ素測定器を使用してホウ素濃度の連続監視を実施した。

その結果を表２に示す。

比較例３では、オンラインホウ素測定器の給水水質を満たさず、ノイズが大きく正確なホウ素濃度の測定ができなかった。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ ホウ素除去システム
１１ 主配管
１２ 逆浸透膜装置（ＲＯ膜装置）
１２ｉｎ、１４ｉｎ、１６ｉｎ 入口側
１２ｏｕｔ 出口側
１４ 第１ＲＯ膜装置
１６ 第２ＲＯ膜装置
２１ ホウ素分析装置
２２ 分岐配管
２２Ａ 分岐部
２３ 陽イオン除去装置
２５ 濃縮水配管
２６ 圧力調節弁
３１ 熱交換器
３２、３６ 薬液配管
３２Ａ、３６Ａ 合流部
３４ アルカリ剤供給源
３５ 薬注ポンプ
３７ 酸性薬液配管
３７Ａ 合流部
４１ ポンプ
４２ ポンプインバータ
５１ 陽イオン交換装置
５３ 脱炭酸装置
１０１ 超純水製造システム
１１０ １次純水系システム
１１１ タンク
１１２ 熱交換器
１１３ ＲＯ膜
１１４ イオン交換装置
１１５ 脱気装置
１２０ ２次純水系システム（サブシステム）
１２１ タンク
１２２ 熱交換器
１２３ 紫外線（ＵＶ）酸化装置
１２４ イオン交換装置
１２５ ＵＦ装置
１３０ 前処理システム
１４１ １次主配管
１４２ ２次主配管
１４３ 戻し配管
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ 信号線

Claims (11)

1. 被処理水中のホウ素除去方法であって、
   該ホウ素除去方法は、前記被処理水を逆浸透膜処理に付す工程と、該逆浸透膜処理の透過水の少なくとも一部を陽イオン除去処理に付す工程と、該陽イオン除去処理後の前記透過水中のホウ素濃度を測定する工程とを含み、
   前記のホウ素濃度測定値に基づき下記（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つを制御する、被処理水中のホウ素除去方法：
   （ａ）前記逆浸透膜処理における前記被処理水の回収率、
   （ｂ）前記被処理水の温度、
   （ｃ）前記被処理水のｐＨ、
   （ｄ）前記逆浸透膜処理の逆浸透膜にかかる前記被処理水の供給圧力、及び
   （ｅ）前記逆浸透膜処理に用いる逆浸透膜の交換時期。
2. 前記逆浸透膜処理に付す前記被処理水のｐＨを９以上に制御する、請求項１に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
3. 前記逆浸透膜処理が複数段の逆浸透膜装置による処理であり、少なくとも一段の逆浸透膜装置に給水される被処理水のｐＨを９以上に制御する、請求項１又は２に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
4. 前記複数段の逆浸透膜装置のうち少なくとも一段の逆浸透膜装置が高圧逆浸透膜装置である、請求項３に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
5. 前記複数段の逆浸透膜装置を構成する第１段目の逆浸透膜装置の有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束が、第２段目の逆浸透膜装置の有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束よりも大きい、請求項３又は４に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
6. 前記被処理水を前記逆浸透膜処理に付す前に、該被処理水を陽イオン交換処理に付し、次いで脱炭酸処理に付す、請求項１〜５のいずれか１項に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
7. 前記陽イオン除去処理を電気再生式脱陽イオン除去装置により行う、請求項１〜６のいずれか１項に記載の被処理水中のホウ素の除去方法。
8. 被処理水中からホウ素を除去するホウ素除去システムであって、
   前記ホウ素除去システムは、被処理水を処理する逆浸透膜装置と、該逆浸透膜装置の透過水の少なくとも一部を処理する陽イオン除去装置と、該陽イオン除去装置による処理水中のホウ素濃度を測定するホウ素分析装置とを有し、
   前記ホウ素分析装置により測定されたホウ素濃度に基づき下記（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つを制御する、ホウ素除去システム：
   （ａ）前記逆浸透膜装置における被処理水の回収率、
   （ｂ）前記被処理水の温度、
   （ｃ）前記被処理水のｐＨ、
   （ｄ）前記逆浸透膜装置の逆浸透膜にかかる被処理水の供給圧力、及び
   （ｅ）前記逆浸透膜装置における逆浸透膜の交換時期。
9. 前処理システムと１次純水システムとサブシステムとを有する超純水製造システムであって、該１次純水システムが請求項８に記載のホウ素除去システムを有する超純水製造システム。
10. 液中のホウ素濃度を測定する方法であって、
    被処理水をイオン除去処理に付す工程と、
    前記イオン除去処理した処理水中のホウ素濃度を測定する工程とを含む、ホウ素濃度の測定方法。
11. 前記被処理水は、逆浸透膜処理後の透過水であり、
    前記イオン除去処理は、陽イオン除去処理である、請求項１０に記載のホウ素濃度の測定方法。

Images