JPH11267645A

JPH11267645A - 純水の製造方法

Info

Publication number: JPH11267645A
Application number: JP10077728A
Authority: JP
Inventors: Shin Sato; 伸佐藤
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】原水中のホウ素を除去するとともに、アルカリ
成分のリークが少なく、水質の向上した電気伝導率の小
さい純水を効率よく製造することができる純水の製造方
法を提供する。【解決手段】ホウ素含有水を酸性条件とし、脱気処理及
び逆浸透膜処理を行ったのち、pHを９.２以上に調整し
て、さらに逆浸透膜処理を行うことを特徴とする純水の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純水の製造方法に
関する。さらに詳しくは、本発明は、原水中のホウ素を
除去するとともに、電気伝導率が小さい高水質の純水を
効率よく製造することができる純水の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】逆浸透膜による脱塩において、脱塩率は
逆浸透膜の種類によってほぼ決まるので、逆浸透膜に供
給する水の水質によって透過水として得られる脱塩水の
水質が左右される。高いpH条件下で逆浸透膜を用いて脱
塩する場合、ホウ素、シリカ、有機酸などは、pHの上昇
に応じて解離しやすくなり、イオン化した物質は逆浸透
膜で分離することができる。このために、中性条件下で
は除去できない物質も、高pH条件とすれば逆浸透膜によ
る除去が可能となる。例えば、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＰｕｒｅＷａｔｅｒａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（１９９７年）予稿集、第１〜１
９頁には、逆浸透膜への供給水のpHを１０とすることに
より、通常は３０％程度であるホウ素の透過率を１.５
％まで低下させ得ることが報告されている。また、第４
７回全国水道研究発表会（平成８年５月）予稿集、第２
５８〜２５９頁には、逆浸透膜への供給水のpHを１０以
上とすることにより、ホウ素の排除率が高くなることが
報告されている。しかし、供給水のpHを高めるために
は、アルカリ剤を多量に添加することが必要なので、逆
浸透膜への供給水の塩類濃度が上昇し、透過水に含まれ
る塩類濃度も上昇し、水質の低下を招くことになる。す
なわち、このような方法によれば、pH１０のような高pH
条件とする際に添加するアルカリ剤の量が多く、これら
のアルカリ成分が逆浸透膜の透過水にリークするという
問題がある。このために、逆浸透膜の透過水中へのナト
リウムイオンやアンモニアなどのアルカリ成分のリーク
が少なく、半導体工場などで用いる一次純水として好適
な水質を有する純水を、容易に製造することができる純
水の製造方法が求められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、原水中のホ
ウ素を除去するとともに、アルカリ成分のリークが少な
く、水質の向上した電気伝導率の小さい純水を効率よく
製造することができる純水の製造方法を提供することを
目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ホウ素含有水を酸
性条件とし、脱気処理と逆浸透膜処理を行って、水中に
共存する炭酸やアンモニアを除去したのち、高アルカリ
条件として逆浸透膜処理することにより、pH調整のため
のアルカリ剤の添加量を減少し、逆浸透膜からのアルカ
リ成分のリーク量を低減し得ることを見いだし、この知
見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、本
発明は、（１）ホウ素含有水を酸性条件とし、脱気処理
及び逆浸透膜処理を行ったのち、pHを９.２以上に調整
して、さらに逆浸透膜処理を行うことを特徴とする純水
の製造方法、を提供するものである。さらに、本発明の
好ましい態様として、（２）酸性条件が、pH６以下であ
る第(１)項記載の純水の製造方法、及び、（３）pHを
９.２以上に調整した水の逆浸透膜処理を多段に行う第
(１)項記載の純水の製造方法、を挙げることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の純水の製造方法は、ホウ
素含有水を酸性条件とし、脱気処理及び逆浸透膜処理を
行ったのちpHを９.２以上に調整し、さらに逆浸透膜処
理を行うものである。酸性条件としたホウ素含有水の脱
気処理及び逆浸透膜処理の順序には特に制限はなく、脱
気処理に続いて逆浸透膜処理することができ、あるいは
逆に逆浸透膜処理に続いて脱気処理することもできる。
本発明方法に用いるホウ素を含有する原水は、凝集沈
殿、活性炭処理などの処理を行って、濁度などを除いた
いわゆる一次純水装置の原水に適した水質を有すること
が好ましい。本発明方法において、ホウ素含有水を酸性
条件とする方法には特に制限はなく、例えば、塩酸、硫
酸などの酸の添加により酸性とすることができる。ホウ
素含有水を酸性条件下において脱気処理する際には、pH
が６以下であることが好ましく、pHが５以下であること
がより好ましい。使用する脱気処理装置には特に制限は
なく、例えば、脱炭酸塔、真空脱気塔、窒素脱気塔、膜
脱気装置などを挙げることができる。酸性条件下で脱気
処理することにより、ホウ素含有水中に含まれる炭酸イ
オン及び重炭酸イオンを炭酸ガスとして除去することが
できる。水中に炭酸イオン及び重炭酸イオンが存在する
と、炭酸イオン及び重炭酸イオンはpHの緩衝作用が大き
いので、pHを９.２以上に調整するために必要な水酸化
ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ剤の添加量
が多くなり、逆浸透膜処理におけるアルカリのリーク量
が多くなる。本発明方法においては、ホウ素含有水を酸
性条件下において脱気処理して炭酸を除去するので、pH
を９.２以上に調整するために必要なアルカリ剤の添加
量が少なく、逆浸透膜処理におけるアルカリのリーク量
を大幅に減少することができる。

【０００６】本発明方法においては、ホウ素含有水を酸
性条件として、逆浸透膜処理を行う。水中にアンモニア
が含まれる場合、酸性条件として逆浸透膜処理すること
により、アンモニアをアンモニウムイオンの形態とし
て、水中より除去することができる。脱気処理に続いて
逆浸透膜処理を行う場合、脱気処理水のpHは通常６〜７
以下であるため、そのまま逆浸透膜に通水することがで
きる。また、酸性条件下における脱気処理を行ったのち
逆浸透膜処理することにより、酸性条件とするために添
加した酸成分と、脱気処理により除去しきれずに残存す
る炭酸イオンと重炭酸イオンも、逆浸透膜処理において
除去することができる。本発明方法においては、ホウ素
含有水を酸性条件とし、脱気処理及び逆浸透膜処理を行
ったのち、pHを９.２以上に調整して逆浸透膜処理を行
う。本発明方法において、脱気処理及び逆浸透膜処理後
にpHを９.２以上に調整する方法には特に制限はなく、
例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアル
カリ水溶液を添加する方法や、強塩基性アニオン交換樹
脂と接触させる方法などを挙げることができる。アルカ
リ水溶液を添加する方法としては、例えば、撹拌機つき
のpH調整槽を設けたり、通水ラインにアルカリ水溶液注
入口を設け、その下流側にスタチックミキサーなどを設
置することなどができる。脱気処理及び逆浸透膜処理後
の水のpHは、ホウ酸の酸解離指数ｐＫa９.２（２５℃）
以上に調整し、より好ましくは１０以上に調整する。本
発明方法に使用する逆浸透膜は、長期的にpH１０以上と
なっても劣化を受けない耐アルカリ性逆浸透膜であるこ
とが好ましい。この場合、アルカリ条件の供給水のpHよ
りも、濃縮水の方がpHが高くなるので、濃縮水のpHを考
慮して耐アルカリ性逆浸透膜を選択する必要がある。こ
のような耐アルカリ性逆浸透膜としては、例えば、pH１
１まで長期耐久性のあるものとして市販されているＦ
ｉｌｍＴｅｃ社製のＦＩＬＭＴＥＣｔｙｐｅＦＴ３
０などや、pH１０まで長期耐久性のあるものとして市販
されている日東電工(株)製のＥＳ２０、ＥＳ１０、ＮＴ
Ｒ７５９、東レ(株)製のＳＵ７００などのポリアミド系
の膜などを挙げることができる。

【０００７】本発明方法において、pHを９.２以上に調
整した水を通水する逆浸透膜は、１段又は多段に設ける
ことができる。逆浸透膜を多段に設ける場合は、前段の
逆浸透膜の透過水を後段の逆浸透膜の供給水とする。逆
浸透膜により供給水からホウ素を除去する場合、逆浸透
膜のホウ素に対する除去性能は、高アルカリ条件の方が
高いことは知られていたが、ナトリウムイオンなどのカ
チオン成分に対する除去性能と異なり、濃度依存性が少
なく、特に低濃度においても除去率の低下の度合が少な
いことが、新たな知見として明らかになった。このた
め、逆浸透膜を多段に設け、供給水のpHをホウ酸の酸解
離指数ｐＫa９.２（２５℃）以上に調整することによ
り、ホウ素除去率を高めることができる。逆浸透膜を多
段に設けた場合、供給水中のアルカリ成分は濃縮水中に
濃縮され、後段の逆浸透膜への供給水となる前段の逆浸
透膜の透過水のpHは低くなるので、前段の逆浸透膜の透
過水にアルカリ剤を添加してpH調整を行ったのち、後段
の逆浸透膜に供給することが好ましい。また、アルカリ
成分が濃縮された前段の逆浸透膜の濃縮水は、原水や逆
浸透膜への供給水に添加して再利用することができ、あ
るいは、別工程において、アルカリ剤として利用するこ
ともできる。本発明方法においては、pHを９.２以上に
調整した水を１段又は多段の逆浸透膜処理を行ったの
ち、イオン交換塔に通水して純水の仕上げを行うことが
できる。イオン交換塔は、原水の水質が変動した場合に
も安定した水質の処理水を与えることができるので、純
水の仕上げとして好適に用いることができる。特に、逆
浸透膜を多段に設けた場合には、イオン交換塔に対する
イオン負荷は小さいので、再生が不要な非再生型イオン
交換塔（デミナー）を用いて、コンパクトなイオン交換
塔とすることができる。逆浸透膜の透過水を非再生型イ
オン交換塔に通水することにより、ホウ素、ナトリウム
などの除去率を一層高めることができる。

【０００８】以下、図面により本発明方法の実施の態様
を説明する。図１は、本発明方法の一態様の工程系統図
である。本態様においては、原水は、pHセンサー１、制
御器２、酸貯槽３及び薬注ポンプ４を備えた酸添加装置
により、酸が添加されて酸性条件とされたのち、膜脱気
装置５及び逆浸透膜装置６に通水される。逆浸透膜装置
の透過水は、pHセンサー７、制御器８、アルカリ貯槽９
及び薬注ポンプ１０を備えたアルカリ添加装置により、
アルカリ剤が添加され、pH９.２以上に調整される。pH
が９.２以上に調整された水は、逆浸透膜装置１１に通
水され、不純物が除去されて、純水が得られる。図２
は、本発明方法の他の態様の工程系統図である。本態様
においては、原水は、pHセンサー１、制御器２、酸貯槽
３及び薬注ポンプ４を備えた酸添加装置により、酸が添
加されて酸性条件とされたのち、逆浸透膜装置６及び膜
脱気装置５に通水される。膜脱気装置の処理水は、pHセ
ンサー７、制御器８、アルカリ貯槽９及び薬注ポンプ１
０を備えたアルカリ添加装置により、アルカリ剤が添加
され、pH９.２以上に調整される。pHが９.２以上に調整
された水は、逆浸透膜装置１１に通水され、不純物が除
去されて、純水が得られる。図３は、本発明方法の他の
態様の工程系統図である。本態様においては、原水は、
逆浸透膜装置６に通水され、逆浸透膜装置の透過水に、
pHセンサー１、制御器２、酸貯槽３及び薬注ポンプ４を
備えた酸添加装置により酸が添加されて酸性条件とされ
たのち、膜脱気装置５に通水される。膜脱気装置の処理
水は、pHセンサー７、制御器８、アルカリ貯槽９及び薬
注ポンプ１０を備えたアルカリ添加装置によりアルカリ
剤が添加され、pH９.２以上に調整される。pHが９.２以
上に調整された水は、逆浸透膜装置１１に通水され、不
純物が除去されて、純水が得られる。

【０００９】図４は、本発明方法の他の態様の工程系統
図である。本態様においては、原水は、pHセンサー１、
制御器２、酸貯槽３及び薬注ポンプ４を備えた酸添加装
置により、酸が添加されて酸性条件とされたのち、膜脱
気装置５及び逆浸透膜装置６に通水される。逆浸透膜装
置の透過水は、pHセンサー７、制御器８、アルカリ貯槽
９及び薬注ポンプ１０を備えたアルカリ添加装置によ
り、アルカリ剤が添加され、pH９.２以上に調整され
る。pHが９.２以上に調整された水は、１段目の逆浸透
膜装置１２及び２段目の逆浸透膜装置１３に通水され、
不純物が除去されて、純水が得られる。図５は、本発明
方法の他の態様の工程系統図である。本態様において
は、原水は、pHセンサー１、制御器２、酸貯槽３及び薬
注ポンプ４を備えた酸添加装置により、酸が添加されて
酸性条件とされたのち、膜脱気装置５及び逆浸透膜装置
６に通水される。逆浸透膜装置の透過水は、pHセンサー
７、制御器８、アルカリ貯槽９及び薬注ポンプ１０を備
えたアルカリ添加装置により、アルカリ剤が添加され、
pH９.２以上に調整される。pHが９.２以上に調整された
水は、１段目の逆浸透膜装置１２及び２段目の逆浸透膜
装置１３に通水され、さらに２段目の逆浸透膜装置の透
過水は、非再生型イオン交換塔１４に通水されて、仕上
げが行われる。図６は、従来の純水の製造方法の一例の
工程系統図である。本例においては、原水は、弱酸性イ
オン交換塔１５に通水されたのち、膜脱気装置５に通水
される。脱気処理された水は、pHセンサー７、制御器
８、アルカリ貯槽９及び薬注ポンプ１０を備えたアルカ
リ添加装置により、アルカリ剤が添加され、アルカリ条
件とされる。アルカリ条件に調整された水は、１段目の
逆浸透膜装置１２、２段目の逆浸透膜装置１３及び３段
目の逆浸透膜装置１６に通水され、不純物が除去され
て、純水が得られる。本発明方法によれば、ホウ素含有
水を酸性条件下に脱気処理及び逆浸透膜処理を行って、
アンモニアや炭酸などを十分に除去しているので、pHを
９.２以上に調整するために添加するアルカリ剤の量を
低減し、逆浸透膜からリークするアルカリ成分の濃度を
減少し、高水質の純水を得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。実施例１水道水と半導体工場の回収水の混合水を原水とし、図４
に示す方法により純水を製造した。原水のホウ素濃度は
２６μｇ／リットル、電気伝導率は１６２μＳ／cm、ナ
トリウム濃度は１０,１００μｇ／リットル、アンモニ
ア濃度は３０μｇ／リットルであった。原水に硫酸を添
加してpHを４.４に調整し、脱気膜［大日本インキ化学
工業(株)、ＳＥＰＡＲＥＬＥＦ−０４０Ｐ］に通水し
て脱気処理を行い、その処理水をそのまま逆浸透膜［日
東電工(株)、ＥＳ２０］に通水した。さらに、逆浸透膜
の透過水に水酸化ナトリウムを添加してpHを１０に調整
した。pH１０に調整した水のホウ素濃度は１６μｇ／リ
ットル、電気伝導率は１９μＳ／cm、ナトリウム濃度は
１,３００μｇ／リットル、アンモニア濃度は０.５μｇ
／リットル以下であった。このpH１０に調整した水を、
直列２段に接続した耐アルカリ性逆浸透膜［Ｆｉｌｍ
Ｔｅｃ社、ＦＩＬＭＴＥＣｔｙｐｅＦＴ３０］に通水
した。１段目の逆浸透膜の透過水は、ホウ素濃度０.５
０μｇ／リットル、電気伝導率１.５μＳ／cm、ナトリ
ウム濃度６０μｇ／リットル、アンモニア濃度０.５μ
ｇ／リットル以下であった。２段目の逆浸透膜の透過水
として得られた最終処理水は、ホウ素濃度０.０５μｇ
／リットル以下、電気伝導率０.５２μＳ／cm、ナトリ
ウム濃度３０μｇ／リットル、アンモニア濃度０.５μ
ｇ／リットル以下であった。比較例１実施例１と同じ原水を用いて、図６に示す方法により純
水を製造した。原水を、弱酸性イオン交換樹脂［バイエ
ル社、ＬｅｗａｔｉｔＣＮＰ８０］を充填したイオン
交換塔にＳＶ＝１０hr^-1で通水し、さらに、脱気膜［大
日本インキ化学工業(株)、ＳＥＰＡＲＥＬＥＦ−０４
０Ｐ］に通水して脱気処理を行った。次いで、脱気処理
した水に水酸化ナトリウムを添加してpHを１０に調整し
た。pH１０に調整した水のホウ素濃度は２６μｇ／リッ
トル、電気伝導率は１４１μＳ／cm、ナトリウム濃度は
２８,０００μｇ／リットル、アンモニア濃度は３０μ
ｇ／リットルであった。このpH１０に調整した水を、直
列３段に接続した耐アルカリ性逆浸透膜［ＦｉｌｍＴ
ｅｃ社、ＦＩＬＭＴＥＣｔｙｐｅＦＴ３０］に通水し
た。２段目の逆浸透膜の透過水は、ホウ素濃度０.１２
μｇ／リットル、電気伝導率５.５６μＳ／cm、ナトリ
ウム濃度４００μｇ／リットル、アンモニア濃度２５μ
ｇ／リットルであった。３段目の逆浸透膜の透過水とし
て得られた最終処理水は、ホウ素濃度０.０５μｇ／リ
ットル以下、電気伝導率２.５μＳ／cm、ナトリウム濃
度１８０μｇ／リットル、アンモニア濃度２２μｇ／リ
ットルであった。実施例１及び比較例１の結果を、第１
表に示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】第１表の結果から、原水を酸性条件として
脱気処理及び逆浸透膜処理を行ったのち、pHを１０に調
整して耐アルカリ性逆浸透膜に通水した実施例１におい
ては、２段目の耐アルカリ性逆浸透膜の透過水のホウ素
濃度が０.０５μｇ／リットル以下となっている。これ
に対して、原水を弱酸性イオン交換樹脂と接触させ、次
いで脱気膜処理を行ったのちpHを１０に調整し、耐アル
カリ性逆浸透膜に通水した比較例１においては、２段目
の耐アルカリ性逆浸透膜の透過水のホウ素濃度は０.１
２μｇ／リットルであり、３段目の耐アルカリ性逆浸透
膜の透過水がはじめてホウ素濃度０.０５μｇ／リット
ル以下となっている。最終処理水である実施例１の２段
目の耐アルカリ性逆浸透膜の透過水と、比較例１の３段
目の耐アルカリ性逆浸透膜の透過水の電気伝導率を比較
すると、比較例１の方が耐アルカリ性逆浸透膜が１段多
いにもかかわらず、電気伝導率が高くなっている。実施
例１においては、原水を酸性条件として脱気処理及び逆
浸透膜処理を行った結果、水中のアンモニアがほぼ完全
に除去され、pHを１０に調整するための水酸化ナトリウ
ムの添加量も少ないので、耐アルカリ性逆浸透膜からの
ナトリウムやアンモニアのリークが少なく、電気伝導率
の低い高水質の純水が得られている。一方、比較例１に
おいては、弱酸性イオン交換樹脂と脱気膜を用いた前処
理では、水中のアンモニアが除去されず、pH調整に必要
な水酸化ナトリウムの添加量も多いので、耐アルカリ性
逆浸透膜からのナトリウムやアンモニアのリークが多く
なっている。

【００１３】

【発明の効果】本発明方法によれば、ホウ素を含有する
原水中のホウ素を効率よく除去するとともに、電気伝導
率の低い高水質の純水を効率よく製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明方法の一態様の工程系統図であ
る。

【図２】図２は、本発明方法の他の態様の工程系統図で
ある。

【図３】図３は、本発明方法の他の態様の工程系統図で
ある。

【図４】図４は、本発明方法の他の態様の工程系統図で
ある。

【図５】図５は、本発明方法の他の態様の工程系統図で
ある。

【図６】図６は、従来の純水の製造方法の一例の工程系
統図である。

【符号の説明】

１ pHセンサー２制御器３酸貯槽４薬注ポンプ５膜脱気装置６逆浸透膜装置７ pHセンサー８制御器９アルカリ貯槽１０薬注ポンプ１１逆浸透膜装置１２１段目の逆浸透膜装置１３２段目の逆浸透膜装置１４非再生型イオン交換塔１５弱酸性イオン交換塔１６３段目の逆浸透膜装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｚ５０３５０３Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホウ素含有水を酸性条件とし、脱気処理及
び逆浸透膜処理を行ったのち、pHを９.２以上に調整し
て、さらに逆浸透膜処理を行うことを特徴とする純水の
製造方法。