JP4038940B2 - Ozone-dissolved water production equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾン溶解水の製造装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、超純水中に含まれる微量のオゾン分解性物質を除去し、オゾン溶解水を長距離送給してもオゾン濃度の低下が少なく、溶存オゾンの残存率の高いオゾン溶解水を得ることができるオゾン溶解水の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体用シリコン基板、液晶用ガラス基板、フォトマスク用石英基板などの電子材料の表面から異物を除去することは、製品の品質と歩留まりを確保する上で極めて重要であり、この目的のためにウェット洗浄が広く行われている。有機物汚染や金属汚染の除去には、強い酸化力を有する洗浄液の適用が有効であり、従来、硫酸と過酸化水素の混合液(SPM洗浄液)や、塩酸と過酸化水素と超純水の混合液(SC2洗浄液)などによる高温洗浄が採用されていた。
近年、洗浄工程の簡略化、省資源化、室温化が求められるようになり、溶存オゾン濃度が数mg/リットル程度でありながら、極めて強い酸化力を発揮して、電子材料表面の有機物汚染や金属汚染を効果的に除去するオゾン溶解水が、ウェット洗浄に使われるようになってきた。オゾン溶解水は、溶存オゾンが分解すると、単なる高純度の水に戻る点に特長があるが、溶存オゾンは経時的に自己分解して酸素ガスとなるために、オゾン濃度の維持管理が困難であり、長距離配管による送給は困難とされていた。このために、オゾン溶解水は洗浄装置の近傍で製造され、直ちに使用されていた。
これに対し、本発明者らは、先に、オゾン含有ガスと超純水とを送給配管内で混合しつつ送給することにより、オゾン濃度の低下が抑制され、長距離送給が可能となるこを見いだし、図1に示すオゾン溶解水の供給装置を提案した。すなわち、酸素ガス容器1と窒素ガス容器2から、無声放電方式のオゾン発生器3に酸素ガスと微量の窒素ガスの混合ガスを送って、オゾンと酸素ガスの混合ガスを製造し、オゾン溶解装置4において、イオン交換装置、膜装置、紫外線照射装置などを用いて製造された超純水中に、エジェクター、ポンプなどを用いて送り込む。オゾンと酸素ガスの混合ガスは、超純水と混合して気液混合状態となり、オゾンが水中に溶解してオゾン溶解水が生成し、さらに気液混合状態のまま気液混合流体送給配管5の中を流れる。水中に溶解したオゾンは、自己分解により酸素ガスとなるが、自己分解によるオゾンの減少分は、気相中のオゾンが水相中に溶解することにより補われるので、水中のオゾン濃度をほぼ一定に保つことができる。オゾン溶解水は、分岐管6から取り出され、気液分離されたのちユースポイント7で消費される。分岐管から取り出されなかった余剰のオゾン溶解水は、気液分離器8に導き、気相と水相に分離する。次いで、オゾン分解装置9及び10において気相及び水相中のオゾンを分解したのち、気相は排ガスとして大気開放し、水相は排水として回収し、必要な処理を行って再利用する。
このオゾン溶解水の供給装置によれば、オゾン溶解水を長距離送給しても、送給中におけるオゾン濃度の変動が少なく、ユースポイントにほぼ一定した濃度のオゾン溶解水を供給することができる。しかし、この装置は、オゾン溶解水中のオゾンの自己分解による減少を気相中のオゾンの溶解により補うために、過剰のオゾンが必要である。このために、オゾン溶解水中におけるオゾンの分解が少なく、オゾン溶解水を長距離送給しても、送給中におけるオゾン濃度の低下が少なく、溶存オゾンの残存率の高いオゾン溶解水が求められるようになった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、超純水中に含まれる微量のオゾン分解性物質を除去し、オゾン溶解水を長距離送給してもオゾン濃度の低下が少なく、溶存オゾンの残存率の高いオゾン溶解水を得ることができるオゾン溶解水の製造装置を提供することを目的としてなされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、オゾン溶解水の原水とする超純水中にオゾンの分解を促進する微量物質が存在し、該微量物質は、酸化還元触媒と接触させることにより、効果的に除去し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
(1)(A)超純水が供給される超純水供給配管、(B)該超純水供給配管に連結し、超純水中に存在するOHラジカル、Hラジカルを除去するためのパラジウム担持樹脂からなる酸化還元触媒と超純水を接触させる触媒反応部であるパラジウム担持樹脂とイオン交換樹脂を共存させた触媒充填塔、(C)該触媒充填塔を経た超純水をろ過するろ過装置、(D)ろ過装置から排出される超純水にオゾンを溶解させるオゾン溶解装置を有することを特徴とするオゾン溶解水の製造装置、
(2)触媒充填塔が、パラジウム担持樹脂とカチオン交換樹脂又はパラジウム担持樹脂とカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合状態又は積層状態で充填したものである第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
(3)触媒充填塔が、パラジウム担持樹脂塔とカチオン交換樹脂塔をこの順に直列に接続したものである第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、及び、
(4)触媒充填塔が、パラジウム担持樹脂塔とカチオン交換樹脂塔とアニオン交換樹脂塔をこの順に直列に接続したものである第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
(5)触媒充填塔の前段に、超純水送給ポンプを有する第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
(6)超純水送給ポンプが、ブースターポンプである第(5)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
(7)触媒充填塔が、パラジウム担持樹脂塔と、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床塔をこの順に直列に接続したものである第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
(8)ろ過装置が、限外ろ過膜(UF)、精密ろ過膜(MF)又は逆浸透膜(RO)を備えた装置である第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
(9)オゾン溶解装置が、超純水とオゾン含有ガスを直接接触させるエジェクターである第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
(10)エジェクターの後段に気液分離器を有する第(9)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
(11)オゾン溶解装置が、フッ素樹脂製の気体透過膜モジュールである第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、及び、
(12)薬液供給装置を有し、ろ過装置の前段又は後段に薬液注入点を設けた第(1)項記載のオゾン溶解水の製造装置、
を挙げることができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明のオゾン溶解水の製造装置は、(A)超純水が供給される超純水供給配管、(B)超純水供給配管に連結し、超純水を酸化還元触媒と接触させる触媒反応部、(C)触媒反応部を経た超純水をろ過するろ過装置、(D)ろ過装置から排出される超純水にオゾンを溶解させるオゾン溶解装置を有する。
図2は、本発明装置の一態様の工程系統図である。本態様においては、超純水は超純水送給ポンプ11により超純水供給配管12に供給される。超純水送給ポンプに特に制限はなく、例えば、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ブースターポンプ、タービンポンプ、ボリュートポンプなどを挙げることができる。これらの中で、ブースターポンプを好適に用いることができる。実用的なオゾン溶解水の製造装置とするためには、超純水にある程度の圧力を与えることが重要である。エジェクターを用いてオゾン含有ガスを超純水通水配管中に引き込む場合には、特に供給水圧を高めておくことが必要である。装置へ供給する超純水の圧力が十分高い場合には特別な手だての必要はないが、そうでない場合の方が多いので、装置入口に超純水の水圧を高めるための超純水送給ポンプを設置することが好ましい。供給される超純水の圧力は、0.2〜0.5MPaであることが好ましい。
本発明装置において、超純水供給配管12は、超純水を酸化還元触媒と接触させる触媒反応部13に連結される。本発明装置において使用する酸化還元触媒に特に制限はなく、例えば、白金触媒、銀触媒、パラジウム触媒などを挙げることができる。これらの中で、パラジウム触媒を特に好適に使用することができる。パラジウム触媒は、金属パラジウム、酸化パラジウム、水素化パラジウムなどのほかに、イオン交換樹脂、アルミナ、活性炭、ゼオライトなどの担体にパラジウムを担持させた触媒を用いることができる。パラジウム触媒の形状に特に制限はなく、例えば、粉末状、粒状、ペレット状など、いずれの形状でも使用することができる。粉末状の触媒は、反応槽を設けて反応槽に適当量を添加することができ、あるいは、反応塔などに充填して流動床として通水処理することもできる。粒状又はペレット状の触媒は、反応塔などに充填して触媒充填塔とし、連続的に通水処理することができる。
【0006】
パラジウム担持触媒の場合、パラジウムの担持量は0.1〜10重量%であることが好ましい。パラジウム担持触媒の中で、アニオン交換樹脂にパラジウムを担持させたパラジウム担持樹脂は、少ないパラジウムの担持量で優れた効果を発揮するので、特に好適に使用することができる。アニオン交換樹脂にパラジウムを担持させたパラジウム担持樹脂は、アニオン交換樹脂を反応塔に充填し、塩化パラジウムの酸性溶液を通水することにより調製することができる。さらに、この反応塔にホルマリンなどの還元剤を加えて還元することにより、金属パラジウムを担持した触媒とすることができる。超純水を触媒反応部において酸化還元触媒と接触させることにより、超純水中に含まれるオゾンの分解を促進する微量物質を除去することができる。オゾンの分解を促進する微量物質としては、例えば、超純水製造システム中の紫外線照射装置で発生する水の分解生成物であるOHラジカル、Hラジカルなどが考えられる。
本発明装置においては、触媒充填塔にパラジウム担持樹脂とイオン交換樹脂を共存させることができる。パラジウム担持樹脂とイオン交換樹脂の共存の態様に特に制限はなく、例えば、触媒充填塔にパラジウム担持樹脂とカチオン交換樹脂又はパラジウム担持樹脂とカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合状態又は積層状態で充填することができ、パラジウム担持樹脂塔とカチオン交換樹脂塔をこの順に直列に接続することもでき、パラジウム担持触媒塔とカチオン交換樹脂塔とアニオン交換樹脂塔をこの順に直列に接続することもでき、あるいは、パラジウム担持触媒塔と、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床塔をこの順に直列に接続することもできる。パラジウム担持樹脂とイオン交換樹脂を共存させることにより、パラジウム担持樹脂から極微量のパラジウムイオンが溶出するとしてもイオン交換樹脂で捕捉することができ、また、超純水送給ポンプからイオン成分が溶出するとしてもイオン交換樹脂で捕捉することができ、超純水の高純度を維持することができる。
【0007】
本発明装置において、触媒反応部を経た超純水は、ろ過装置14においてろ過される。ろ過装置に使用するろ過膜に特に制限はなく、例えば、限外ろ過膜(UF)、精密ろ過膜(MF)、逆浸透膜(RO)などを挙げることができる。ろ過装置を用いて超純水をろ過することにより、超純水送給ポンプ、パラジウム担持樹脂、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂などに由来する微粒子を除去して、超純水の高純度を維持することができる。
本発明装置においては、ろ過装置から排出される超純水に、オゾン溶解装置15において、オゾン発生器16において発生させたオゾン含有ガスを供給し、オゾンを溶解させる。使用するオゾン溶解装置に特に制限はなく、例えば、フッ素樹脂製の耐オゾン性を有する気体透過膜モジュールや、エジェクター、ガス溶解用ポンプなどのオゾン含有ガスを吸い込ませる装置、バブリング装置などを挙げることができる。これらの中で、エジェクターは装置が簡便であり好適に用いることができる。エジェクターの後段にインラインミキサーを設け、気泡の微細化を行うことにより、オゾンの溶解を促進することができる。オゾン溶解装置として、エジェクターやガス溶解用ポンプを使用する場合には、オゾン溶解水とオゾン含有ガスとの気液混合状態となるので、後段に気液分離器17を設けて余剰ガスを分離し、気泡を含まないオゾン溶解水を得ることが好ましい。オゾン溶解装置と気液分離器の間に適当な容量を持たせて通水時間を与えることにより、オゾンの溶解を促進するとともに、微細気泡の合一を促進して気液分離を容易にすることができる。
本発明装置において使用するオゾン発生器に特に制限はなく、例えば、水を電解してオゾンと酸素ガスの混合ガスを生成する装置、酸素ガスを原料として無声放電や沿面放電などによりオゾンと酸素ガスの混合ガスを生成する装置などを挙げることができる。高純度のオゾン溶解水を得るためには、オゾン発生器とオゾン溶解装置の間に、オゾン含有ガス中の微粒子を捕捉するフィルターを装着することが好ましい。
【0008】
本発明装置においては、薬液槽18と薬注ポンプ19を備え、ろ過装置の前段又は後段に薬液注入点を設けて、酸、アルカリなどの薬液を注入することができる。薬注ポンプの代わりに、窒素ガスなどの不活性ガスにより圧送することもできる。酸を注入してpHを下げることにより、溶存オゾンの分解を抑制することができる。この場合、オゾン溶解装置の上流側で酸を注入しておくことが、溶存オゾン濃度維持の面から好ましい。アルカリを注入してpHを上げることにより、オゾン溶解水の洗浄効果を高めることができる。アルカリとしては、例えば、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウムなどを挙げることができる。本発明装置を用いて製造されたオゾン溶解水は、配管に設けた計器20により、溶存オゾン濃度、pHなどを測定することができる。測定された溶存オゾン濃度、pHなどに基づいて、超純水へのオゾン含有ガスの供給量や、薬液注入量を調整し、オゾン溶解水の水質を管理することができる。本発明装置において、オゾン溶解装置とその後段は、接液部及び接ガス部が、すべて耐オゾン性の材料で構成されることが好ましい。耐オゾン性の材料としては、例えば、フッ素樹脂、石英、表面を不働態化した金属などを挙げることができる。
図3は、本発明装置の(A)超純水供給配管の他の態様の工程系統図である。本態様においては、超純水貯槽21を設けるとともに、超純水供給配管12を分岐して超純水返送配管22を設けている。超純水返送配管を設けて超純水を超純水貯槽に返送することにより、超純水の使用量にかかわらず超純水送給ポンプ11を常に一定の条件で運転することができるので、超純水の使用量が変動しても供給する超純水の圧力を一定に保つことができる。
【0009】
図4は、本発明装置の(B)触媒反応部の他の態様の工程系統図である。本態様においては、触媒充填塔13に、パラジウム担持樹脂23、カチオン交換樹脂24及びアニオン交換樹脂25が、この順に積層状態で充填されている。図5は、本発明装置の(B)触媒反応部の他の態様の工程系統図である。本態様においては、触媒充填塔が、パラジウム担持樹脂塔26とカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床塔27からなり、両者がこの順に直列に接続されている。
図6は、本発明装置の(D)オゾン溶解装置の他の態様の工程系統図である。本態様においては、超純水とオゾン含有ガスがエジェクター28において直接接触し、インラインミキサー29においてオゾン含有ガスが微細な気泡となって超純水中に分散し、溶解促進兼気泡合一促進部30に滞留してオゾンの溶解が進むとともに、微細に分散した気泡が再び合一して大きい気泡となり、気液分離器17において余剰ガスが分離され、気泡を含まないオゾン溶解水が得られる。図7は、本発明装置の(D)オゾン溶解装置の他の態様の工程系統図である。本態様においては、耐オゾン性を有するフッ素樹脂製の気体透過膜31を備えた気体透過膜モジュール32が用いられ、オゾン含有ガスは気体透過膜を介して超純水中に溶解する。
本発明のオゾン溶解水の製造装置を用いることにより、超純水中に含まれるオゾンの分解を促進する微量物質を除去し、ポンプ、触媒担持樹脂、イオン交換樹脂などから発生する可能性のあるイオンや微粒子も除去することができるので、オゾン溶解水を長距離送給してもオゾン濃度の低下が少なく、溶存オゾンの残存率が高く、イオンや微粒子などを含まない高い水質のオゾン溶解水を得ることができる。
【0010】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
比較例1
従来より、紫外線照射装置、混床式イオン交換樹脂塔及び限外ろ過装置を備えたサブシステムを用いて、TOC濃度2.0μg/リットルの一次純水10m3/hを処理して、TOC濃度0.5μg/リットルの超純水を得ていた。紫外線照射装置[日本フォトサイエンス(株)、AUV−4800TC]は、紫外線ランプ24本を備えたもので、全消費電力4kWである。また、混床式イオン交換樹脂塔は、強塩基性アニオン交換樹脂[ダウエックス(株)、550A]65リットルと強酸性カチオン交換樹脂[ダウエックス(株)、650C]35リットルを充填したものである。
この超純水のうち1m3/hをオゾン溶解水用に分岐し、酸素ガスの無声放電方式で製造したオゾン濃度160g/m3のオゾン含有ガス125リットル/h、すなわちオゾンとして20g/hをエジェクターを介して供給し、オゾン溶解水を製造した。エジェクターから50mの離れた位置でオゾン溶解水送給配管からオゾン溶解水をサンプリングし、そのオゾン濃度を測定したところ5mg/リットルであった。
実施例1
混床式イオン交換樹脂塔の最上部に、パラジウム1重量%担持アニオン交換樹脂5リットル、すなわち、層高としてイオン交換樹脂の5%分を積んだ以外は、比較例1と同じ操作を行った。
得られた超純水のTOC濃度は0.5μg/リットルで、比較例1と同じであった。エジェクターから50mの離れた位置でサンプリングしたオゾン溶解水のオゾン濃度は、9mg/リットルであった。
実施例2
超純水をオゾン溶解水用に1m3/h分岐した分岐点の下流側に、実施例1と同じパラジウム1重量%担持アニオン交換樹脂1リットルを充填したパラジウム担持樹脂塔と限外ろ過装置を設置して超純水を通水した以外は、比較例1と同じ操作を行った。
エジェクターから50mの離れた位置でサンプリングしたオゾン溶解水のオゾン濃度は、10mg/リットルであった。
比較例1及び実施例1〜2の結果から、オゾン溶解装置の前段にパラジウム担持アニオン交換樹脂を充填した触媒反応部を設け、超純水をパラジウム担持アニオン交換樹脂と接触させ、触媒反応部を経た超純水をろ過装置を用いてろ過することにより、高い水質のオゾン溶解水が得られ、このオゾン溶解水は長距離送給してもオゾン溶解水中におけるオゾンの分解が抑制され、オゾンの残存率が高いことが分かる。
【0011】
【発明の効果】
本発明のオゾン溶解水の製造装置を用いることにより、超純水中に含まれるオゾンの分解を促進する微量物質を除去し、ポンプ、触媒担持樹脂、イオン交換樹脂などから発生するイオンや微粒子も除去することができるので、オゾン溶解水を長距離送給してもオゾン濃度の低下が少なく、溶存オゾンの残存率が高く、イオンや微粒子などを含まない高い水質のオゾン溶解水を得ることができる。また、オゾン溶解水の製造に必要なオゾンの量を節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、オゾン溶解水をオゾン含有ガスとの気液混合状態で送給するオゾン溶解水供給装置の工程系統図である。
【図2】図2は、本発明装置の一態様の工程系統図である。
【図3】図3は、本発明装置の(A)超純水供給配管の他の態様の工程系統図である。
【図4】図4は、本発明装置の(B)触媒反応部の他の態様の工程系統図である。
【図5】図5は、本発明装置の(B)触媒反応部の他の態様の工程系統図である。
【図6】図6は、本発明装置の(D)オゾン溶解装置の他の態様の工程系統図である。
【図7】図7は、本発明装置の(D)オゾン溶解装置の他の態様の工程系統図である。
【符号の説明】
1 酸素ガス容器
2 窒素ガス容器
3 オゾン発生器
4 オゾン溶解装置
5 気液混合流体送給配管
6 分岐管
7 ユースポイント
8 気液分離器
9 オゾン分解装置
10 オゾン分解装置
11 超純水送給ポンプ
12 超純水供給配管
13 触媒反応部
14 ろ過装置
15 オゾン溶解装置
16 オゾン発生器
17 気液分離器
18 薬液槽
19 薬注ポンプ
20 計器
21 超純水貯槽
22 超純水返送配管
23 パラジウム担持樹脂
24 カチオン交換樹脂
25 アニオン交換樹脂
26 パラジウム担持樹脂塔
27 混床塔
28 エジェクター
29 インラインミキサー
30 溶解促進兼気泡合一促進部
31 気体透過膜
32 気体透過膜モジュール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for producing ozone-dissolved water. More specifically, the present invention removes a trace amount of ozone-decomposable substances contained in ultrapure water, and even if ozone-dissolved water is fed over a long distance, there is little decrease in ozone concentration, and the residual rate of dissolved ozone is high. The present invention relates to an apparatus for producing ozone-dissolved water capable of obtaining ozone-dissolved water.
[0002]
[Prior art]
Removing foreign materials from the surface of electronic materials such as silicon substrates for semiconductors, glass substrates for liquid crystals, quartz substrates for photomasks, etc. is extremely important for ensuring product quality and yield. Cleaning is widely performed. In order to remove organic contamination and metal contamination, it is effective to apply a cleaning solution with strong oxidizing power. Conventionally, a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM cleaning solution), and a mixture of hydrochloric acid, hydrogen peroxide, and ultrapure water High temperature cleaning using a liquid (SC2 cleaning liquid) or the like has been adopted.
In recent years, there has been a demand for simplification of the cleaning process, resource saving, and room temperature, and even though the dissolved ozone concentration is about several mg / liter, it exerts extremely strong oxidizing power, causing organic matter contamination on the surface of electronic materials. Ozone-dissolved water that effectively removes metal contamination has been used for wet cleaning. Ozone-dissolved water is characterized in that when dissolved ozone decomposes, it simply returns to high-purity water. However, because dissolved ozone self-decomposes over time to produce oxygen gas, it is difficult to maintain and maintain the ozone concentration. Therefore, it was considered difficult to feed by long-distance piping. For this reason, ozone-dissolved water was produced in the vicinity of the cleaning device and used immediately.
On the other hand, the present inventors previously suppressed the decrease in ozone concentration by feeding the ozone-containing gas and ultrapure water while mixing them in the feed pipe, enabling long-distance feeding. As a result, the ozone dissolved water supply device shown in FIG. 1 was proposed. That is, a mixed gas of oxygen gas and a small amount of nitrogen gas is sent from the oxygen gas container 1 and the
According to this ozone-dissolved water supply device, even when ozone-dissolved water is supplied over a long distance, ozone concentration fluctuation during the supply is small, and ozone-dissolved water having a substantially constant concentration can be supplied to the use point. it can. However, this apparatus requires an excess amount of ozone in order to compensate the decrease due to the self-decomposition of ozone in the ozone-dissolved water by dissolving ozone in the gas phase. For this reason, there is little ozone decomposition in ozone-dissolved water, and even if ozone-dissolved water is fed over a long distance, ozone-dissolved water with a low residual ozone residual rate is required with little decrease in ozone concentration during delivery. It became so.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention removes a trace amount of ozone-decomposable substances contained in ultrapure water, and reduces ozone concentration even when ozone-dissolved water is fed over a long distance, and ozone-dissolved water with a high residual rate of dissolved ozone. The object of the present invention is to provide a device for producing ozone-dissolved water that can be obtained.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that there is a trace substance that promotes the decomposition of ozone in ultrapure water that is the raw water of ozone-dissolved water. It has been found that it can be effectively removed by contacting with a reduction catalyst, and the present invention has been completed based on this finding.
That is, the present invention
(1) (A) ultrapure water supply pipe ultrapure water is supplied, (B) said ligated into ultrapure water supply pipe, OH radicals present in the ultrapure water, palladium for the removal of H radicals A catalyst packed tower in which a palladium-supported resin and an ion exchange resin coexisting with a redox catalyst comprising a supported resin and ultrapure water are contacted; and (C) a filtration for filtering ultrapure water passing through the catalyst packed tower Apparatus, (D) an ozone-dissolved water production apparatus characterized by having an ozone-dissolving apparatus that dissolves ozone in ultrapure water discharged from the filtration apparatus,
(2) The ozone-dissolved water according to item (1), wherein the catalyst packed tower is packed with a palladium-supported resin and a cation exchange resin or a palladium-supported resin, a cation exchange resin, and an anion exchange resin in a mixed state or a laminated state. Manufacturing equipment,
(3) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to (1), wherein the catalyst packed tower is a palladium-supported resin tower and a cation exchange resin tower connected in series in this order;
(4) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to (1), wherein the catalyst packed tower is a palladium-supported resin tower, a cation exchange resin tower, and an anion exchange resin tower connected in series in this order;
Is to provide.
Furthermore, as a preferred embodiment of the present invention,
(5) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to (1), which has an ultrapure water feed pump in the front stage of the catalyst packed tower,
(6) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to (5), wherein the ultrapure water feed pump is a booster pump,
(7) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to item (1), wherein the catalyst packed tower is a palladium-supported resin tower and a mixed bed tower of a cation exchange resin and an anion exchange resin connected in series in this order.
(8) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to (1), wherein the filtration device is a device provided with an ultrafiltration membrane (UF), a microfiltration membrane (MF) or a reverse osmosis membrane (RO),
(9) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to item (1), wherein the ozone-dissolving apparatus is an ejector that directly contacts ultrapure water and an ozone-containing gas.
(10) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to (9), which has a gas-liquid separator in the latter stage of the ejector,
(11) The apparatus for producing ozone-dissolved water according to item (1), wherein the ozone dissolving device is a gas permeable membrane module made of a fluororesin, and
(12) A device for producing ozone-dissolved water as set forth in (1), which has a chemical solution supply device and is provided with a chemical solution injection point in the preceding stage or subsequent stage of the filtration device,
Can be mentioned.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The apparatus for producing ozone-dissolved water of the present invention includes (A) an ultrapure water supply pipe to which ultrapure water is supplied, and (B) a catalyst that is connected to the ultrapure water supply pipe and makes the ultrapure water contact with a redox catalyst. A reaction unit, (C) a filtration device that filters the ultrapure water that has passed through the catalyst reaction unit, and (D) an ozone dissolution device that dissolves ozone in the ultrapure water discharged from the filtration device.
FIG. 2 is a process flow diagram of one embodiment of the apparatus of the present invention. In this embodiment, the ultrapure water is supplied to the ultrapure
In the apparatus of the present invention, the ultrapure
[0006]
In the case of a palladium supported catalyst, the supported amount of palladium is preferably 0.1 to 10% by weight. Among the palladium-supported catalysts, a palladium-supported resin in which palladium is supported on an anion exchange resin exhibits an excellent effect with a small amount of supported palladium, and can be particularly preferably used. A palladium-supported resin in which palladium is supported on an anion exchange resin can be prepared by filling an anion exchange resin in a reaction tower and passing an acidic solution of palladium chloride through water. Furthermore, by adding a reducing agent such as formalin to the reaction tower for reduction, a catalyst carrying metal palladium can be obtained. By bringing ultrapure water into contact with the oxidation-reduction catalyst in the catalytic reaction part, trace substances that promote the decomposition of ozone contained in the ultrapure water can be removed. Examples of trace substances that promote the decomposition of ozone include OH radicals and H radicals that are decomposition products of water generated by an ultraviolet irradiation device in an ultrapure water production system.
In the apparatus of the present invention, the palladium-carrying resin and the ion exchange resin can coexist in the catalyst packed tower. There are no particular restrictions on the coexistence of the palladium-supported resin and the ion-exchange resin. For example, the catalyst-packed tower is packed with a palladium-supported resin and a cation-exchange resin or a palladium-supported resin, a cation-exchange resin, and an anion-exchange resin in a mixed state or a stacked state. The palladium-supported resin tower and the cation exchange resin tower can be connected in series in this order, and the palladium-supported catalyst tower, the cation exchange resin tower and the anion exchange resin tower can be connected in series in this order, Alternatively, a palladium-supported catalyst tower and a mixed bed tower of a cation exchange resin and an anion exchange resin can be connected in series in this order. By coexisting a palladium-carrying resin and an ion exchange resin, even if a very small amount of palladium ion is eluted from the palladium-carrying resin, it can be captured by the ion exchange resin, and ion components are eluted from the ultrapure water feed pump. Even so, it can be captured by an ion exchange resin, and the high purity of ultrapure water can be maintained.
[0007]
In the apparatus of the present invention, ultrapure water that has passed through the catalytic reaction section is filtered by the
In the apparatus of the present invention, the ozone-containing gas generated in the
There is no particular limitation on the ozone generator used in the apparatus of the present invention, for example, an apparatus for electrolyzing water to generate a mixed gas of ozone and oxygen gas, ozone and oxygen gas by silent discharge or creeping discharge using oxygen gas as a raw material An apparatus for generating a mixed gas of In order to obtain high-purity ozone-dissolved water, it is preferable to install a filter for capturing fine particles in the ozone-containing gas between the ozone generator and the ozone dissolver.
[0008]
In the device of the present invention, a chemical solution tank 18 and a
FIG. 3 is a process flow diagram of another aspect of (A) ultrapure water supply piping of the apparatus of the present invention. In this embodiment, the ultrapure
[0009]
FIG. 4 is a process flow diagram of another aspect of the (B) catalytic reaction section of the apparatus of the present invention. In this embodiment, the catalyst-packed
FIG. 6 is a process flow diagram of another aspect of the (D) ozone dissolving apparatus of the apparatus of the present invention. In this embodiment, the ultrapure water and the ozone-containing gas are in direct contact with each other at the
By using the ozone-dissolved water production apparatus of the present invention, trace substances that promote the decomposition of ozone contained in ultrapure water can be removed and generated from pumps, catalyst-carrying resins, ion exchange resins, etc. Since ions and fine particles can also be removed, even if ozone-dissolved water is fed over long distances, the ozone concentration does not decrease much, the residual rate of dissolved ozone is high, and high-quality ozone-dissolved water that does not contain ions or fine particles Can be obtained.
[0010]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Comparative Example 1
Conventionally, using a subsystem equipped with an ultraviolet irradiation device, a mixed bed type ion exchange resin tower and an ultrafiltration device, a TOC concentration of 2.0 μg / liter of primary pure water 10 m 3 / h was treated to produce a TOC concentration. 0.5 μg / liter of ultrapure water was obtained. The ultraviolet irradiation device [Nippon Photo Science Co., Ltd., AUV-4800TC] is equipped with 24 ultraviolet lamps and has a total power consumption of 4 kW. The mixed bed ion exchange resin tower is filled with 65 liters of strongly basic anion exchange resin [Dawex Co., Ltd., 550A] and 35 liters of strongly acidic cation exchange resin [Dowex Co., Ltd., 650C]. is there.
Of this ultrapure water, 1 m 3 / h was branched into ozone-dissolved water, and an ozone-containing gas 125 liter / h with an ozone concentration of 160 g / m 3 produced by a silent discharge method of oxygen gas, that is, 20 g / h as ozone. Ozone-dissolved water was produced by supplying via an ejector. The ozone-dissolved water was sampled from the ozone-dissolved water supply pipe at a position 50 m away from the ejector, and the ozone concentration was measured and found to be 5 mg / liter.
Example 1
The same operation as in Comparative Example 1 was performed, except that 5 liters of anion exchange resin carrying 1% by weight of palladium, that is, 5% of the ion exchange resin as the layer height, was loaded on the top of the mixed bed type ion exchange resin tower. .
The TOC concentration of the obtained ultrapure water was 0.5 μg / liter, which was the same as Comparative Example 1. The ozone concentration of the ozone-dissolved water sampled at a position 50 m away from the ejector was 9 mg / liter.
Example 2
A palladium-supported resin tower and an ultrafiltration device filled with 1 liter of anion exchange resin 1% by weight of palladium as in Example 1 on the downstream side of the branch point where ultrapure water was branched for ozone-dissolved water at 1 m 3 / h. The same operation as Comparative Example 1 was performed except that it was installed and ultrapure water was passed.
The ozone concentration of ozone-dissolved water sampled at a position 50 m away from the ejector was 10 mg / liter.
From the results of Comparative Example 1 and Examples 1-2, a catalyst reaction part filled with palladium-supported anion exchange resin was provided in the previous stage of the ozone dissolution apparatus, ultrapure water was brought into contact with palladium-supported anion exchange resin, and the catalyst reaction part was By filtering the ultrapure water that has passed through, using a filtration device, high-quality ozone-dissolved water is obtained, and even when this ozone-dissolved water is fed over a long distance, decomposition of ozone in the ozone-dissolved water is suppressed, It can be seen that the survival rate is high.
[0011]
【The invention's effect】
By using the ozone-dissolved water production apparatus of the present invention, trace substances that promote the decomposition of ozone contained in ultrapure water are removed, and ions and fine particles generated from pumps, catalyst-carrying resins, ion-exchange resins, etc. Since it can be removed, even if ozone-dissolved water is fed over a long distance, there is little decrease in ozone concentration, high residual rate of dissolved ozone, and high-quality ozone-dissolved water that does not contain ions or fine particles can be obtained. it can. In addition, the amount of ozone necessary for the production of ozone-dissolved water can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process flow diagram of an ozone-dissolved water supply device that supplies ozone-dissolved water in a gas-liquid mixed state with an ozone-containing gas.
FIG. 2 is a process flow diagram of one embodiment of the apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a process flow diagram of another aspect of (A) ultrapure water supply piping of the apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a process flow diagram of another embodiment of the (B) catalytic reaction section of the apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a process flow diagram of another embodiment of the (B) catalytic reaction section of the apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a process flow diagram of another embodiment of (D) an ozone dissolving apparatus of the apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a process flow diagram of another aspect of (D) the ozone dissolving apparatus of the apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
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