JPH01164488A - 純水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は純水製造装置に係り、特に酸化剤を添加するこ
となく、低圧紫外線ランプを備える紫外線照射装置と強
アニオン交換樹脂により有効に処理水中の有機物を除去
することができる純水製造装置に関する。

［従来の技術］ 近年、ＬＳＩや超ＬＳＩの開発・量産が盛んに行われて
いる。このＬＳＩや超ＬＳＩの製造においては、多くの
洗浄工程で純水か用いられていることから、純水の製造
技術についても種々研究がなされており、超純水（理論
純水に極めて近い純水）の製造技術が開発されている。

純水は、通常、凝集、濾過、イオン交換処理法などによ
って製造されている。しかしながらこのような方法では
細菌の除去は不可能であり、かつ有機物、特に微量の有
機物が処理水に残留するため、たとえば半導体製造に使
用される超純水の要求水質としては不十分であった。

即ち、一般に天然氷はタンニンやリグニンなどの腐敗し
た動植物から由来する有機物質、微生物たとえばシュー
ドモナス、アクロモバクタ−、エアロバクターなどを含
有する。これらの有機物は凝集濾過、逆浸透膜による処
理、限外源Ａ膜による処理、イオン交換法など、あるい
はこれらを組合せた処理方法によっても完全には除去で
きず、処理水中にはなお微量の有機物が残存するのであ
る。

純水中の残存有機物濃度を減少させる処理方法として、
イオン交換処理や逆浸透処理された１次処理水に紫外線
を照射した後、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂か
らなる混合床にて仕上げ処理する方法が公知である（例
えば特公昭５４−１９２２７、同５６−２８１９１）。

かかる、紫外線照射工程を内包する純水製造プロセスに
よれば、１次処理水中に残存する微量有機物質が紫外線
により分解されてイオン化され、この生じたイオン化物
質が混合イオン交換樹脂床にて除去されるので、それだ
け有機物濃度の低い純水が製造される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、低圧紫外線ランプ（Ｈｇ蒸気圧０、ＯＯ１〜
０．２ｍｍＨｇ）の紫外線照射装置は殺菌用に古くから
利用されているが、これは２５３ｎｍが主な発生波長で
あり、このような波長の紫外線では有機物の分解は期待
できない。そこで、従来においては、１次処理水中の有
機物の分解除去には酸化剤を添加し、高圧紫外線ランプ
（Ｈｇ蒸気圧１〜１０　ａ　ｔｍ）を用いている。しか
しながら、このような酸化剤及び高圧紫外線ランプを用
いる方法では残留する酸化剤を除去する装置が必要とな
ったり、低濃度の有機物に対しては、酸化分解効率が悪
いため、滞留時間を長くとる必要があることから、設置
スペースに制約を受けるなどの問題点がある。

一方、１７００人〜４０００人（１０００ｍ〜４００ｎ
ｍ）の波長の紫外線を被処理水に照射して、水中の非イ
オン性物質をイオン化し、これをイオン交換樹脂で吸着
除去することは公知である（特公昭５４−１９２２７）
。

しかしながら、イオン化には、特公昭５４−１９２２７
で開示される１０００ｍ〜４００ｎｍの範囲の波長のど
んな波長の紫外線でも適するものではなく、例えば特公
昭５４−１９２２７の実施例で用いられている２５４ｎ
ｍの波長の紫外線では、非イオン性物質を分解してイオ
ン化するのに効率が悪かった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の問題点を解決し、酸化剤を添加する
ことなく、低圧紫外線ランプにて効率的に高水質の純水
を製造することができる純水製造装置を提供するもので
あって、被処理水に紫外線を照射する紫外線照射装置と
、該紫外線照射装置からの処理水を処理するイオン交換
装置とを備える純水製造装置において、紫外線照射装置
が波長１８０〜１９０ｎｍの紫外線を照射するものであ
ることを特徴とする。

［作　用］ 波長１８０〜１９０ｎｍの紫外線は非イオン性物質の分
解イオン化効率が他の波長の紫外線に比べ、著しく大き
い。

従って、波長１８０〜１９０ｎｍの紫外線を照射する紫
外線照射装置によれば、酸化剤を用いることなく、低圧
紫外線ランプにて効率的に有機物の分解イオン化を行な
うことができる。

［実施例コ 以下に本発明を本発明の純水製造装置の紫外線照射装置
の一実施例を示す第１図を参照しながら詳細に説明する
。

第１図に示す紫外線照射装置は、装置本体が紫外線照射
室Ａ、気体導入室Ｂ及び気体排出室Ｃの３つの室に、仕
切板１１．１２により仕切られており、気体導入室Ｂと
気体排出室Ｃとを連絡する保護管２が仕切板１１．１２
の開口１１ａ。

１２ａに取り付けられている。しかして、この保護管２
内には、保護管との間に間隙を設けてランプ３が挿入さ
れている。一方、紫外線照射室Ａには、被処理水の導入
口４及び排出口５が設けられ、また、気体導入室Ｂには
気体導入口６が、気体排出室Ｃには気体排出ロアがそれ
ぞれ設けられている。

このような紫外線照射装置において、ランプ３は、１８
０〜１９０ｎｍとりわけ１８４ｎｍの波長の紫外線を発
生できるものであれば殺菌波長である２５３ｎｍの紫外
線を同時に発生していても良く、特に制限はないが、本
発明においてはＨｇ蒸気圧０．００１〜０．２ｍｍＨｇ
の低圧紫外線ランプを用いるのが好ましい。例えば千代
田工販株式会社製　５ＣＫ−１０００２型、ＦＣＫ−６
００Ｚ型、岩崎電気株式会社製　ＧＧＬ型、ＧＧＬ−３
Ｙ型を用いることができる。ランプ３は通常普通石英又
は合成石英ランプが用いられる。また、保護管２はラン
プ３と同材質のものとするのが好ましい。この保護管２
は、ランプ３を被処理水と接触しないように効果的に保
護するものである。

ランプ３と保護管２との間の間隙に、空気があると、ラ
ンプ３からの１８４ｎｍの波長の紫外線はそのエネルギ
ーが０３生成に消費されてしまうこととなり、被処理水
中の非イオン性物質のイオン化に有効に使われなくなり
、また０３発生により、装置や作業環境に悪影響を与え
るので、このｏ３の生成を制御するため、ランプ３と保
護管２との間の間隙には、Ｎ２ガスなどの不活性ガスを
送給するのが望ましい。Ｎ２ガス等の不活性ガスの流量
については特に制限はなく、装置規模、処理条件等に応
じて適宜決定される。

第１図に示す紫外線照射装置では、被処理水は導入口４
より紫外線照射室Ａに導入され、１８４ｎｍの紫外線を
照射された後、排出口５より抜き出されて、後段のイオ
ン交換装置へ供給される。

後段のイオン交換装置としては、アニオン交換樹脂、と
りわけ強アニオン交換樹脂を備えるものカ好ましい。ア
ニオン交換樹脂は単独で用いても、カチオン交換樹脂と
の混合層として用いても良イ。アニオン交換樹脂として
は、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を母体とした
強塩基性アニオン交換樹脂が好適である。アニオン交換
樹脂のイオン形はＯＨ形が良い。また、混床層とする場
合、混床を構成する樹脂としては、強酸性カチオン交換
樹脂のＨ形と強塩基性アニオン交換樹脂のＯＨ形とを混
合して用いるのが好ましい。

本発明の純水製造装置において処理する被処理水は、通
常、市水、井戸水、河川水等の給水を逆浸透膜あるいは
イオン交換樹脂で処理した一次処理水であるが、本発明
の装置では、特にＴＯＣ濃度１　ｏｏｐｐｂ以下（Ｃ換
算）、ｐＨ４〜９、水温１０〜４０℃の被処理水に対し
て、著しく優れた処理効率で処理することが可能である
。

本発明の純水製造装置では、まず、被処理水は紫外線照
射装置に供給され、ｔａＯ〜ｆ９０ｎｍの波長の紫外線
を照射され、被処理水中の非イオン性物質である有機物
が分解されイオン化される。この際、有機物は直接ＣＯ
２まで分解されず、中間形態（例えば、カルボン酸）に
なり最終的にＣＯ２になる。中間形態には比較的少ない
照射量で変化することができるため、紫外線照射袋Ｍで
は最終的にＣＯ２まで分解せず、イオン交換樹脂にてイ
オン化物質を除去するようにすると、有効にＴＯＣを低
減させることができ、また紫外線酸化で低下した比抵抗
値もイオン交換装置出口で回復するため、極めて高純度
の純水が製造される。

なお、第１図に示す装置は本発明の純水製造装置の紫外
線照射装置の一実施例であって、本発明は何ら図示のも
のに限定されるものではない。紫外線ランプの本数、気
体流通系や被処理水流通系の構成等についても、他の態
様を任意に採ることができる。

また、紫外線照射及びイオン交換処理を施された液は、
有機物を殆ど含まない純度の高い純水となるが、更に混
床式イオン交換装置を付設し、この混床式イオン交換装
置を通過させることにより、より純度の高い純水とする
ことができる。

以下に具体的な実施例及び比較例を挙げて、本発明を更
に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限
り以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１ 市水を砂濾過した後、酢酸セルロース製逆浸透１１ｉ　
ＩＡ埋し、次いで強アニオン、強力チオン樹脂の混合層
（ミックスベツド）に通水して得た処理水（ＴＯＣ３１
ｐｐｂ　　（ａｓＣ）、比抵抗１７．５ＭΩ・ｃｍ）を
被処理水として、下記仕様の紫外線照射装置及びイオン
交換樹脂に処理水量を変えて通水した。

紫外線照射装置 ＋８４ｎｍの紫外線発生ランプ９０ＷＸ５本第１図のよ
うにランプと保護管との間にＮ２ガスを送給するように
なっている。

イオン交換装置 アニオン交換樹脂 （ダイヤイオン５Ａ−１０Ａ）塔 ５Ｖ＝５０〜１００ｈｒ” 各処理水量における紫外線照射装置出口の処理水及びイ
オン交換装置出口の処理水のＴ　ＯＣＱａ度及び比抵抗
を測定し、結果を第１表に示した。

比較例１ 紫外線照射装置のランプを殺菌ランプ（２５４ｎｍの波
長を発生するランプ）（９０ＷＸ５本）としたこと以外
は、実施例１と同様にして処理を行ない、処理水のＴＯ
Ｃ濃度及び比抵抗を測定した。結果を第１表に示す。

比較例２ 被処理水を通水している２０Ｊ２の槽中に、高圧ランプ
（０，４５ＫＷ：ウシオ電気株式会社製ＵＭ−４５２型
）１本を浸漬し、得られる処理水のＴ　ＯＣ：１度を測
定した。結果を第１表に示第１表より、本発明の純水製
造装置によれば、酸化剤無添加でかつ少ない紫外線照射
量で有効にＴＯＣが除去でき、比抵抗も回復できること
が明らかである。

〔発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の純水製造装置によれば、 ■　酸化剤無添加で紫外線により効率良く有機物の分解
イオン化が行なえる。

■　このため、酸化剤の添加、除去のための設備、操作
が不要とされる。

■　低圧紫外線ランプを用いて、有効に処理することが
できる。

■　このため、電力量の低減を図ることが可能となる。

■　低圧紫外線ランプにより、有機物除去と共に、殺菌
も可能となり、菌の増埴速度を制御できる。

■　有機物の分解イオン化効率の向上により、被処理水
の滞留時間が短縮され、これにより装置の小型化も図れ
る。

等の効果が奏され、著しく高い処理効率で工業的、経済
的有利に、高品質の純水を得ることが可能とされる。従
って、本発明の装置によれば、装置のランニングコスト
を大幅に低減することができ、加えて装置の小型化も可
能となり、経済的。

工業的に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の純水製造装置の紫外線照射装置の一実
施例を示す概略的な系統図である。 １・・・紫外線照射装置本体、２・・・保護管、３・・
・ランプ。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第１図 Ｎ２刀メ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、
   該紫外線照射装置からの処理水を処理するイオン交換装
   置とを備える純水製造装置において、紫外線照射装置は
   、波長１８０〜１９０ｎｍの紫外線を照射するものであ
   ることを特徴とする純水製造装置。
2. （２）紫外線照射装置は、紫外線発生ランプと、該ラン
   プを囲む保護管とを備え、ランプと保護管との間に不活
   性ガスを保持するものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の純水製造装置。
3. （３）イオン交換装置がアニオン交換樹脂を備えるもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の純水製造装置。
4. （４）紫外線発生ランプは水蒸気圧０．００１〜０．２
   ｍｍＨｇの低圧紫外線発生ランプであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の純水製造装置。