JPH0790219B2 - 純水製造装置及び製造方法 - Google Patents

純水製造装置及び製造方法

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JPH0790219B2
JPH0790219B2 JP2206174A JP20617490A JPH0790219B2 JP H0790219 B2 JPH0790219 B2 JP H0790219B2 JP 2206174 A JP2206174 A JP 2206174A JP 20617490 A JP20617490 A JP 20617490A JP H0790219 B2 JPH0790219 B2 JP H0790219B2
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Mitsubishi Electric Corp
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    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y10S210/00—Liquid purification or separation
    • Y10S210/90—Ultra pure water, e.g. conductivity water

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、純水製造装置及び製造方法、特に、超LSI
洗浄水等に用いられる超純水を製造するための装置及び
製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 電子工業においては、多量の純水や超純水が使用されて
おり、LSIの集積度の増加に伴い、超純水に対する要求
は益々厳しくなってきている。従来、超純水はイオン交
換樹脂、紫外線殺菌器やカートリッジフィルター、逆浸
透膜（以下ROとする）、限外ろ過膜等を多段に組み合わ
せて製造されていた。
第４図は従来の純水製造装置による処理工程のフロー図
であり、原水はまず原水槽（１）に貯留された後、凝集
ろ過塔（２）において原水中の懸濁物質等が除去され
る。凝集剤としては、例えばポリ塩化アルミニウム等が
添加される。凝集ろ過塔（２）で処理された水はろ過水
槽（３）に貯えられた後、第１のイオン交換樹脂塔例え
ばカチオン交換樹脂塔（４）、脱炭酸塔（５）、アニオ
ン交換樹脂塔（６）からなるいわゆる２床３塔により原
水中のイオンの除去が行われる。また、カチオン交換樹
脂塔（４）、アニオン交換樹脂塔（６）は、水中の微粒
子や有機物の吸着除去を行う役割を持っている。アニオ
ン交換樹脂塔（６）で処理された水は、処理水槽（７）
に一時貯水され、次に熱交換器（８）、紫外線殺菌器
（９）及び保安フィルター（10）を通りRO（11）へと供
給される。RO（11）で処理された水は、RO処理水槽（1
2）に貯えられた後、第２のイオン交換樹脂通例えば混
床塔（13）にて残存するイオンの除去を行い比抵抗を10
MΩ・cm以上とし、ユースポイントやさらに高純度な超
純水を得るために超純水製造工程へと供給される。
従来の純水製造装置は上述したように構成され、RO（1
1）は数Åと最も小さいポアーサイズの膜であり、水中
のイオン、微粒子、生菌、高分子有機物やコロイダル状
シリカ等のコロイダル状物質の除去を行う。しかし、RO
（11）は薄い膜であり、しかも10〜30Kg/cm2の高圧をか
けて運転されるため、上記の各物質は一部RO（11）を通
過してしまい、特にコロイダル状物質の除去率は低いと
いう欠点があった。
［発明が解決しようとする課題］ 最近の超LSIや超々LSI用洗浄水としての超純水の水質を
得る上で最も大きな問題となっているのがコロイダル状
シリカ、コロイダル状金属、コロイダル状有機物等のコ
ロイダル状物質であった。しかるに、上述のように構成
された従来の純水製造装置では、水中に含まれるコロイ
ダル状物質を除去しにくいという問題点があった。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、RO等の膜で除去できないコロイダル状物質を
効率よく除去することができる純水製造装置及び製造方
法を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る純水製造装置は、原水中のイオンを除去
する第１のイオン交換樹脂塔と、この第１のイオン交換
樹脂塔で処理された水中のコロイダル状物質を酸化状固
形微粒子にすると共に低分子の有機物を有機酸又は炭酸
にするオゾン処理塔と、このオゾン処理塔で処理された
水中から酸化状固形微粒子、有機酸及び炭酸を除去する
第２のイオン交換樹脂塔と、この第２のイオン交換樹脂
塔で処理された水を膜処理する逆浸透膜とを備えたもの
である。
また、この発明の別の発明の係る純水製造方法は、原水
中のイオンを第１のイオン交換樹脂塔により除去し、オ
ゾン処理塔により上記第１のイオン交換樹脂塔で処理さ
れた水中のコロイダル状物質を酸化状固形微粒子にする
と共に低分子の有機物を有機酸又は炭酸にし、このオゾ
ン処理塔で処理された水中から酸化状固形微粒子、有機
酸及び炭酸を第２のイオン交換樹脂塔で除去し、この第
２のイオン交換樹脂塔で処理された水を逆浸透膜により
膜処理するものである。
［作 用］ この発明においては、強制酸化処理によりコロイダル状
物質を酸化状固形微粒子とし粒子径を増大させることに
より後の工程でこれを除去し易くし、この微粒子を第２
のイオン交換樹脂塔により除去して膜の目づまりを防止
した後、第２のイオン交換樹脂塔で除去できなかった微
粒子を逆浸透膜で除去するので、コロイダル状物質を効
率良く純水から除去することができる。
［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例による純水製造装置による
処理工程を示すフロー図であり、（１）〜（13）は上述
した従来の純水製造装置におけるものと全く同一であ
る。アニオン交換樹脂塔（６）で処理された水は処理水
槽（７）に貯えられた後、オゾン処理塔（14）へ導かれ
強制酸化処理が行われる。水中のコロイダル状物質は、
膜の中で最もポアーサイズの小さいRO（11）をも一部通
過してしまうことが従来の超純水製造装置の問題点であ
った。そこで、強制酸化処理の１つであるオゾン処理塔
（14）を設け、コロイダル状物質を強制的に酸化状固形
微粒子とする。また、このオゾン処理により、コロイダ
ル状物質が酸化状固形微粒子となると共に、低分子の有
機物は有機酸や炭酸へと酸化される。
第２図はオゾン処理塔（14）の概略断面図であり、処理
水は供給口（21）から反応槽（22）内に供給される。一
方、図示しないオゾン発生器で発生したオゾンは、オゾ
ン供給管（26）により反応槽（22）内に導入され、オゾ
ン供給管（26）の先端の接続されたオゾン散気管（27）
によりバブリングされる。オゾンにより強制酸化処理さ
れた水は、反応槽出口管（23）を通りオゾン処理槽（2
4）に貯水され、オゾン処理水出口（25）から排出され
る。また、未反応のオゾンはオゾン排出口（28）から系
外に排出される。なお、オゾン処理の際、反応槽（22）
内に過酸化水素を添加してもよく、過酸化水素を添加す
ることにより、酸化力はさらに強くなり、コロイダル状
物質を強制的に酸化状固形微粒子とする能力が増大す
る。
オゾン酸化処理された水中にはオゾンが溶解しているた
め、直接混床塔（13）へ通水すると、イオン交換樹脂の
酸化劣化の原因となる。そこで、活性炭塔（15）でオゾ
ンを分解するか、又はNaHSO3等の還元剤を用いてオゾン
の除去を行った後、混床塔（13）へ通水する。ここで、
混床塔（13）を設けたのは、オゾン処理によりコロイダ
ル状物質が酸化状固形微粒子となるため、微粒子数の増
加によりRO（11）が目づまりするのを防止するためであ
り、混床塔（13）により微粒子の除去を行った後、RO
（11）へ処理された水を供給する。また、この混床塔
（13）でオゾン処理により分解した有機酸や炭酸が除去
されるため、水中の全有機体炭素量は低減する。
次いで、混床塔（13）で処理された水は熱交換器（８）
等を通り、RO（11）で処理される。RO（11）としては、
前の工程でオゾンを使用しているため、長期的な酸化劣
化を防止するために、耐酸化性のある膜を使用すること
が望ましく、例えば全芳香族ポリアミド系樹脂又は酢酸
セルロース系樹脂で作られた逆浸透膜が好適に使用でき
る。このRO（11）により、混床塔（13）で除去できなか
った酸化状固形微粒子の除去、及びオゾン処理で酸化さ
れていない比較的高分子の有機物も除去される。
次に、この発明による純水製造装置を用いて得られた純
水の水質結果を次の表に示す。
混床塔入口における水の0.07μｍ以上の微粒子は、オゾ
ン処理を行った場合、26000個/mlから51000個/mlと約２
倍に増えており、同時に蒸発残留物量が同じ1000ppbで
あることから、コロイダル状物質がオゾン処理により酸
化状固形微粒子となっていることが判る。なお、蒸発残
留物量はコロイダル状物質の量の指標となるものであ
り、蒸発残留物はコロイダル状物質及び微粒子の合計量
を表す。次に、RO出口の水は、蒸発残留物量が100ppbか
ら10ppbと10分の１に減っており、コロイダル状物質が
大幅に減少し10倍高純度な純水を得ることができた。
なお、上述した実施例では、２床３塔による処理後にオ
ゾン処理塔、混床塔、ROを設置しているが、第３図に示
すように、２床３塔を活性炭塔（15）の後など任意の点
に設置することができる。また、第２のイオン交換樹脂
塔として混床塔の代わりに２床３塔を用いてもよく、又
はこれらを併用してもよい。さらに、第２のイオン交換
樹脂塔はアニオン交換樹脂単独であってもよい。
［発明の効果］ この発明は、以上説明したとおり、強制酸化処理により
コロイダル状物質を強制的に酸化状固形微粒子とした
後、第２のイオン交換樹脂塔による処理を行い、その
後、逆浸透膜で膜処理を行うので、純水中のコロイダル
状物質を効率よく除去することができるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による純水製造装置による
処理工程を示すフロー図、第２図はオゾン処理塔の概略
断面図、第３図はこの発明の他の実施例による純水製造
装置による処理工程を示すフロー図、第４図は従来の純
水製造装置による処理工程を示すフロー図である。 図において、（１）は原水槽、（２）は凝集ろ過槽、
（３）はろ過水槽、（４）はカチオン交換樹脂塔、
（５）は脱炭酸塔、（６）はアニオン交換樹脂塔、
（７）は処理水塔、（８）は熱交換器、（９）は紫外線
殺菌器、（10）は保安フィルター、（11）はRO（逆浸透
膜）、（13）は混床塔、（14）はオゾン処理塔、（15）
は活性炭塔、（21）は供給口、（22）は反応槽、（23）
は反応槽出口管、（24）はオゾン処理槽、（25）はオゾ
ン処理水出口、（26）はオゾン供給管、（27）はオゾン
散気管である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 9/00 Ｆ Ｈ Ｊ Ｎ Ｐ Ｒ ５０３ Ｂ ５０４ Ｂ (72)発明者 柳 基典 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−141694（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】原水中のイオンを除去する第１のイオン交
    換樹脂塔と、 この第１のイオン交換樹脂塔で処理された水中のコロイ
    ダル状物質を酸化状固形微粒子にすると共に低分子の有
    機物を有機酸又は炭酸にするオゾン処理塔と、 このオゾン処理塔で処理された水中から酸化状固形微粒
    子、有機酸及び炭酸を除去する第２のイオン交換樹脂塔
    と、 この第２のイオン交換樹脂塔で処理された水を膜処理す
    る逆浸透膜と を備えたことを特徴とする純水製造装置。
  2. 【請求項２】原水中のイオンを第１のイオン交換樹脂塔
    により除去し、 オゾン処理塔により上記第１のイオン交換樹脂塔で処理
    された水中のコロイダル状物質を酸化状固形微粒子にす
    ると共に低分子の有機物を有機酸又は炭酸にし、 このオゾン処理塔で処理された水中から酸化状固形微粒
    子、有機酸及び炭酸を第２のイオン交換樹脂塔で除去
    し、 この第２のイオン交換樹脂塔で処理された水を逆浸透膜
    により膜処理することを特徴とする純水製造方法。
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