JP2567273Y2 - 光化学反応処理を行う紫外線照射装置 - Google Patents

光化学反応処理を行う紫外線照射装置

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JP2567273Y2 JP1991070203U JP7020391U JP2567273Y2 JP 2567273 Y2 JP2567273 Y2 JP 2567273Y2 JP 1991070203 U JP1991070203 U JP 1991070203U JP 7020391 U JP7020391 U JP 7020391U JP 2567273 Y2 JP2567273 Y2 JP 2567273Y2
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【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、超純水製造システムに
おいて使用する紫外線照射装置、すなわち、超純水の原
水である一次純水に含まれている有機物を紫外線照射に
よって光化学反応処理、例えば、白金担持酸化チタン等
の光触媒粒子を用いた有機物の酸化分解、細菌の殺菌、
有害物質の分解等の光化学反応処理を行う紫外線照射装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、半導体製造工程、医薬品製造工程
において、用水として超純水が使用されている。たとえ
ばLSI等の半導体を製造する際には、半導体の洗浄水
として超純水が使用されているが、通常の場合、この分
野で用いられる超純水は、紫外線照射装置、イオン交換
装置、超濾過膜装置、逆浸透膜装置等を適宜組み合わせ
た超純水製造システムによって製造されている。この種
の超純水製造システムにおいては、紫外線照射装置は、
超純水の原水である一次純水に含まれている有機物を酢
酸等の有機酸、二酸化炭素等に酸化分解処理をする役目
をし、次いでこの処理水に含まれている有機酸、二酸化
炭素等を、イオン交換装置、超濾過膜装置、逆浸透膜装
置等で除去して超純水を製造している。
【0003】また、原水中に細菌が含まれている場合に
は、紫外線照射装置は、原水中の細菌の殺菌をする役目
をし、超純水を製造する後段のイオン交換樹脂、超濾過
膜、逆浸透膜等が細菌で汚染されるのを防止するために
も使用されている。さらに、製造した超純水がなんらか
の事情で細菌で汚染された場合には、LSI等の半導体
が細菌で汚染されるのを防止するために、最終処理とし
て、紫外線照射装置によって超純水中の細菌を殺菌する
ためにも使用されることがある。そして、いずれの場合
においても、近年の技術の高度化に伴って、超純水の純
度、特に従来より除去が難しいといわれている微量の有
機物や細菌、微生物の除去が技術課題になっており、現
在用いられている紫外線照射装置の紫外線照射効率の向
上が求められている。
【0004】近年、紫外線照射処理において原水である
一次純水の光化学反応処理を行う場合に、酸化チタン
(TiO)等の微粒子に白金(pt)等の余属の微粒
子を担持した光触媒粒子、すなわち白金担持酸化チタン
等の光触媒粒子を用いることにより、触媒活性を高めて
超純水の純度を一段と高める工夫や改善が提案なされて
いる。しかし、これまでの白金担持酸化チタン等の光触
媒粒子を用いた原水である一次純水の光化学反応処理
は、学問的な提案であったり、実験的なものが多く、工
業的技術として確立されたり、実装置として評価される
ものは少なかった。
【0005】例えば、その一つとして、超純水を製造す
る際に、原水である一次純水中に含まれる有機物を、白
金担持酸化チタン等の光触媒粒子の存在下で、紫外線照
射して酸化分解して除去するという超純水製造方法が、
特許出願公開(特開昭62−193696号)になって
いる。
【0006】紫外線照射による原水である一次純水の光
化学反応処理を行うことについては記載されているが、
処理液である超純水より、白金担持酸化チタン等の光触
媒粒子を分離する手段にいて一切記載がなく、不明であ
る。超純水として使用する以上、最終段階で超純水より
白金担持酸化チタン等の光触媒粒子を分離することは絶
対に必要で、かつ非常に面倒な技術であることを考える
と、この重要な点について記載のない技術は工業的に完
成されたものとはいえない。この出願公開された技術に
おける超純水と光触媒粒子との分離手段について想像す
ると、光触媒粒子の沈殿による分離が考えられるが、沈
殿に長時間を要するとともに分離性が悪くて実用的でな
く、また光触媒粒子を濾過機やストレーナーで濾別して
分離することも考えられるが、光触媒粒子によって濾過
機やストレーナーが目詰まりし易く、かつ別途に分離装
置を付設する必要があるために、装置設置費用が増大す
る欠点があり、さらに光触媒を超純水とともに装置外の
槽に流出させて沈殿分離することも考えられるが、前述
の欠点のほか、操作が面倒で、光触媒の使用量がどうし
ても多くなる等種々の不都合がある。
【0007】さらに、他の一つとしては、フィラメント
状、繊維状、網状、グラスファイバー等にコーテング
した白金担持酸化チタン等の光触媒粒子の存在下におい
て、原水である一次純水中に含まれる有機物を紫外線照
射して酸化分解して除去するものであるが、白金担持酸
化チタン等の光触媒粒子をコーテングする、前述の媒
体が被処理流体との接触によって揺れたりするために、
コーテングした白金担持酸化チタン等の光触媒粒子が
媒体より剥離、流出しやすく、流体全体として紫外線の
照射効率があがらないという難点があった。
【0008】
【考案が解決しようとする課題】本考案は、原水である
一次純水の光化学反応処理を行うについて、白金担持酸
化チタン等の光触媒粒子を、紫外線透過性のある板状、
箱状、円筒状、またはハニカム状あるいは粒状物等の固
形媒体に確固に被覆させることによって、白金担持酸化
チタン等の光触媒粒子の剥離、流出を防止しながら、紫
外線と光触媒との接触面積を大きくし、かつ反応(滞
留)時間を長くし、ひいては光触媒の触媒活性を高め、
紫外線照射量を増加させて超純水の純度を高めることに
ある。また本考案は、酸化チタン等の微粒子に白金等の
金属の微粒子をた光触媒を、紫外線照射装置の処理筒、
透過筒の接液部分にも担持させることによって、紫外線
と光触媒との接触面積を一段と大きくし、かつ反応時間
をより長くし、光触媒反応効率を高めて、処理液である
超純水の純度を向上させることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本考案は、前述した従来
原水である一次純水を処理する紫外線照射装置の問題
点を解決するもので、紫外線照射装置の処理筒内に、紫
外線ランプを内臓した紫外線透過性のある透過筒を配設
し、紫外線照射によって原水である一次純水の光化学反
応処理を行う流路を形成し、この流路に、紫外線透過性
のある固形媒体に白金担持酸化チタン等の光触媒粒子を
被覆させたものを充填するとともに、前述の処理筒、透
過筒の接液部分に、白金担持酸化チタン等の光触媒粒子
を被覆させて、原水である一次純水の光化学反応処理を
行う超純水製造システムにおいて使用する紫外線照射装
置に関するものである。
【0010】
【実施例】図1に示すように、ステンレス製の処理筒1
の内部に、紫外線ランプ2を内臓した石英ガラス製の透
過筒3を配置して流路4を形成し、この光触媒を被覆さ
せるための石英ガラス製の円筒状の固形媒体5を、透過
筒3を中心として同心円的に複数個間隔を置いて配設し
たり、あるいは板状の媒体を複数枚間隔を置いて配設し
てもよい。
【0011】また図2は、図1の断面図であり、光触媒
を被覆させた石英ガラス製の円筒状の固形媒体5を配設
したステンレス製の処理筒1の内部の流路に原水である
一次純水が流入する状態を示すものである。さらに、図
3は処理筒1の流路4に、透過筒3を中心として、光触
媒を被覆させた石英ガラス製の板状の固形媒体5をハニ
カム状の固形媒体として配設し、さらにハニカム状の固
形媒体5の外周に、麹外線ランプ2を内臓した石英ガラ
ス製の透過筒3の多数個を間隔を置いて配置したもの
で、光化学反応を一段と高めるためには、前述の処理筒
1、透過筒3の接液部分、すなわち処理筒1の内面と透
過筒3の外面に、白金担持酸化チタン等の光触媒粒子を
被覆させ
【0012】光触媒を被覆させるための紫外線透過性の
ある固形媒体5は、前述の板状、箱状、円筒状、ハニカ
ム状以外にも、固形状の媒体であればどのようなもので
もよいし、またビーズやイオン交換樹脂のような粒状物
を用いると接触面積を飛躍的に増大させることができる
ので、白金担持酸化チタン等の光触媒粒子の被覆量は格
段に増加させることが可能である。さらに、前述した固
形媒体5に紫外線ランプ2を内臓させて透過筒5に代用
してもかまわない。なお、固形媒体5の間隔は2〜50
mmあればよく、5〜20mmが適当であり、この間
隔、すなわち空隙率を等しくし、各流路4の流速の均一
化をはかり、紫外線照射量を増大させることもできる。
また、その設置枚数と個数は、処理筒1と透過筒3の大
きさや処理条件よって異なるが、通常は2〜15枚、望
ましくは5〜10枚がよい。
【0013】固形媒体5の材質は、石英ガラス以外に弗
素樹脂等紫の紫外線透過率が高く、かつ、流体中に溶出
物が流出しない材質を使用できるが、このような材質を
使用するのは、紫外線が固形媒体5によって遮断される
のを防止し、原水に対する紫外線照射量の増加をはかる
ためである。処理筒1には流体の流入管6と流出管7を
設け、さらに処理筒1の上端と下端に蓋を設け透過筒3
や固形媒体5の端部を固定する。
【0014】固形媒体5に被覆させて光化学反応処理を
行う光触媒の代表例として、白金担持酸化チタン(Ti
/Pt)をあげることができ、また酸化チタン(T
iO)としては、アナタース、ルチル、ブルカイトの
三種類があり、アナタースが一般的に使用されることが
多いが、ルチル、ブルカイトも使用できる。酸化チタン
と白金(TiO/Pt)の混合割合は、1:0.00
2〜15%にすることが望ましく、また酸化チタンに対
する白金の担持法としては、公知の含浸法、混練法によ
る他、光析出法(光電析法)、コロイド混合法でもよ
い。
【0015】なお、金属を担持する半導体としては、酸
化チタン(TiO)以外に、酸化亜鉛(ZnO)、酸
化第二鉄(Fe)、カドミウム(CdS)が使用
でき、また触媒に担持する半導体としては、白金(p
t)以外に、ニッケル(Ni)、ロジュム(Rh)が使
用でき、これらの半導体と金属とを光化学反応処理条件
に応じて、適宜組み合わせて使用すればよく、被覆する
際の厚さは、100〜1000オングストロームあれば
よい。
【0016】紫外線ランプ2としては、主波長254n
mの低圧殺菌ランプ、主波長185nm、254nmの
低圧オゾンランプ、主波長185pm、254nm、3
65nmの中・高圧ランプを使用し、必要に応じて、過
酸化水素、オゾン等の酸化剤を併用して光化学反応効率
を高めてもよい。なお酸化剤を併用する場合には、酸化
剤の濃度により紫外線の吸収係数が異なるために、紫外
線ランプ2の照度分布と紫外線強度を適宜選択する。
【0017】本考案の紫外線照射装置の処理筒1の流入
管6より、例えば白金担持酸化チタン粒子を混入した有
機物等を含む原水である一次純水を流路4に導入し、石
英ガラス製の円筒状又は板状の固形媒体5の全体に被処
理液を均等に流入し、白金担持酸化チタン粒子を石英ガ
ラス製の円筒状又は板状の固形媒体5の全面に被覆さ
せ、石英ガラス製の透過筒3に内臓した紫外線ランプ2
より十分に照射される紫外線と、接触面積を増大させて
活性化した白金担持酸化チタン粒子とによる、有機物等
の光化学反応処理を行い、有機物等を効率的に酸化分解
することによって、有機物等をほぼ除去した超純水(T
OC値1〜10ppb)を流出管7より処理筒1外に流
出させて、各用途に使用する。さらに、光化学反応処理
の効率を一層高めるためには、処理筒1または処理筒1
の流入管6に、BrO、H、O、またはO
等の酸化剤の注入装置(図示せず)を接続させてもよ
い。
【0018】
【考案の効果】本考案の光化学反応処理を行う紫外線照
射装置においては、白金担持酸化チタン等の光触媒粒子
を紫外線透過性のある固形媒体に確固に被覆させるため
に、従来のフィラメント状、繊維状、網状、グラスファ
イバー等に白金担持酸化チタン等の光触媒粒子コーテ
ングしたものを充填した場合のように、白金担持酸化チ
タン等の光触媒粒子の剥離、流出がないために、光化学
反応処理効率は一段と向上する。特に、処理筒内にフィ
ラメント状、繊維状、網状、グラスファイバー等に白金
担持酸化チタン等の光触媒粒子コーテングしたものを
充填するとともに、処理筒、透過筒の接液部分に白金担
持酸化チタン等の光触媒粒子を被覆させ、かつビーズや
イオン交換樹脂のような粒状物を用いると接触面積は飛
躍的に増大し、白金担持酸化チタン等の光触媒粒子の被
覆量は格段に増加するために、前述の白金担持酸化チタ
ン等の光触媒粒子の剥離、流出がないこととの相乗効果
により、光化学反応処理効率はこれまでになく高まり、
有機物等がほとんど存在しない(TOC値1〜10pp
b)の高品質の超純水を得ることができる。さらに、本
考案の光化学反応処理を行う紫外線照射装置において
は、白金担持酸化チタン等の光触媒粒子の剥離、流出が
なく、光触媒を処理流体より分離する必要がなくなり、
従来、時間がかかって面倒な沈殿分離処理装置や濾過
機、ストレーナーの設置も不要になり、装置コストを安
価にできるメリットもある。本考案の光化学反応処理を
行う紫外線照射装置によって得られる超純水は半導体、
医薬品、原子力等において使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の光触媒を被覆させた円筒状の固形媒体
を、透過筒を中心として同心円的に複数個間隔を置いて
配設した処理筒の断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】光触媒を被覆させた固形媒体を、紫外線ランプ
を内臓した透過筒を中心としてハニカム状に配設し、か
つハニカム状の固形媒体の外周に紫外線ランプを内臓し
た透過筒の多数個を間隔を置いて配置した処理筒の断面
図である。
【符号の説明】
1 処理筒 2 紫外線ランプ 3 透過筒 4 流路 5 固形媒体

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】超純水製造システムにおいて使用する紫外
    線照射装置の処理筒内に、紫外線ランプを内臓した紫外
    線透過性のある透過筒を配設し、紫外線照射によって
    水である一次純水の光化学反応処理を行う流路を形成
    し、この流路に、紫外線透過性のある板状、箱状、円筒
    状、またはハニカム状の固形媒体に白金担持酸化チタン
    等の光触媒粒子を被覆させたものを充填するとともに、
    処理筒、透過筒の接液部分に、白金担持酸化チタン等の
    光触媒粒子を被覆させて原水である一次純水の光化学反
    応処理を行う紫外線照射装置。
  2. 【請求項2】「請求項1の固形媒体として、粒状物を用
    いる光化学反応処理を行う紫外線照射装置。」
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