JP2877923B2

JP2877923B2 - 液体中の溶存ガス除去方法

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Publication number: JP2877923B2
Application number: JP23589990A
Authority: JP
Inventors: 光男金田; 志げみ遠藤; 靖吉田
Original assignee: ORUGANO KK
Current assignee: ORUGANO KK
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: JPH04118004A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は空調、医療、分析用水、各種工程水、純水な
どの液体中から溶存酸素および／または溶存二酸化炭素
を除去したり、あるいは廃液中からアンモニアガスを除
去するなどの脱気膜を用いた膜脱気装置による液体中の
溶存ガス除去方法に関するものである。

〔従来の技術〕

たとえば半導体ウエハーの洗浄水や、製薬用水などに
は、溶存電解質、微粒子、コロイダル物質、高分子有機
物、発熱性物質などを実質的に含まないことは勿論のこ
と、酸化や微生物の増殖を促すおそれのある溶存ガス、
特に溶存酸素を可能な限り除去した純水が必要とされ
る。そのため、液体中に溶存している用途先にとって不
必要なガスを液体中から取り除くことが行われている。

ところで、液体中の溶存ガス除去方法には、これまで
基本的には、加熱脱気による方法と、真空脱気による方
法とが行われている。

前者は溶存ガスを含む液体を加熱し、場合によっては
沸騰させて液体中の溶存ガスを除去するようにしたもの
であるが、装置が複雑となり装置の設備費が嵩むと共
に、加熱装置を含むため装置全体の点検・保守にも費用
が掛かり、ランニングコストも比較的高価になるという
問題点がある。

一方、真空脱気による方法は、液体に真空を作用させ
て液体を減圧下におき、液体中から溶存ガスを除去する
ようにしたものであり、エネルギーコストの点について
は前者より安価になるという利点がある。しかしなが
ら、液体に直接真空を作用させる場合は、真空側に液体
が吸い込まれることを防止するため、通常10.3m以上の
真空脱気塔構築物を必要とする。従って、この方法によ
った場合も建設・設備費が割高となるうえ、点検・保守
にも多大な費用と手間が掛かるという欠点がある。

そこで、最近になり装置全体をコンパクトに構成する
ことができ、しかも点検・保守が容易で、外部からの汚
染の問題もない膜脱気方法が提案され実用に供されてい
る。

この方法は脱気膜で区画された一方の側に真空を作用
させて減圧し、他方の側に液体を接触させて液体中の溶
存ガスのみを脱気膜を介して一方の側に移動させるもの
である。

この膜脱気方法によった場合、液体そのものが真空側
に吸い込まれることがなく、液体に直接真空を作用させ
るものと比較して装置全体をコンパクト化することがで
きるという大きな利点を奏することができる。

しかしながら、脱ガスライン中に膜脱気装置のみを付
設した場合には、各種用途先で要求される程度にまで脱
ガスの効果を上げることが難しく、そのため、この膜脱
気装置による脱気の前段で、一旦被処理液体を貯槽内に
貯溜させ、当該貯槽内で窒素ガスのような不活性ガスを
用いて被処理液体を曝気し、除去すべき酸素や二酸化炭
素を気液接触によって除去する一段目の脱ガス処理を行
うことが実施されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記したように溶存ガス除去の効果を上げるため、被
処理液体を一旦貯槽内に貯溜させ、当該被処理液体中に
窒素ガスのような不活性ガスを吹き込んで第一段目の脱
ガス処理を行ってから、膜脱気装置によって第二段目の
脱ガス処理を行うことが実施されている。

しかしながら、この二段階の脱ガス処理方法によった
場合、第一段目で被処理液体と不活性ガスを接触させる
ため前記したように被処理液体の貯槽が不可欠となる。
しかもこのような気液接触による除去方法は比較的効率
が悪いため、大量の不活性ガスを要すると共に、貯槽内
の滞留時間を長くする必要があり、このため貯槽の容量
を大きくしなければならないという欠点がある。

本発明者らは前記した従来方法に伴う問題点を解決す
べく鋭意研究した結果、膜脱気装置の前段の送液ライン
中に、除去すべき溶存ガスを実質的に含まない気体を供
給して送液中の被処理液体中に当該気体を溶解させると
被処理液体中に溶存していた除去すべきガスの分圧が低
下し、脱気膜による脱気効果が一層向上することを見出
し本発明を完成するに至ったものである。

従って、本発明は従来方法において必要とされていた
貯槽内における窒素ガスのような不活性ガスによる曝気
処理を不要とし、膜脱気装置のみによって各種用途先で
要求される程度にまで脱ガス処理を行えるようになした
液体中の溶存ガス除去方法を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するための本発明の構成を詳述すれ
ば、第１請求項に係る発明は、脱気膜で区画された一方
の側に真空を作用させて減圧し、他方の側に液体を接触
させて、該液体中の溶存ガスを脱気膜を介して前記一方
の側に移動させる膜脱気装置によって液体中の溶存ガス
を除去するにあたり、当該膜脱気装置の前記他方の側に
液体を送液する前段の送液ライン中に、除去すべき溶存
ガスを実質的に含まない気体を供給して送液中の液体に
当該気体を溶解させるようにしたことを特徴とする液体
中の溶存ガス除去方法であり、また第２請求項に係る発
明は、除去すべき溶存ガスを実質的に含まない気体の供
給ポイントから膜脱気装置に至る送液ライン中に混合器
を付設して、当該混合器により除去すべき溶存ガスを実
質的に含まない気体と送液中の液体との混合を促進さ
せ、前記気体を充分に溶解させるようにした第１請求項
記載の液体中の溶存ガス除去方法である。

なお、ここで除去すべき溶存ガスを実質的に含まない
気体とは、除去対象である酸素や二酸化炭素などを無視
してよい程度にしか含まない気体のことであり、実際に
は不活性ガスの代表である窒素ガスなどが好適に用いら
れる。

また、脱気膜としては、たとえば撥水性を有する中空
糸状、平膜状、管膜状、スパイラル状のものなどが好適
に用いられる。

膜脱気装置の前段の送液ライン中で、被処理液体中
に、除去すべき溶存ガスを実質的に含まない気体が供給
混合されることにより被処理液体中にこの気体が溶解
し、除去すべき溶存ガスの分圧が減少する。その結果、
酸素や二酸化炭素などの溶存ガスを被処理液体中から効
率よく除去できるのである。

なお、除去すべき溶存ガスを実質的に含まない気体の
供給ポイントから膜脱気装置に至る送液ライン中に混合
器を付設して、除去すべき溶存ガスを実質的に含まない
気体と送液中の被処理液体との混合を促進させ、気体の
溶解を充分に行わせるようにすると、後述するように膜
脱気装置による脱ガスが一層良好に行われることが判明
した。

〔実施例〕

以下、本発明方法の具体的構成を図示の実施例に基づ
き詳細に説明する。

第１図は本発明溶存ガス除去方法の一実施例を示すフ
ロー図、第２図は本発明方法の他の実施例を示すフロー
図である。

図中１は被処理液体の送液ライン、２はこの送液ライ
ン１中に付設した送液ポンプであり、被処理液体は送液
ポンプ２によって送液ライン１を図面左方から右方へ向
け通流するようになっている。

３は送液ライン１中に付設した脱気膜４を有する膜脱
気装置であり、５は当該膜脱気装置３の吸引側に排気管
６を介して付設した真空ポンプあるいはエゼクター装置
などからなる真空発生手段、７は膜脱気装置３の処理液
出口側に接続した処理済液体の流出管をそれぞれ示す。

８は送液ポンプ２の後段に設けた除去すべき溶存ガス
を実質的に含まない気体、たとえば不活性ガスの供給ポ
イントであり、９は不活性ガスの供給源を示す。

供給源９内の不活性ガスは供給管10に付設してあるニ
ードル弁11、減圧弁12などを介して供給ポイント８より
送液ライン１中に供給される。

なお、第２図中の13は不活性ガスの供給ポイント８か
ら膜脱気装置３に至る送液ライン１中に付設した混合器
を示す。

被処理液体は送液ライン１を通って膜脱気装置３に送
られるが、その途中で不活性ガスの供給源９より不活性
ガスが送液ライン１を通流する被処理液体中に供給さ
れ、溶解する。

その結果、被処理液体中に溶存している除去すべき酸
素や二酸化炭素などの溶存ガスの分圧が低下する。

なお、被処理液体中に不活性ガスを供給したとして
も、その後の混合が不充分であると不活性ガスの均一な
溶解がなされないために溶存ガスの充分な除去効果が得
られないが、不活性ガスの供給ポイント８から膜脱気装
置３に至る送液ライン１中に混合器13を付設してある場
合には、この混合器13によって被処理液体と不活性ガス
の混合がより良く行われるので、そのような虞れはなく
なる。

不活性ガスの溶解により溶存ガスの分圧が低下した被
処理液体は、送液ライン１を通って膜脱気装置３に送ら
れる。そして、脱気膜４として中空糸状のものを用いた
場合は、中空糸内を被処理液体が通り、当該中空糸の外
側が真空発生手段５によって吸引される。除去すべき溶
存ガスは不活性ガスと一緒になって脱気膜４を透過し排
気管６を通じて排気される。

一方、除去すべき溶存ガスの取り除かれた処理液は流
出管７を通じて各種用途先に送られる。

なお、送液ポンプ２の前段の送液ライン１中に、図示
しないが被処理液体の貯槽を付設して、処理を連続的に
行わせるようにする場合もある。この場合の貯槽は従来
のような不活性ガスとの置換を行わせるための貯槽では
なく、被処理液体を一時貯溜させておくためだけの貯槽
である。

以下に、実施例と併せ比較例を挙げて本発明の効果を
さらに詳述する。

溶存酸素量7.04mgO/の原水を被処理液体とし、脱気
膜としてポリオレフィン系中空糸膜を用いた膜脱気装置
によって溶存酸素を除去する実験を行った。その結果を
表−１および表−２に示すが、表−１は第１図に示す処
理ラインに基づいたものであり、表−２は送液ラインに
混合器を付設した第２図に示す処理ラインに基づいたも
のである。

なお、いずれの実施例においても不活性ガスとして窒
素ガスを用いた。

表−１に示すように、原水中に窒素ガスを全く供給し
ない比較例（１）の場合の処理水中の溶存酸素量は0.93
mgO/であるのに対し、送液ライン中の原水に窒素ガス
を20ml/min供給した実施例（１）の場合には、処理水中
の溶存酸素量は0.57mgO/に低下した。

また、実施例（２），（３）に示すように、窒素ガス
供給量を増やした場合には、それに比例するように溶存
酸素量の低下傾向が認められた。

また、送液ライン中に混合器を付設した第２図に示す
処理ラインによった場合は、表−２に示すように、窒素
ガス供給量20ml/minの場合で処理水中の溶存酸素量0.46
mgO/、窒素ガス供給量90ml/minの場合で0.1mgO/、
窒素ガス供給量150ml/minの場合で0.05mgO/の値を示
し、いずれの場合も、表−１の実施例（１）〜（３）の
場合と比較してより溶存酸素量が低下していることが確
認された。

なお、上記各実施例において、処理水中に不活性ガス
の気泡が発生するようなことは全く認められなかった。

〔発明の効果〕

以上のように本発明方法によった場合は、従来のよう
な不活性ガスによる曝気を行わせる大型の貯槽が不必要
となり、建設・設備費を大幅に削減することが可能とな
ると共に、被処理液体中の溶存ガスをきわめて効率よく
除去することができるものである。

また、膜脱気装置の前段の送液ライン中に、不活性ガ
スを供給するものであるから、点検・保守も従来方法の
場合より格段と容易になるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明溶存ガス除去方法の一実施例を示すフロ
ー図、第２図は本発明方法の他の実施例を示すフロー図
である。 1:送液ライン、2:送液ポンプ 3:膜脱気装置、4:脱気膜 5:真空発生手段、6:排気管 7:流出管、8:供給ポイント 9:供給源、10:供給管 11:ニードル弁、12:減圧弁 13:混合器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 19/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】脱気膜で区画された一方の側に真空を作用
させて減圧し、他方の側に液体を接触させて、該液体中
の溶存ガスを脱気膜を介して前記一方の側に移動させる
膜脱気装置によって液体中の溶存ガスを除去するにあた
り、当該膜脱気装置の前記他方の側に液体を送液する前
段の送液ライン中に、除去すべき溶存ガスを実質的に含
まない気体を供給して送液中の液体に当該気体を溶解さ
せるようにしたことを特徴とする液体中の溶存ガス除去
方法。
【請求項２】除去すべき溶存ガスを実質的に含まない気
体の供給ポイントから膜脱気装置に至る送液ライン中に
混合器を付設して、当該混合器により除去すべき溶存ガ
スを実質的に含まない気体と送液中の液体との混合を促
進するようにした第１請求項記載の液体中の溶存ガス除
去方法。