JP6125244B2 - Ultrapure water production method - Google Patents

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Description

本発明は酸化性物質濃度のより低い超純水を製造する超純水製造方法に関する。   The present invention relates to an ultrapure water production method for producing ultrapure water having a lower oxidizing substance concentration.

従来から、半導体製造工程ではイオン成分、微粒子、有機物、溶存ガス、生菌等の含有量の極めて少ない超純水が用いられている。特に、超純水中に溶存酸素や過酸化水素などの酸化性物質が存在すると、シリコンウエハ表面への自然酸化膜の形成が促進される等の様々な不具合を生じる。半導体素子の高集積化に伴い、超純水の純度に対する要求がますます厳しくなっている中で、とりわけ、酸化性物質の低減がより大きな課題となっている。   Conventionally, ultrapure water with an extremely low content of ionic components, fine particles, organic matter, dissolved gas, viable bacteria, and the like has been used in semiconductor manufacturing processes. In particular, the presence of an oxidizing substance such as dissolved oxygen or hydrogen peroxide in ultrapure water causes various problems such as the promotion of the formation of a natural oxide film on the surface of the silicon wafer. Along with the increasing integration of semiconductor elements, the demand for the purity of ultrapure water is becoming more and more severe, and in particular, the reduction of oxidizing substances has become a bigger issue.

一般に、このような超純水の製造は、前処理システム、一次純水システム及び二次純水システムを組み合わせた超純水製造装置で行われる。すなわち、原水は、凝集処理装置、ろ過装置、吸着装置等を組み合わせて構成された前処理システムで懸濁物質やコロイド物質等が除去されて前処理水とされる。次いで、前処理水は、イオン交換装置、逆浸透膜装置、脱気装置、紫外線照射装置等を組み合わせた一次純水システムでイオン成分、有機物、微粒子、溶存ガス等が除去されて、例えば、全有機炭素(以下、TOCともいう。)濃度が5.0μgC/L以下、抵抗率が16.0MΩ・cm以上の一次純水とされる。そして、一次純水は、二次純水システムにおいて、紫外線酸化装置、非再生式混床式イオン交換装置(ポリッシャー)、膜脱気装置等で順に処理されて、例えば、TOC濃度が1.0μgC/L以下、抵抗率が17.0MΩ・cm以上の超純水とされる。   In general, such ultrapure water is produced by an ultrapure water production apparatus that combines a pretreatment system, a primary pure water system, and a secondary pure water system. That is, the raw water is made pretreated water by removing suspended substances, colloidal substances, and the like in a pretreatment system configured by combining a coagulation treatment device, a filtration device, an adsorption device, and the like. Next, pretreatment water is removed from ionic components, organic substances, fine particles, dissolved gas, etc. in a primary pure water system that combines an ion exchange device, a reverse osmosis membrane device, a deaeration device, an ultraviolet irradiation device, etc. The primary pure water has an organic carbon (hereinafter also referred to as TOC) concentration of 5.0 μg C / L or less and a resistivity of 16.0 MΩ · cm or more. Then, the primary pure water is sequentially processed in the secondary pure water system by an ultraviolet oxidizer, a non-regenerative mixed bed ion exchanger (polisher), a membrane deaerator, etc., for example, a TOC concentration of 1.0 μgC. / L or less, and the resistivity is 17.0 MΩ · cm or more.

ところで、二次純水システムの紫外線酸化装置の処理水中には、過酸化水素が微量残存することが知られている。これは、紫外線の照射により発生したヒドロキシラジカルのうち、有機物の分解に寄与しなかった分が互いに反応して生成したものであると考えられる。また、半導体洗浄工程等での使用済みの超純水を回収して処理した回収水を原水として用いる場合には、過酸化水素が一次純水中に残存する場合もある。この過酸化水素は、後段のイオン交換装置のイオン交換樹脂や膜脱気装置の脱気膜を劣化させ、同時に自身は分解されて超純水中の溶存酸素濃度(以下、DOともいう。)を上昇させる。そのため過酸化水素をできる限り除去する必要がある。   Incidentally, it is known that a trace amount of hydrogen peroxide remains in the treated water of the ultraviolet oxidizer of the secondary pure water system. This is considered to be generated by the reaction between the hydroxyl radicals generated by ultraviolet irradiation that did not contribute to the decomposition of organic matter. In addition, hydrogen peroxide may remain in the primary pure water when the recovered water obtained by collecting and treating the used ultrapure water in the semiconductor cleaning process or the like is used as raw water. This hydrogen peroxide degrades the ion exchange resin of the subsequent ion exchange device and the deaeration membrane of the membrane deaeration device, and at the same time, it is decomposed and dissolved oxygen concentration in ultrapure water (hereinafter also referred to as DO). To raise. Therefore, it is necessary to remove hydrogen peroxide as much as possible.

このような方法としては、例えば、一次純水を還元性樹脂と接触させて処理水中の酸化性物質を除去する超純水製造方法(特許文献1、参照。)や、被処理水に紫外線を照射した後パラジウム触媒と接触させて溶存酸素を低減する脱気装置(特許文献2、参照。)が提案されている。   As such a method, for example, an ultrapure water production method (see Patent Document 1) in which primary pure water is brought into contact with a reducing resin to remove oxidizing substances in treated water, or ultraviolet light is applied to treated water. There has been proposed a deaeration device (see Patent Document 2) that reduces dissolved oxygen by contact with a palladium catalyst after irradiation.

特開平07−16580号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-16580 特開平08−168756号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-168756

しかしながら、還元性樹脂を用いて過酸化水素を除去する方法では、長期間通水を続けていると、還元性樹脂が還元能力を失って過酸化水素が処理水中にリークするという問題があった。パラジウム触媒を用いる方法では、処理水の溶存酸素濃度が上昇してしまい、この溶存酸素を除去するため、脱気膜等の設備が必要であるという問題があった。   However, in the method of removing hydrogen peroxide using a reducing resin, there is a problem that if the water is continuously passed for a long time, the reducing resin loses the reducing ability and the hydrogen peroxide leaks into the treated water. . In the method using a palladium catalyst, the dissolved oxygen concentration of the treated water increases, and there is a problem that equipment such as a degassing membrane is necessary to remove the dissolved oxygen.

本発明はこのような問題を解消するためになされたものであって、過酸化水素濃度及び溶存酸素濃度のより低い超純水を製造することができる超純水製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an ultrapure water production method capable of producing ultrapure water having a lower hydrogen peroxide concentration and a lower dissolved oxygen concentration. And

一次純水に紫外線が照射されると、水分子が分解され、下記式(1)のように、ヒドロキシラジカルと水素ラジカルが発生する。このヒドロキシラジカルが、被処理水中の微量の溶存有機物を分解するのであるが、分解に寄与しなかったヒドロキシラジカル同士が式(2)のように反応して微量の過酸化水素が発生する。同時に、式(3)のように、水素ラジカル同士が反応して水素が発生する。   When primary pure water is irradiated with ultraviolet rays, water molecules are decomposed to generate hydroxy radicals and hydrogen radicals as shown in the following formula (1). This hydroxyl radical decomposes a trace amount of dissolved organic matter in the water to be treated, but the hydroxyl radicals that have not contributed to the decomposition react as shown in the formula (2) to generate a trace amount of hydrogen peroxide. At the same time, as shown in Formula (3), hydrogen radicals react to generate hydrogen.

(1)HO → ・OH +2H・
(2)2HO・ → H
(3)2H・ → H
(1) H 2 O → OH + 2H
(2) 2HO · → H 2 O 2
(3) 2H · → H 2

図4に、一般的な二次純水システムにおいて、酸素、過酸化水素及び水素を含む被処理水を還元性樹脂と接触させた場合の処理水の溶存酸素濃度、過酸化水素濃度及び水素濃度の経時変化を模式的に示す。過酸化水素は、還元性樹脂と接触させる過程で還元されて除去される。酸素及び水素はそのまま還元性樹脂を通過する。そして、さらに被処理水と還元性樹脂との接触を続けると、還元性樹脂は徐々に還元能力を失い、やがて還元性樹脂から過酸化水素がリークし始める。   FIG. 4 shows the dissolved oxygen concentration, hydrogen peroxide concentration, and hydrogen concentration when water to be treated containing oxygen, hydrogen peroxide, and hydrogen is brought into contact with the reducing resin in a general secondary pure water system. The change with time of is schematically shown. Hydrogen peroxide is reduced and removed in the process of contact with the reducing resin. Oxygen and hydrogen pass through the reducing resin as they are. When the contact between the water to be treated and the reducing resin is continued, the reducing resin gradually loses its reducing ability, and eventually hydrogen peroxide begins to leak from the reducing resin.

また、一般的な二次純水システムにおいて、過酸化水素及び水素を含む被処理水を、水素吸着能を持つ金属触媒(以下、単に金属触媒、ともいう。)に接触させた場合の処理水中の溶存酸素濃度、過酸化水素濃度及び水素濃度の経時変化を図5に模式的に示す。金属触媒と接触する過程での、被処理中の酸素、過酸化水素及び水素の相互の反応の機構は必ずしも明らかではないが、例えばパラジウム触媒樹脂を用いた場合には、下記式(4)〜(6)のようであると考えられる。   Further, in a general secondary pure water system, treated water when treated water containing hydrogen peroxide and hydrogen is brought into contact with a metal catalyst having hydrogen adsorption ability (hereinafter also simply referred to as a metal catalyst). FIG. 5 schematically shows changes with time in dissolved oxygen concentration, hydrogen peroxide concentration, and hydrogen concentration. Although the mechanism of mutual reaction of oxygen, hydrogen peroxide and hydrogen during treatment in the process of contacting with the metal catalyst is not necessarily clear, for example, when a palladium catalyst resin is used, the following formula (4) to It seems that (6) seems to be the case.

(4)(樹脂‐Pd)+H → (樹脂‐Pd)‐H
(5)2H → 2HO+O
(6)O+2(樹脂‐Pd‐H) → 2HO+(樹脂‐Pd)
(4) (Resin-Pd) + H 2 → (Resin-Pd) -H 2
(5) 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
(6) O 2 +2 (resin—Pd—H 2 ) → 2H 2 O + (resin—Pd)

式(4)で示されるように、被処理水中の水素は、触媒の存在により水素原子間の結合が弱められ、活性化されて金属触媒の表面に吸着される。また、(5)のように被処理水中の過酸化水素は、分解して酸素となる。そして、(6)のように、活性化された水素が、この酸素を分解すると推測される。このとき、化学量論上、過酸化水素と水素は等モルで反応するため、被処理水中に過酸化水素が水素よりモル数で多く存在する場合には、過剰の過酸化水素の分解で生じた酸素の分、処理水の溶存酸素濃度が上昇してしまう。   As shown in Formula (4), hydrogen in the water to be treated is activated by being weakened in the bond between hydrogen atoms due to the presence of the catalyst, and activated and adsorbed on the surface of the metal catalyst. Further, as in (5), hydrogen peroxide in the water to be treated is decomposed into oxygen. And it is estimated that activated hydrogen decomposes | disassembles this oxygen like (6). At this time, since hydrogen peroxide and hydrogen react in equimolar stoichiometric amounts, if hydrogen peroxide is present in a greater number of moles than hydrogen in the water to be treated, it is generated by decomposition of excess hydrogen peroxide. As a result, the dissolved oxygen concentration of the treated water increases.

水に紫外線が照射されると上記したように化学量論上、過酸化水素と水素は等モル発生するのであるが、本発明者らは、一次純水を被処理水とする場合に、二次純水システムの紫外線酸化装置の処理水中の過酸化水素は水素よりモル数でやや過剰となっていることを突き止めた。これは、一次純水システムの紫外線照射装置で等モル発生した過酸化水素及び水素のうち、水素の一部が一次純水タンクを経る際に窒素と置換されて水中から排出されることや、半導体製造工程で使用済みの超純水中に溶存した過酸化水素が、回収後の処理や一次純水システムで除去されずに残存することによると考えられる。   As described above, when water is irradiated with ultraviolet light, equimolar amounts of hydrogen peroxide and hydrogen are generated in terms of stoichiometry. However, the present inventors have considered that when primary pure water is treated water, It was found that the hydrogen peroxide in the treated water of the UV oxidizer of the next pure water system was slightly in excess of the number of moles compared to hydrogen. This is because, among hydrogen peroxide and hydrogen generated in an equimolar amount in the ultraviolet irradiation device of the primary pure water system, a part of the hydrogen is replaced with nitrogen when passing through the primary pure water tank, and is discharged from the water. It is considered that hydrogen peroxide dissolved in the ultrapure water used in the semiconductor manufacturing process remains without being removed by the treatment after recovery or the primary pure water system.

そこで、本発明では、一次純水に紫外線を照射して、その処理水を還元性樹脂と接触させて過酸化水素を除去した後、この還元性樹脂処理水を金属触媒に接触させる。このときの金属触媒での処理水の溶存酸素濃度、過酸化水素濃度及び水素濃度の経時変化を図6に模式的に示す。   Therefore, in the present invention, the primary pure water is irradiated with ultraviolet rays, the treated water is brought into contact with the reducing resin to remove hydrogen peroxide, and then the reducing resin-treated water is brought into contact with the metal catalyst. FIG. 6 schematically shows changes over time in the dissolved oxygen concentration, hydrogen peroxide concentration, and hydrogen concentration of treated water in the metal catalyst at this time.

本発明の方法では、紫外線酸化処理水中の過酸化水素は還元性樹脂でほとんど除去される。そして、還元性樹脂処理水中に残存する過酸化水素が、金属触媒と接触する過程で、紫外線酸化装置で発生して還元性樹脂を通過した水素により還元されると考えられる。   In the method of the present invention, hydrogen peroxide in the UV-oxidized water is almost removed by the reducing resin. Then, it is considered that hydrogen peroxide remaining in the reducing resin-treated water is reduced by hydrogen generated in the ultraviolet oxidation apparatus and passing through the reducing resin in the process of contact with the metal catalyst.

すなわち、本発明の超純水製造方法は、一次純水を被処理水として超純水を製造する超純水製造方法であって、一次純水を紫外線酸化装置に通水し、紫外線酸化装置の出口水を還元性樹脂と、水素吸着能を持つ金属触媒とにこの順に接触させることを特徴とする。   That is, the ultrapure water production method of the present invention is an ultrapure water production method for producing ultrapure water using primary pure water as water to be treated, wherein the primary pure water is passed through an ultraviolet oxidizer, and the ultraviolet oxidizer is used. The outlet water is brought into contact with a reducing resin and a metal catalyst having hydrogen adsorption capability in this order.

また、本発明の超純水製造方法は、前記水素吸着能を持つ金属触媒は、パラジウム又はパラジウム化合物であることが好ましい。   In the ultrapure water production method of the present invention, the metal catalyst having hydrogen adsorption ability is preferably palladium or a palladium compound.

また、本発明の超純水製造方法は、前記還元性樹脂は、亜硫酸基及び/又は亜硫酸水素基を表面に有する強塩基性陰イオン交換樹脂であることが好ましい。   In the ultrapure water production method of the present invention, the reducing resin is preferably a strongly basic anion exchange resin having a sulfite group and / or a bisulfite group on the surface.

また、上記した金属触媒での過酸化水素の除去は、還元性樹脂の処理水中の水素の全てが過酸化水素と反応するまで続けられる。したがって、還元性樹脂の処理水の水素濃度がほとんどゼロになると、金属触媒と接触された処理水(出口水)中に酸素がリークし始める。   The removal of hydrogen peroxide with the metal catalyst described above is continued until all of the hydrogen in the treated water of the reducing resin reacts with hydrogen peroxide. Therefore, when the hydrogen concentration of the treated water of the reducing resin becomes almost zero, oxygen begins to leak into the treated water (outlet water) that is in contact with the metal catalyst.

そのため、本発明の超純水製造方法は、前記金属触媒と接触された処理水の水素濃度を測定し、前記水素濃度が所定の値を超えたときに、前記紫外線酸化装置の出口水と前記還元性樹脂との接触を停止することが好ましい。   Therefore, the ultrapure water production method of the present invention measures the hydrogen concentration of the treated water contacted with the metal catalyst, and when the hydrogen concentration exceeds a predetermined value, It is preferable to stop the contact with the reducing resin.

また、本発明の超純水製造方法は、前記金属触媒と接触された処理水を、陽イオン交換樹脂装置、混床式イオン交換樹脂装置及び限外ろ過膜装置から選ばれる少なくとも1つに通水することが好ましい。   In the ultrapure water production method of the present invention, the treated water contacted with the metal catalyst is passed through at least one selected from a cation exchange resin device, a mixed bed ion exchange resin device, and an ultrafiltration membrane device. It is preferable to water.

また、本発明の超純水製造方法は、溶存酸素濃度が1.0μg/L以下、過酸化水素濃度が1.0μg/L以下の超純水を製造することが好ましい。   In the ultrapure water production method of the present invention, it is preferable to produce ultrapure water having a dissolved oxygen concentration of 1.0 μg / L or less and a hydrogen peroxide concentration of 1.0 μg / L or less.

また、本発明の超純水製造方法は、半導体製造工程の回収水から得られ、過酸化水素を含む一次純水を被処理水とすることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the ultrapure water manufacturing method of this invention is obtained from the collection | recovery water of a semiconductor manufacturing process, and uses the primary pure water containing hydrogen peroxide as to-be-processed water.

本発明によれば、被処理水中の酸化性物質を効率よく除去し、溶存酸素濃度及び過酸化水素濃度のより低い高水質の超純水を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oxidizing substance in to-be-processed water can be removed efficiently, and the high purity ultrapure water with lower dissolved oxygen concentration and hydrogen peroxide concentration can be obtained.

また、本発明によれば、安定して長期間安定に高水質の超純水を製造することができる。   Further, according to the present invention, it is possible to stably produce high quality ultrapure water stably for a long period of time.

実施形態の超純水製造装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the ultrapure water manufacturing apparatus of embodiment. 実施例で用いた超純水製造装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the ultrapure water manufacturing apparatus used in the Example. 実施例における金属触媒処理水のDO、過酸化水素濃度及び水素濃度を示すグラフである。It is a graph which shows DO of metal catalyst treated water in an Example, hydrogen peroxide concentration, and hydrogen concentration. 還元性樹脂のみを用いた従来の方法での処理水の酸素、過酸化水素及び水素の濃度を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the density | concentration of oxygen, hydrogen peroxide, and hydrogen of the treated water by the conventional method using only reducing resin. 金属触媒のみを用いた従来の方法での処理水の酸素、過酸化水素及び水素の濃度を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the concentration of oxygen, hydrogen peroxide, and hydrogen of treated water in the conventional method using only a metal catalyst. 還元性樹脂及び金属触媒を用いた実施形態の装置での処理水の酸素、過酸化水素及び水素の濃度を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically oxygen, hydrogen peroxide, and hydrogen concentration of treated water in a device of an embodiment using a reducing resin and a metal catalyst.

次に、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Next, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

図1は、本実施形態の超純水製造装置を示す概略構成図である。超純水製造装置10は、一次純水タンク1の下流側に、処理ラインL1に沿って、紫外線酸化装置2、還元性樹脂装置3、金属触媒装置4、非再生混床式イオン交換装置(ポリッシャー)5、限外ろ過膜装置6をこの順に備えている。処理ラインL1はユースポイント(POU)に接続され、処理ラインL1の末端付近に分枝して設けられたサンプルラインL2上には、水素濃度計7が備えられている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the ultrapure water production apparatus of the present embodiment. The ultrapure water production apparatus 10 is disposed on the downstream side of the primary pure water tank 1 along the treatment line L1 with an ultraviolet oxidation apparatus 2, a reducing resin apparatus 3, a metal catalyst apparatus 4, a non-regenerative mixed bed ion exchange apparatus ( Polisher) 5 and ultrafiltration membrane device 6 are provided in this order. The processing line L1 is connected to a use point (POU), and a hydrogen concentration meter 7 is provided on a sample line L2 that is branched near the end of the processing line L1.

紫外線酸化装置2の前段にはポンプP1が備えられ、被処理水の流量を調節するようになっている。また、還元性樹脂装置3に被処理水を供給する給水管8には開閉バルブ9が備えられており、還元性樹脂装置3への給水を開始、又は停止するようになっている。   A pump P1 is provided in front of the ultraviolet oxidizer 2 to adjust the flow rate of the water to be treated. Further, the water supply pipe 8 for supplying the water to be treated to the reducing resin device 3 is provided with an opening / closing valve 9 so that the water supply to the reducing resin device 3 is started or stopped.

また、超純水製造装置10は、ユースポイントで使用されなかった余剰の超純水を1次純水タンクに還流させるリターン循環ラインL3を備えている。   Further, the ultrapure water production apparatus 10 includes a return circulation line L3 that returns excess ultrapure water that has not been used at the use point to the primary pure water tank.

超純水の製造は次のように行われる。   The production of ultrapure water is performed as follows.

超純水製造装置10において、一次純水システムで処理された一次純水は一次純水タンク1に貯留されており、ポンプP1を介して紫外線酸化装置2に供給され、紫外線が照射される。   In the ultrapure water production apparatus 10, primary pure water treated by the primary pure water system is stored in the primary pure water tank 1, supplied to the ultraviolet oxidizer 2 through the pump P 1, and irradiated with ultraviolet rays.

紫外線酸化装置2としては、180〜190nmの波長を有する紫外線を発生するもの、特に、184.9nmの波長の紫外線を発生するものであることが好ましい。この紫外線酸化装置は特に限定されないが、紫外線酸化用低圧紫外線ランプを用いることが好ましい。   The ultraviolet oxidizer 2 is preferably one that generates ultraviolet rays having a wavelength of 180 to 190 nm, particularly one that generates ultraviolet rays having a wavelength of 184.9 nm. The ultraviolet oxidation apparatus is not particularly limited, but it is preferable to use a low-pressure ultraviolet lamp for ultraviolet oxidation.

また、紫外線酸化装置での紫外線照射量は、被処理水の流量によっても異なるが、10m/hrの通水流量に対して、1.0〜5.0kWの割合であることが好ましい。 Moreover, although the ultraviolet irradiation amount in an ultraviolet-ray oxidation apparatus changes also with the flow rates of to-be-processed water, it is preferable that it is a ratio of 1.0-5.0 kW with respect to the water flow rate of 10 m < 3 > / hr.

次いで、紫外線酸化装置2で処理された紫外線酸化処理水(出口水)が、還元性樹脂装置3に供給され、還元性樹脂と接触される。   Next, the ultraviolet oxidation treated water (outlet water) treated by the ultraviolet oxidation device 2 is supplied to the reducing resin device 3 and brought into contact with the reducing resin.

本実施形態において、還元性樹脂装置3としては、特に限定されず、還元性樹脂を充填したものを用いることができる。   In the present embodiment, the reducing resin device 3 is not particularly limited, and a device filled with the reducing resin can be used.

還元性樹脂としては、還元性基、例えば、亜硫酸基、亜硫酸水素基、亜硝酸基等を有する樹脂であり、例えば、強塩基性陰イオン交換樹脂の表面に亜硫酸基及び/又は亜硫酸水素基を有する樹脂を用いることができる。このような還元性樹脂として、代表的には、強塩基性陰イオン交換樹脂のイオン交換基を還元性基に交換して導入した樹脂を用いることができる。   The reducing resin is a resin having a reducing group, for example, a sulfite group, a hydrogen sulfite group, a nitrous acid group, etc. The resin which has can be used. As such a reducing resin, typically, a resin introduced by exchanging an ion exchange group of a strongly basic anion exchange resin with a reducing group can be used.

還元性樹脂装置3では、被処理水の空間速度が遅すぎると樹脂から溶出する成分が処理水のTOC濃度を上昇させるおそれがあり、速すぎると酸化性物質を十分に除去できないおそれがある。そのため、空間速度SVは20〜60hr−1であることが好ましく、25〜60hr−1であることが好ましい。 In the reducing resin apparatus 3, if the space velocity of the water to be treated is too slow, components eluted from the resin may increase the TOC concentration of the treated water, and if it is too fast, the oxidizing substance may not be sufficiently removed. Therefore, it is preferable that the space velocity SV is 20~60Hr -1, is preferably 25~60hr -1.

特に、空間速度SVを好ましくは20〜40hr−1、より好ましくは20〜30hr−1、とすることで純水製造装置の寿命を大幅に延長することができる。また、還元性樹脂の後段に金属触媒を備えているため、空間速度を好ましくは30〜60hr−1、より好ましくは40〜60hr−1とすることもできる。この場合には、還元性樹脂の使用量を削減することができるほか、樹脂からの溶出成分をより低減し、還元性樹脂処理水のTOC濃度の低減を図ることができる。 In particular, the lifetime of the pure water production apparatus can be greatly extended by setting the space velocity SV to preferably 20 to 40 hr −1 , more preferably 20 to 30 hr −1 . Moreover, since the metal catalyst is provided in the latter stage of the reducing resin, the space velocity can be preferably 30 to 60 hr −1 , more preferably 40 to 60 hr −1 . In this case, it is possible to reduce the amount of the reducing resin used, to further reduce the elution component from the resin, and to reduce the TOC concentration of the reducing resin treated water.

本実施形態では還元性樹脂装置3の後段に金属触媒装置4を設置して還元性樹脂処理水中の酸化性物質を分解除去する。金属触媒装置4は、水素吸着能を持つ金属触媒を有効成分とする装置である。   In this embodiment, the metal catalyst device 4 is installed after the reducing resin device 3 to decompose and remove oxidizing substances in the reducing resin treated water. The metal catalyst device 4 is a device having a metal catalyst having hydrogen adsorption ability as an active component.

水素吸着能を持つ金属触媒としては、例えば、水素を活性化した状態で吸着、保持することで被還元物質を還元させることのできる触媒を用いることができる。   As a metal catalyst having hydrogen adsorption ability, for example, a catalyst capable of reducing a substance to be reduced by adsorbing and holding hydrogen in an activated state can be used.

水素吸着能を持つ金属触媒として、例えば、パラジウム、白金等の金属元素を用いた金属触媒を用いることができ、具体的には、金属パラジウム、酸化パラジウムや水酸化パラジウムなどのパラジウム化合物、及びパラジウム/白金合金等を使用することができる。中でも、入手し易さや経済性の観点から、金属パラジウム又はパラジウム化合物からなるパラジウム触媒を用いることが好ましい。用いられる金属触媒の形状は、粉末状、ペレット状などいずれの形状であってもよく、その平均一次粒子径は、特に制限はないが、好ましくは、おおよそ2〜4nmである。   As a metal catalyst having hydrogen adsorption ability, for example, a metal catalyst using a metal element such as palladium or platinum can be used. Specifically, a palladium compound such as metal palladium, palladium oxide or palladium hydroxide, and palladium. / Platinum alloy etc. can be used. Especially, it is preferable to use the palladium catalyst which consists of metal palladium or a palladium compound from a viewpoint of availability or economical efficiency. The shape of the metal catalyst used may be any shape such as powder or pellet, and the average primary particle size is not particularly limited, but is preferably about 2 to 4 nm.

担体としては、水素吸着能を持つ金属触媒を担持することのできるものであれば特に限定されず、アルミナ、活性炭、シリカ、ゼオライト、イオン交換樹脂等を用いることができる。また、金属触媒の担持量は通常0.01〜10質量%程度であり、後述する陰イオン交換樹脂を用いる場合には、陰イオン交換樹脂全体の質量に対して好ましくは0.01〜5質量%、より好ましくは0.05〜2質量%である。   The carrier is not particularly limited as long as it can support a metal catalyst having hydrogen adsorption ability, and alumina, activated carbon, silica, zeolite, ion exchange resin, and the like can be used. In addition, the supported amount of the metal catalyst is usually about 0.01 to 10% by mass, and when using the anion exchange resin described later, it is preferably 0.01 to 5% by mass relative to the total mass of the anion exchange resin. %, More preferably 0.05 to 2% by mass.

このように、水素吸着能を持つ金属触媒を上記したような担体に担持させることで、金属触媒装置に適用することができる。   As described above, the metal catalyst having hydrogen adsorption ability can be applied to the metal catalyst device by supporting it on the carrier as described above.

担体としては、上記した中でも、不純物の溶出が少ないことから、イオン交換樹脂を用いることが好ましい。用いられるイオン交換樹脂の形状は、一般的に球状、ペレット状であり、細孔を有するマクロポア構造体であってもよい。触媒活性を高めるために、より微細な細孔を有し、表面積の大きな樹脂にパラジウムを担持させることが好ましい。   As the carrier, among the above, it is preferable to use an ion exchange resin because the elution of impurities is small. The shape of the ion exchange resin used is generally spherical or pellet-like, and may be a macropore structure having pores. In order to enhance the catalytic activity, it is preferable to support palladium on a resin having finer pores and a large surface area.

水素吸着能を持つ金属触媒としてパラジウム触媒を用いる場合には、樹脂とパラジウム触媒との結合が強く、パラジウム触媒の脱離が少ないことから、陰イオン交換樹脂を用いることが特に好ましい。   When a palladium catalyst is used as a metal catalyst having hydrogen adsorption ability, it is particularly preferable to use an anion exchange resin because the bond between the resin and the palladium catalyst is strong and the palladium catalyst is less detached.

金属触媒装置4では、被処理水の空間速度が速すぎる場合には十分に過酸化水素を除去できないおそれがあり、遅すぎると樹脂から溶出する成分が処理水のTOC濃度を上昇させるおそれがある。そのため、上記したパラジウム触媒樹脂を用いる場合には、空間速度SVは50〜1000hr−1であることが好ましく、90〜800hr−1であることがより好ましい。 In the metal catalyst device 4, hydrogen peroxide may not be sufficiently removed when the space velocity of the water to be treated is too fast, and if it is too slow, components eluted from the resin may increase the TOC concentration of the treated water. . Therefore, when using a palladium catalyst resin mentioned above is preferably a space velocity SV is 50~1000Hr -1, and more preferably 90~800hr -1.

また、還元性樹脂装置3と金属触媒装置4とを用いる代わりに、還元性樹脂と、金属触媒とを複床として単一の装置に充填して用いてもよい。   Further, instead of using the reducing resin device 3 and the metal catalyst device 4, the reducing resin and the metal catalyst may be filled into a single device as a double bed.

上述したように、紫外線酸化装置2では過酸化水素と水素が等モル発生する。発生した過酸化水素と水素のモル比は、被処理水の水質にもよるが、不純物含有量の極めて少ない一次純水を被処理水としているため、紫外線酸化装置2の出口水中でもほぼ変わらず維持されると考えられる。   As described above, the ultraviolet oxidation apparatus 2 generates equimolar amounts of hydrogen peroxide and hydrogen. Although the molar ratio of the generated hydrogen peroxide and hydrogen depends on the quality of the water to be treated, the primary pure water having an extremely small impurity content is used as the water to be treated, and therefore, the molar ratio of the hydrogen peroxide and hydrogen is almost the same even in the outlet water of the ultraviolet oxidation apparatus 2. It is thought that it will be maintained.

このとき、原水として例えば半導体製造工程からの回収水を用いた場合等には、一次純水がすでに極微量の過酸化水素を含むこともある。   At this time, for example, when the recovered water from the semiconductor manufacturing process is used as the raw water, the primary pure water may already contain a trace amount of hydrogen peroxide.

上記式(5)、(6)で示されるように、金属触媒で除去できる過酸化水素の量は存在する水素のモル数に依存し、金属触媒のみを用いた従来の方法では、供給水中の過酸化水素が多い場合には、酸素が発生して処理水中に残存することがある。ところが、本実施形態では、金属触媒の前段に還元性樹脂を備えており、過酸化水素の除去された還元性樹脂処理水を金属触媒と接触させることで、金属触媒において酸素の発生を防止して、溶存酸素濃度をより低くすることができる。したがって、金属触媒のみを用いた従来の場合に、金属触媒装置の後段に必要不可欠であった脱気膜等の設備を省略することが可能である。   As shown by the above formulas (5) and (6), the amount of hydrogen peroxide that can be removed by the metal catalyst depends on the number of moles of hydrogen present. In the conventional method using only the metal catalyst, If hydrogen peroxide is high, oxygen may be generated and remain in the treated water. However, in the present embodiment, a reducing resin is provided in the preceding stage of the metal catalyst, and the generation of oxygen in the metal catalyst is prevented by bringing the reducing resin treated water from which hydrogen peroxide has been removed into contact with the metal catalyst. Thus, the dissolved oxygen concentration can be lowered. Therefore, in the conventional case using only a metal catalyst, it is possible to omit equipment such as a degassing membrane that was indispensable in the subsequent stage of the metal catalyst device.

また、長期間通水することで還元性樹脂の還元能力が低下して還元性樹脂処理水中に過酸化水素がリークしても、還元性樹脂処理水中に水素が溶存する限り、酸化性物質は金属触媒で除去することが可能である。そのため、超純水製造装置10の長期連続運転を可能とし、その間安定して、溶存酸素濃度及び過酸化水素濃度のより低い高水質の超純水を製造することが可能である。   In addition, even if hydrogen peroxide leaks into the reducing resin treatment water due to a reduction in the reducing ability of the reducing resin by passing water for a long period of time, as long as hydrogen is dissolved in the reducing resin treatment water, It can be removed with a metal catalyst. Therefore, the ultrapure water production apparatus 10 can be operated continuously for a long time, and high quality ultrapure water with lower dissolved oxygen concentration and lower hydrogen peroxide concentration can be produced stably during that time.

さらに長期間、過酸化水素を除去し続けるためには、還元能力を失う前に還元性樹脂の交換等を行う必要がある。還元性樹脂処理水の過酸化水素濃度は、超純水製造装置の運転条件による変動が大きく、還元性樹脂のみを用いる従来の方法では、過酸化水素のリークを正確に予測することは困難であった。   In order to continue removing hydrogen peroxide for a longer period of time, it is necessary to replace the reducing resin before losing the reducing ability. The hydrogen peroxide concentration of reducing resin-treated water varies greatly depending on the operating conditions of the ultrapure water production equipment, and it is difficult to accurately predict hydrogen peroxide leaks using conventional methods that use only reducing resins. there were.

ところが、本実施形態では、長期間通水して還元性樹脂処理水への過酸化水素のリーク量が増加してくると、このリークした過酸化水素を分解除去するために消費される金属触媒での水素の量が増加し、やがて金属触媒処理水中の水素濃度がゼロに近くなる。   However, in the present embodiment, when the amount of hydrogen peroxide leaked to the reducing resin treatment water increases for a long period of time, the metal catalyst consumed to decompose and remove the leaked hydrogen peroxide. As the amount of hydrogen increases, the hydrogen concentration in the metal catalyst treated water eventually approaches zero.

金属触媒に保持される水素の量がほとんどゼロとなったときには、金属触媒において上記した式(6)の反応が起こらず、処理水の溶存酸素濃度が上昇する。そのため、金属触媒処理水の水素濃度がゼロとなるときに、還元性樹脂を交換又は再生処理することが好ましい。これにより、還元性樹脂処理水の溶存酸素濃度をより低くすることができ、高水質の超純水を安定して製造することが可能である。   When the amount of hydrogen retained in the metal catalyst becomes almost zero, the reaction of the above formula (6) does not occur in the metal catalyst, and the dissolved oxygen concentration of the treated water increases. Therefore, it is preferable to replace or regenerate the reducing resin when the hydrogen concentration of the metal catalyst treated water becomes zero. Thereby, the dissolved oxygen concentration of reducing resin process water can be made lower, and it is possible to manufacture high quality ultrapure water stably.

本実施形態では、超純水製造装置10において、金属触媒と接触された処理水中の溶存水素濃度をモニターすることが好ましい。これにより、還元性樹脂の失活の程度をほぼ正確に予測することや、水素濃度の減少速度から水素濃度がゼロとなる時期を予測することができ、これらにより、交換時期を容易に見極めることができる。   In the present embodiment, it is preferable to monitor the dissolved hydrogen concentration in the treated water in contact with the metal catalyst in the ultrapure water production apparatus 10. As a result, the degree of deactivation of the reducing resin can be predicted almost accurately, and the time when the hydrogen concentration becomes zero can be predicted from the rate of decrease in the hydrogen concentration, thereby making it easy to determine the replacement time. Can do.

具体的には、還元性樹脂装置3の被処理水の水質をあらかじめ測定し、還元性樹脂の交換容量を加味して、交換等の時期を決定するための還元性樹脂処理水の水素濃度の所定の値を決めておき、実際に、還元処理水の水素濃度がこの所定の値となったときに還元性樹脂の交換等を行うことが好ましい。   Specifically, the water concentration of the reducing resin treatment water in order to determine the time of replacement, etc., by measuring the quality of the water to be treated in the reducing resin device 3 in advance and taking into account the exchange capacity of the reducing resin. It is preferable to determine a predetermined value and actually replace the reducing resin when the hydrogen concentration of the reduction treated water reaches this predetermined value.

水素濃度をモニターする水素濃度計7としては、超純水中の水素濃度を測定できるものであれば特に限定されず、例えば、隔膜式の水素濃度計を使用することができる。   The hydrogen concentration meter 7 for monitoring the hydrogen concentration is not particularly limited as long as it can measure the hydrogen concentration in ultrapure water. For example, a diaphragm type hydrogen concentration meter can be used.

このように、本実施形態によれば、還元性樹脂の劣化をオンラインで自動的に監視することができ、超純水製造装置をより安全に運転することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to automatically monitor the deterioration of the reducing resin on-line, and to operate the ultrapure water production apparatus more safely.

さらに、還元性樹脂装置を複数塔並列に接続して設置することが好ましい。この場合、これら複数塔のうち、少なくとも1塔に通水しつつ、その他の塔への通水を停止することで、複数塔の還元樹脂装置の交換時期をずらし、1塔ずつ順に交換することが可能である。
そのため、超純水製造装置を停止することなく、より長期間連続して超純水を製造することができる。
Furthermore, it is preferable to install the reducing resin apparatus by connecting a plurality of towers in parallel. In this case, by passing water to at least one of these multiple towers and stopping water flow to the other towers, the exchange time of the reduced resin devices of the multiple towers is shifted, and the towers are exchanged one by one. Is possible.
Therefore, ultrapure water can be produced continuously for a longer period without stopping the ultrapure water production apparatus.

なお、本実施形態では、金属触媒を用いているため、長期間超純水の製造を続ける間には、極微量であるが、金属成分がイオンや酸化物、コロイドとして超純水中にリークする場合もある。そのため、金属触媒装置4の後段に、この金属成分を除去することのできる、陽イオン交換樹脂装置、混床式イオン交換装置又は限外ろ過膜装置から選ばれる少なくとも1つを設置することが好ましい。これにより、金属成分のリークによる抵抗率の上昇を防止することができ、超純水水質をより高水質で安定に保つことができる。   In this embodiment, since a metal catalyst is used, the amount of metal components leaks into the ultrapure water as ions, oxides, and colloids while the production of ultrapure water continues for a long time. There is also a case. Therefore, it is preferable to install at least one selected from a cation exchange resin device, a mixed bed ion exchange device, or an ultrafiltration membrane device that can remove this metal component in the subsequent stage of the metal catalyst device 4. . Thereby, the raise of the resistivity by the leak of a metal component can be prevented, and ultrapure water quality can be kept stable with higher quality.

また、本実施形態では、例えば、市水、井水、工業用水等の原水を、前処理システム及び一次純水システムで順に処理した一次純水を被処理水とすることができる。他にも、半導体製造工程で使用された超純水を処理し、溶存する有機溶剤、酸、アルカリ等の薬剤がある程度除去された回収水を一次純水システムに通水して一次純水とし、この一次純水を被処理水として用いることができる。回収水は通常、過酸化水素を含むが、本実施形態では、回収水から得られた一次純水を被処理水とする場合に、より顕著な効果が得られる。一次純水は、TOC濃度5.0μgC/L以下、抵抗率16.0MΩ・cm以上、溶存酸素濃度は5.0μg/以下とされていることが好ましい。   Moreover, in this embodiment, the primary pure water which processed the raw water, such as city water, well water, and industrial water, in order by the pre-processing system and the primary pure water system can be used as treated water. In addition, ultrapure water used in the semiconductor manufacturing process is treated, and recovered water from which dissolved organic solvents, acids, alkalis and other chemicals are removed to some extent is passed through the primary pure water system to produce primary pure water. The primary pure water can be used as water to be treated. The recovered water usually contains hydrogen peroxide, but in this embodiment, when the primary pure water obtained from the recovered water is treated water, a more remarkable effect is obtained. The primary pure water preferably has a TOC concentration of 5.0 μg C / L or less, a resistivity of 16.0 MΩ · cm or more, and a dissolved oxygen concentration of 5.0 μg / L or less.

以上のように、本実施形態によれば、過酸化水素濃度は1.0μg/L以下、かつ、溶存酸素濃度は1.0μg/L以下の超純水を安定に製造することができる。   As described above, according to the present embodiment, ultrapure water having a hydrogen peroxide concentration of 1.0 μg / L or less and a dissolved oxygen concentration of 1.0 μg / L or less can be stably produced.

また、従来の方法では、還元性樹脂やパラジウム触媒担体樹脂の交換のために、装置の運転を一時停止した後の運転再開時に、溶存酸素濃度や過酸化水素濃度を運転停止前と同等のレベルにする(立ち上げ)ために、数日程度の長期間を要するとことがあったが、本実施形態の超純水製造装置によれば、より長期間安全に運転ができ、このような立ち上げ頻度を削減することができる。   In addition, in the conventional method, the dissolved oxygen concentration and the hydrogen peroxide concentration are at the same level as before the shutdown when the operation is resumed after the operation of the apparatus is temporarily stopped for replacement of the reducing resin and the palladium catalyst carrier resin. However, according to the ultrapure water production apparatus of the present embodiment, it is possible to operate safely for a longer period of time. The frequency of raising can be reduced.

次に、本発明の実施例について説明する。
例1〜10、13は実施例であり、例11、12は比較例である。
Next, examples of the present invention will be described.
Examples 1 to 10 and 13 are examples, and examples 11 and 12 are comparative examples.

(例1)
図2に示される構成の超純水製造装置20を用いて超純水を製造した。
超純水製造装置20は、一次純水タンク21の後段に、処理ラインL1に沿って、ポンプP2、膜脱気装置22、紫外線酸化装置23、ポリッシャー24、二次純水タンク25を順に備えており、ポリッシャー24の処理水である超純水を、二次純水タンク25に一時貯留できるようになっている。二次純水タンク25の下流には、ポンプP3を介して熱交換器26、ポリッシャー27、限外ろ過膜装置28、紫外線酸化装置29が順に備えられており、超純水は、熱交換器26で25℃のほぼ一定の水温に保たれつつ、各水処理装置に順に通水される。
(Example 1)
Ultrapure water was produced using the ultrapure water production apparatus 20 having the configuration shown in FIG.
The ultrapure water production apparatus 20 includes a pump P2, a membrane degassing device 22, an ultraviolet oxidation device 23, a polisher 24, and a secondary pure water tank 25 in this order along the processing line L1 at the subsequent stage of the primary pure water tank 21. The ultrapure water that is the treated water of the polisher 24 can be temporarily stored in the secondary pure water tank 25. Downstream of the secondary pure water tank 25, a heat exchanger 26, a polisher 27, an ultrafiltration membrane device 28, and an ultraviolet oxidation device 29 are sequentially provided via a pump P3. While being maintained at a substantially constant water temperature of 25 ° C. at 26, water is passed through each water treatment device in turn.

また、二次純水タンク25の超純水の水質を安定に保つために、紫外線酸化装置29の処理水を二次純水タンク25に循環させる循環ラインL4と、限外ろ過膜装置28の処理水を二次純水タンク25に循環させる循環ラインL5を備えている。   Further, in order to keep the quality of the ultrapure water in the secondary pure water tank 25 stable, the circulation line L4 for circulating the treated water of the ultraviolet oxidizer 29 to the secondary pure water tank 25 and the ultrafiltration membrane device 28 A circulation line L5 for circulating the treated water to the secondary pure water tank 25 is provided.

純水製造装置20において、処理ラインL1は、紫外線酸化装置29の下流の分枝ラインL6、L7に接続されている。
分枝ラインL6上には、還元性樹脂装置30と、金属触媒装置31と、非再生混床式イオン交換樹脂装置(ポリッシャー)32がこの順に設置され、分枝ラインL7上には、金属触媒装置33が設置されている。また、必要に応じてサンプルラインが接続され、水素濃度計34が備えられている。
In the pure water production apparatus 20, the processing line L 1 is connected to branch lines L 6 and L 7 downstream of the ultraviolet oxidation apparatus 29.
On the branch line L6, a reducing resin device 30, a metal catalyst device 31, and a non-regenerative mixed bed ion exchange resin device (polisher) 32 are installed in this order, and on the branch line L7, a metal catalyst is provided. A device 33 is installed. Further, a sample line is connected as necessary, and a hydrogen concentration meter 34 is provided.

なお、二次純水タンク25に貯留されている超純水の水質は、TOC濃度0.5μgC/L以下、抵抗率17.0MΩ・cm以上、溶存酸素濃度5.0μg/L以下である。   The quality of ultrapure water stored in the secondary pure water tank 25 is such that the TOC concentration is 0.5 μg C / L or less, the resistivity is 17.0 MΩ · cm or more, and the dissolved oxygen concentration is 5.0 μg / L or less.

実施例において用いた各水処理装置を次に示す。
紫外線酸化装置(TOC−UV)29:AUV((株)日本フォト・サイエンス社製)、照射量0.3kWh/m
還元性樹脂装置30:透明ポリ塩化ビニル製容器に、強塩基性アニオン交換樹脂、デュオライトA−113 plus(ローム・アンド・ハース社製)を亜硫酸ナトリウムを用いてSO型に変換したもの、2Lを充填したもの(層高約1m)、
金属触媒装置31:透明ポリ塩化ビニル製容器に、パラジウム触媒樹脂として、Lewatit(商品名(登録商標)、LANXESS社製)K7333の0.4Lを充填したもの(層高約0.2m)、
金属触媒装置33:金属触媒装置31において、パラジウム触媒樹脂(Lewatit)(商品名(登録商標)、LANXESS社製)K7333を0.6Lとして構成したもの(層高約0.3m)、
ポリッシャー32:MBGP(商品名、ローム・アンド・ハース社製)、
水素濃度計34:Orbispher MOCA3600 (商品名、HACH社製)、
過酸化水素濃度計:NOXIA−L II(商品名(登録商標)、野村マイクロ・サイエンス(株)社製)、
TOC計:Anatel A1000XP(商品名、HACH社製)、
Each water treatment device used in the examples is shown below.
Ultraviolet oxidation device (TOC-UV) 29: AUV (manufactured by Nippon Photo Science Co., Ltd.), irradiation amount 0.3 kWh / m 3 ,
Reducing resin device 30: a strongly basic anion exchange resin, Duolite A-113 plus (manufactured by Rohm and Haas) converted into SO 3 type using sodium sulfite in a transparent polyvinyl chloride container, 2L filled (layer height about 1m),
Metal catalyst device 31: A container made of transparent polyvinyl chloride filled with 0.4 L of Lewatit (trade name (registered trademark), manufactured by LANXESS) K7333 as a palladium catalyst resin (layer height: about 0.2 m),
Metal catalyst device 33: In the metal catalyst device 31, a palladium catalyst resin (Lewatit) (trade name (registered trademark), manufactured by LANXESS) K7333 configured as 0.6 L (layer height of about 0.3 m),
Polisher 32: MBGP (trade name, manufactured by Rohm and Haas),
Hydrogen concentration meter 34: Orbisphere MOCA3600 (trade name, manufactured by HACH),
Hydrogen peroxide concentration meter: NOXIA-L II (trade name (registered trademark), manufactured by Nomura Micro Science Co., Ltd.),
TOC meter: Anatel A1000XP (trade name, manufactured by HACH),

被処理水を流量4.8L/hrで紫外線酸化装置29に導入し、続いて分枝ラインL6に通水した。   The water to be treated was introduced into the ultraviolet oxidizer 29 at a flow rate of 4.8 L / hr, and then passed through the branch line L6.

このときの還元性樹脂装置30での被処理水の空間速度SVは、24hr−1であり、金属触媒装置31での空間速度SVは、120hr−1であった。 The space velocity SV of the water to be treated in the reducing resin device 30 at this time was 24 hr −1 , and the space velocity SV in the metal catalyst device 31 was 120 hr −1 .

(例2)
長期超純水製造運転を想定した加速試験を行った。すなわち、強制的に過酸化水素をリークさせるよう、還元性樹脂装置30への供給流量を例1の約3倍(13.8L/hr)とした。その他は例1と同じ条件で通水した。なお、例2は例1の条件で12カ月通水したときを想定したものである。
(Example 2)
An accelerated test was conducted assuming long-term ultrapure water production operation. That is, the supply flow rate to the reducing resin device 30 was about three times that of Example 1 (13.8 L / hr) so as to forcibly leak hydrogen peroxide. Other than that, water was passed under the same conditions as in Example 1. In addition, Example 2 assumes the time of passing water for 12 months under the conditions of Example 1.

(例3)
例2と同様に加速試験を行った。すなわち、還元性樹脂装置30への供給流量を例1の約3倍(13.8L/hr)とし、金属触媒装置31への供給流量を例1の約3倍(13.8L/hr)とした他は例1と同じ条件で通水した。なお、例3は例1の条件で12カ月通水したときを想定したものである。
(Example 3)
The acceleration test was conducted in the same manner as in Example 2. That is, the supply flow rate to the reducing resin device 30 is about 3 times (13.8 L / hr) of Example 1, and the supply flow rate to the metal catalyst device 31 is about 3 times (13.8 L / hr) of Example 1. The water was passed under the same conditions as in Example 1. In addition, Example 3 assumes the time of passing water for 12 months under the conditions of Example 1.

例1〜例3における、紫外線酸化装置29の被処理水と処理水、還元性樹脂装置30の処理水、金属触媒装置31の処理水の溶存酸素濃度(DO)、過酸化水素(H)濃度及び水素(H)濃度、それぞれの装置における空間速度(SV)を表1に示す。また、例1の条件で通水したときの、金属触媒装置31の処理水及びポリッシャー32の処理水のパラジウム濃度を表1の下欄に示す。パラジウム濃度について、例1は、継続通水し、パラジウム濃度が定常となったとき(2週間後)の値であり、例4は、例1での通水開始直後の値である。なお、パラジウム濃度は、ICP(誘導結合プラズマ)質量分析法により測定した。また、各表において、不等号は、測定限界値以下であることを示す。 In Examples 1 to 3, the water to be treated and treated water of the ultraviolet oxidation device 29, the treated water of the reducing resin device 30, the treated water of the metal catalyst device 31, the dissolved oxygen concentration (DO), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) Concentration, hydrogen (H 2 ) concentration, and space velocity (SV) in each apparatus are shown in Table 1. Moreover, the palladium concentration of the treated water of the metal catalyst device 31 and the treated water of the polisher 32 when water is passed under the conditions of Example 1 is shown in the lower column of Table 1. Regarding the palladium concentration, Example 1 is a value when continuous water flow is performed and the palladium concentration becomes steady (after two weeks), and Example 4 is a value immediately after the start of water flow in Example 1. The palladium concentration was measured by ICP (inductively coupled plasma) mass spectrometry. In each table, an inequality sign indicates that it is below the measurement limit value.

Figure 0006125244
Figure 0006125244

(例5〜例11)
長期運転を想定した加速試験を行った。すなわち、還元性樹脂装置30への供給流量を変更して所定の濃度で過酸化水素をリークさせた他は、例1と同じ条件で通水した。
(Examples 5 to 11)
Accelerated tests were conducted assuming long-term operation. That is, water was passed under the same conditions as in Example 1 except that the supply flow rate to the reducing resin device 30 was changed to leak hydrogen peroxide at a predetermined concentration.

例5〜例11における各装置での空間速度(SV)及び還元性樹脂装置30の処理水のH濃度とDOを表2に示す。また、金属触媒装置31の処理水のH濃度、DO及びH濃度を表2に示す。 Table 2 shows the space velocity (SV) in each apparatus in Examples 5 to 11 and the H 2 O 2 concentration and DO of treated water in the reducing resin apparatus 30. Table 2 shows the H 2 O 2 concentration, DO, and H 2 concentration of the treated water of the metal catalyst device 31.

Figure 0006125244
Figure 0006125244

(例12)
例1において、紫外線酸化装置29の処理水をラインL7に通水した。
(Example 12)
In Example 1, the treated water of the ultraviolet oxidizer 29 was passed through the line L7.

金属触媒装置33への供給流量を95L/hr(空間速度SV=158hr−1)として、その他は例1と同じ条件で通水した。 Water was passed under the same conditions as in Example 1 except that the supply flow rate to the metal catalyst device 33 was 95 L / hr (space velocity SV = 158 hr −1 ).

例12における、金属触媒装置33の処理水のH濃度、DO、H濃度を例1〜4とともに表1に示す。 The H 2 O 2 concentration, DO, and H 2 concentration of the treated water in the metal catalyst device 33 in Example 12 are shown in Table 1 together with Examples 1 to 4.

(例13)
還元性樹脂装置30の空間速度SVを30hr−1、金属触媒装置31での空間速度SVを120hr−1として、その他は例1と同じ条件で通水したときの、通水時間と金属触媒装置31の処理水の溶存酸素濃度(DO)及び水素濃度の関係のグラフを図3に示す。
(Example 13)
When the space velocity SV of the reducing resin device 30 is 30 hr −1 and the space velocity SV of the metal catalyst device 31 is 120 hr −1 , the water passage time and the metal catalyst device when the other conditions are the same as in Example 1 are used. The graph of the relationship between the dissolved oxygen concentration (DO) of 31 treated water and hydrogen concentration is shown in FIG.

表1に示されるように、例1〜3では紫外線酸化処理水中の過酸化水素は、還元性樹脂装置で除去されている。そして、この還元性樹脂装置の処理水を金属触媒に接触させているため、金属触媒処理水中のH濃度は0.2μg/L以下、DOは0.2μg/Lまで低減されていることが分かる。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, hydrogen peroxide in the ultraviolet oxidation-treated water is removed by the reducing resin device. Then, since the treated water of the reductive resin system is brought into contact with the metal catalyst, H 2 O 2 concentration of the metal catalyst treated water 0.2 [mu] g / L or less, DO has been reduced to 0.2 [mu] g / L I understand that.

中でも、加速試験として、還元性樹脂処理水のH濃度を2μg/Lとなるように通水した例2、3でもH濃度は0.2μg/L以下、DOは0.2μg/Lまで極めて低減されており、還元性樹脂からHのリークがある場合にも、金属触媒と接触させることで、DO及びH濃度が極めて低減されることが分かる。これについて、例3をみると、還元性樹脂装置でH濃度が低減され、還元性樹脂処理水に0.62μg/LでHが溶存していることから、このHが金属触媒装置31でのHの除去に寄与したと考えられる。 Among them, as an accelerated test, passed through the examples 2 and 3 even concentration of H 2 O 2 as the concentration of H 2 O 2 becomes 2 [mu] g / L of reducing resin treated water 0.2 [mu] g / L or less, DO is 0. Even when there is a leak of H 2 O 2 from the reducing resin, it can be seen that the DO and H 2 O 2 concentrations are greatly reduced by contacting with the metal catalyst. Regarding this, in Example 3, since the H 2 O 2 concentration was reduced in the reducing resin apparatus and H 2 was dissolved in the reducing resin treated water at 0.62 μg / L, this H 2 was a metal. It is considered that the catalyst device 31 contributed to the removal of H 2 O 2 .

一方、金属触媒装置のみを用いた例12では、金属触媒処理水中のDOは、7.8μg/Lまで上昇している。これは、紫外線酸化装置29の処理水中にHがモル数でHより過剰に存在しているため、余剰のHが金属触媒装置33内で分解したためと考えられる。 On the other hand, in Example 12 using only the metal catalyst device, DO in the metal catalyst treated water has increased to 7.8 μg / L. This is because the H 2 O 2 in the treated water of the ultraviolet oxidation device 29 is present in excess over H 2 in moles, presumably because of H 2 O 2 excess was decomposed in the metal catalyst device 33.

また、表1において、パラジウム濃度をみると例1、4に示されるように、金属触媒装置の後段に混床式イオン交換樹脂装置を設置することで、パラジウムのリークを極めて抑制できることが分かる。   Further, in Table 1, when the palladium concentration is seen, as shown in Examples 1 and 4, it is found that the leakage of palladium can be extremely suppressed by installing the mixed bed type ion exchange resin device in the subsequent stage of the metal catalyst device.

また、表2より、還元性樹脂からHがリークした場合には、還元性樹脂処理水中のHの量に対して、金属触媒処理水にHが所定の量以上残存する例5〜10では、金属触媒処理水のH濃度は0.2μg/L以下、DOは0.2μg/Lとすることができている。これに対し、H濃度が上昇するとともにH濃度が低下した例11では、Hが除去されず、その結果DOが上昇していることが分かる。 Further, from Table 2, when H 2 O 2 leaks from the reducing resin, H 2 remains in the metal catalyst treated water at a predetermined amount or more with respect to the amount of H 2 O 2 in the reducing resin treated water. In Examples 5 to 10, the H 2 O 2 concentration of the metal catalyst treated water is 0.2 μg / L or less, and the DO is 0.2 μg / L. On the other hand, in Example 11 where the H 2 O 2 concentration increased and the H 2 concentration decreased, it can be seen that H 2 O 2 was not removed and, as a result, DO increased.

図3をみると、実施形態の超純水製造装置20では、通水開始から19カ月後もDOは0.2μg/L以下の水質を得られることが分かる。   FIG. 3 shows that the ultrapure water production apparatus 20 of the embodiment can obtain a water quality of 0.2 μg / L or less even after 19 months from the start of water flow.

以上のように、本実施形態によれば、過酸化水素濃度は1.0μg/L以下、かつ、溶存酸素濃度は1.0μg/L以下の超純水を安定に製造することができる。   As described above, according to the present embodiment, ultrapure water having a hydrogen peroxide concentration of 1.0 μg / L or less and a dissolved oxygen concentration of 1.0 μg / L or less can be stably produced.

さらに、超純水製造装置の寿命を延長し、長期間安定して高水質の超純水を製造することができる。また、金属触媒処理水の水素濃度を測定することで還元性樹脂の劣化の程度を見積もることができる。   Furthermore, it is possible to extend the life of the ultrapure water production apparatus and produce high quality ultrapure water stably for a long period of time. Moreover, the degree of deterioration of the reducing resin can be estimated by measuring the hydrogen concentration of the metal catalyst treated water.

10,20…超純水製造装置、1…一次純水タンク、2…紫外線酸化装置、3…還元性樹脂装置、4…金属触媒装置、5…非再生式混床式イオン交換装置(ポリッシャー)、6…限外ろ過膜装置、7……水素濃度計、8…給水管、9…開閉バルブ、21…一次純水タンク、22…膜脱気装置、23,29…紫外線酸化装置、24,27,32…非再生式混床式イオン交換装置(ポリッシャー)、25…二次純水タンク、26…熱交換器、28…限外ろ過膜装置、30…還元性樹脂装置、31,33…金属触媒装置、34…水素濃度計、L1…処理ライン、L2…サンプルライン、L3,L4,L5…循環ライン、L6,L7…分枝ライン、P1,P2,P3…ポンプ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 ... Ultrapure water production apparatus, 1 ... Primary pure water tank, 2 ... Ultraviolet oxidation apparatus, 3 ... Reducing resin apparatus, 4 ... Metal catalyst apparatus, 5 ... Non-regenerative mixed bed type ion exchange apparatus (polisher) , 6 ... Ultrafiltration membrane device, 7 ... Hydrogen concentration meter, 8 ... Water supply pipe, 9 ... Open / close valve, 21 ... Primary pure water tank, 22 ... Membrane degassing device, 23, 29 ... UV oxidation device, 24, 27, 32 ... Non-regenerative mixed bed ion exchanger (polisher), 25 ... Secondary pure water tank, 26 ... Heat exchanger, 28 ... Ultrafiltration membrane device, 30 ... Reducing resin device, 31, 33 ... Metal catalyst device, 34 ... hydrogen concentration meter, L1 ... treatment line, L2 ... sample line, L3, L4, L5 ... circulation line, L6, L7 ... branch line, P1, P2, P3 ... pump.

Claims (7)

一次純水を被処理水として超純水を製造する超純水製造方法であって、
一次純水を紫外線酸化装置に通水し、
紫外線酸化装置の出口水を還元性樹脂と、水素吸着能を持つ金属触媒とにこの順に接触させることを特徴とする超純水製造方法。
An ultrapure water production method for producing ultrapure water using primary pure water as treated water,
Pass primary pure water through UV oxidizer,
A method for producing ultrapure water, comprising bringing the outlet water of an ultraviolet oxidizer into contact with a reducing resin and a metal catalyst having hydrogen adsorption capability in this order.
前記水素吸着能を持つ金属触媒は、パラジウム又はパラジウム化合物である請求項1記載の超純水製造方法。   The ultrapure water production method according to claim 1, wherein the metal catalyst having hydrogen adsorption ability is palladium or a palladium compound. 前記還元性樹脂は、亜硫酸基及び/又は亜硫酸水素基を表面に有する強塩基性陰イオン交換樹脂である請求項1又は2項記載の超純水製造方法。   The method for producing ultrapure water according to claim 1 or 2, wherein the reducing resin is a strongly basic anion exchange resin having a sulfite group and / or a bisulfite group on the surface. 前記金属触媒と接触された処理水の水素濃度を測定し、
前記水素濃度が所定の値を超えたときに、前記紫外線酸化装置の出口水と前記還元性樹脂との接触を停止する請求項1乃至3のいずれか1項記載の超純水製造方法。
Measure the hydrogen concentration of the treated water contacted with the metal catalyst,
The method for producing ultrapure water according to any one of claims 1 to 3, wherein when the hydrogen concentration exceeds a predetermined value, contact between the outlet water of the ultraviolet oxidizer and the reducing resin is stopped.
前記金属触媒と接触された処理水を、陽イオン交換樹脂装置、混床式イオン交換樹脂装置及び限外ろ過膜装置から選ばれる少なくとも1つに通水する請求項1乃至4のいずれか1項記載の超純水製造方法。   The treated water brought into contact with the metal catalyst is passed through at least one selected from a cation exchange resin device, a mixed bed ion exchange resin device, and an ultrafiltration membrane device. The ultrapure water manufacturing method as described. 溶存酸素濃度が1.0μg/L以下、過酸化水素濃度が1.0μg/L以下の超純水を製造する請求項1乃至5のいずれか1項記載の超純水製造方法。
超純水製造方法。
The method for producing ultrapure water according to any one of claims 1 to 5, wherein ultrapure water having a dissolved oxygen concentration of 1.0 µg / L or less and a hydrogen peroxide concentration of 1.0 µg / L or less is produced.
Ultrapure water production method.
半導体製造工程の回収水から得られ、過酸化水素を含む一次純水を被処理水とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の超純水製造方法。   The method for producing ultrapure water according to any one of claims 1 to 6, wherein primary pure water obtained from recovered water of a semiconductor production process and containing hydrogen peroxide is treated water.
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