JPH04317790A - 純水製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体を逆浸透膜で濾過
処理した後、イオン交換樹脂に供給して純水を製造する
工程の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体を処理して純水を製造する方
法としては、イオン交換樹脂を用いる方法、あるいは逆
浸透膜を用いる方法、イオン交換膜を用いる方法などが
あり、さらに高純度の水を得るためそれらを組み合わせ
て用いることもある。逆浸透膜とイオン交換樹脂とを組
み合わせる場合、先に逆浸透膜で処理する場合と先にイ
オン交換樹脂で処理する場合の２種類の組合せが考えら
れるが、経済性、省スペース、省エネルギー及びイオン
交換樹脂の再生排液の低減などの観点から、先に逆浸透
膜で処理する方法が広く用いられている。

【０００３】この方法において、イオン交換樹脂の汚染
や寿命、再生頻度等に大きな影響を与えるのが逆浸透膜
の溶質阻止性能である。逆浸透膜の溶質阻止性能はＮａ
Ｃｌの阻止率で表わすのが一般的であるが、例えばＮａ
Ｃｌを含む液体を処理して純水を得ようとするとき、Ｎ
ａＣｌの阻止率が９８％の逆浸透膜を用いた場合と、阻
止率９９％の逆浸透膜を用いた場合とでは同一の処理条
件であれば、イオン交換樹脂の再生までの使用時間は後
者の場合が前者の場合の２倍程度になる事は容易に推察
される。

【０００４】従って、なるべく高阻止率の逆浸透膜を用
いる事が必要になってくるが、阻止率の高い逆浸透膜ほ
ど透過液量が低くなるのが一般的である。そこで一定量
の純水を得ようとすると、高阻止率の逆浸透膜を使用す
るほど膜面積を増大させねばならず、装置の大型化、使
用エネルギーの増大などの問題が生じる。また、逆浸透
膜を直列に複数段取り付ける事により、比較的阻止率が
低く透過液量の高い膜の使用を可能にし、上記問題点を
解決しようとの試みもあるが、逆浸透膜を直列に複数段
取り付ける事は、それだけ膜や周辺のシステムとの接触
の機会が増加する事を意味しており、そこからの溶出物
や微粒子がイオン交換樹脂を汚染するなどの問題点があ
る。

【０００５】一方、純水製造において限外濾過膜はイオ
ンなど分子量数百以下の低分子量物質に対する阻止機能
はないものの、低い操作圧力で高い透過液量が得られ、
分子量数千以上の高分子量物質や微粒子を阻止できる。 しかも膜や周辺のシステムからの溶出物や微粒子の発生
が逆浸透膜の場合に比べて極めて低いレベルになってい
るため、半導体製造等に使用される超純水用の最終フィ
ルターとして広く用いられていることはすでに知られて
いる。（例えば、大見忠弘、新田雄久、原田宙幸監修、
「超純水の科学」、半導体基盤技術研究会編、Ｐ２８３
〜Ｐ２９２（１９９０）に記載されている。）さらに、
近年、限外濾過膜に正あるいは負の荷電性を付与するこ
とで、これまでの限外濾過膜では阻止不可能であったＮ
ａＣｌなどの無機塩類、アミノ酸類などイオン性溶質を
阻止できる機能を持たせられる事が知られてきており、
四級アミノ基を有する限外濾過膜（例えば、特開昭６２
−４２７０４号公報）やスルホン酸基を有する限外濾過
膜（例えば、特開昭６０−１５２４５２号公報）も提案
されている。

【０００６】しかし、これらの荷電性基を有する限外濾
過膜におけるイオン性溶質の阻止性能には濃度依存性の
ある事が知られており、イオン性溶質の濃度が高くなる
と阻止性能が低下する（例えば、花井哲也著、「膜とイ
オン」、化学同人、Ｐ１６１〜Ｐ２４４（１９７８））
。

【０００７】従って、このような膜単独では純水を製造
する場合において、処理すべき液体中にイオン性溶質を
高濃度に含むときは、十分な阻止性能を得られないとい
う欠点がある。そこで、何らかのイオン性溶質を除去す
る手段を併用して用いるのが良く、例えばイオン交換樹
脂で処理した後このような膜に供給する方法が提案され
ている（特開平２−９０９９１号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、液体を逆浸
透膜、濾過処理した後、イオン交換樹脂に供給して純水
を製造する工程において、逆浸透膜では阻止しきれなか
ったイオン性溶質や微粒子などを簡便で効率良く阻止す
ることによりイオン交換樹脂の汚染の軽減、長寿命化、
再生頻度の減少、さらに逆浸透膜使用量の低減を図るこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、液体を逆浸透
膜で濾過処理した後、イオン交換樹脂に供給して純水を
製造する工程において、逆浸透膜により濾過した液体を
さらに正または負の荷電性基を有する限外濾過膜で濾過
処理した後、イオン交換樹脂に供給することを特徴とす
る純水製造方法である。

【００１０】本発明において用いられる逆浸透膜の材質
は酢酸セルロール、ポリアミド、アラミド、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、ス
ルホン化ポリエーテルスルホンなど一般的な逆浸透膜の
素材をあげることができる。また、逆浸透膜の形態も平
面状、中空糸状などの膜を使用でき、複合膜化されてい
るものも使用できる。正または負の荷電性基を有する限
外濾過膜において、正または負の荷電性基とは限外濾過
膜を構成する素材に含まれる官能基が液体中で解離、分
極、吸着、摩擦などによって正あるいは負の荷電性を有
するものであり、そのようなものとしてはスルホン酸基
、カルボン酸基、水酸基、リン酸基、４級アミノ基、３
級アミノ基、２級アミノ基などをあげることができる。

【００１１】また、正あるいは負の荷電性を判別する方
法としては膜電位を測定する方法（例えば、花井哲也著
、「膜とイオン」、化学同人、Ｐ２８５〜Ｐ２８８（１
９７８））や流動電位を測定する方法、正あるいは負の
荷電性の明らかな物質の吸着性をみる方法などが使用で
きる。

【００１２】イオン交換樹脂は一般的な粒状のもののほ
か繊維状のものも用いることができる。また、アニオン
交換樹脂とカチオン交換樹脂は適当な比率で混合されて
いるものが装置の小型化、イオン性物質の除去効率のた
めに好ましいがカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂と
を交互に配置したものでも良い。さらに高純度の水を得
ようとするときは、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹
脂とはそれぞれのイオン交換基の対イオンをあらかじめ
、完全にＨ＋とＯＨ−とにしておく必要がある。また、
イオン交換樹脂自身が十分に洗浄されている必要のある
ことは言うまでもない。

【００１３】本発明において処理対象となる液体は、水
を主成分とし無機塩類、有機物などの不純物を含有する
ものである。含有量は電気抵抗率、電気伝導率、全有機
炭素量、液体クロマトグラフィー、原子吸光分析、ガス
クロマトグラフィーなどの測定手段によって知ることが
できる。

【００１４】例えば、海水、上水、地下水、各種排水な
どを使用できるが、逆浸透膜の劣化防止のために活性炭
、ｐＨ調節、脱気、精密濾過などの前処理を行っておく
ことが好ましい。

【００１５】

【作　　　　用】本発明方法に従って、液体を処理し純
水を製造すると、まず逆浸透膜で濾過することにより、
液体中からある程度の不純物が除かれ、その液体をさら
に正または負の荷電性基を有する限外濾過膜で濾過処理
する事により、微粒子や分子量数千以上の高分子量物質
はもとより、イオン性不純物が除かれた液体をイオン交
換樹脂に供給できる。

【００１６】この作用に基づき、イオン交換樹脂の汚染
の軽減、再生頻度の減少、長寿命化が図られる。しかも
、高透水性でＮａＣｌ阻止率の比較的低い逆浸透膜の使
用も可能になるので低コスト化、装置の小型化、樹脂再
生廃水の低減ができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。実
施例の逆浸透膜として０．５％ＮａＣｌを水溶液を圧力
４０ｋｇ・ｃｍ−２で処理したときのＮａＣｌ阻止率が
９９％、透過液量が０．８４ｍ３・ｍ−２・ｄａｙ−１
の管状膜を用いた。

【００１８】液体として電気伝導率１２３μＳ・ｃｍ−
１の上水を用い、上記逆浸透膜に圧力４０ｋｇ・ｃｍ−
２で供給した。得られた液体の電気伝導率は２．６μＳ
・ｃｍ−１で、透過液量が０．８９ｍ３・ｍ−２・ｄａ
ｙ−１であった。得られた液体をさらに正荷電性基とし
て４級アミノ基を有する中空糸状限外濾過膜に圧力１．
４ｋｇ・ｃｍ−２で供給した。濾過方式は内圧クロスフ
ロー方式を用いた。得られた液体の電気伝導率は１．２
μＳ・ｃｍ−１、透過水量は２．０ｍ３・ｍ−２・ｄａ
ｙ−１であった。得られた液体をイオン交換樹脂のアニ
オン交換容量とカチオン交換容量とが等量になるよう混
合したイオン交換樹脂装置（０．６１）へ液量０．５ｍ
３・ｄａｙ−１で供給した。得られた純水の電気伝導率
は０．０５７μＳ・ｃｍ−１であった。上記実施例は逆
浸透膜で、濾過処理した液体をさらに荷電性基を有する
限外濾過膜で濾過処理することにより、更に低い電気伝
導率の液体をイオン交換樹脂に供給できることを示す。

【００１９】

【発明の効果】本発明方法に従うとイオン交換樹脂の汚
染の軽減、再生頻度の減少、長寿命化が図られるうえ、
従来使用できなかった、高透水性でＮａＣｌ阻止率の比
較的低い逆浸透膜の使用も可能になるので、低コスト化
、装置の小型化、樹脂再生廃水の低減ができ、半導体製
造、医薬品製造などにおける工業的な純水製造方法とし
て好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体を逆浸透膜で濾過処理した後、イ
   オン交換樹脂に供給して純水を製造する工程において、
   逆浸透膜により濾過した液体をさらに正または負の荷電
   性基を有する限外濾過膜で濾過処理した後、イオン交換
   樹脂に供給することを特徴とする純水製造方法。