JPH10151451A - 光触媒と光照射による過酸化水素の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 還元剤の添加という難しい中和反応処理を行
わず、また粒状活性炭によって過酸化水素含有液のｐＨ
を調整するという面倒な作業をせず、液体中の過酸化水
素に対して最適な光照射量で光照射処理を行い、効率的
に、低コストで過酸化水素を分解、除去する。 【手段】 液体中の過酸化水素に対して、光触媒の存在
下で、紫外線ランプ等による光照射を行い、過酸化水素
の分解、除去を行う。液体中の過酸化水素に対して、光
触媒の存在下で、過酸化水素の１００〜１０００ｍｇ／
ｌ当たり、光照射量を０．１〜 １０ｗ・ｓ／ｃｍ² の
条件で光照射して過酸化水素を分解、除去をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光触媒と光照射による
液体中の過酸化水素の除去方法に関するもので、光照射
されている光触媒と液体中の過酸化水素を接触させて過
酸化水素を分解、除去することを特徴とするもので、特
に、液体中の過酸化水素の量に応じて、光照射量を調整
することに特徴がある。

【０００２】

【従来の技術】電子部品、たとえば、半導体製造工場で
は製品である半導体の洗浄に、イオン、微粒子、菌類、
有機物等の不純物を極限まで除去した超純水が用いられ
るが、この超純水は濾過処理、イオン交換処理、逆浸透
膜処理、紫外線照射等の技術手段を組み合わせて製造さ
れる。

【０００３】そして、超純水の純度を維持するために、
たとえば、超純水をユースポイントまで移送する配管内
を頻繁に殺菌洗浄し、配管内、特に停滞個所に沈着する
スライムを除去する他、液体が接触するあらゆる個所を
殺菌洗浄する必要があり、通常、殺菌洗浄剤として、過
酸化水素水溶液が使用されることが多い。

【０００４】また、同じく、半導体ウエハーの洗浄液と
しては、有機物を除去するためには硫酸と過酸化水素溶
液、微粒子を除去するためにはアンモニアと過酸化水素
溶液、金属を除去するためには塩酸と過酸化水素溶液等
と、目的に応じて種々の洗浄液を使用しており、これら
の使用済みの洗浄排液は回収され、所定の処理をされて
超純水として再利用されている。

【０００５】前述した殺菌洗浄に使用した過酸化水素水
溶液は外部に廃棄されることとなるが、河川の水質汚染
の問題で、そのまま河川に放流することはできず、従来
は過酸化水素含有液に亜硫酸ナトリウム等の還元剤を添
加し、過酸化水素の酸化力を中和した状態で放流してい
る。

【０００６】さらに、前述した過酸化水素含有液に亜硫
酸ナトリウム等の還元剤を添加せずに、過酸化水素水溶
液のｐＨを調整した後、これを粒状活性炭で処理して過
酸化水素を除去して河川に放流する方法もある。

【０００７】しかし、前述した過酸化水素水溶液に亜硫
酸ナトリウム等の還元剤を添加する方法には問題があ
り、まず、過酸化水素と亜硫酸ナトリウムは中和反応時
間が長いために、中和反応槽の容積を大きくしなければ
ならず、中和反応槽の製作費用がかかり、槽の設置面積
を広くする必要がある等の欠点があった。

【０００８】河川への放流液中に過酸化水素や亜硫酸ナ
トリウムが残留すると、河川への放流が不可能となるた
めに、これらが残留しないように中和処理をしなければ
ならないが、酸やアルカリを添加して行う通常の廃液の
中和処理の場合に比較して、中和処理条件が難しい欠点
があり、また、中和処理の自動化を行う場合にも、制御
が複雑になり、廃液処理装置として高価になる欠点もあ
り、さらに、亜硫酸ナトリウム等の還元剤の添加を必要
とするために、廃液処理コストが高くなる欠点もあっ
た。

【０００９】なお、過酸化水素含有液のｐＨを調整して
粒状活性炭で処理して過酸化水素を除去する方法につい
ては、過酸化水素含有液のｐＨを１０以上に維持しない
と、粒状活性炭による過酸化水素の除去効果が期待でき
ず、ｐＨの調整、維持等が面倒である欠点があった。

【００１０】さらに、液体中の過酸化水素を光触媒の存
在下で光照射して過酸化水素を分解、除去する場合、液
体中の過酸化水素の含有量が変動する場合、これに応じ
て光照射量を適切に調整すること、すなわち、液体中の
過酸化水素含有量の増減に応じて光照射量の増減をする
ことは行われていない。

【００１１】したがって、液体中の過酸化水素の含有量
に対して過剰な光照射がなされる場合には、過酸化水素
の分解に寄与しない余分な光を発生してエネルギーロス
になるばかりか、この余分な光が光照射装置のシールや
０リング等の内部機構を劣化させる等の弊害が発生した
り、また、光照射が不足して過酸化水素の分解が不充分
となり、処理液体に過酸化水素が残留、漏洩する欠点も
あった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した過
酸化水素を含む液体の中和処理方法の欠点を改善するも
のであって、亜硫酸ナトリウム等の還元剤を添加すると
いう難しい中和反応処理を行わず、液体中の過酸化水素
を、短時間に、コストをかけずに、分解、除去すること
を目的とするものである。

【００１３】また、本発明は、粒状活性炭を使用して過
酸化水素を含む液体のｐＨを調整するという面倒な作業
をすることなく、液体中の過酸化水素を、簡単に、効果
的に、分解、除去することを目的とするものである。

【００１４】さらに、本発明は、液体中の過酸化水素に
対して、最適な条件の光照射量を照射し、液体中の過酸
化水素を、無駄な光照射を行うことなく、一段と効果的
に、よりコストを安価に、分解、除去することを目的と
するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、液体中の過酸
化水素に対して、紫外線ランプ（低圧または高圧）、キ
セノンランプ、ブラックライト等による光照射を行っ
て、過酸化水素の分解、除去をするについて、光触媒を
介在させることに特徴がある。

【００１６】また、本発明は、前述した光触媒と光照射
による過酸化水素の分解、除去をするについて、液体中
の過酸化水素に対し、過酸化水素の１００〜１０００ｍ
ｇ／リットル当たり、光照射量を０．１〜１０ｗ・ｓ／
ｃｍ² の最適条件で光照射を行って、過酸化水素を効率
的に、安価なコストで分解、除去することに特徴があ
る。

【００１７】さらに、本発明は、電子部品の製造工程に
おいて、電子部品の洗浄に使用した過酸化水素含有廃液
に対して、前述した光触媒と光照射による過酸化水素の
分解、除去処理を行い、液体中の過酸化水素を河川に放
流できる状態にすることに特徴がある。

【００１８】以下、本発明の実施態様の一例を図面に従
って説明すると、図１に示すように、光化学反応処理を
行う反応槽１内の中央に、光照射を行う紫外線ランプ等
の光源２を配置し、この光源２の周辺に、二酸化チタン
（ＴｉＯ₂ ）等をコーティングしたガラスビーズ等の光
触媒３を充填し、また反応槽１の下部に流入管４を接続
するとともに反応槽１の上部に流出管５を接続する。

【００１９】そして、被処理液として、たとえば、半導
体の製造工程において使用する洗浄液の排液を、反応槽
１の下部の流入管４より内部に流入させ、流入管４に設
けたサンプリングバルブ６で排液中の過酸化水素量を測
定したところ、１０００ｍｇ／リットル前後であった。

【００２０】次に、廃液中の過酸化水素量に適した光照
射量として、反応槽１内に設けた紫外線ランプの光源２
より、過酸化水素量１０００ｍｇ／リットルｌ当たり、
４ｗ・ｓ／ｃｍ² の紫外線照射量の光照射をして、光触
媒３と接触させながら、廃液中の過酸化水素の分解、除
去等の光化学反応処理を行い、過酸化水素量０ｍｇ／リ
ットルの処理液とする。

【００２１】すなわち、光触媒の存在下において、液体
中の過酸化水素に対して光照射を行うと、光触媒は光照
射の有無にかかわらず光触媒表面に過酸化水素を吸収
し、紫外線ライト等の光照射エネルギーとともに、光触
媒は紫外線ライト等の光照射エネルギーを吸収して励起
し、過酸化水素の分解を促進し、過酸化水素を除去し、
特に、液体中の過酸化水素の含有量に応じて、最適量の
光照射を行うと、効率的に、悪影響を起こすことなく、
過酸化水素の分解を促進し、過酸化水素を除去した処理
液体として河川等に放流する。

【００２２】本発明においては、あらかじめ被処理液で
ある過酸化水素含有廃液中の過酸化水素量を測定し、こ
の過酸化水素量に適した紫外線照射量を照射させるが、
この場合の紫外線照射量は、紫外線を照射する光源２の
種類（低圧または高圧紫外線ランプ、キセノンランプ、
ブラックライト等）、光触媒３の種類（酸化チタン、チ
タン酸ストロンチウム、硫化カドミュウム）、被処理液
の流速等を考慮して適宜決定することになり、通常の場
合、被処理液中の過酸化水素１００〜１０００ｍｇ／リ
ットル当たり、紫外線照射量を０．１〜１０ｗ・ｓ／ｃ
ｍ² の範囲にすると、最適の過酸化水素の分解、除去を
行うことができる。

【００２３】被処理液中の過酸化水素１００ｍｇ／リッ
トル当たりの紫外線照射量が０．１ｗ・ｓ／ｃｍ² 以下
であると、光化学反応不充分で過酸化水素の分解、除去
結果がよくなく、また被処理液中の過酸化水素１０００
ｍｇ／リットル当たりの紫外線照射量が１０ｗ・ｓ／ｃ
ｍ² 以上であると、光照射量が過剰になり、過酸化水素
の分解に寄与しない光が発生し、光照射量の増加に比例
して過酸化水素の分解は進まず、使用電力の浪費になる
ばかりか、反応槽１内のシール機構等の劣化を招くので
得策ではない。

【００２４】なお、前述した被処理液中の過酸化水素の
光化学反応による分解、除去処理を行っている際に、反
応槽１内に空気等のガスを圧入することによって、光触
媒３をバブリングし、過酸化水素と光触媒３と紫外線と
の接触を促進してもよい。

【００２５】また、光触媒３の再生は、反応槽１内の活
性の低下した光触媒３を流出管４より別途の貯槽（図示
せず）に取り出し、この貯槽内で光触媒３を公知の方法
で再生した後、この活性の回復した光触媒３を再び反応
槽１内に充填する。

【００２６】光触媒３としては、過酸化水素量や光源２
としてのランプの種類に応じて適宜選択するが、通常の
場合、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、チタン酸ストロンチウ
ム（ＳｒＴｉＯ₂ ）、硫化カドミュウム（ＣｄＳ）、硫
化モリブデン（ＭｏＳ₂ ）、酸化亜鉛（Ｚｎｏ）、酸化
タングステン（ＷＯ₃ ）、酸化銅（ＣｕＯ₂ ）、酸化鉄
（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）、シリコン（Ｓｉ）等の半導体単体、ま
たはこれらの半導体単体に金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、
銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウ
ム（Ｒｈ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化ロジウム
（ＲｈＯ₂ ）等の金属もしくは金属酸化物を担持したも
のを使用することが多く、これらのもの以外にも、光照
射によって励起されて過酸化水素を分解、除去できるも
のであれば、どのようなものでもよい。

【００２７】なお、前述した光触媒３は、粒状物として
反応槽１内に浮遊状態に流入させたり、膜状に反応槽１
の内面や構成部品の側面等の流体の接触個所に被覆した
り、ネット状やラシリング状等の形状にして反応槽１内
に充填したり、あるいは光触媒３を、粒子状の活性炭、
シリカ、アルミナ、ガラス等の担体にコーテングした
り、ネット状やラシリング状等の形状の石英ガラスや硬
質ガラス等よりなる担体にコーティングしたりする他、
光照射を十分受けて、過酸化水素と十分に接触する形
状、構造のものであれば、どんなものでもかまわない。

【００２８】光源２としては、過酸化水素量や光触媒の
種類に応じて適宜選択するが、通常の場合には、紫外線
ランプを使用することが多いが、これ以外に、キセノン
ランプ、ブラックライトを使用でき、場合によっては太
陽光を使用してもよく、これら以外にも可視または紫外
線領域の光線を照射できるものであればどのようなもの
でも使用でき、この光源２は透光管６に内蔵させる。

【００２９】光触媒３の存在下で液体中の過酸化水素を
光照射する際、空気等のガスによって光触媒３をバブリ
ングすると、光触媒３と過酸化水素との接触が促進し、
光照射による過酸化水素の分解、除去が一段とよくな
り、これを行わない場合と比較して、光照射時間を５〜
３０％短縮することができる。ガスとしては、安価であ
るために空気が適しているが、空気以外にも炭酸ガスも
使用でき、特に炭酸ガスは不活性ガスであるため、光照
射処理による過酸化水素の分解、除去様には最適であ
る。

【００３０】

【実施例１】図１に示すような光化学反応処理を行う４
リットルの反応槽内の中央に、光源として東芝ライテッ
ク（株）製の９６５ｎｍの波長のブラックライト（ＦＬ
２０５ ＢＬＢ）のを装填するとともに、この反応槽内
に、光触媒として二酸化チタン（ＴｉＯ₂ 、アナターゼ
型）をコーティングした直径５ｍｍのガラスビーズを２
リットル充填した。

【００３１】そして、半導体製造工程で使用する超純水
製造装置を洗浄して排出される過酸化水素含有廃液を、
反応槽の下部の流入管より内部に３２リットル／ｈｒの
流速で流入させて、過酸化水素含有廃液中の過酸化水素
量を測定したところ、その過酸化水素量は １０００ｍ
ｇ／リットルと一定であったので、反応槽１内に設けた
低圧紫外線ランプより紫外線を４ｗ・ｓ／ｃｍ² の条件
で光照射して、光触媒と液体中の過酸化水素とを接触さ
せながら、過酸化水素の分解、除去を行い、過酸化水素
量０ｍｇ／リットルの処理液を反応槽の上部の流出管か
ら流出させ、河川に放流した。

【００３２】

【実施例２】図１に示すような光化学反応処理を行う１
リットルの反応槽内の中央に、光源として、（株）日本
フォトサイエンス社製の２５４ｎｍの波長のブラックラ
ンプ（ＡＹ−１）を装填するとともに、この反応槽内
に、光触媒として二酸化チタンをコーティングしたガラ
ス繊維（３０×１０ｃｍ）を挿填した。

【００３３】そして、以上述べた反応槽内に、半導体製
造工程で使用する超純水製造装置や配管、付属機器等を
洗浄して排出される過酸化水素含有廃液を反応槽の下部
の流入管より内部に４０リットル／ｈｒの流速で流入さ
せ、過酸化水素含有廃液中の過酸化水素量を測定したと
ころ、その廃液中の過酸化水素量は１００〜１０００ｍ
ｇ／リットルと変動するので、反応槽１内に設けた殺菌
ランプより紫外線を、過酸化水素量１８０ｍｇ／リット
ル当たり０．４ｗ・ｓ／ｃｍ² の割合で光照射して、光
触媒と液体中の過酸化水素とを空気バブリングによって
十分接触させながら、過酸化水素の分解、除去を行い、
過酸化水素量０ｍｇ／リットルの処理液を反応槽の上部
の流出管から流出させ、河川に放流した。

【００３４】

【発明の効果】本発明によると、従来のように、過酸化
水素を含む液体に亜硫酸ナトリウム等の還元剤の添加を
要せず、中和反応槽の設置も不必要になり、また、亜硫
酸ナトリウムを残留させない難しい中和反応処理を行わ
ずに済むので、液体中の過酸化水素を、簡単な作業で、
短時間に、安価なコストで、分解、除去して河川等に放
流できる利点がある。

【００３５】また、本発明によると、粒状活性炭を使用
して過酸化水素含有液のｐＨを１０以上に維持するとい
う面倒な作業をすることなく、液体中の過酸化水素を、
容易な作業で、効果的に、分解、除去して河川等に放流
することが可能である。

【００３６】さらに、本発明は、液体中の過酸化水素の
含有量が変動する場合、液体中の過酸化水素含有量の増
減に応じて光照射量の増減し、過酸化水素に対して最適
な条件の光照射量を照射するので、過酸化水素の分解、
除去に寄与しない余分な光の発生してエネルギーロスに
なることはなく、使用電力の節減が可能である。

【００３７】また、前述した余分な光が発生しないため
に、光照射装置のシールや０リング等の内部機構を劣化
することはなく、さらに、光照射が不足して過酸化水素
の分解が不充分となり、処理液体に過酸化水素が残留、
漏洩するような不都合も起きない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光触媒による過酸化水素の除去を行う
反応槽の説明図である。

【符号の説明】

１ 反応槽 ２ 光源 ３ 光触媒 ４ 流入管 ５ 流出管 ６ 透光管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 和仁 神奈川県横浜市栄区飯島2073番地の２ニュ ーシティ本郷台Ｄ棟213号 (72)発明者 中野 浩二 東京都八王子市散田町５丁目８番３号 株 式会社日本フォトサイエンス内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体中の過酸化水素に対して、光触媒の
   存在下で、紫外線ランプ、キセノンランプ、ブラックラ
   イト等による光照射を行い、過酸化水素の分解、除去を
   行う光触媒と光照射による過酸化水素の除去方法。
2. 【請求項２】 液体中の過酸化水素に対して、過酸化水
   素の１００〜１０００ｍｇ／リットル当たり、光照射量
   を０．１〜１０ｗ・ｓ／ｃｍ² の条件で光照射をする請
   求項１記載の光触媒と光照射による過酸化水素の除去方
   法。
3. 【請求項３】 被処理液が、電子部品製造工場より流出
   する過酸化水素含有液である請求項１または請求項２記
   載の光触媒と光照射による過酸化水素の除去方法。