JPH0970546A - イオン交換樹脂のコンディショニング方法およびイオン交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な装置と操作によりイオン交換樹脂中の
酸素量を少なくするとともに、水と接触して放出される
酸素量をも少なくすることができ、低ＤＯ濃度の処理水
を得ることが可能なイオン交換樹脂のコンディショニン
グ方法、ならびにそのイオン交換樹脂を充填したイオン
交換装置を得る。 【解決手段】 新品樹脂を水化ヒドラジン、亜硫酸ナト
リウム、亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤水溶液を接続
させたのち、超純水で洗浄することによりコンディショ
ニングを行う方法であり、コンディショニングされたイ
オン交換樹脂を本体容器に充填してイオン交換装置を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶存酸素（以下、
ＤＯという場合がある）濃度の低い水系で用いるイオン
交換樹脂のコンディショニング方法、およびコンディシ
ョニングされたイオン交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にイオン交換装置は本体容器にイオ
ン交換樹脂を充填して形成され、容器から突出する管を
原水管、処理水管等に接続して用いられる。このような
イオン交換装置に充填されるイオン交換樹脂は、包装容
器に充填して包装され、保管、運搬を経て現場でイオン
交換装置の本体容器に充填されて使用されることがあ
る。このようなイオン交換装置に充填されたイオン交換
樹脂、あるいは包装容器に充填されたイオン交換樹脂
は、通常大気中に放置されたものがそのまま充填される
ことが多く、酸素の含有量については全く注意が払われ
ていない。

【０００３】ところで半導体産業では、半導体製品の洗
浄その他の用途に超純水が用いられているが、この超純
水の水質に対する要望は厳しくなり、ＤＯ濃度は５〜１
０μｇ／ｌ程度に設定されている。超純水製造系では、
脱酸素装置、逆浸透膜透過装置、１次イオン交換装置、
紫外線酸化装置、２次イオン交換装置、限外濾過装置な
ど異種の処理装置を組合せて超純水が製造されている。

【０００４】このような超純水製造系に設けられる脱酸
素装置としては、窒素脱気装置、真空脱気装置、触媒樹
脂脱酸素装置等が使用されており、上記のような目標水
質としての溶存酸素濃度の達成は可能である。ところが
従来は脱酸素装置以外の装置におけるＤＯ対策が構じら
れていなかったため、これらの装置から放出される酸素
が被処理水中に溶解してＤＯ濃度を高くすることがあっ
た。

【０００５】イオン交換装置およびこれに充填されるイ
オン交換樹脂について見ると、従来はイオン交換樹脂は
大気中の酸素を吸収した状態で処理に供されるため、特
に導入初期において酸素を放出することがあり、ＤＯ濃
度が高くなるという問題点があった。例えば脱酸素装置
において、ＤＯ５〜１０μｇ／ｌに脱酸素された被処理
水が、イオン交換装置で処理することにより、ＤＯ １
〜８μｇ／ｌ増加する場合がある。

【０００６】このような点を改善するために、窒素等の
不活性ガスを充填することにより、酸素と置換すること
も考えられるが、樹脂中には水に接触すると酸素を放出
する物質も含まれており、目標水質の達成が困難であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題を解決するため、簡単な装置と操作によりイオン
交換樹脂中の酸素量を少なくするとともに、水と接触し
て放出される酸素量をも少なくすることができ、低ＤＯ
濃度の処理水を得ることが可能なイオン交換樹脂のコン
ディショニング方法、ならびにそのイオン交換樹脂を充
填したイオン交換装置を得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は次のイオン交換
樹脂のコンディショニング方法およびイオン交換装置で
ある。 （１）新品イオン交換樹脂を還元剤水溶液と接触させた
のち、洗浄することを特徴とするイオン交換樹脂のコン
ディショニング方法。 （２）還元剤と接触させたのち洗浄した新品イオン交換
樹脂が本体容器に充填されていることを特徴とするイオ
ン交換装置。

【０００９】本発明のコンディショニング方法は、大気
に接触して酸素を含む新品のイオン交換樹脂を、前記超
純水製造系で使用しても酸素を放出しないように、処理
する方法を意味する。イオン交換樹脂は、その製造工程
でラジカル重合を行い、その残渣として酸素を含んでい
る。また製造後、不活性ガスを封入して保管されている
ケースはまれであり、樹脂は空気中の酸素を取り込むほ
か、これと反応して分解する。この時の生成物は最近明
らかになりつつあるが、超微量の成分については不明で
あり、この中に水と接触して酸素を放出するものも含ま
れている。このような物質は生成後に不活性ガスと接触
させても除去されない。本発明ではこのような物質を還
元剤処理により、除去あるいは分解することによって酸
素放出性を消失させるものである。

【００１０】従って本発明でコンディショニングの対象
とする樹脂は、新しくイオン交換装置に充填する新品の
イオン交換樹脂であり、特にイオン交換装置に充填し
て、脱酸素水の処理に供されるものがその対象として適
している。このような樹脂としてはカチオン交換樹脂、
アニオン交換樹脂の一方の場合、または両方を含む場合
など、目的とするイオン交換装置に応じて、任意の樹脂
がコンディショニングの対象となる。これらの樹脂は再
生によりＨ形またはＯＨ形に整えた状態でコンディショ
ニングを行うのが好ましいが、後で再生を行う場合は、
再生を行うことなくコンディショニングを行うことがで
きる。

【００１１】コンディショニングに使用される還元剤と
しては、ヒドラジン、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナ
トリウムなど、通常の水処理に使用されているものが使
用できる。ヒドラジンとしては水化ヒドラジンが好まし
い。これらは水溶液として使用され、通常３〜１０重量
％、好ましくは５〜８重量％水溶液を対象樹脂とほぼ同
容量用いてコンディショニングする。

【００１２】コンディショニング方法は、イオン交換樹
脂を上記還元剤水溶液と接触させたのち洗浄を行う。接
触の方法は、室温ないし４０℃の温度で、攪拌しながら
１〜５時間好ましくは２〜３時間浸漬するのが好ましい
が、カラムに充填して還元剤溶液を通液する方法でもよ
い。還元剤水溶液と接触させることにより、イオン交換
樹脂に含まれる酸素が消費されるほか、水と接触して放
出される酸素も消費され、さらに酸化性物質が還元さ
れ、これによりその後水と接触してもＤＯ濃度を増加さ
せる物質がすべて除去される。

【００１３】還元剤水溶液との接触を行った後の洗浄
は、ＤＯを含まない超純水により洗浄を行う。洗浄はイ
オン交換樹脂層に洗浄水をＳＶ＝１０〜２０ｈ^-1で通水
し、洗浄排水の比抵抗が１０〜１５ＭΩ・ｃｍになるま
で行う。洗浄により残留する還元剤ならびに反応生成物
は洗い流され、イオン交換に使用可能になる。上記の工
程はカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂に共通に
行われる。

【００１４】コンディショニング前に再生を行い、水化
ヒドラジンでコンディショニングを行ったアニオン交換
樹脂は、上記の処理により使用可能状態になる。高純度
水に使用する場合は、再度再生して使用する方が望まし
い。またコンディショニング前に再生を行わない場合、
ならびに亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなど
の電解質からなる還元剤を用いてコンディショニングし
た場合は、洗浄後に再生を行う。

【００１５】再生は一般の再生方法と同条件で行うこと
ができ、カチオン交換樹脂の場合は１〜１０重量％好ま
しくは４〜５重量％の塩酸、硫酸等の酸水溶液を、例え
ば塩酸の場合２００〜３００ｇＨＣｌ／ｌ−Ｒ用い、ア
ニオン交換樹脂の場合は１〜１０重量％、好ましくは４
〜５重量％の水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液を１
００〜３００ｇＮａＯＨ／ｌ−Ｒ用いて再生を行う。押
出は超純水を用いて行う。再生後、前記還元剤接触後の
洗浄と同様に、超純水を用いて、前記条件で洗浄を行
う。このように再生を行う場合は、還元剤接触後の洗浄
は簡略化することができる。

【００１６】上記によりコンディショニングを終ったイ
オン交換樹脂はイオン交換装置に充填してイオン交換に
供される。イオン交換装置の設置現場において樹脂を充
填する場合は、適当な包装容器に充填して現場に搬送
し、現場で充填を行う。この場合包装容器としては酸素
透過性の小さい材料を用い、空気を遮断する構造とする
ほか、空気を遮断した状態で充填および取出を行えるよ
うに入口流路および出口流路を有するものが好ましい。

【００１７】コンディショニングを行った樹脂の好まし
い使用方法は、可搬式の本体容器に上記の樹脂を充填し
てイオン交換装置を形成し、このイオン交換装置をイオ
ン交換現場に搬送して据付け、配管を接続してイオン交
換を行う方法である。このようなイオン交換装置に使用
される本体容器は、酸素透過性の小さい材料により空気
を遮断する構造に形成され、イオン交換樹脂導入路、原
水導入路および処理水取出路、ならびにそれらの外部流
路への接続手段を有するものが好ましい。

【００１８】このような本体容器に樹脂を充填する場
合、目的に応じてカチオン交換樹脂またはアニオン交換
樹脂を単独で充填する場合のほか、両樹脂を混合状態で
充填することができる。混合状態で充填する場合は、原
水水質により異なるが、一般的にはカチオン交換樹脂と
アニオン交換樹脂を当量比で１：３ないし３：１の割合
で混合するのが好ましい。この場合樹脂は充分混合し、
現場で直ちにイオン交換運転に入れるようにするのが好
ましい。

【００１９】上記のイオン交換装置は現場で据付け、外
部流路に原水導入路および処理水取出路を接続してイオ
ン交換運転に入る。この場合原水導入路から入った原水
は樹脂層を通過する間にイオン交換され、処理水取出路
から処理水が取出される。このときイオン交換樹脂はコ
ンディショニングにより酸素を含有しないほか、酸化性
物質も除去されているので、処理水中のＤＯ濃度を増大
させることはない。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は実施形態によるユニット式
のイオン交換装置の一部を断面で示す正面図である。

【００２１】図１において、１は可搬式の本体容器で、
内部にコンディショニングを行ったイオン交換樹脂２が
充填され、上部が開口部１ａとなっている。この本体容
器１には、樹脂導入路３、原水導入路４および処理水取
出路５が一体化した蓋６が取付けられている。原水導入
路４および処理水取出路５の下部には、それぞれ容器内
に伸びる先端部にストレーナ４ａ、５ａが設けられてい
る。また原水導入路４および処理水取出路５の上部には
それぞれカップリング４ｂ、５ｂが取付けられて、伸縮
継手７、８に接続可能となっている。伸縮継手７、８は
ジョイント９、１０により外部流路１１、１２に接続可
能となっている。

【００２２】上記のイオン交換装置は、本体容器１に樹
脂導入路３からコンディショニング済のイオン交換樹脂
２を導入して充填し、イオン交換装置が構成される。こ
のイオン交換装置はカップリング４ｂ、５ｂの位置で切
離した状態で密封して搬送され、現場に据付けてカップ
リング４ｂ、５ｂで伸縮継手７、８と接続することによ
り、ジョイント９、１０を介して外部流路１１、１２に
接続される。

【００２３】上記のイオン交換装置は外部流路１１から
伸縮継手７、原水導入路４、ストレーナ４ａを通して原
水を導入し、イオン交換樹脂２層を通過させることによ
りイオン交換を行い、処理水はストレーナ５ａで集水し
て処理水取出路５、伸縮継手８、外部流路１２を通して
取出される。この場合コンディショニングを終った樹脂
は水と接触して酸素を放出しないので、ＤＯ濃度は増加
しない。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。各
例中、％は重量％である。 実施例１ １００ｍｌのＯＨ形アニオン交換樹脂ダイヤイオン（商
標、三菱化学（株）製）ＳＡＮ−ＵＰを３００ｍｌの５
％Ｎ₂Ｈ₄・Ｈ₂Ｏ水溶液に、室温で２時間攪拌しながら
浸漬したのち、超純水で洗浄してコンディショニングを
行った。この樹脂に脱酸素した原水をＳＶ＝８０〜１０
０ｈ^-1で通水してイオン交換を行ったところ、原水ＤＯ
５μｇ／ｌの場合の処理水ＤＯは５μｇ／ｌ、原水Ｄ
Ｏ １μｇ／ｌの場合の処理水ＤＯは１μｇ／ｌであ
り、増減はなかった。

【００２５】実施例２ １００ｍｌのＨ形カチオン交換樹脂ダイヤイオンＳＫＮ
１を、３００ｍｌの５％Ｎ₂Ｈ₄・Ｈ₂Ｏ水溶液に、室温
で２時間攪拌して浸漬し、超純水１０００ｍｌで洗浄し
たのち、５％ＨＣｌにより４００ｇＨＣｌ／ｌ−Ｒで再
生し超純水で押出、洗浄した。このカチオン交換樹脂１
部に対し、実施例１でコンディショニングしたアニオン
交換樹脂を当量比で２部の割合の混床を用い、実施例１
と同条件でイオン交換を行ったところ、処理水ＤＯは５
μｇ／ｌおよび１μｇ／ｌでそれぞれ増減はなかった。

【００２６】実施例３ 実施例１、２で用いたカチオン交換樹脂およびアニオン
交換樹脂について、５％ＮａＨＳＯ₃水溶液を、１００
ｇＮａＨＳＯ₃／ｌ−Ｒの液量となるようにＳＶ＝４ｈ
^-1で通液した後、超純水押出洗浄を行った。その後カチ
オン交換樹脂については実施例２と同条件で、アニオン
交換樹脂については４％ＮａＯＨ水溶液を４００ｇＮａ
ＯＨ／ｌ−Ｒで再生し、超純水で押出、洗浄を行った
後、実施例２と同条件で混合し、通水してイオン交換を
行った。その結果処理水ＤＯは５μｇ／ｌおよび１μｇ
／ｌで増減はなかった。

【００２７】比較例１ 実施例１〜３で用いたカチオン交換樹脂およびアニオン
交換樹脂をそれぞれ個別に用い、コンディショニングを
行うことなく、超純水で洗浄を行ったのち、同条件で通
水してイオン交換を行ったところ、それぞれ原水ＤＯ５
μｇ／ｌの場合の処理水はＤＯ７μｇ／ｌに、原水ＤＯ
１μｇ／ｌの場合の処理水はＤＯ ３μｇ／ｌに増加
した。

【００２８】以上の結果より、コンディショニングによ
りイオン交換樹脂の酸素放出はなくなり、ＤＯ濃度を増
大させることがないことがわかる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、イオン交換樹脂を還元
剤水溶液と接触させたのち洗浄するようにしたので、簡
単な装置と操作によりイオン交換樹脂中の酸素量を少な
くするとともに、水と接触して放出される酸素量をも少
なくすることができ、低ＤＯ濃度の処理水を得ることが
可能なイオン交換樹脂のコンディショニング方法、なら
びにそのイオン交換樹脂を充填したイオン交換装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のイオン交換装置の一部を断面で示す
正面図である。

【符号の説明】

１ 本体容器 ２ イオン交換樹脂 ３ 樹脂導入路 ４ 原水導入路 ５ 処理水取出路 ４ａ、５ａ ストレーナ ４ｂ、５ｂ カップリング ６ 蓋 ７、８ 伸縮継手 １１、１２ 外部流路

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【手続補正書】

【提出日】平成７年９月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 新品イオン交換樹脂を還元剤水溶液と接
   触させたのち、洗浄することを特徴とするイオン交換樹
   脂のコンディショニング方法。
2. 【請求項２】 還元剤と接触させたのち洗浄した新品イ
   オン交換樹脂が本体容器に充填されていることを特徴と
   するイオン交換装置。