JP6299912B1 - pH及び酸化還元電位を制御可能な希釈薬液の製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態の希釈薬液の製造装置を示しており、図1において希釈薬液の製造装置は、超純水Wの供給ライン1に白金族金属担持樹脂カラム2と、膜式脱気装置3と、ガス溶解膜装置4とを順次備え、白金族金属担持樹脂カラム2と膜式脱気装置3との間にpH調整剤注入装置5Aと酸化還元電位調整剤注入装置5Bとを設けた構成を有する。この膜式脱気装置3の気相側には不活性ガス源6が接続しているとともにガス溶解膜装置4の気相側にも不活性ガス源7が接続していて、ガス溶解膜装置4には排出ライン8が連通している。なお、符号9は膜式脱気装置3及びガス溶解膜装置4のドレンタンクである。そして、本実施形態においては、排出ライン8の途中には、pH計測手段としてのpH計10Aと酸化還元電位計測手段としてのORP計10Bとが設けられている。
本実施形態において、原水となる超純水Wとは、例えば、抵抗率:18.1MΩ・cm以上、微粒子:粒径50nm以上で1000個/L以下、生菌:1個/L以下、TOC(Total Organic Carbon):1μg/L以下、全シリコン:0.1μg/L以下、金属類:1ng/L以下、イオン類:10ng/L以下、過酸化水素;30μg/L以下、水温:25±2℃のものが好適である。
(白金族金属)
本実施形態において、白金族金属担持樹脂カラム2に用いる白金族金属担持樹脂に担持する白金族金属としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金を挙げることができる。こられの白金族金属は、1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもでき、2種以上の合金として用いることもでき、あるいは、天然に産出される混合物の精製品を単体に分離することなく用いることもできる。これらの中で白金、パラジウム、白金/パラジウム合金の単独又はこれらの2種以上の混合物は、触媒活性が強いので好適に用いることができる。また、これらの金属のナノオーダーの微粒子も特に好適に用いることができる。
白金族金属担持樹脂カラム2において、白金族金属を担持させる担体樹脂としては、イオン交換樹脂を用いることができる。これらの中で、アニオン交換樹脂を特に好適に用いることができる。白金系金属は、負に帯電しているので、アニオン交換樹脂に安定に担持されて剥離しにくいものとなる。アニオン交換樹脂の交換基は、OH形であることが好ましい。OH形アニオン交換樹脂は、樹脂表面がアルカリ性となり、過酸化水素の分解を促進する。
本実施形態において、膜式脱気装置3としては、脱気膜の一方の側(液相側)に超純水Wを流し、他方の側(気相側)を真空ポンプで排気することで、溶存酸素を膜を透過させて気相室側に移行させて除去するようにしたものを用いることができる。なお、この膜の真空側(気相側)には窒素等の不活性ガス源6を接続し、脱気性能を向上させることが好ましい。脱気膜は、酸素、窒素、蒸気等のガスは通過するが水は透過しない膜であれば良く、例えば、シリコンゴム系、ポリテトラフルオロエチレン系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系等がある。この脱気膜としては市販の各種のものを用いることができる。
本実施形態において、ガス溶解膜装置4は、ガス透過膜の一方の側(液相側)に超純水Wを流し、他方の側(気相側)にガスを流通させて液相側にガスを移行させて溶解させるものであれば特に制限はなく、例えば、ポリプロピレン、ポリジメチルシロキサン、ポリカーボネート−ポリジメチルシロキサンブロック共重合体、ポリビニルフェノール−ポリジメチルシロキサン−ポリスルホンブロック共重合体、ポリ(4−メチルペンテン−1)、ポリ(2,6−ジメチルフェニレンオキシド)、ポリテトラフルオロエチレンなどの高分子膜などを用いることができる。この水に溶解させるガスとしては、本実施形態においては窒素などの不活性ガスを用い、この不活性ガスは不活性ガス源7から供給する。
本実施形態において、pH調整剤注入装置5Aから注入するpH調整剤としては特に制限はなく、pH7未満に調整する場合には、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸などを用いることができる。また、pH7以上に調整する場合には、アンモニアを用いることができる。なお、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属溶液は、金属成分を含有するため好ましくない。例えば、遷移金属や半導体材料の洗浄液を調製する場合には、これらの材料の溶出を抑制するためにpH7以上に調整するのが好ましく、したがってアンモニアを用いることが好ましい。
本実施形態において、酸化還元電位調整剤注入装置5Bから注入する酸化還元電位調整剤としては特に制限はないが、フェリシアン化カリウムやフェロシアン化カリウムなどは、金属成分を含有するため好ましくない。また、ガス成分は、後段の膜式脱気装置で除去されるので適しない。したがって、酸化還元電位を正側に調整するには、過酸化水素水を用いることが好ましい。酸化還元電位を負側に調整するにはシュウ酸などを用いることが好ましい。例えば、遷移金属や半導体材料の洗浄液を調製する場合には、これらの材料の溶出を抑制するために酸化還元電位は正に調整するのが好ましい。これらに基づき、過酸化水素水を用いることが好ましい。
前述したような構成を有する本実施形態のpH及び酸化還元電位を制御可能な希釈薬液の製造装置を用いた高純度の希釈薬液の製造方法について以下説明する。
図1に示す構成で希釈薬液製造装置を構成し、供給ライン1から超純水Wを3L/分の流量で供給し、白金族金属として白金を担持した白金族金属担持樹脂カラム2に流通した後、pH9.5〜10.2の範囲内となるようにpH調整剤注入装置5Aからアンモニア水溶液(濃度28重量%)を供給するとともに、過酸化水素濃度10ppmで酸化還元電位400mVとなるように酸化還元電位調整剤注入装置5Bから過酸化水素水(濃度5重量%)を供給して希釈薬液W1を調製した。この希釈薬液W1を膜式脱気装置3及びガス溶解膜装置4で処理して清浄希釈薬液W2を製造した。この清浄希釈薬液W2のpHをpH計10Aで測定するとともにORP計10Bで酸化還元電位を計測し、さらに過酸化水素濃度計で過酸化水素(H2O2)濃度を測定した。結果を清浄希釈薬液W2の溶存酸素濃度とともに表1に示す。
図2に示すように、図1に示す装置においてガス溶解膜装置4の後段で、pH9.5〜10.2の範囲内となるようにpH調整剤注入装置5Aからアンモニア水溶液(濃度28重量%)を供給するとともに、過酸化水素濃度10ppmで酸化還元電位400mVとなるように酸化還元電位調整剤注入装置5Bから過酸化水素水(濃度5重量%)を供給して清浄希釈薬液W2を調製した以外は同様にして希釈薬液製造装置を構成した。この希釈薬液製造装置により実施例1と同じ条件で清浄希釈薬液W2を製造した。この希釈薬液W1を膜式脱気装置3及びガス溶解膜装置4で処理して清浄希釈薬液W2を製造した。この清浄希釈薬液W2のpHをpH計10Aで測定するとともにORP計10Bで酸化還元電位を計測し、さらに過酸化水素濃度計で過酸化水素(H2O2)濃度を測定した。結果を清浄希釈薬液W2の溶存酸素濃度とともに表1にあわせて示す。
比較例1において、図2の装置においてpH調整剤注入装置5Aから過酸化水素濃度を供給せずにpH7.4〜9.5の範囲内となるようにpH調整剤注入装置5Aからアンモニア水溶液(濃度28重量%)を供給し、酸化還元電位調整剤注入装置5Bから過酸化水素水を供給しなかった以外は同様にして清浄希釈薬液W2を製造した。この希釈薬液W1を膜式脱気装置3及びガス溶解膜装置4で処理して清浄希釈薬液W2を製造した。この清浄希釈薬液W2のpHをpH計10Aで測定するとともにORP計10Bで酸化還元電位を計測した。結果を清浄希釈薬液W2の溶存酸素濃度とともに表1にあわせて示す。なお、比較のために参考例として超純水WのpH及び酸化還元電位及び溶存酸素濃度を表1にあわせて示す。
2 白金族金属担持樹脂カラム
3 膜式脱気装置
4 ガス溶解膜装置
5A pH調整剤注入装置
5B 酸化還元電位調整剤注入装置
6 不活性ガス源
7 不活性ガス源
8 排出ライン
9 ドレンタンク
10A pH計(pH計測手段)
10B ORP計(酸化還元電位計測手段)
W 超純水
W1 希釈薬液
W2 清浄希釈薬液
Claims (4)
- 超純水供給ラインに白金族金属担持樹脂カラムと膜式脱気装置とを順次備え、
前記白金族金属担持樹脂カラムと前記膜式脱気装置との間に、超純水にpH調整剤を添加するpH調整剤注入装置と酸化還元電位調整剤を添加する酸化還元電位調整剤注入装置とを設け、
前記pH調整剤がアンモニアであり、前記酸化還元電位調整剤が過酸化水素水である、
希釈薬液の製造装置。 - 前記膜式脱気装置の後段に不活性ガス溶解装置を備える、請求項1に記載の希釈薬液の製造装置。
- 前記膜式脱気装置が不活性ガスを吸入する方式によるものである、請求項1又は2に記載の希釈薬液の製造装置。
- 前記膜式脱気装置の後段にpH計測手段と酸化還元電位計測手段とを備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の希釈薬液の製造装置。
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