JPH0929233A

JPH0929233A - 被処理水中の過酸化水素の除去方法及び水処理装置

Info

Publication number: JPH0929233A
Application number: JP20527495A
Authority: JP
Inventors: Noriko Uchiyama; 紀子内山; Kazuhiko Kawada; 和彦川田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-02-04
Anticipated expiration: 2015-07-19
Also published as: JP3256647B2

Abstract

(57)【要約】【目的】超純水製造システムの純水系（１次純水系及
び２次純水系）や回収系において、不純物や微粒子の溶
出、混入による水質の悪化、微粒子の増加を生じさせる
ことなく、被処理水中の過酸化水素を除去する。【構成】過酸化水素を含む被処理水を、合成有機重合
体の熱分解物である合成炭素系粒状吸着剤に接触させ
る。例えば、被処理水に過酸化水素の存在下で紫外線照
射を行う紫外線照射装置４０の後段に、紫外線照射装置
４０の処理水を合成炭素系粒状吸着剤に接触させる過酸
化水素除去装置４２を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理水中に含まれる
過酸化水素を除去する方法に関し、特に、超純水製造シ
ステムの純水系（１次純水系及び２次純水系）や回収系
で好適に使用される過酸化水素の除去方法に関する。ま
た、本発明は、前記方法を使用した水処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】超純水の製造システムとしては、例えば
図３に示すものが一般的である。図３の超純水製造シス
テムは、１次純水系システムＡ、２次純水系システムＢ
及び回収系システムＣによって構成され、電子産業用の
超純水の製造に使用されるものである。

【０００３】１次純水系システムＡにおいて、２は凝集
沈殿・濾過装置、４は活性炭濾過装置、６は２床３塔式
イオン交換装置、８はオゾン添加・紫外線照射装置、１
０は活性炭濾過装置、１２は混床式イオン交換装置、１
４は真空脱気装置、１６は逆浸透膜装置を示す。逆浸透
膜装置１６の透過水は、２次純水系システムＢに送られ
る。

【０００４】２次純水系システムＢにおいて、１８はタ
ンク、２０は紫外線照射（酸化）装置、２２はカートリ
ッジポリシャ、２４は限外濾過膜装置を示す。限外濾過
膜装置２４を出た超純水は、一部はユースポイント２６
に送られて使用され、残部はタンク１８に循環される。
また、ユースポイント２６で使用された超純水の排水
は、回収系システムＣに送られる。

【０００５】回収系システムＣにおいて、２８は弱塩基
性イオン交換樹脂を用いたイオン交換装置、３０は紫外
線照射（酸化）装置、３２は活性炭濾過装置、３４は混
床式イオン交換装置を示す。この場合、紫外線照射装置
３０の手前において、被処理水に過酸化水素が添加され
る。回収系システムＣの混床式イオン交換装置３４の出
口水は、１次純水系システムＡの例えば２床３塔式イオ
ン交換装置６の手前に戻され、再利用される。

【０００６】超純水製造システムでは、被処理水中に含
まれる過酸化水素を除去する工程がある。例えば、図３
のシステムでは、１次純水系システムＡの活性炭濾過装
置１０及び回収系システムＣの活性炭濾過装置３２で過
酸化水素の除去を行っている。すなわち、１次純水系シ
ステムＡのオゾン添加・紫外線照射装置８及び回収系シ
ステムＣの紫外線照射装置３０では、オゾンや過酸化水
素に紫外線を照射すると有機物を完全分解できるヒドロ
キシルラジカルが生成することを利用して、主にＴＯＣ
の除去を行っている。そのため、１次純水系システムＡ
のオゾン添加・紫外線照射装置８の出口水中には該装置
８で副生成した過酸化水素が残存し、回収系システムＣ
の紫外線照射装置３０の出口水中には未反応の過酸化水
素が残存しているので、後段に活性炭濾過装置１０、３
２を設置して過酸化水素を除去しているものである。

【０００７】被処理水中に含まれる過酸化水素の除去方
法としては、活性炭を用いる方法、カタラーゼ等の酵素
を用いる方法、酸化還元反応を利用する方法などがある
が、前述したように、超純水製造システムでは活性炭を
用いるのが一般的である。この場合、電子産業用超純水
製造システムの純水系、回収系における過酸化水素の除
去では、通常、活性炭を充填塔方式で使用し、線流速１
０〜２０ｍ／ｈの条件で活性炭に被処理水を接触させて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、超純
水製造システムにおける被処理水中の過酸化水素の除去
方法としては、被処理水を活性炭に接触させる方法が一
般的である。しかし、活性炭は、過酸化水素除去能力に
優れている反面、金属、無機イオン、シリカ等の不純
物をパーセントのオーダーで含む、使用に伴い微粉炭
が発生する、といった欠点を有する。

【０００９】活性炭の含有する金属、無機イオン、シリ
カ等の不純物は、予め純水や酸による洗浄で低減するこ
とは可能であるが、完全に除去することはできない。そ
のため、超純水製造システムで過酸化水素の除去に活性
炭を用いた場合、金属、無機イオン、シリカ等が被処理
水中に溶出あるいは混入し、微量域（ｐｐｂオーダー）
での水質の悪化が起こり、後段に用いられているイオン
交換樹脂や膜への負荷が増大する。また、微粉炭も洗浄
によって初期発生は低減できるが、定常的な微粉炭の発
生は防ぐことができない。そのため、超純水製造システ
ムで過酸化水素の除去に活性炭を用いた場合、後段での
膜目詰まり等の問題が生じる。

【００１０】特に、電子産業用の超純水製造システムに
おける過酸化水素除去の対象となる被処理水、例えば図
３の活性炭濾過装置１０、３２の被処理水は、処理対象
物質（過酸化水素）以外の不純物（金属、無機イオン、
シリカ等）がｐｐｔ〜ｐｐｂオーダーと少ないので、過
酸化水素の除去に活性炭を使用した場合、不純物や微粉
炭の溶出、混入による水質の悪化、微粒子の増加が大き
な問題となる。そのため、過酸化水素除去に用いる材質
のクリーン度が要求されていた。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、不純物や微粒子の溶出、混入による水質の悪化、微
粒子の増加を生じさせることなく、被処理水中の過酸化
水素を良好に除去することができる被処理水中の過酸化
水素の除去方法、及び、該方法を用いた水処理装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため、過酸化水素除去用の材料について種々
検討を行った結果、合成炭素系粒状吸着剤が過酸化水素
除去能力に優れている上、クリーンであり、この合成炭
素系粒状吸着剤に被処理水を接触させることにより、不
純物や微粒子の溶出、混入による水質の悪化、微粒子の
増加を生じさせることなく、被処理水中の過酸化水素を
確実に除去できることを知見し、本発明をなすに至っ
た。

【００１３】したがって、本発明は、過酸化水素を含む
被処理水を合成炭素系粒状吸着剤に接触させることを特
徴とする被処理水中の過酸化水素の除去方法を提供す
る。

【００１４】また、本発明は、下記（ａ）、（ｂ）の水
処理装置を提供する。（ａ）被処理水に過酸化水素の存在下で紫外線照射を行
う紫外線照射装置と、該紫外線照射装置の後段に設置さ
れ、紫外線照射装置の処理水を合成炭素系粒状吸着剤に
接触させる過酸化水素除去装置とを備えたことを特徴と
する水処理装置。（ｂ）被処理水にオゾンの存在下で紫外線照射を行う紫
外線照射装置と、該紫外線照射装置の後段に設置され、
紫外線照射装置の処理水を合成炭素系粒状吸着剤に接触
させる過酸化水素除去装置とを備えたことを特徴とする
水処理装置。

【００１５】本発明で用いる合成炭素系粒状吸着剤は、
合成有機重合体の熱分解物であり、好ましくは、巨大多
孔性合成有機重合体の部分的熱分解粒子である。本発明
では、かかる合成炭素系粒状吸着剤として、例えば、特
公昭６３−１７４８５号公報及び特開平１−３０８８１
７号公報に記載されたものを用いることができる。

【００１６】特公昭６３−１７４８５号公報に記載され
た合成炭素系粒状吸着剤は、スルホネート、カルボキシ
ル、アミン、ハロゲン、酸素、スルホン酸塩、カルボン
酸塩及び四級アミン塩から選ばれる炭素固定成分を含有
し、かつエチレン系不飽和単量体の１種若しくはそれ以
上を縮合して巨大多孔性（マクロポーラス）重合体を生
じ得る単量体又はこれらの混合物から誘導される巨大多
孔性合成重合体を、不活性雰囲気中において約３００〜
約９００℃で熱分解して得られる部分的熱分解粒子であ
る。この中で好ましいものとしては、巨大気孔率を有す
るスルホン化スチレン／ジビニルベンゼン共重合体の部
分的熱分解物が挙げられる。

【００１７】特開平１−３０８８１７号公報に記載され
た合成炭素系粒状吸着剤は、ポリスルホン化された巨大
多孔性の架橋されたビニル芳香族ポリマーを、約３００
〜約１２００℃で熱分解して得られる部分的熱分解粒子
であり、マルチモード孔径分布及び約０．０２ｃｍ³／
ｇの最小微小孔容積を有するものである。マルチモード
孔径分布とは、孔径分布において少なくとも２つのピー
クが存在することをいい、微小孔とは、平均径約０．１
０〜約３．５ｎｍの孔をいい、ポリスルホン化とは、芳
香核当たり平均１より多くのスルホン基を導入するスル
ホン化法をいう。

【００１８】合成炭素系粒状吸着剤として、具体的に
は、ロームアンドハース社製のアンバーソーブ（商品
名）を好適に使用することができる。アンバーソーブ
は、巨大網目構造を有するスチレン−ジビニルベンゼン
タイプのスルホン酸型イオン交換樹脂の熱分解物であ
る。アンバーソーブの中では、グレード５７２が特に好
ましい。アンバーソーブ５７２は、表面積１１００ｍ²
／ｇ程度、孔容積０．８４ｃｍ³／ｇ程度、ミクロ孔容
積０．４１ｃｍ³／ｇ程度、メソ孔容積０．１９ｃｍ³／
ｇ程度、マクロ孔容積０．２４ｃｍ³／ｇ程度、灰分含
有率０．０５％以下、粒子径０．３００〜０．８５０ｍ
ｍ（ふるいＮＯ．（ＡＳＴＭによる）５０〜２０）、嵩
密度０．４９ｇ／ｃｍ³程度の物性値を有するものであ
る。

【００１９】本発明に係る被処理水中の過酸化水素の除
去方法は、過酸化水素を含む被処理水を、前述した合成
炭素系粒状吸着剤に接触させるものである。この場合、
合成炭素系粒状吸着剤への被処理水の接触は、充填塔方
式で行うことが過酸化水素の除去効率の点で好ましい。
このように充填塔方式で被処理水を合成炭素系粒状吸着
剤に接触させる場合、通水条件は線流速１００ｍ／ｈ以
下、特に２０〜５０ｍ／ｈとすることが適当である。線
流速が１００ｍ／ｈを超えると、過酸化水素が十分に除
去されないことがある。

【００２０】（ａ）の水処理装置は、図１に示すよう
に、被処理水に過酸化水素の存在下で紫外線照射を行う
紫外線照射装置４０と、該紫外線照射装置４０の後段に
設置され、紫外線照射装置４０の処理水を合成炭素系粒
状吸着剤に接触させる過酸化水素除去装置４２とを備え
たものである。

【００２１】また、（ｂ）の水処理装置は、図２に示す
ように、被処理水にオゾンの存在下で紫外線照射を行う
紫外線照射装置５０と、該紫外線照射装置５０の後段に
設置され、紫外線照射装置５０の処理水を合成炭素系粒
状吸着剤に接触させる過酸化水素除去装置５２とを備え
たものである。

【００２２】前記紫外線照射装置４０、５０は、過酸化
水素やオゾンに紫外線を照射することにより生成するヒ
ドロキシルラジカルによってＴＯＣ等の除去を行ってお
り、そのため（ａ）の紫外線照射装置４０では処理水中
に未反応の過酸化水素が残存し、（ｂ）の紫外線照射装
置５０では処理水中に副生成した過酸化水素が残存して
いる。（ａ）、（ｂ）の水処理装置は、上述した紫外線
照射装置４０、５０の処理水中に残存する過酸化水素
を、不純物や微粒子の溶出、混入による水質の悪化、微
粒子の増加を生じさせることなく除去できるものであ
る。

【００２３】ここで、（ａ）の紫外線照射装置４０とし
ては、例えば、図３に示した回収系システムＣの紫外線
照射装置３０が挙げられる。（ｂ）の紫外線照射装置５
０としては、例えば、図３に示した１次純水系システム
Ａのオゾン添加・紫外線照射装置８が挙げられる。ま
た、（ａ）、（ｂ）の水処理装置の過酸化水素除去装置
５０、５２としては、合成炭素系粒状吸着剤を充填した
塔内に被処理水を通水する充填塔方式であることが過酸
化水素の除去効率の点で好ましい。（ａ）の水処理装置
は、超純水製造システムの回収系に好適に使用され、
（ｂ）の水処理装置は、超純水製造システムの純水系
（１次、２次）及び回収系に好適に使用されるものであ
る。

【００２４】

【作用】本発明で用いる合成炭素系粒状吸着剤は、過酸
化水素除去能力に優れている上、合成有機重合体の熱分
解物であるため、金属、無機イオン、シリカ等の不純物
を殆ど含まない。したがって、通水による不純物の溶出
あるいは混入のない吸着剤である。また、強固な構造を
しているので、微粒子の発生がない吸着剤である。した
がって、かかる合成炭素系粒状吸着剤に被処理水を接触
させることにより、不純物や微粒子の溶出、混入による
水質の悪化、微粒子の増加を生じさせることなく、被処
理水中の過酸化水素を除去することができ、通水による
水質悪化を防止することができる。

【００２５】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

【００２６】［実施例］超純水に過酸化水素を添加し
て、過酸化水素濃度が１０ｐｐｍ、不純物濃度が表１に
示す濃度である被処理水を調製した。この被処理水を、
合成炭素系粒状吸着剤（ロームアンドハース社製アンバ
ーソーブ５７２）を充填した充填塔に通水して過酸化水
素の除去を行った。充填塔としては、高さ９０ｃｍ、内
径２ｃｍの円筒状のものを用い、内部に合成炭素系粒状
吸着剤３００ｍｌを充填した。被処理水は充填塔の上部
から導入し、下部から流出させた。通水は線流速２０ｍ
／ｈで行った。結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】［比較例］表２に示す比較例１、２の水質
の被処理水を、充填塔方式の活性炭濾過装置（実機）に
線流速２０ｍ／ｈで通水した。活性炭としては、三菱化
学社製ダイヤホープ００６ＥＡ（微粉炭発生及び不純物
溶出の低減のために予め酸洗処理を行った活性炭）を用
いた。結果を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】また、実施例及び比較例１、２の各出口水
１リットルを孔径０．２μｍのメンブレンフィルタで濾
過したところ、実施例の出口水の場合にはフィルタに微
粒子が付着せず、フィルタの変色は生じなかったが、比
較例１、２の出口水の場合にはフィルタに微粉炭が付着
し、フィルタが黒くなった。

【００３１】以上の結果より、過酸化水素の除去に合成
炭素系粒状吸着剤を用いた場合、被処理水中の過酸化水
素を良好に除去（定量下限である０．２ｐｐｍ以下に低
減）することができる上、不純物や微粒子の溶出、混入
が生じないことがわかった。これに対し、従来の活性炭
を用いた場合は、過酸化水素の除去はできるが、酸洗処
理を行っても不純物や微粉炭の溶出、混入が生じるもの
であった。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、不純物や微粒子の溶
出、混入による水質の悪化、微粒子の増加を生じさせる
ことなく、被処理水中の過酸化水素を良好に除去するこ
とができる。したがって、本発明によれば、下記の利点
が得られる。 (1)被処理水中の過酸化水素を除去し、かつ他の面での
水質は維持することができる。 (2)金属等の不純物の溶出、混入がないので、後段の樹
脂や膜への負荷を低減することができる。 (3)金属等の不純物の溶出、混入がないので、超純水製
造システムの１次系後段、２次系に使用することができ
る。 (4)微粒子の混入がないので、後段の膜の目詰まり等の
問題が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水処理装置の一実施例を示すフロ
ー図である。

【図２】本発明に係る水処理装置の他の実施例を示すフ
ロー図である。

【図３】電子産業用超純水製造システムの一例を示すフ
ロー図である。

【符号の説明】

４０紫外線照射装置４２過酸化水素除去装置５０紫外線照射装置５２過酸化水素除去装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過酸化水素を含む被処理水を合成炭素系
粒状吸着剤に接触させることを特徴とする被処理水中の
過酸化水素の除去方法。
【請求項２】被処理水に過酸化水素の存在下で紫外線
照射を行う紫外線照射装置と、該紫外線照射装置の後段
に設置され、紫外線照射装置の処理水を合成炭素系粒状
吸着剤に接触させる過酸化水素除去装置とを備えたこと
を特徴とする水処理装置。
【請求項３】被処理水にオゾンの存在下で紫外線照射
を行う紫外線照射装置と、該紫外線照射装置の後段に設
置され、紫外線照射装置の処理水を合成炭素系粒状吸着
剤に接触させる過酸化水素除去装置とを備えたことを特
徴とする水処理装置。