JPH0780259A

JPH0780259A - 逆浸透膜および逆浸透膜分離素子の処理方法

Info

Publication number: JPH0780259A
Application number: JP22875193A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Okazaki; 素弘岡崎; Yoshinari Fusaoka; 良成房岡; Hideo Murakishi; 英男村岸
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【構成】(1) 逆浸透膜を酸水溶液、アルカリ水溶液、も
しくはその両方で洗浄することを特徴とする逆浸透膜の
処理方法。 (2) 逆浸透膜を分離素子として装置化した後に、酸水溶
液、アルカリ水溶液、もしくはその両方で洗浄すること
を特徴とする逆浸透膜分離素子の処理方法。【効果】本発明の膜および膜分離素子の処理方法によっ
て、膜分離素子自身からの不純物発生が大幅に低減でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中に存在する不純物
ができるだけ少ないことが要求される、高純度超純水を
製造する逆浸透膜および該逆浸透膜からなる膜分離素子
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療、電子機器、精密機器等の分
野で、超純水の需要が急速に増加しており、特にＬＳＩ
や超ＬＳＩを生産する電子工業では、その中間製品であ
る半導体ウエハーの洗浄等に、大量の超純水が必要であ
る。

【０００３】この超純水としては、イオン、ＴＯＣ（総
有機炭素）成分及び溶存シリカ濃度がｐｐｂのオーダー
もしくはそれ以下であり、かつ微粒子数が数個／mlのオ
ーダーである水が使用されており、この水質が、製品の
歩留りに大きな影響を及ぼす。

【０００４】従来この超純水としては、原水である工業
用水、市水、井水、水道水等を、凝集沈殿装置、砂瀘過
器、イオン交換樹脂、逆浸透装置、限外瀘過装置、脱気
装置、紫外線照射装置、混床式ポリッシャー等を組み合
わせた純水処理装置によって純水とし、さらに、これを
ユースポイント直前で、精密瀘過装置又は限外瀘過装置
で処理して得られたものを用いていた。

【０００５】ところが近年、ＬＳＩの集積度が増加する
につれ、その歩留りの向上のために、超純水水質への要
求がより厳しいものになってきている。特に、イオン性
物質、ＴＯＣ成分の低減は重要な課題である。このた
め、これら不純物の除去効率が高い逆浸透装置を、従来
の設置場所であるイオン交換樹脂の前段だけでなく、イ
オン交換樹脂の後段あるいはユースポイント直前に設置
し、溶出物の除去を図るシステムが増加している。

【０００６】このイオン交換樹脂後段等に使用される逆
浸透装置への要求特性としては、該装置自身からの不純
物（イオン性物質、ＴＯＣ成分、微粒子等）の溶出がで
きるだけ少ないこと、ＴＯＣ成分等不純物の排除率が高
いこと、膜透過流束が大きいこと等が挙げられている。

【０００７】しかし、この逆浸透装置に一般的に使用さ
れている逆浸透膜分離素子を適用した場合、原水側の不
純物は除去するものの、分離素子自身からの不純物発生
があり、トータルとして不純物が除去されているとはい
えない場合があった。

【０００８】例えば、逆浸透装置を超純水製造システム
に導入した場合、その処理水の不純物濃度（イオン性物
質、ＴＯＣ成分など）が原水と同じレベルになるまで超
純水で洗浄する必要があるが、この同じレベルに達する
までの時間、いわゆる立上り時間が長くなると、前述の
種々の装置により処理したコストの高い超純水を多量に
消費し、かつその間生産水を得ることができない。従っ
て、機会損失を含めて多大な経済的損失になるため、そ
の改善が要求されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のごと
き従来技術の欠点を改善するため、逆浸透膜分離素子の
不純物発生源である逆浸透膜、分離素子構成部材を、酸
水溶液、アルカリ水溶液あるいはその両者で洗浄するこ
とで、該膜分離素子からの不純物の溶出を防止し、イオ
ン交換樹脂後段およびユースポイント直前等で使用可能
であるクリーンな逆浸透膜分離素子を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は下記の構成を有する。

【００１１】「（１）逆浸透膜膜を酸水溶液、アルカリ
水溶液、もしくはその両方で洗浄することを特徴とする
逆浸透膜の処理方法。

【００１２】（２）逆浸透膜を分離素子として装置化し
た後に、酸水溶液、アルカリ水溶液、もしくはその両方
で洗浄することを特徴とする逆浸透膜分離素子の処理方
法。」以下、本発明を詳細に説明する。

【００１３】通常、膜分離素子からの不純物、特にイオ
ン性物質、ＴＯＣ成分の溶出源としては、多孔性支持体
製膜時の残存有機溶媒、該支持体に使用される繊維で構
成される基材自身からの溶出物、分離素子構成部材から
の溶出物、機能膜層形成時の未反応物である残存モノマ
ー成分が挙げられるが、特に、残存モノマーによる影響
が最も大きい。

【００１４】残存モノマーとしては、有機アミン成分、
有機酸クロライド成分およびその加水分解生成物である
有機酸が代表として挙げられる。有機アミン成分は弱ア
ルカリ性、有機酸クロライドおよびその加水分解生成物
である有機酸は弱酸性であるから、酸およびアルカリに
よる洗浄は、以下に示す如く非常に効果的である。

【００１５】酸あるいはアルカリはそれぞれ、イオン交
換樹脂と同様の原理で、荷電性物質に付着あるいは吸着
されている陽イオン、陰イオンを速やかに水素イオンあ
るいは水酸イオンと交換する。また、非荷電性物質に付
着あるいは吸着されているアルカリ性、酸性の残存不純
物成分が、酸あるいはアルカリにより、中和、イオン化
され可溶化されるため、洗浄が容易になる。

【００１６】有機アミン成分、有機酸クロライド成分お
よびその加水分解生成物である有機酸成分は、ＴＯＣ成
分でもあるため、酸およびアルカリによる洗浄は、イオ
ン性物質のみならずＴＯＣ成分の除去にも非常に効果的
である。

【００１７】本発明の処理方法が適用できる逆浸透膜と
しては、特に限定されるものではないが、例えば複合型
逆浸透膜が挙げられる。複合型逆浸透膜は、多孔性支持
体上に界面重縮合反応、架橋反応、ポリマーコーティン
グ、モノマー重合法などで分離を司る機能膜層を形成し
たものである。機能膜層は、厚さ１００００オングスト
ローム以下であり、一般に、数オングストロームから数
十オングストロームの微細孔を有するかあるいは細孔を
持たない無孔性の緻密層である。多孔性支持体として
は、例えば、一方の側に微細孔を有する緻密層があり、
他方にこれより孔径の大きい細孔を持つ非対称構造の膜
などがある。また、支持体は平膜あるいは中空糸状のも
のなどがあり、平膜の場合は織物、不織布など繊維で構
成される基材で裏打ちされていてもよい。

【００１８】多孔性支持体の素材としては、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド
スルホン、ポリフェニレンスルホン等スルホン基を有す
るポリマー、ポリフェニレンオキサイド等のポリエーテ
ル系ポリマー、ポリフェニレンサルファイド等のチオエ
ーテル系ポリマー、ポリアクリロニトリル等のビニル系
ポリマー、ナイロン６、ナイロン６６といったポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート等のポリエステル、ポリイミド等のイミド系ポ
リマーなどの公知の素材が挙げられる。

【００１９】機能膜層の成分としては、架橋ポリアミ
ド、芳香族ポリアミド、架橋全芳香族ポリアミド、ポリ
アミド酸、ポリイミド、ポリアミドヒドラジド、ポリイ
ミダゾロン、ポリスルホンアミド、ポリベンズイミダゾ
ール、ポリアリーレンオキシド、酢酸セルロースなどが
挙げられる。

【００２０】膜の形態としては、平膜、管状膜、中空糸
膜といった公知の形態のものをとることができる。さら
に、膜分離素子は、これら平膜、管状膜、中空糸膜など
を、支持板、ネット、外筒などの他の部材とともに組込
んだものである。その形態は、プレートアンドフレーム
型、スパイラル型、チューブラー型、中空糸型といった
公知の形態のものをとることができるが、本発明はこれ
ら形態によって左右されるものではない。

【００２１】本発明で用いる酸水溶液およびアルカリ水
溶液としては、酸性物質、アルカリ性物質を水に溶解し
たものが挙げられる。酸水溶液は、ｐＨ５を越えると水
素イオン濃度が不足してイオン交換作用および洗浄性が
低下するため、ｐＨ５以下のものが好ましい。ただし、
ｐＨ１以下では加水分解により支持体を含めた膜自体が
劣化する可能性があるため、ｐＨ１〜５の範囲がより望
ましい。アルカリ水溶液は、ｐＨ９未満では水酸イオン
濃度が不足してイオン交換作用および洗浄性が低下する
ため、ｐＨ９以上が好ましく、ｐＨ１２以上では加水分
解により支持体を含めた膜自体が劣化する可能性がある
ため、ｐＨ９〜１２の範囲がより望ましい。

【００２２】酸性物質としては、塩酸、硫酸、硝酸等の
無機酸、クエン酸、シュウ酸等の有機酸が使用でき、単
独としてあるいはこれら複数を混合して使用しても、界
面活性剤等の他の物質と混合して使用してもさしつかえ
ない。アルカリ性物質としては、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、アンモニア等が使用でき、単独としてあ
るいはこれら複数を混合して使用しても、界面活性剤等
の他の物質と混合して使用してもさしつかえない。

【００２３】各々の水溶液は、これら酸性物質あるいは
アルカリ性物質を水に溶解して所定濃度、ｐＨに調整す
る。使用する水は、一般の蒸留水、イオン交換水、純水
などが使用できるが、逆浸透膜あるいは分離素子の用途
に応じて、イオン性物質、ＴＯＣ成分などの不純物濃度
が低いものが好ましい。

【００２４】洗浄は、酸水溶液、アルカリ水溶液のそれ
ぞれ単独でおこなっても構わないが、両方の処理方法を
用いることにより洗浄した方が効果的である。

【００２５】洗浄方法としては、膜の場合は酸水溶液ま
たはアルカリ水溶液に所定時間浸漬する方法が挙げられ
る。浸漬方法としては、長尺の平膜、中空糸を順次連続
的に浸漬を行う、所定の長さに巻きとったロール、束ご
と浸漬する、所定の大きさに膜を裁断あるいは切断後浸
漬する等の方法がある。浸漬時間は３０秒以上６時間以
下程度が適当であり、液温は２０〜９０℃が好ましい。
また、洗浄後超純水によるリンスを実施してもよい。

【００２６】分離素子の場合は、膜と同様の手順で実施
する浸漬法、該分離素子を逆浸透装置に装填した後に酸
水溶液またはアルカリ水溶液またはその両方で循環運転
を行う方法とがある。循環運転を行う場合、該水溶液量
は分離素子体積の５倍以上が好ましく、量が多いほど好
ましい。さらに好ましくは、非透過水と透過水のブロー
を行うワンパス洗浄がよい。

【００２７】運転圧力は、該水溶液が分離素子の透過側
に流れる程度にポンプで加圧を行う。洗浄時間は長いほ
ど好ましく、１時間以上であることが好ましいが、洗浄
にかける時間とエネルギーを考慮すると１〜３時間がよ
り好ましく、洗浄後、分離素子と該洗浄液とを適当な時
間接触させて放置する。さらに、非透過水と透過水をブ
ローしながら、超純水で洗浄（リンス）を行ってもよ
い。

【００２８】

【実施例】

実施例１以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。

【００２９】逆浸透素子として、ポリスルホン支持膜表
面に界面重縮合反応で架橋ポリアミド機能膜層を形成し
た、複合型逆浸透膜のスパイラル型分離素子を用いて、
以下の実験を行なった。

【００３０】洗浄方法としては、ｐＨ２の酸性水溶液、
ｐＨ１０のアルカリ性水溶液の順で、それぞれ循環運転
１時間、放置２時間の洗浄を行ない、その後、超純水を
用いて１８時間リンスを行なった。該洗浄を施した逆浸
透膜分離素子を装置に装填し、比抵抗値１８．０ＭΩ・
ｃｍ、ＴＯＣ濃度１０〜３０ｐｐｂの超純水を圧力１５
kg／cm²、流量２４０リットル／時の条件で供給した。
透過水の水質を測定した結果、比抵抗値が原水レベルと
同一になる時間は８時間、ＴＯＣ濃度が同一になる時間
は３時間であった。

【００３１】また、比較のために、本発明による洗浄を
行なわなかった逆浸透膜分離素子で同一の実験を行なっ
たところ、比抵抗値が原水レベルと同一になる時間は３
６時間、ＴＯＣ濃度が同一になる時間は２４時間であっ
た。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の膜および
膜分離素子の処理方法によって、膜分離素子自身からの
不純物発生が大幅に低減できるため、処理水の不純物濃
度（イオン性物質、ＴＯＣ成分など）が原水と同じレベ
ルに達するまでの立上り時間を飛躍的に短縮することが
可能となり、使用に際して、膜分離素子の洗浄に要する
超純水の量と洗浄時間を大幅に削減することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】逆浸透膜を酸水溶液、アルカリ水溶液、も
しくはその両方で洗浄することを特徴とする逆浸透膜の
処理方法。
【請求項２】逆浸透膜を分離素子として装置化した後
に、酸水溶液、アルカリ水溶液、もしくはその両方で洗
浄することを特徴とする逆浸透膜分離素子の処理方法。