JPH0759296B2 - Pure water production equipment - Google Patents
Pure water production equipmentInfo
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- JPH0759296B2 JPH0759296B2 JP63187642A JP18764288A JPH0759296B2 JP H0759296 B2 JPH0759296 B2 JP H0759296B2 JP 63187642 A JP63187642 A JP 63187642A JP 18764288 A JP18764288 A JP 18764288A JP H0759296 B2 JPH0759296 B2 JP H0759296B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体製造工場に原子力発電所等で広く使用
されている純水やいわゆる超純水を連続的に製造する純
水製造装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pure water production apparatus for continuously producing pure water or so-called ultrapure water which is widely used in a nuclear power plant or the like in a semiconductor manufacturing factory. .
［従来の技術］ LSIや超LSIの製造においては、多量の純水や超純水が用
いられている。[Prior Art] A large amount of pure water or ultrapure water is used in the manufacture of LSIs and VLSIs.
従来、純水の製造装置として、イオン交換膜及びイオン
交換樹脂を装填した電気透析器（以下「CDI」と略称す
ることがある。）が知られている（特開昭61−107906
号）。CDIは塩の大量除去から逆浸透による製造水の純
化に至るまでの幅広い原水の効果的な脱イオンが可能で
ある。Conventionally, an electrodialyzer (hereinafter sometimes abbreviated as "CDI") loaded with an ion exchange membrane and an ion exchange resin has been known as a pure water production apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 61-107906).
issue). CDI is capable of effective deionization of a wide range of raw water, from large-scale salt removal to purification of manufactured water by reverse osmosis.
CDIによる水の脱イオン作用について、第４図を参照し
て説明する。The deionization action of water by CDI will be described with reference to FIG.
第４図では、印加直流電位は（＋）と（−）で表わされ
ている。本例においては、アニオン交換膜21とカチオン
交換膜22との間で濃縮室25aが、カチオン交換膜22とア
ニオン交換膜23との間で希釈室26が、アニオン交換膜23
とカチオン交換膜24との間で濃縮室25bが形成されてい
る。そして、希釈室26内には、カチオン交換樹脂27とア
ニオン交換樹脂28との混床樹脂が充填されている。原水
中のイオンはNa+及びCl-により代表して示す。希釈室26
に入ったイオンは親和力、濃度及び移動度に基いてイオ
ン交換樹脂27、28と反応する。イオンは電位の傾きの方
向に樹脂中を移動し、更に膜22又は23を横切って移動
し、すべての室において電荷の中和が保たれる。そし
て、膜の半浸透特性とため、並びに電位の傾きの方向性
のために、溶液中のイオンは希釈室26では減少し、隣り
の濃縮室25a、25bでは濃縮されることになる。このた
め、希釈室26から脱イオン水が回収される。In FIG. 4, the applied DC potential is represented by (+) and (-). In this example, the concentration chamber 25a is provided between the anion exchange membrane 21 and the cation exchange membrane 22, the dilution chamber 26 is provided between the cation exchange membrane 22 and the anion exchange membrane 23, and the anion exchange membrane 23 is provided.
A concentration chamber 25b is formed between the cation exchange membrane 24 and the cation exchange membrane 24. The diluted chamber 26 is filled with a mixed bed resin of a cation exchange resin 27 and an anion exchange resin 28. Ions in raw water are represented by Na + and Cl − . Dilution chamber 26
The ions that have entered react with the ion exchange resins 27, 28 based on their affinity, concentration and mobility. The ions migrate in the resin in the direction of the potential gradient and further across the membrane 22 or 23, preserving charge neutralization in all chambers. The ions in the solution are reduced in the dilution chamber 26 and concentrated in the adjacent concentration chambers 25a and 25b due to the semi-permeable property of the membrane and the directional property of the potential gradient. Therefore, the deionized water is recovered from the diluting chamber 26.
CDIはイオン交換樹脂のように再生を必要とせず、完全
な連続採水が可能で、極めて高純度の水が得られるとい
う優れた効果を奏する。Unlike the ion exchange resin, CDI does not require regeneration, allows complete continuous water sampling, and has the excellent effect of obtaining extremely high-purity water.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、CDIによる純水製造においては、原水中
の溶解塩類（TDS）濃度が一定であっても、得られる処
理水の純度に差があり、安定して高純度の処理水を得る
ことができない場合がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in pure water production by CDI, even if the concentration of dissolved salts (TDS) in the raw water is constant, there is a difference in the purity of the obtained treated water, and it is stable and high. It may not be possible to obtain pure treated water.
本発明は上記従来の問題点を解決し、極めて高純度の処
理水を安定に得ることができる純水製造装置を提供する
ことを目的とする。It is an object of the present invention to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a pure water producing apparatus capable of stably obtaining extremely high-purity treated water.
［課題を解決するための手段］ 本発明の純水製造装置は、複数のアニオン交換膜及びカ
チオン交換膜を交互に配列して濃縮室と希釈室とを交互
に形成してなり、前記希釈室にはアニオン交換樹脂とカ
チオン交換樹脂とが混合されて充填されている電気透析
器（CDI）を備える純水製造装置に関する。[Means for Solving the Problems] In the pure water producing apparatus of the present invention, a plurality of anion exchange membranes and cation exchange membranes are alternately arranged to alternately form a concentration chamber and a dilution chamber. Relates to a pure water production apparatus equipped with an electrodialyzer (CDI) in which an anion exchange resin and a cation exchange resin are mixed and filled.
請求項（１）の装置は、CDIに供給される原水を脱炭酸
処理して溶存するCO2を除去する手段を備えている。The apparatus of claim (1) is provided with a means for decarbonating the raw water supplied to the CDI to remove dissolved CO 2 .
請求項（２）の装置は、CDIに供給される原水にアルカ
リを添加して溶存するCO2をHCO3 -に転化する手段を備え
ている。The apparatus according to claim (2) is provided with a means for converting the dissolved CO 2 into HCO 3 − by adding an alkali to the raw water supplied to the CDI.
［作用］ 本発明者らは、CDIによる純水の製造にあたり、原水水
質と処理水水質について種々検討を重ねた結果、原水中
に溶存するCO2がCDIにおける処理に悪影響を及ぼすこと
を見出した。[Operation] The inventors of the present invention conducted various studies on raw water quality and treated water quality in producing pure water by CDI, and as a result, found that CO 2 dissolved in raw water adversely affects the treatment in CDI. .
即ち、CDIでの電気再生において、吸着される全カチオ
ン、全アニオンのバランスは1:1が好ましい。この比率
が大幅にはずれる場合、多い方のイオンは再生されずに
残留することになり、処理水にリークするものと推定さ
れる。ところで、工業用水等を原水として利用する場
合、含有されるカチオンとアニオンとのバランスを考え
ると、CO2の存在が大きく影響している。従って、原水
中に含有されるCO2をできるだけ少なくすることが、CDI
における安定処理に必要とされる。That is, in electric regeneration with CDI, the balance of all cations and all anions to be adsorbed is preferably 1: 1. When this ratio is significantly deviated, it is presumed that most of the ions remain without being regenerated and leak into the treated water. By the way, when industrial water or the like is used as raw water, the presence of CO 2 has a great influence in consideration of the balance between the contained cations and anions. Therefore, it is important to reduce the CO 2 content in raw water as much as possible.
It is required for stabilization treatment in.
本発明の請求項（１）の純水製造装置によれば、CDIに
供給される原水を脱炭酸処理することにより、溶存する
CO2を除去することができる。According to the pure water production apparatus of claim (1) of the present invention, the raw water supplied to the CDI is dissolved by decarboxylation treatment.
CO 2 can be removed.
また、請求項（２）の純水製造装置によれば、CDIに供
給される原水にアルカリを添加して溶存するCO2をHCO3 -
に転化することにより、溶存CO2量を低減することがで
きる。この場合、HCO3 -はCDIによる処理により容易に除
去可能である。Further, according to the water purifying apparatus according to claim (2), HCO a CO 2 for dissolved by adding an alkali to the water supplied to the CDI 3 -
The amount of dissolved CO 2 can be reduced by converting into CO 2 . In this case, HCO 3 − can be easily removed by treatment with CDI.
なお、第３図に示すように、原水にアルカリを添加して
約pH7以上とすることにより、溶存するCO2（H2CO3）がH
CO3 -に転化される。As shown in Fig. 3, by adding alkali to the raw water to adjust the pH to about 7 or higher, dissolved CO 2 (H 2 CO 3 ) is
CO 3 - it is converted to.
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の純水製造装置の一実施例を示す系統
図、第２図はCDIの一実施例を示す系統図である。FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the pure water producing apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a system diagram showing an embodiment of CDI.
第１図に示す純水製造装置は、CO2除去手段１及び電気
透析器（CDI）２から主として構成されており、原水をC
O2の除去又はHCO3 -への転化を行う前処理手段１に送給
する配管11、前処理手段１から排出される水をCDI2に送
給する配管12（なの、この配管12は、後述するCDIの濃
縮室への給水配管12a及び希釈室への給水配管12bに分岐
している。）、CDI2の処理水を取り出す配管13、CDI2の
濃縮水を取り出す配管14を備えている。The pure water producing apparatus shown in FIG. 1 is mainly composed of a CO 2 removing means 1 and an electrodialyzer (CDI) 2 and converts raw water into C
A pipe 11 for feeding the pretreatment means 1 for removing O 2 or converting it to HCO 3 − , a pipe 12 for feeding the water discharged from the pretreatment means 1 to the CDI 2 (this pipe 12 will be described later. It is divided into a water supply pipe 12a for the CDI concentrating chamber and a water supply pipe 12b for the diluting chamber.), A pipe 13 for taking out the treated water of CDI2, and a pipe 14 for taking out the concentrated water of CDI2.
上記の前処理手段１としては、例えば次の〜のよう
な手段が挙げられる。Examples of the pretreatment means 1 include the following means.
真空脱気塔。 Vacuum degassing tower.
脱炭酸塔。即ち、N2ガスにより曝気する。この場
合、酸を添加し、pHを低く（pH:5.0〜5.5程度）して曝
気するのが有利である。Decarbonation tower. That is, it is aerated with N 2 gas. In this case, it is advantageous to add an acid and lower the pH (pH: about 5.0 to 5.5) for aeration.
膜脱気塔。 Membrane degassing tower.
アルカリを添加してpHを約７以上、好ましくは約pH
7〜10に調整し、溶存するCO2をHCO3 -又はCO3 2-に変え
る。アルカリとしては、NaOH、KOH等を用いることがで
きる。Add pH to about 7 or more, preferably about pH
Adjust to 7-10 and change dissolved CO 2 to HCO 3 - or CO 3 2- . As the alkali, NaOH, KOH or the like can be used.
かかる構成の純水製造装置において、工業用水、市水、
井水などの原水は、前処理手段１にてCO2が除去される
か、又はCO2がHCO3 -に転化された後、CDI2に供給され
る。In the pure water producing apparatus having such a configuration, industrial water, city water,
Raw water such as well water is supplied to CDI 2 after CO 2 is removed by the pretreatment means 1 or CO 2 is converted into HCO 3 − .
次にCDI2における処理について、第２図を参照して説明
する。図示の如く、CDI2は、容器２内に複数のアニオン
交換膜Ａとカチオン交換膜Ｃとが交互に並列に配置され
ており、それぞれ濃縮室21と希釈室22とが交互に隔成さ
れている。そして、希釈室22には、アニオン交換樹脂と
カチオン交換樹脂との混合物23が充填されている。24は
−極、25は＋極である。Next, the processing in CDI2 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in CDI2, a plurality of anion exchange membranes A and cation exchange membranes C are alternately arranged in parallel in a container 2, and a concentration chamber 21 and a dilution chamber 22 are alternately separated from each other. . The dilution chamber 22 is filled with a mixture 23 of an anion exchange resin and a cation exchange resin. 24 is a minus pole and 25 is a plus pole.
前処理された原水は、配管12から、CDI2の濃縮室21への
給水配管12及び希釈室22への給水配管12bに分岐され、
それぞれ濃縮室21及び希釈室22に供給される。The pretreated raw water is branched from the pipe 12 into a water supply pipe 12 to the concentration chamber 21 of the CDI 2 and a water supply pipe 12b to the dilution chamber 22,
It is supplied to the concentration chamber 21 and the dilution chamber 22, respectively.
CDI2に供給された水は、前述の第４図にて説明した原理
により、Na+等のカチオンはカチオン交換膜Ｃを透過し
て、Cl-等のアニオンはアニオン交換膜Ａを透過して、
それぞれ濃縮室21内に濃縮される。CO2が転化して生成
したHCO3 -等も、アニオン交換膜Ａを透過して濃縮室21
内に濃縮される。このようにしてアニオン、カチオンが
除去された処理水は、希釈室22より配管13を経て排出さ
れ必要に応じて後処理された後、コースポイントへ送給
される。濃縮室21内の濃縮水は配管14より排出される。In the water supplied to CDI2, cations such as Na + permeate the cation exchange membrane C and anions such as Cl − permeate the anion exchange membrane A according to the principle described in FIG.
Each is concentrated in the concentration chamber 21. HCO CO 2 is generated by the conversion 3 -, etc. Also, concentrating chamber through the anion exchange membrane A 21
Is concentrated in. The treated water from which the anions and cations have been removed in this way is discharged from the diluting chamber 22 through the pipe 13, post-treated as necessary, and then fed to the course point. The concentrated water in the concentrating chamber 21 is discharged from the pipe 14.
本発明においては、前処理手段の前段あるいは後段に逆
浸透膜分離器（RO）を設けても良い。In the present invention, a reverse osmosis membrane separator (RO) may be provided before or after the pretreatment means.
ROを配設することにより、原水中の電解質、TOC成分を
効率的に除去することができ、CDIにおける負荷を低減
し、高純度の処理水を得ることができる。By disposing RO, the electrolyte and TOC components in the raw water can be efficiently removed, the load on the CDI can be reduced, and highly purified treated water can be obtained.
また、このようにROを設けた場合には、CDIの濃縮水をR
Oの上流側に循環しても良い。この場合には、廃水量の
低減及び原水量の節水を図ることが可能とされる。When RO is installed in this way, the concentrated water of CDI is
It may be circulated upstream of O. In this case, it is possible to reduce the amount of waste water and save the amount of raw water.
なお、ROに装着する逆浸透膜としては、ポリアミド膜、
酢酸セルロース膜、アラミド系膜等の通常の市販膜を用
いることができる。As a reverse osmosis membrane to be attached to the RO, a polyamide membrane,
Usual commercially available membranes such as cellulose acetate membranes and aramid membranes can be used.
以下、実験例について説明する。Hereinafter, experimental examples will be described.
実験例１（本発明例） 第１図に示す本発明の純水製造装置を用い、神奈川県厚
木市水を処理した。ただし、前処理手段１の前段には、
架橋アラミド系複合膜を有するスパイラル型８インチモ
ジュールを内蔵した逆浸透分離器を配列した。前処理手
段１としては、NaOHを添加して原水のpHを7.0に調整す
るよう構成された手段を採用した。Experimental Example 1 (Example of the present invention) Using the pure water producing apparatus of the present invention shown in FIG. 1, water was treated in Atsugi City, Kanagawa Prefecture. However, before the preprocessing means 1,
A reverse osmosis separator incorporating a spiral type 8-inch module having a crosslinked aramid-based composite membrane was arranged. As the pretreatment means 1, a means configured to add NaOH to adjust the pH of the raw water to 7.0 was adopted.
また、CDIとしては、ポリプロピレン系樹脂のアニオン
交換膜及びカチオン交換膜（１枚当り約0.5m2）を各30
枚、第２図に示すように交互に配列し（第２図に示す図
では、希釈室は３室しか形成されていないが、本実施例
においては、各々30枚のアニオン交換膜及びカチオン交
換膜を用いて、希釈室を30室形成した）、Ｈ形強酸性ア
ニオン交換樹脂とOH形強塩基性アニオン交換樹脂を容積
比40:60で混合したもの約30を各希釈室に充填したも
のを用いた。Also, as CDI, polypropylene resin anion exchange membrane and cation exchange membrane (about 0.5 m 2 per sheet) are used for each 30
The plates are alternately arranged as shown in FIG. 2 (in the drawing shown in FIG. 2, only three dilution chambers are formed, but in the present embodiment, 30 anion exchange membranes and 30 cation exchange membranes are used. Using a membrane, 30 dilution chambers were formed), H type strong acidic anion exchange resin and OH type strong basic anion exchange resin were mixed at a volume ratio of 40:60, and about 30 were filled in each dilution chamber. Was used.
CDIの通水条件は下記の通りとした。The water flow conditions for CDI are as follows.
給 水 量:1.2m2/hr 処理水流量:1.0m3/hr 濃縮水流量:0.2m3/hr 電 圧 :100V 水 温 :17℃ CDIの給水水質及びCDIの処理水水質を第１表に示す。Water supply: 1.2m 2 / hr Treated water flow: 1.0m 3 / hr Condensate flow: 0.2m 3 / hr Voltage: 100V Water temperature: 17 ℃ CDI feedwater quality and CDI treated water quality are shown in Table 1. Shown in.
実験例２（比較例） NaOHの添加を行なわなかったこと以外は、実験例１と同
様にして処理を行なった。Experimental Example 2 (Comparative Example) Treatment was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that NaOH was not added.
結果を第１表に示す。The results are shown in Table 1.
第１表より、本発明の純水製造装置によれば、極めて高
純度の純水が得られることが明らかである。 From Table 1, it is clear that the pure water producing apparatus of the present invention can obtain pure water of extremely high purity.
［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、 極めて高純度の水を安定かつ連続的に採水すること
ができる。[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the pure water production apparatus of the present invention, extremely high-purity water can be stably and continuously sampled.
CDIを利用した処理であるため、樹脂の再生が不要
であり、従って、処理を要する廃水の排出がない。Since the treatment uses CDI, there is no need to regenerate the resin, and therefore, waste water that requires treatment is not discharged.
等の優れた効果が奏され、比抵抗が高く極めて高純度の
純水を効率的に製造することが可能となる。It is possible to efficiently produce pure water having high specific resistance and extremely high purity.
第１図は本発明の純水製造装置の一実施例を示す系統
図、第２図はCDIの一実施例を示す系統図、第３図は全
炭酸存在比とpHとの関係を示すグラフ、第４図はCDIの
原理を説明する構成図である。 １……前処理手段、２……CDI。FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment of the pure water producing apparatus of the present invention, FIG. 2 is a system diagram showing one embodiment of CDI, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the total carbonic acid abundance ratio and pH. , FIG. 4 is a block diagram for explaining the principle of CDI. 1 ... Pretreatment means, 2 ... CDI.
Claims (2)
に交互に配列して濃縮室と希釈室とを交互に形成してな
り、前記希釈室にはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹
脂とが混合されて充填されている電気透析器を備える純
水製造装置であって、 該電気透析器に供給される原水を脱炭酸処理して溶存す
るCO2を除去する手段を備えることを特徴とする純水製
造装置。1. A plurality of anion exchange membranes and cation exchange membranes are alternately arranged to alternately form a concentrating chamber and a diluting chamber, and the diluting chamber is mixed with an anion exchange resin and a cation exchange resin. A pure water production apparatus comprising an electrodialyzer filled with water, comprising a means for decarbonating raw water supplied to the electrodialyzer to remove dissolved CO 2. Manufacturing equipment.
を交互に配列して濃縮室と希釈室とを交互に形成してな
り、前記希釈室にはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹
脂とが混合されて充填されている電気透析器を備える純
水製造装置であって、 該電気透析器に供給される原水にアルカリを添加して溶
存するCO2をHCO3 -に転化する手段を備えることを特徴と
する純水製造装置。2. A plurality of anion exchange membranes and cation exchange membranes are alternately arranged to alternately form a concentration chamber and a dilution chamber, and the dilution chamber is mixed with an anion exchange resin and a cation exchange resin. A pure water production apparatus equipped with an electrodialyzer filled with water, comprising means for converting dissolved CO 2 into HCO 3 − by adding an alkali to raw water supplied to the electrodialyzer. Pure water production equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63187642A JPH0759296B2 (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | Pure water production equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63187642A JPH0759296B2 (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | Pure water production equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240221A JPH0240221A (en) | 1990-02-09 |
| JPH0759296B2 true JPH0759296B2 (en) | 1995-06-28 |
Family
ID=16209689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63187642A Expired - Lifetime JPH0759296B2 (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | Pure water production equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759296B2 (en) |
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- 1988-07-27 JP JP63187642A patent/JPH0759296B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH0240221A (en) | 1990-02-09 |
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