JPH02298395A - イオン交換樹脂組成物を用いた超純水の製造法 - Google Patents
イオン交換樹脂組成物を用いた超純水の製造法Info
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
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。
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1
本発明は水中の全有機性炭素量(以下TOCという)を
低減させた純水または超純水の製造方法に関し、より詳
しくはイオン交換樹脂からのTOCの溶出を最少減にさ
せたイオン交換樹脂組成物を用いた純水または超純水の
製造方法に関する。
低減させた純水または超純水の製造方法に関し、より詳
しくはイオン交換樹脂からのTOCの溶出を最少減にさ
せたイオン交換樹脂組成物を用いた純水または超純水の
製造方法に関する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕従来
、電子工業における半導体の洗浄用水、医薬製造工業に
おける工程水、原子力発電所の工程供給水やボイラーに
は、高度に精製された純水または超純水が要求される。
、電子工業における半導体の洗浄用水、医薬製造工業に
おける工程水、原子力発電所の工程供給水やボイラーに
は、高度に精製された純水または超純水が要求される。
この水の製造法として、例えば逆浸透、イオン交換、限
外濾過、紫外線殺菌等を組み込んだ第1図に示される方
法がある。
外濾過、紫外線殺菌等を組み込んだ第1図に示される方
法がある。
第1図において、
イ)前処理の種類は原水水質にしたがって選択され、凝
集沈殿、砂濾過、活性炭処理などが用いられる。
集沈殿、砂濾過、活性炭処理などが用いられる。
口)ポストフィルターとしては、孔径0.2〜2μm程
度のミクロフィルターが用いられる。
度のミクロフィルターが用いられる。
ハ)イオン交換樹脂カートリッジは再生型強酸性陽イオ
ン交換樹脂 (1) と再生型陰イオン交換樹脂 (I
I)の部系[混合比(体積割合):(1) / (II
) =%]カートリッジである。
ン交換樹脂 (1) と再生型陰イオン交換樹脂 (I
I)の部系[混合比(体積割合):(1) / (II
) =%]カートリッジである。
しかるに、近年これらに用いる水の純度を極度に高めた
ものが要求されるようになってきた。たとえば半導体製
造においては集積度を更に高めた1メガ、4メガ、また
は16メガビツトのVLSI (超LSI )の時代へ
と突入したため、ウェハーの洗浄水の純度は更に高いも
のが要求され、特にユースポイントでの水のTOCは5
0ρpb以下で、可能な限りTOCの低い純水が求めら
れている。このため、ファイナルフィルターとしては最
近は逆浸透膜(以下ROという)が使用され始めたが、
それでもTOCを完全に除くことはできない。
ものが要求されるようになってきた。たとえば半導体製
造においては集積度を更に高めた1メガ、4メガ、また
は16メガビツトのVLSI (超LSI )の時代へ
と突入したため、ウェハーの洗浄水の純度は更に高いも
のが要求され、特にユースポイントでの水のTOCは5
0ρpb以下で、可能な限りTOCの低い純水が求めら
れている。このため、ファイナルフィルターとしては最
近は逆浸透膜(以下ROという)が使用され始めたが、
それでもTOCを完全に除くことはできない。
そこで、純水製造システムを構成する逆浸透膜、イオン
交換樹脂等(配管系を含む)からのTOCの溶出を極限
まで低減させるべく、種々の方法が検討されている。特
にイオン交換樹脂自身からのTOCの溶出は従来より所
謂TOCスルーとして知られており(これは交換基の自
然分解や樹脂骨格の酸化分解により起る)、強酸性陽イ
オン交換樹脂からはスルホン酸イオンやベンゼンスルホ
ン酸等が、強塩基性陰イオン交換樹脂からは、I型樹脂
の場合のトリメチルアミン等、II型樹脂の場合のエチ
レングリコール、その他メタノール、アセトアルデヒド
、ジオキサン、エチルアルコール等の溶出が知られてい
る。
交換樹脂等(配管系を含む)からのTOCの溶出を極限
まで低減させるべく、種々の方法が検討されている。特
にイオン交換樹脂自身からのTOCの溶出は従来より所
謂TOCスルーとして知られており(これは交換基の自
然分解や樹脂骨格の酸化分解により起る)、強酸性陽イ
オン交換樹脂からはスルホン酸イオンやベンゼンスルホ
ン酸等が、強塩基性陰イオン交換樹脂からは、I型樹脂
の場合のトリメチルアミン等、II型樹脂の場合のエチ
レングリコール、その他メタノール、アセトアルデヒド
、ジオキサン、エチルアルコール等の溶出が知られてい
る。
イオン交換樹脂からのTOCの溶出は、樹脂の使用初期
に特に著しく、樹脂の使用が進むにしたがって低減して
くる。したがって、その解決策としては: i)このイオン交換樹脂の溶出有機物の不溶化を図る目
的で、前処理として自然劣化を強制的に行ったり、 it)使用前に予めカチオンとアニオン交換樹脂を長期
間混合状態にしておき、カチオンとアニオンをおびたイ
オン交換樹脂の溶出物の静電的特性を利用して、それら
を−緒に静電的に吸着除去してしまおうとする方法 が提案されている。
に特に著しく、樹脂の使用が進むにしたがって低減して
くる。したがって、その解決策としては: i)このイオン交換樹脂の溶出有機物の不溶化を図る目
的で、前処理として自然劣化を強制的に行ったり、 it)使用前に予めカチオンとアニオン交換樹脂を長期
間混合状態にしておき、カチオンとアニオンをおびたイ
オン交換樹脂の溶出物の静電的特性を利用して、それら
を−緒に静電的に吸着除去してしまおうとする方法 が提案されている。
i)の方法としては次の2つが知られている。
a)強塩基性アニオン交換樹脂の安定化法(特公昭63
−59743) 、これは樹脂を再生型とし、水の存在
下で加熱処理し、使用前にあらかじめ官能基を適度に分
解劣化せしめることにより不純物の溶出の少ないものに
する方法である。
−59743) 、これは樹脂を再生型とし、水の存在
下で加熱処理し、使用前にあらかじめ官能基を適度に分
解劣化せしめることにより不純物の溶出の少ないものに
する方法である。
b)特開昭60−166040 :これはイオン交換樹
脂を液化ガスあるいは超臨界ガスと接触させることによ
り、樹脂の表面状態を改質し、溶出量を低減させる方法
である。
脂を液化ガスあるいは超臨界ガスと接触させることによ
り、樹脂の表面状態を改質し、溶出量を低減させる方法
である。
ii)の方法としては種々提案されており、たとえば特
開昭62−114662 、同62−4447に示され
る方法がある。また、超純水製造システムにより得られ
た超純水のTOCを低減させる方法として、ユースポイ
ントにおいて活性炭またはそれを内包したマイクロカプ
セルと接触させる方法も提案されている(特開昭62−
53786および61689)が、活性炭類も微量のT
OCを持っており、活性炭類による超純水からのTOC
の除去は、実質的には活性炭類からのTOCの放出と超
純水中のTOCの吸着の差し引き勘定となっている。こ
れらの方法は、いずれもイオン交換樹脂の本来の機能で
ある水中の各種イオンのイオン交換の定量的関係、すな
わち通常水中のアニオン種、カチオン種は等置台まれて
おり、水のpHとしてははソ中性を示すイオン除去を基
本としている関係上、イオン交換樹脂の混合比としては
、イオン交換除去を過不足なく行い、かつイオン交換速
度のことも加味すると、強酸性陽イオン交換樹脂(以下
5ACERという)と強塩基性陰イオン交換樹脂(以下
5BAERという)との体積比が1:!、7を基本とし
ているが、実際には1:2で広く用いられている。たソ
、例外的に原子力発電所の復水処理においては、復水中
のイオン除去、特に系内配管系の腐食を引き起すCI
−。
開昭62−114662 、同62−4447に示され
る方法がある。また、超純水製造システムにより得られ
た超純水のTOCを低減させる方法として、ユースポイ
ントにおいて活性炭またはそれを内包したマイクロカプ
セルと接触させる方法も提案されている(特開昭62−
53786および61689)が、活性炭類も微量のT
OCを持っており、活性炭類による超純水からのTOC
の除去は、実質的には活性炭類からのTOCの放出と超
純水中のTOCの吸着の差し引き勘定となっている。こ
れらの方法は、いずれもイオン交換樹脂の本来の機能で
ある水中の各種イオンのイオン交換の定量的関係、すな
わち通常水中のアニオン種、カチオン種は等置台まれて
おり、水のpHとしてははソ中性を示すイオン除去を基
本としている関係上、イオン交換樹脂の混合比としては
、イオン交換除去を過不足なく行い、かつイオン交換速
度のことも加味すると、強酸性陽イオン交換樹脂(以下
5ACERという)と強塩基性陰イオン交換樹脂(以下
5BAERという)との体積比が1:!、7を基本とし
ているが、実際には1:2で広く用いられている。たソ
、例外的に原子力発電所の復水処理においては、復水中
のイオン除去、特に系内配管系の腐食を引き起すCI
−。
so、 −の最適除去のため、上記体積比が2:1で使
用されている。これらの比率は、最適とは云えないまで
も、今日まで一応満足できるような結果が得られてきた
実績から行われてきたものであり、換言すれば、前記i
)、ii)に示されるような樹脂溶出成分低減法は必ず
しも最適とは云い難いにも拘らず、上記伝統的な体積比
によるイオン交換樹脂の使用という既成概念からの飛躍
ができないでいるのが現状である。
用されている。これらの比率は、最適とは云えないまで
も、今日まで一応満足できるような結果が得られてきた
実績から行われてきたものであり、換言すれば、前記i
)、ii)に示されるような樹脂溶出成分低減法は必ず
しも最適とは云い難いにも拘らず、上記伝統的な体積比
によるイオン交換樹脂の使用という既成概念からの飛躍
ができないでいるのが現状である。
元来イオン交換樹脂は、水中の各種イオンの完全除去を
目的として使用されるものである。一方、最近の半導体
製造や原子力発電のような高度な科学技術産業分野で必
要な純水または超純水の製造システムでは、水中のイオ
ン除去は段階的に行なわれている。特に第1図に示すよ
うなサブシステムでのイオンの除去は、水中のイオン濃
度が1)l)bレベルあるいはそれ以下であるので、イ
オン交換樹脂の使用量は、そのイオン交換能力から考え
ると大過剰であると云える。したがって、イオン交換樹
脂の溶出物の低減法については、今後はこの使用量の観
点からも検討する必要がある。
目的として使用されるものである。一方、最近の半導体
製造や原子力発電のような高度な科学技術産業分野で必
要な純水または超純水の製造システムでは、水中のイオ
ン除去は段階的に行なわれている。特に第1図に示すよ
うなサブシステムでのイオンの除去は、水中のイオン濃
度が1)l)bレベルあるいはそれ以下であるので、イ
オン交換樹脂の使用量は、そのイオン交換能力から考え
ると大過剰であると云える。したがって、イオン交換樹
脂の溶出物の低減法については、今後はこの使用量の観
点からも検討する必要がある。
従来より、混床のイオン交換樹脂、特にMR型に代表さ
れる、多量に孔を有する樹脂は、水中のイオンの除去以
外に、水中のTOCの吸着を行うことが知られている(
イオン交換樹脂、その技術と応用:オルガノ■編、 P
249〜251)が、今日、より精製された純水を作る
上で問題となっているのは、樹脂自身から自然溶出する
極微量TOCで、このTOCの除去、ならびにこの溶出
TOCの、より少ない、具体的には50ppb以下の、
極限まで低下させた樹脂を合成ないしは樹脂の後処理に
より作ることが、超純水製造における今日的課題である
。
れる、多量に孔を有する樹脂は、水中のイオンの除去以
外に、水中のTOCの吸着を行うことが知られている(
イオン交換樹脂、その技術と応用:オルガノ■編、 P
249〜251)が、今日、より精製された純水を作る
上で問題となっているのは、樹脂自身から自然溶出する
極微量TOCで、このTOCの除去、ならびにこの溶出
TOCの、より少ない、具体的には50ppb以下の、
極限まで低下させた樹脂を合成ないしは樹脂の後処理に
より作ることが、超純水製造における今日的課題である
。
また、イオン交換樹脂からのTOCの放出は水温の関数
でもある。最近の半導体製造工業において超純水製造装
置内に発生、増殖する生菌の殺菌に、系内の高温処理を
行っているが、できればその後直ちに超純水の製造を再
開したいのであるが、イオン交換樹脂からの溶出物の放
出を避けるため、水温を一旦常温まで下げねばならず、
操作性、コスト等、多くの困難があった。
でもある。最近の半導体製造工業において超純水製造装
置内に発生、増殖する生菌の殺菌に、系内の高温処理を
行っているが、できればその後直ちに超純水の製造を再
開したいのであるが、イオン交換樹脂からの溶出物の放
出を避けるため、水温を一旦常温まで下げねばならず、
操作性、コスト等、多くの困難があった。
さらに最新の研究(Pef、 J、R,5tohlku
sh、 R,M。
sh、 R,M。
Strom、 J、B、Henry and N
、E、5kelly; Identifica−ti
on、 predication and conse
quence of the de−compostt
ion products from cation
exchangeresins、Ion Exchan
ge for Industry; SCI fort
he application of chem
istry and relatedscienc
es; The 5ociety of Chemi
cal Industry;London (198
8) )によれば、イオン交換樹脂の溶出物中には分子
量数百ないし数十万の高分子量のものが存在しており、
これらは、イオン性の強い各種低分子量溶出物が対電荷
を持つ強塩基性陰イオン交換樹脂に容易に静電的に吸着
除去されるのにくらべると、除去が極めて困難であると
報告されている。
、E、5kelly; Identifica−ti
on、 predication and conse
quence of the de−compostt
ion products from cation
exchangeresins、Ion Exchan
ge for Industry; SCI fort
he application of chem
istry and relatedscienc
es; The 5ociety of Chemi
cal Industry;London (198
8) )によれば、イオン交換樹脂の溶出物中には分子
量数百ないし数十万の高分子量のものが存在しており、
これらは、イオン性の強い各種低分子量溶出物が対電荷
を持つ強塩基性陰イオン交換樹脂に容易に静電的に吸着
除去されるのにくらべると、除去が極めて困難であると
報告されている。
強塩基性陰イオン交換樹脂からの溶出物についても全く
同様なことが推定され、したがって従来のイオン交換樹
脂からの溶出物の低減法i)。
同様なことが推定され、したがって従来のイオン交換樹
脂からの溶出物の低減法i)。
ii)とは全く異なる低減法が希求されている。
本発明は、上述の問題点に鑑み、イオン交換樹脂から溶
出するTOCが最少となるような樹脂組成物を調整する
こと、およびその組成物を用いた超純水の製造法を提供
することを目的とする。
出するTOCが最少となるような樹脂組成物を調整する
こと、およびその組成物を用いた超純水の製造法を提供
することを目的とする。
イオン交換樹脂からのTOCの溶出挙動、樹脂の効果的
洗浄方法および溶出物の効果的除去方法等に関する本発
明者らの検討の結果、イオン交換樹脂の基準型の粒径す
なわちHarmonic MeanParticle
5ize (以下HMPSという)の坏値に基づいた
表面積の値を、強酸性陽イオン交換樹脂(SACER)
と強塩基性陰イオン交換樹脂(SBAER)でそれぞれ
SCとSAとしたとき、両樹脂の混合割合が、その表面
積比で、再生型5ACER:再生型5BAER” IO
x S c : S Aないし4XSC:SAになるよ
うにした混合物とした場合に、樹脂から放出されるTO
Cが極小となること、およびこの混合比において、さら
に合成炭素質吸着剤を少量添加すると実質的に溶出物質
量が50ppb以下となることがわかった。
洗浄方法および溶出物の効果的除去方法等に関する本発
明者らの検討の結果、イオン交換樹脂の基準型の粒径す
なわちHarmonic MeanParticle
5ize (以下HMPSという)の坏値に基づいた
表面積の値を、強酸性陽イオン交換樹脂(SACER)
と強塩基性陰イオン交換樹脂(SBAER)でそれぞれ
SCとSAとしたとき、両樹脂の混合割合が、その表面
積比で、再生型5ACER:再生型5BAER” IO
x S c : S Aないし4XSC:SAになるよ
うにした混合物とした場合に、樹脂から放出されるTO
Cが極小となること、およびこの混合比において、さら
に合成炭素質吸着剤を少量添加すると実質的に溶出物質
量が50ppb以下となることがわかった。
本発明に用いられるイオン交換樹脂および合成炭素質吸
着剤を具体的に例示すれば、イオン交換樹脂は東京有機
化学工業側社製アンバーライト(Amber 1 it
e、アンバーライトは米国ローム・アンド・ハース社登
録商標)シリーズで示すと、5ACERテハゲル型(7
)IR−120B、122.124. XT−1006
゜1013、 M R型のアンバーライト200C,2
00CT、 200CP、 XT−1026,1031
等であり、5BAERテG;l’l’jl、型(7)
IRA−400,402,402BL、 410. X
T−5016,5017゜MR型(7)IRA−900
,910,XT−5028,5030等、テュオライト
(Duolite、デエオライトは米国ローム・アンド
・ハース社登録商標)シリーズやダイヤイオン(Dia
ion、ダイヤイオンは三菱化成■登録商標)シリーズ
等の市販品も挙げられる0合成炭素質板着剤としては天
然の石油ピッチ、れき青炭などを球状に成型し、常法に
従い炭化、賦活した炭素質吸着剤、その商品化されてい
るものとしてはクレハ■製球状活性炭バ・ツタ(BAC
)がある。また、東ドイツ特許No、 27022およ
び63768G::示されるような実質的に孔のないゲ
ル型イオン交換樹脂を炭化した炭素質吸着剤や、特公昭
63−17485および特開昭62−72093に示さ
れる多孔性球状架橋共重合体を炭化し、または必要に応
じて賦活した合成炭素質吸着剤である。このうちでも吸
着剤の疎水性の高いものがより好ましい、商品化されて
いるものとしてはローム・アンド・ハース社製アンバー
ソーブ(Ambersorb、アンバーライトは米国ロ
ーム・アンド・ハース社登録商標)シリーズがある。こ
の合成炭素質吸着剤中でも使用条件により通常の活性炭
のような細菌類の温床となる可能性の高い不定形や破砕
形は好ましくなく、また、イオン交換樹脂との混合系で
使用されることから、使用中破砕され、水質を悪化させ
るような微粒子の生成され易い物理強度の著しく弱いも
のであってはならない、すなわち少なくともイオン交換
樹脂と同等以上の押しつぶし強度シャチロン値で500
g/粒子以上さらに好ましくは1 kg/粒子以上でな
ければならない、また、この炭素質吸着剤による水中の
微量有機物の吸着は物理吸着および有機物中の疎水基と
吸着剤表面との疎水性結合に起因するので、これらの吸
着効果のさまたげとなる炭素質吸着剤の表面酸性官能基
や灰分は少ないほど望ましい。具体的には、通常のピッ
ツバーグ活性炭のそれらの値、すなわちそれぞれ約5
meq/gおよび約5%であり、少なくともこれらの1
0分の1以下、さらに好ましくはそれぞれ0.2meq
/g以下および0.2%以下が望ましい。また、炭素質
吸着剤の疎水性の度合を示唆する炭素:水素元素比は上
記の活性炭では30:1以上であるがこの値が2Q:l
以下さらに好ましくはlO;1以下が最適である。
着剤を具体的に例示すれば、イオン交換樹脂は東京有機
化学工業側社製アンバーライト(Amber 1 it
e、アンバーライトは米国ローム・アンド・ハース社登
録商標)シリーズで示すと、5ACERテハゲル型(7
)IR−120B、122.124. XT−1006
゜1013、 M R型のアンバーライト200C,2
00CT、 200CP、 XT−1026,1031
等であり、5BAERテG;l’l’jl、型(7)
IRA−400,402,402BL、 410. X
T−5016,5017゜MR型(7)IRA−900
,910,XT−5028,5030等、テュオライト
(Duolite、デエオライトは米国ローム・アンド
・ハース社登録商標)シリーズやダイヤイオン(Dia
ion、ダイヤイオンは三菱化成■登録商標)シリーズ
等の市販品も挙げられる0合成炭素質板着剤としては天
然の石油ピッチ、れき青炭などを球状に成型し、常法に
従い炭化、賦活した炭素質吸着剤、その商品化されてい
るものとしてはクレハ■製球状活性炭バ・ツタ(BAC
)がある。また、東ドイツ特許No、 27022およ
び63768G::示されるような実質的に孔のないゲ
ル型イオン交換樹脂を炭化した炭素質吸着剤や、特公昭
63−17485および特開昭62−72093に示さ
れる多孔性球状架橋共重合体を炭化し、または必要に応
じて賦活した合成炭素質吸着剤である。このうちでも吸
着剤の疎水性の高いものがより好ましい、商品化されて
いるものとしてはローム・アンド・ハース社製アンバー
ソーブ(Ambersorb、アンバーライトは米国ロ
ーム・アンド・ハース社登録商標)シリーズがある。こ
の合成炭素質吸着剤中でも使用条件により通常の活性炭
のような細菌類の温床となる可能性の高い不定形や破砕
形は好ましくなく、また、イオン交換樹脂との混合系で
使用されることから、使用中破砕され、水質を悪化させ
るような微粒子の生成され易い物理強度の著しく弱いも
のであってはならない、すなわち少なくともイオン交換
樹脂と同等以上の押しつぶし強度シャチロン値で500
g/粒子以上さらに好ましくは1 kg/粒子以上でな
ければならない、また、この炭素質吸着剤による水中の
微量有機物の吸着は物理吸着および有機物中の疎水基と
吸着剤表面との疎水性結合に起因するので、これらの吸
着効果のさまたげとなる炭素質吸着剤の表面酸性官能基
や灰分は少ないほど望ましい。具体的には、通常のピッ
ツバーグ活性炭のそれらの値、すなわちそれぞれ約5
meq/gおよび約5%であり、少なくともこれらの1
0分の1以下、さらに好ましくはそれぞれ0.2meq
/g以下および0.2%以下が望ましい。また、炭素質
吸着剤の疎水性の度合を示唆する炭素:水素元素比は上
記の活性炭では30:1以上であるがこの値が2Q:l
以下さらに好ましくはlO;1以下が最適である。
本発明で用いるイオン交換樹脂組成物は、常法により再
生した、または公知の方法により再生後、溶出物低減の
ための各種前処理を施した強酸性陽イオン交換樹脂と、
強塩基性陰イオン交換樹脂との混合物であるが、その混
合割合を前述の如くそれらの表面積比が特定の比率の範
囲内になるようにし、または必要に応じてこれに合成炭
素質吸着剤を少量(使用する全イオン交換樹脂量の25
%以下で十分)混合して使用する。したがって従来のイ
オン交換樹脂塔またはカートリッジの装置がそのまま使
用でき、きわめて簡単である。もちろん合成炭素質吸着
剤を単独で詰めた塔またはカートリッジを該イオン交換
樹脂混合物の塔またはカートリッジの直後に組み込むこ
とも可能である。
生した、または公知の方法により再生後、溶出物低減の
ための各種前処理を施した強酸性陽イオン交換樹脂と、
強塩基性陰イオン交換樹脂との混合物であるが、その混
合割合を前述の如くそれらの表面積比が特定の比率の範
囲内になるようにし、または必要に応じてこれに合成炭
素質吸着剤を少量(使用する全イオン交換樹脂量の25
%以下で十分)混合して使用する。したがって従来のイ
オン交換樹脂塔またはカートリッジの装置がそのまま使
用でき、きわめて簡単である。もちろん合成炭素質吸着
剤を単独で詰めた塔またはカートリッジを該イオン交換
樹脂混合物の塔またはカートリッジの直後に組み込むこ
とも可能である。
さらに該イオン交換樹脂組成物を用いた純水または超純
水の製造法は、逆浸透膜装置、イオン交換樹脂塔または
カートリッジ、限外濾過膜装置、紫外線殺菌器を組み合
せて成るシステムにおいて、一般にユースポイント直前
に設置されている限外濾過膜装置または逆浸透膜装置の
前でかつイオン交換樹脂塔またはカートリッジの直後に
当該イオン交換樹脂組成物を詰めた塔またはカートリッ
ジを設けることになる。もちろん第1図に示される一次
純水タンク以降のサブシステムにおける水中のイオン濃
度は当然1)I)bレベルのきわめて低いものであるこ
とから、サブシステム内のカートリッジボリッシャーに
代えて当該イオン交換樹脂組成物のカートリッジを組み
込んでもよい。
水の製造法は、逆浸透膜装置、イオン交換樹脂塔または
カートリッジ、限外濾過膜装置、紫外線殺菌器を組み合
せて成るシステムにおいて、一般にユースポイント直前
に設置されている限外濾過膜装置または逆浸透膜装置の
前でかつイオン交換樹脂塔またはカートリッジの直後に
当該イオン交換樹脂組成物を詰めた塔またはカートリッ
ジを設けることになる。もちろん第1図に示される一次
純水タンク以降のサブシステムにおける水中のイオン濃
度は当然1)I)bレベルのきわめて低いものであるこ
とから、サブシステム内のカートリッジボリッシャーに
代えて当該イオン交換樹脂組成物のカートリッジを組み
込んでもよい。
[発明の効果]
本発明によれば、■イオン交換樹脂から純水への有機物
の溶出が容易に50ppb以下となり、■このイオン交
換樹脂組成物を塔に、もしくはカートリッジに詰め、既
存の超純水製造システムに組み込むことにより、既存の
イオン交換樹脂のカートリッジボリッシャーから溶出す
るTOCの吸着量が増加するので、TOCのより低減さ
れた超純水が得られ、■このイオン交換樹脂の混合比に
於いては水温の比較的高い条件下でもTOCの溶出がほ
とんどないので常温以上の高い温度条件下でも超純水の
製造が可能となる。
の溶出が容易に50ppb以下となり、■このイオン交
換樹脂組成物を塔に、もしくはカートリッジに詰め、既
存の超純水製造システムに組み込むことにより、既存の
イオン交換樹脂のカートリッジボリッシャーから溶出す
るTOCの吸着量が増加するので、TOCのより低減さ
れた超純水が得られ、■このイオン交換樹脂の混合比に
於いては水温の比較的高い条件下でもTOCの溶出がほ
とんどないので常温以上の高い温度条件下でも超純水の
製造が可能となる。
これらの効果により、現状レベルの半導体製造において
は、製品の信頼性および歩留りの向上が可能であり、さ
らに次世代VLS Iの量産を可能なものとする。
は、製品の信頼性および歩留りの向上が可能であり、さ
らに次世代VLS Iの量産を可能なものとする。
試験例1
SACERとしてアンバーライト 200 (M R型
)とデュオライト C−20(ゲル型)各33 mβ、
5BAERとしてIRA−900(M R型)とデ
ュオライト^−1OID(ゲル型)各66 mj2を用
意した。常法に従い、5ACERはlllClで14樹
脂当りlO当量で室温にて5V=4で再生し、脱イオン
水でHCIが完全になくなるまで洗浄した。5BAER
はI N NaOHで1f2樹脂当り20当量で50℃
にて5V=4で再生し、脱イオン水でNa叶が完全にな
くなるまで洗浄した。
)とデュオライト C−20(ゲル型)各33 mβ、
5BAERとしてIRA−900(M R型)とデ
ュオライト^−1OID(ゲル型)各66 mj2を用
意した。常法に従い、5ACERはlllClで14樹
脂当りlO当量で室温にて5V=4で再生し、脱イオン
水でHCIが完全になくなるまで洗浄した。5BAER
はI N NaOHで1f2樹脂当り20当量で50℃
にて5V=4で再生し、脱イオン水でNa叶が完全にな
くなるまで洗浄した。
この混合物を500m12メスフラスコに入れ、純水(
TOC100ppb以下、溶存酸素0.lppm以下)
を加え500mj2とした。このメスフラスコを50℃
の恒温槽中に30日日間上うしつつ放置し、適時上澄み
液を採取しTOCを測定した。また30日後の液中の溶
出物をゲルフィルトレージョンクロマトグラフィー(G
FC)により分析した。その結果は時間経過に従って増
加しく第2図)、 GFC分析の結果より、TOC成分
中に見かけ分子量(ポリスチレンスルホン酸ソーダとし
て) 2.200の高分子物質が検出され(第3図)、
この成分は各5BAERを単独で純水中に放出した場合
の主な高分子量成分であり、見かけ分子量2,200
、4,000 、5,900のうちの1つと一致した。
TOC100ppb以下、溶存酸素0.lppm以下)
を加え500mj2とした。このメスフラスコを50℃
の恒温槽中に30日日間上うしつつ放置し、適時上澄み
液を採取しTOCを測定した。また30日後の液中の溶
出物をゲルフィルトレージョンクロマトグラフィー(G
FC)により分析した。その結果は時間経過に従って増
加しく第2図)、 GFC分析の結果より、TOC成分
中に見かけ分子量(ポリスチレンスルホン酸ソーダとし
て) 2.200の高分子物質が検出され(第3図)、
この成分は各5BAERを単独で純水中に放出した場合
の主な高分子量成分であり、見かけ分子量2,200
、4,000 、5,900のうちの1つと一致した。
なお、低分子量溶出物である硫酸、トリメチルアミンは
30日後の上澄液 はほとんど存在せず、p−ヒドロキ
シベンゼンスルホン酸とp−スルホ安息香酸と推定され
る物質、その他未知物質が微量逆相クロマトクラフィー
(RPC)により検出された(第4図)。
30日後の上澄液 はほとんど存在せず、p−ヒドロキ
シベンゼンスルホン酸とp−スルホ安息香酸と推定され
る物質、その他未知物質が微量逆相クロマトクラフィー
(RPC)により検出された(第4図)。
GFCおよびRPCの分析条件は以下の通りである。
検出器 : 5PD−6A (島津製作所(H
) ;UV10nm PC カラム : PWXL4000+ PWXL25θ0
(直列つなぎ)(東ソー■) 溶離液 : 0.2M−NazSO4+ 10%アセ
トニトリル 流速 : 0.5ml /min 注入量 :100μ2 PC カラム : 5ilica 0DS−80T&1(東
ソーfllI3) 溶離液 :45%アセトニトリル 流速 ; Q、 55112/min注入量 =
50μβ 試験例2 試験例1の樹脂において、下記の基準型)iMPsのも
のを、 )IMPS値 アンバーライト 200CQ、76 // IRA−90(10,72デュオライトC
−200,72 )l Al0ID O,61基準型で全量
50m2になるようかつその混合比がその表面積比で5
ACER: 5BAER= 10:0.9:l。
) ;UV10nm PC カラム : PWXL4000+ PWXL25θ0
(直列つなぎ)(東ソー■) 溶離液 : 0.2M−NazSO4+ 10%アセ
トニトリル 流速 : 0.5ml /min 注入量 :100μ2 PC カラム : 5ilica 0DS−80T&1(東
ソーfllI3) 溶離液 :45%アセトニトリル 流速 ; Q、 55112/min注入量 =
50μβ 試験例2 試験例1の樹脂において、下記の基準型)iMPsのも
のを、 )IMPS値 アンバーライト 200CQ、76 // IRA−90(10,72デュオライトC
−200,72 )l Al0ID O,61基準型で全量
50m2になるようかつその混合比がその表面積比で5
ACER: 5BAER= 10:0.9:l。
4:l、 2:I、 1:1. l:2.1:4.1:
9および0:10になるように変化させ、これら各樹脂
組成物を試験例1と同様に再生、洗浄し、メスフラスコ
に入れ、50℃恒温槽中に放置し、適時上澄み液を採取
し、そのTOCを測定した(第5図および第6図)、こ
れより両樹脂の面積比が5ACER: 5BAER=1
0:1〜4:1で溶出TOCが最小となることが明らか
となった。
9および0:10になるように変化させ、これら各樹脂
組成物を試験例1と同様に再生、洗浄し、メスフラスコ
に入れ、50℃恒温槽中に放置し、適時上澄み液を採取
し、そのTOCを測定した(第5図および第6図)、こ
れより両樹脂の面積比が5ACER: 5BAER=1
0:1〜4:1で溶出TOCが最小となることが明らか
となった。
試験例3
試験例2において、表面積比で5ACER二5BAER
=1:1の30日後の溶出液各25m1に対して下記表
1の炭素系吸着剤各1gを添加し、25℃にて溶出物の
平衡吸着量とTOC除去率を求めた(混合比(SACE
R:5BAER)が9/Iの場合はTOC量が低すぎて
実験不能)。結果を表2に示す。
=1:1の30日後の溶出液各25m1に対して下記表
1の炭素系吸着剤各1gを添加し、25℃にて溶出物の
平衡吸着量とTOC除去率を求めた(混合比(SACE
R:5BAER)が9/Iの場合はTOC量が低すぎて
実験不能)。結果を表2に示す。
$ 1 : CA−1の炭素系吸着剤は以下のように合
成されたものである。
成されたものである。
ポリビニルアルコール5.0g、カルボキシメチルセル
ロース28%NaC156gを蒸留水1.54に溶解し
、スチレン200g、ジビニルベンゼン(市販品:純度
59%) 132g、ブタノール240g、過酸化ベン
ゾイル1.5gを混合したものを加え攪拌下85℃にお
いて6時間反応させた。得られた多孔性架橋重合体40
gを15%発煙硫酸500g中で110℃にて6時間ス
ルホン化・反応を行い、H2SO4で洗浄後水洗いし、
乾燥を行い、ついでN2中300℃/Hrの昇温速度で
950℃まで焼成した。見かけ比重は0.5であった。
ロース28%NaC156gを蒸留水1.54に溶解し
、スチレン200g、ジビニルベンゼン(市販品:純度
59%) 132g、ブタノール240g、過酸化ベン
ゾイル1.5gを混合したものを加え攪拌下85℃にお
いて6時間反応させた。得られた多孔性架橋重合体40
gを15%発煙硫酸500g中で110℃にて6時間ス
ルホン化・反応を行い、H2SO4で洗浄後水洗いし、
乾燥を行い、ついでN2中300℃/Hrの昇温速度で
950℃まで焼成した。見かけ比重は0.5であった。
この多孔性球状炭素を水蒸気雰囲気で800℃において
2時間賦活を行なった。この合成炭素系吸着剤(CA−
1)を三日丸底フラスコに入れ、吸着剤50mβに対し
て蒸留水をII2加え、煮沸条件下で加熱し洗浄した。
2時間賦活を行なった。この合成炭素系吸着剤(CA−
1)を三日丸底フラスコに入れ、吸着剤50mβに対し
て蒸留水をII2加え、煮沸条件下で加熱し洗浄した。
デカンテーションにより上澄液を捨て、新たに蒸留水な
加太同様な操作により充分洗浄し、乾燥して試験に供し
た。他の炭素質系吸着剤についても同様な蒸留水による
洗浄を行った。
加太同様な操作により充分洗浄し、乾燥して試験に供し
た。他の炭素質系吸着剤についても同様な蒸留水による
洗浄を行った。
試験例4
表3.4.5および6に記載した各混合比での各種イオ
ン交換樹脂組成物(使用した各樹脂は、試験例1 (
)IMPSは試験例2と同じ)で使用したものと同一で
あり、かつ同一条件で再生し、再生後の樹脂について、
その表面積比が表3.4.5および6に記載した割合に
なるように混合したもの) 300m℃を内径1インチ
高さ1.2mのガラスカラムに詰め、実験室用簡易脱イ
オン水製造装置アンバーライト IR−120B塔(I
ll)、次いでIRA−400塔(10β)、次いでア
ンバーライト IR−120B/IR′A−4oz B
Lモノベッド(混合体積比l:11合計812)に通水
して得た脱イオン水(インラインの純度: 18MΩc
m以上、TOC220ppb)を、上記各カラムに5V
=20にて室温にて通水し、20分後の流出液のTOC
を東し−アストロTOCメーター1800にて測定した
。結果は以下の通りである。
ン交換樹脂組成物(使用した各樹脂は、試験例1 (
)IMPSは試験例2と同じ)で使用したものと同一で
あり、かつ同一条件で再生し、再生後の樹脂について、
その表面積比が表3.4.5および6に記載した割合に
なるように混合したもの) 300m℃を内径1インチ
高さ1.2mのガラスカラムに詰め、実験室用簡易脱イ
オン水製造装置アンバーライト IR−120B塔(I
ll)、次いでIRA−400塔(10β)、次いでア
ンバーライト IR−120B/IR′A−4oz B
Lモノベッド(混合体積比l:11合計812)に通水
して得た脱イオン水(インラインの純度: 18MΩc
m以上、TOC220ppb)を、上記各カラムに5V
=20にて室温にて通水し、20分後の流出液のTOC
を東し−アストロTOCメーター1800にて測定した
。結果は以下の通りである。
第1図は本発明方法を実施するl態様を示す工程図であ
る。 第2〜4図は試験例1によって得られた結果を、第5〜
6図は試験例2によって得られた結果をそれぞれ示す図
である。
る。 第2〜4図は試験例1によって得られた結果を、第5〜
6図は試験例2によって得られた結果をそれぞれ示す図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)イオン交換樹脂塔またはカートリッジと、逆浸透装
置、限外濾過装置、紫外線殺菌器の各単位操作装置もし
くは器具の単独または組み合せにより純水または超純水
を製造する方法において、該イオン交換樹脂塔またはカ
ートリッジに充填する再生型強酸性陽イオン交換樹脂と
再生型強塩基性陰イオン交換樹脂との混合物における両
者の混合比が、その各々の基準型の平均粒径値に基いた
表面積をそれぞれS_CとS_Aとしたとき、両樹脂の
混合割合が再生型強酸性陽イオン交換樹脂:再生型強塩
基性陰イオン交換樹脂=10×S_C:S_Aないし4
×S_C:S_Aとなっていることを特徴とする純水ま
たは超純水の製造法。 2)イオン交換樹脂塔またはカートリッジに、イオン交
換樹脂とともに合成炭素質吸着剤を混合するか、または
イオン交換樹脂塔またはカートリッジのあとに、該吸着
剤を充填したカートリッジの組み込まれている請求項1
記載の製造法。 3)請求項1または2記載のイオン交換樹脂塔またはカ
ートリッジの上流側直前に、更に通常のイオン交換樹脂
塔またはカートリッジが設けられている請求項1または
2記載の製造法。 4)合成炭素質吸着剤が多孔性球状架橋重合体を炭化し
又は、炭化し賦活した炭素質吸着剤あるいは天然の石油
ピッチ、またはれき青炭を球状に成形し常法に従い炭化
、賦活した炭素質吸着剤である請求項2記載の製造方法
。 5)合成炭素質吸着剤の混合割合が、全イオン交換樹脂
量の25%以下である請求項2記載の製造法。 6)合成炭素質吸着剤の表面酸性官能基量が0.2me
q/g以下、灰分含有量が0.2%以下、炭素:水素の
元素比が10:1以下である請求項2記載の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1118788A JPH0696147B2 (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | イオン交換樹脂組成物を用いた超純水の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1118788A JPH0696147B2 (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | イオン交換樹脂組成物を用いた超純水の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02298395A true JPH02298395A (ja) | 1990-12-10 |
JPH0696147B2 JPH0696147B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=14745106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1118788A Expired - Lifetime JPH0696147B2 (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | イオン交換樹脂組成物を用いた超純水の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0696147B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008073686A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-04-03 | Everpure Llc | 色移り(colorthrow)を減らしていることを特徴とするろ過システム及び方法 |
CN108373189A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-08-07 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 清除阀冷系统树脂粉末的装置及方法 |
WO2018207492A1 (ja) * | 2017-05-12 | 2018-11-15 | 栗田工業株式会社 | ボイラ水処理装置および処理方法 |
CN114160213A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-11 | 江苏美淼环保科技有限公司 | 聚苯乙烯磺酸钠/聚乙烯醇阳离子交换膜及制备方法 |
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JPS6317485A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-25 | 富士通株式会社 | グラフイツク表示装置 |
JPS6397284A (ja) * | 1986-10-14 | 1988-04-27 | Shinko Fuaudoraa Kk | 超純水中の微量有機物の除去方法 |
JPH01224090A (ja) * | 1988-03-04 | 1989-09-07 | Nippon Rensui Kk | 超純水の製造法 |
-
1989
- 1989-05-15 JP JP1118788A patent/JPH0696147B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0696147B2 (ja) | 1994-11-30 |
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