JP4513122B2 - オゾン水供給方法及びオゾン水供給装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、
(1)オゾン分解抑制物質を存在させたオゾン水を高い溶存オゾン濃度を維持しながらユースポイントに移送し、ユースポイント近傍において、炭酸からなるオゾン分解抑制物質の存在下で、紫外線照射により行う濃度調整手段によって溶存オゾンを分解して、各ユースポイントの所定のオゾン濃度にまでばらつきなく低下させることを特徴とするオゾン水供給方法、
(2)オゾン水のユースポイントへ移送を、オゾン水とオゾンガスが共存する気液混合状態で行う(1)記載のオゾン水供給方法、
(3)純水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を調製するオゾン溶解装置、前記純水又は前記オゾン水に炭酸からなるオゾン分解抑制物質を供給する手段、前記オゾン溶解装置で調製したオゾン水をユースポイントへ移送するオゾン水移送配管、ユースポイント近傍に設けられ、オゾン水移送配管で移送されたオゾン水のオゾンを紫外線照射により分解して所定のオゾン濃度に低下させる濃度調整手段を有することを特徴とするオゾン水供給装置、及び、
(4)オゾン水のユースポイントへ移送を、オゾン水とオゾンガスが共存する気液混合状態で行う(3)記載のオゾン水供給装置、
を提供するものである。
本発明において、オゾン水に対する紫外線の照射量、超音波の照射量、発生する乱流の強さ、撹拌の強さと時間、加温による上昇温度、アルカリ添加量又は過酸化水素添加量と、分解によるオゾン水の溶存オゾン濃度の低下量の間には、明確な量的関係が再現性よく成立するので、あらかじめその量的関係を求めておくことにより、オゾン水の溶存オゾン濃度を所定の値に調整することができる。
なお、実施例及び比較例においては、図1に工程系統図を示すオゾン発生器[住友精密工業(株)、無声放電式オゾン発生器SG−01CHU]3、オゾン溶解装置[ジャパンゴアテックス(株)、オゾン溶解膜モジュール]4、炭酸ガス添加手段5、オゾン水移送配管6、ユースポイント7への分岐配管及びオゾン濃度調整手段8を有するパイロットプラントを使用した。オゾン発生装置には、酸素ガス容器1と窒素ガス容器2よりそれぞれ高純度酸素ガスと高純度窒素ガスを供給した。余剰のオゾン水は、活性炭[栗田工業(株)、クリコールWG160]を充填したオゾン分解塔9に通水してオゾンを分解したのち放流した。オゾン発生器には、酸素ガス1L(標準状態)/minと窒素ガス4mL(標準状態)/minを供給し、オゾン発生器の電流を0.6Aとして、オゾン濃度200g/m3(標準状態)のオゾン含有ガスを製造した。オゾン溶解装置4には純水を20L/min供給し、オゾンガスを溶解して10m離れた濃度調整手段8に供給した。
オゾン濃度調整手段として、図2に示す主波長253.7nmで調光機能つき安定器10を有する低圧水銀ランプ[千代田工販(株)、GL−4、GL−10およびGL−40]を備えた通水セル11を用いて試験を行った。通水セル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度を、溶存オゾン計12を用いて測定した。
パイロットプラントに超純水を供給し、炭酸ガス添加手段としての炭酸ガスボンベから、CO2濃度3mg/Lになるように、炭酸ガスを超純水に添加溶解し、オゾン溶解装置で炭酸ガス溶解超純水にオゾンを溶解して溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した。このオゾン水を低圧水銀ランプを点灯することなく、セルに通水したところ、オゾン水の溶存オゾン濃度は、セル入口、セル出口ともに25.9mg/Lであった。次いで、低圧水銀ランプを出力1.5Wで点灯したところ、セル出口の溶存オゾン濃度は20.1mg/Lとなった。低圧水銀ランプの出力を逐次上昇すると、出力とセル出口の溶存オゾン濃度の関係は、2Wのとき18.0mg/L、3.5Wのとき13.7mg/L、5Wのとき11.6mg/L、10Wのとき8.0mg/L、15Wのとき5.7mg/Lであった。
パイロットプラントに供給した超純水に炭酸ガスを添加溶解することなく、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した以外は、実施例1と同じ操作を行った。
オゾン水を低圧水銀ランプを点灯することなく、セルに通水したところ、オゾン水の溶存オゾン濃度は、セル入口、セル出口ともに8.2mg/Lであった。次いで、低圧水銀ランプを出力1.5Wで点灯したところ、セル出口の溶存オゾン濃度は5.9mg/Lとなった。低圧水銀ランプの出力を逐次上昇すると、出力とセル出口の溶存オゾン濃度の関係は、2Wのとき5.0mg/L、3.5Wのとき4.1mg/L、5Wのとき2.1mg/L、10Wのとき2.6mg/Lであった。
実施例1及び比較例1の結果を、第1表及び図3に示す。
オゾン濃度調整手段として、図4に示す加熱器13と冷却器14を用いて試験を行った。冷却器出口のオゾン水の溶存オゾン濃度を、溶存オゾン計12を用いて測定した。
実施例1と同様にして、CO2濃度3mg/L、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した。このオゾン水を、加熱器で25℃に加熱し、冷却器では25℃のまま流出させた。冷却器出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、14.1mg/Lであった。加熱器による加熱温度を30℃、40℃、50℃とし、冷却器で25℃に冷却したとき、冷却器出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、それぞれ12.8mg/L、10.0mg/L、6.4mg/Lであった。
パイロットプラントに供給した超純水に炭酸ガスを添加溶解することなく、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した以外は、実施例2と同じ操作を行った。
オゾン水を、加熱器で25℃に加熱し、冷却器では25℃のまま流出させたとき、冷却器出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、6.0mg/Lであった。加熱器による加熱温度を30℃、40℃、50℃とし、冷却器で25℃に冷却したとき、冷却器出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、それぞれ2.0mg/L、0.6mg/L、0.6mg/Lであった。
実施例2及び比較例2の結果を、第2表に示す。
オゾン濃度調整手段として、図2に示す主波長253.7nmで調光機能を有する低圧水銀ランプ[千代田工販(株)、GL−4、GL−10およびGL−40]を備えた通水セルを用いて試験を行った。
実施例1と同様にして、CO2濃度3mg/L、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製し、通水セルに空間速度(SV)2,000h-1で通水し、低圧水銀ランプの出力を1.6Wから40Wまで変化させた。低圧水銀ランプの出力とセル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度の関係は、1.6Wのとき20.0mg/L、3.6Wのとき13.9mg/L、5.6Wのとき11.1mg/L、9.9Wのとき8.1mg/L、15.0Wのとき7.7mg/L、20.0Wのとき3.8mg/L、31.8Wのとき3.4mg/L、40.0Wのとき2.7mg/Lであった。
実施例3の結果を、第3表に示す。
オゾン濃度調整手段として、図2に示す主波長253.7nmで調光機能を有する低圧水銀ランプ[千代田工販(株)、GL−4、GL−10およびGL−40]を備えた通水セルを用いて試験を行った。
パイロットプラントに超純水を供給し、炭酸ガス添加手段としての炭酸ガスボンベから、CO2濃度3mg/Lになるように、炭酸ガスを超純水に添加溶解し、オゾン溶解装置で炭酸ガス溶解超純水にオゾンを溶解して、溶存オゾン濃度36.5mg/Lのオゾン水を調製し、通水セルに空間速度(SV)6,000h-1で通水し、低圧水銀ランプの出力を1.5Wから17.0Wまで変化させた。低圧水銀ランプの出力とセル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度の関係は、1.5Wのとき20.0mg/L、3.6Wのとき13.9mg/L、5.5Wのとき10.9mg/L、9.8Wのとき8.3mg/L、17.0Wのとき5.0mg/Lであった。
パイロットプラントに供給した超純水に炭酸ガスを添加溶解することなく、溶存オゾン濃度36.5mg/Lのオゾン水を調製した以外は、実施例4と同じ操作を行った。低圧水銀ランプの出力とセル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度の関係は、1.5Wのとき31.8mg/L、3.6Wのとき25.7mg/L、5.5Wのとき18.8mg/L、9.8Wのとき14.1mg/L、17.0Wのとき10.0mg/Lであった。
実施例4及び比較例3の結果を、第4表及び図5に示す。
オゾン濃度調整手段として、超音波発振器[(株)プレテック製、PT005JIA]を取り付けた通水セルを用いて試験を行った。
実施例1と同様にして、CO2濃度3mg/L、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した。このオゾン水をセルに通水し、出力30W、40W、50W又は60Wで周波数39kHzの超音波を発振し、オゾン水に照射した。
通水セル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、出力30Wのとき19mg/L、40Wのとき17mg/L、50Wのとき15mg/L、60Wのとき14mg/Lであった。
パイロットプラントに供給した超純水に炭酸ガスを添加溶解することなく、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した以外は、実施例5と同じ操作を行った。
通水セル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、出力30Wのとき5mg/L、40Wのとき6mg/L、50Wのとき6mg/L、60Wのとき3mg/Lであった。
実施例5及び比較例4の結果を、第5表に示す。
オゾン濃度調整手段として、マグネチックスターラー[アズワン(株)、HS−3B]による撹拌を行うための回転子を入れたガラスセルを用いて試験を行った。
実施例1と同様にして、CO2濃度3mg/L、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した。このオゾン水をガラスセルに通水し、回転子の回転数100rpm、500rpm、1,000rpm又は1,500rpmで撹拌した。
ガラスセル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、回転子の回転数100rpm、500rpm、1,000rpm、1,500rpmのとき、それぞれ19mg/L、15mg/L、13mg/L、12mg/Lであった。
パイロットプラントに供給した超純水に炭酸ガスを添加溶解することなく、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した以外は、実施例6と同じ操作を行った。
ガラスセル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、回転子の回転数100rpm、500rpm、1,000rpm、1,500rpmのとき、それぞれ5mg/L、7mg/L、4mg/L、5mg/Lであった。
実施例6及び比較例5の結果を、第6表に示す。
オゾン濃度調整手段として、過酸化水素を添加して試験を行った。
実施例6と同じ装置のガラスセルの入口側に過酸化水素水注入口を付け、マグネチックスターラーにより回転子を回転数100rpmで回転させて撹拌し、1重量%過酸化水素水を注入して、オゾン水中の過酸化水素濃度を5mg/L、7mg/L、15mg/L、22mg/L、32mg/L、50mg/Lとした。
ガラスセル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、オゾン水中の過酸化水素濃度を5mg/L、7mg/L、15mg/L、22mg/L、32mg/L、50mg/Lとしたとき、それぞれ18mg/L、16mg/L、8mg/L、6mg/L、5mg/L、4mg/Lであった。
パイロットプラントに供給した超純水に炭酸ガスを添加溶解することなく、溶存オゾン濃度25.9mg/Lのオゾン水を調製した以外は、実施例7と同じ操作を行った。
ガラスセル出口のオゾン水の溶存オゾン濃度は、オゾン水中の過酸化水素濃度を5mg/L、7mg/L、15mg/L、22mg/L、32mg/L、50mg/Lとしたとき、それぞれ5mg/L、4mg/L、5mg/L、3mg/L、4mg/L、3mg/Lであった。
実施例7及び比較例6の結果を、第7表に示す。
2 窒素ガス容器
3 オゾン発生器
4 オゾン溶解装置
5 オゾン分解抑制物質供給手段
6 オゾン水移送配管
7 ユースポイント
8 濃度調整手段
9 オゾン分解塔
10 調光機能つき安定器
11 通水セル
12 溶存オゾン計
13 加熱器
14 冷却器
Claims (4)
- オゾン分解抑制物質を存在させたオゾン水を高い溶存オゾン濃度を維持しながらユースポイントに移送し、ユースポイント近傍において、炭酸からなるオゾン分解抑制物質の存在下で、紫外線照射により行う濃度調整手段によって溶存オゾンを分解して、各ユースポイントの所定のオゾン濃度にまでばらつきなく低下させることを特徴とするオゾン水供給方法。
- オゾン水のユースポイントへ移送を、オゾン水とオゾンガスが共存する気液混合状態で行う請求項1記載のオゾン水供給方法。
- 純水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を調製するオゾン溶解装置、前記純水又は前記オゾン水に炭酸からなるオゾン分解抑制物質を供給する手段、前記オゾン溶解装置で調製したオゾン水をユースポイントへ移送するオゾン水移送配管、ユースポイント近傍に設けられ、オゾン水移送配管で移送されたオゾン水のオゾンを紫外線照射により分解して所定のオゾン濃度に低下させる濃度調整手段を有することを特徴とするオゾン水供給装置。
- オゾン水のユースポイントへ移送を、オゾン水とオゾンガスが共存する気液混合状態で行う請求項3記載のオゾン水供給装置。
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