KR0185487B1

KR0185487B1 - 순수 또는 초순수의 제조방법 및 제조장치

Info

Publication number: KR0185487B1
Application number: KR1019960701291A
Authority: KR
Inventors: 마도카 다나베; 사카에 가네코; 이쿠오 신도
Original assignee: 마에다 히로카츠; 오루가노 가부시키가이샤
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1999-04-01
Also published as: CN1130896A; GB2295822A; GB2295822B; DE19580994T1; JPH0884986A; DE19580994C2; CN1109655C; WO1996003350A1; GB9525499D0; KR960704805A; CA2165671C; JP3200301B2; US5811012A; CA2165671A1

Abstract

본 발명은 순수 또는 초순수의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 반도체 장치의 제조 등에 적절하게 사용되는 붕소 농도를 저감시킨 순수 또는 초순수를 제조하고, 막처리수단 등을 구비하고 전처리장치(1)의 처리수에서 순수를 얻는 1차 순수처리계와, 이 1차 순수를 저장하는 탱크(9)와, 이온교환수단, 막처리수단 등을 구비하여 상기 탱크(9)를 경유한 1차 순수에서 초순수를 얻는 2차 순수 처리계로 구성되어 있으며, 상기 붕소 선택성 이온교환수지를 1차 순수처리계 중 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 K탑내에 강산성 양이온교환수지의 상류에 위치하도록 적층하여 설치하며, 이 붕소선택성 이온교환수지의 존재에 의해 처리수 중의 붕소 농도를 장기간 안정되게 저감시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

[발명의 명칭]

순수 또는 초순수의 제조방법 및 제조장치

[기술분야]

본 발명은 순수(純水) 또는 초순수(超純水)의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 예를 들면 반도체 제조 등 전자산업분야 또는 그 관련분야 등에서 사용되는 붕소농도를 대폭적으로 저감시킨 순수 또는 초순수의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

본 발명을 전자산업분야에서 사용하는 순수 또는 초순수라고 하는 고순도 수를 예를 들어 이하 설명하면, 상기 분야에서는 고집적화된 반도체 장치의 제품화비율의 향상 등을 목적으로 하며, 제조공정에서 사용되는 생산기계나 가스, 약품 등과 함께 순수도 대폭적인 고순도화가 요구되고, 초순수(경우에 따라 초초순수라고도 함) 등과 같은 매우 고순도의 용수도 요구되고 있다. 이러한 용수 고순도화에 대한 요구가 앞으로 더욱 높아질 것이라고 생각되며, 이와 같은 과정에서 순수수질에 있어서 이제까지는 주목되지 않았던 극미세한 미립자, 콜로이드형상 물질, 초미량의 불순물이 새로운 제거대상물질로 주목되고 있다.

예를 들면 붕소는 초순수 제조장치의 원수로 사용되는 우물물, 하천수 등 공업용수중에 일반적으로 수 +ppb 정도밖에 포함되어 있지 않고, 종래 요구되는 수질에서는 다른 각종 불순물에 비해 미량이기 때문에 전혀 중요시되지 않고, 초순수 제조장치의 수질보증값에 들어가는 일도 없었다. 그러나 초순수 제조기술의 발달에 의해 각종 불순물이 ppt 레벨까지 제거되게 된 현재의 기술에 있어서는 순수 또는 초순수 제조장치에있어서 이 붕소가 제거하기 어려운 불순물의 하나로 주목되고 있다.

이 문제를 제17도에 일례적으로 나타내는 종래의 초순수 제조장치에 기초하여 설명한다.

이 제17도에 있어서, '1'은 공업용수 등 원수의 현탁물질과 유기물의 일부를 제거하는 전처리장치이고, 전처리된 처리수는 여과수조(2)를 거쳐 탈염장치인 양이온 교환수지탑(K탑)(31), 탈탄산탑(32), 음이온 교환수지탑(A탑)(33)으로 이루어지는 2상3탑(2B3T)식 이온교환장치(3)에 보내지고, 전처리수 중에 있는 불순물 이온이 제거된다. '4'는 불순물 이온이 제거된 처리수를 저장한 탈염수저장조이다.

'5'는 역침투막으로 이루어지는 RO장치로, 상기 2상 3탑식 이온교환장치(3)에 의해 이온이 제거된 처리수 중에 있는 무기 이온, 유기물, 미립자 등 불순물을 제거한다. '6'은 RO처리수를 저장하는 RO투과수의 저장조이다.

'7'은 진공탈기장치로, RO장치(5)를 통과한 처리수 중의 용존산소, 탄산가스 등 용존가스를 제거한다. '8'은 재생형 혼상식 이온교환장치로, 고순도의 1차 순수를 제조하고, 이것을 1차 순수 탱크(9)에 공급한다.

'10'은 자외선 산화장치로, 상기 1차 순수 탱크(9)에 공급된 1차 순수에 자외선을 조사하고, 순수 중의 유기물을 산화분해하며, 또 박테리아의 살균을 실시한다. '11'은 비재생형 혼상식 이온교환장치인 커트리지 폴리셔로, 공급되는 이온부하가 거의 없는 초순수에 가까운 순수 중에 있는 이온을 더 제거한다.

이 커트리지 폴리셔(11)를 경유한 물은 한외여과막으로 이루어지는 한외여과막장치(12)에서 미립자 등이 제거되어 초순수가 제조되고 사용장소(13)에 공급된다.

그런데 이상과 같은 초순수 제조장치에 있어 의해 제조된 초순수의 사용장소(13)의 수질을 측정하면, 그 분석예를 나타내는 하기표 1에서도 알 수 있는 바와 같이 1자릿수 또는 그 이하의 ppt레벨까지 저감되어 있는 다른 원소와 비교하여 붕소(B)의 농도는 작지 않음을 알았다.

N. D : 검출하지 않음

이와 같은 붕소 누출의 사실(초순수 중의 붕소 농도가 낮아져 있지 않다는 사실)은 이외의 일이다. 즉, 상기한 종래의 초순수 제조장치에는 붕소를 제거할 수 있는 유닛으로 생각되는 2상 3탑식 이온교환장치(3), RO장치(5), 재생형 혼상식 이온교환장치(8), 커트리지 폴리셔(11) 등이 존재하고 있음에도 불구하고, 붕소를 제거할 수 없는 것은 의외의 일이다. 그래서 본 발명자 등은 붕소 누출에 대한 보다 상세한 검토를 위해서 상기 종래장치에서 제조되는 초순수의 붕소 농도를 제17도의 사용장소(13) 위치에서 30일간 연속 감시했다. 그 결과, 붕소는 충분하게 제거되어 있지 않을 뿐 아니라, 제16도에 나타내는 바와 같이 붕소 농도는 시간이 지남에 따라 변동하는 것도 알았다. 또한 2상 3탑식 이온 교환장치의 출구로 나오는 물의 붕소농도를, 이 장치의 실리카나 염화믈 이온 등 불순물이 누출되기 전에 채수(採水)를 정지하는 5일간 정수량 운전의 후재생을 실시하면서 측정한 바, 제15도에 나타내는 바와 같이 처리수의 도전율은 양호한 상태로 유지되는 것에 비해 붕소는 매우 빠른 시기에 누출되고 있음을 알았고, 또한 그 하류의 이온교환장치인 재생형 혼상식 이온교환장치나 커트리지 폴리셔에 있어서도 마찬가지로 붕소 이온의 누출이 일어나는 것을 알았다.

이것은 강염기성 음이온 교환수지는 흡착용량이 커서 다른 공존하는 음이온이 없는 경우에는 붕소 이온을 유효하게 제거할 수 있다고 생각해 온 종래의 일반적 기술이해와는 모순된 결과를 나타내는 새로운 사실이다. 이와 같은 사실이 종래 발견되지 않은 것은, 상기한 바와 같이 종래 붕소는 전혀 문제시되지 않았으므로 초순수 제조장치계내라는 미소량의 붕소를 포함하는 처리수 중에 있는 붕소에 대해서는 거의 연구되지 않았기 때문이라고 생각된다. 강염기성 음이온 교환수지를 갖는 이온교환탑의 재생직후에 있어서는 상기 제15도에 나타내는 바와 같이 붕소 농도는 매우 미소농도까지 제거되어 있으며, 이 때문에 본 발명자가 상기한 사실을 깨닫지 못한 것으로 추정된다.

붕소 제거는 상기한 바와 같이 종래의 강염기성 음이온 교환수지를 사용한 제거방식으로도 재생직후의 비교적 짧은 기간에는 유효하기 때문에, 상기 강염기성 음이온 교환수지의 양을 많이 하거나 재생을 빈번하게 하므로써 순수 또는 초순수 중의 붕소 농도를 낮은 농도로 유지하는 것도 일단은 가능하다. 그러나 이와 같은 방식은 공업적으로 부적당하고 현실적으로 도저히 채용할 수 없다.

그런데 붕소 제거가 충분하지 않은 초순수를 반도체 장치 제조용수로서 이용하면, 붕소의 농도관리가 불안정하게 되기 때문에 각종 불이익이 있다. 예를 들면 기반(Substrate)상에 n채널 트랜지스터를 형성한 경우에는 n채널 트랜지스터의 한계값 전압은 기반중의 붕소 농도에 의존하기 때문에 제품인 반도체 장치 특성을 현저하게 손상하게 할 가능성이 있다. 또한 최근 고집적화의 진행에 따라 특히 미세한 n채널 MOS 트랜지스터를 제조해야 할 필요성이 있지만, 그 경우에는 펀치 스로우 방지면에서 기반의 깊이방향의 붕소농도 분포를 정밀하게 재어해야 하는데 용수의 붕소 농도가 불안정할 때는 이와 같은 제어가 되지 않는다고 생각된다.

이 때문에 세정용수인 초순수중의 붕소가 충분하게 저감되어 있는 것이 중시되는 경향이 적지 않다.

[발명의 개시]

본 발명은 상기한 종래 기술의 상황하에서 붕소 농도를 저감시킨 순수 또는 초순수의 제조에 유효한 방법 및 장치의 제공을 목적으로 하여 실시된 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 재생형 이온교환장치의 재생 사이클, 비재생형 이온교환장치의 교환빈도를 증가시키지 않고 항상 안정되게 붕소농도를 낮게 유지시킬 수 있는 순수 또는 초순수의 제조방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 특히 반도체 제조분야 또는 그 관련분야에 사용되는 각종 용수로서 적합하고, 붕소 농도를 충분하게 저감한 순수 또는 초순수의 제조방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 특징은 상기한 특허청구범위의 각 청구항에 기재한다.

즉, 제1발명의 순수 또는 초순수의 제조방법의 특징은, 원수에 포함되는 현탁물질을 제거하는 전처리에 이어서, 상기 전처리가 끝난 처리수에 대해서 이온 및 비이온성 물질을 제거하는 순수처리를 하여 순수 또는 초순수를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전처리가 끝난 처리수에 포함되는 붕소제거를 위해서 상기 순수처리를 하는 공정 가운데 어느 한 단계에서 상기 전처리가 끝난 처리수를 붕소 선택형 이온교환수지에 접촉하도록 한 것에 있다.

상기 사용되는 붕소 선택성 이온교환수지는 붕소를 선택적으로 흡착할 수 있는 것이면 무방하지만, 관능기로서 다가 알코올기를 도입한, 예를 들면 앰버라이트(등록상표 : 롬 앤드 하스사 제작) IRA-743T, 다이아 이온 CRB02(미츠비시 카세이사 제작) 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는 이 붕소 선택성 이온 교환수지를 사용하는 것이 필수이고, 종래 일반적으로 붕소의 흡착능력이 우수하고 교환용량도 크다고 생각되는 강염기성 음이온 교환수지를 사용한 것은 상기한 바와 같이 조기에 예상치 못한 붕소의 다량 누출이 일어나 버리기 때문에 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

상기 「전처리」란 응집침전, 여과, 마이크로 플럭 여과, 활성탄 여과, 제탁막 중 어느 처리를 실시해도 좋다.

또한 「순수처리」란 이온교환, 역침투막, 전기재생식 이온교환 중 어느 처리를 실시해도 좋다.

또한 상기 전처리가 끝난 처리수를 붕소 선택성 이온교환수지에 「접촉시킨다」는 것은 붕소 선택성 이온교환수지를 충전한 이온교환탑에 처리수를 통과시키는 것을 말하지만, 이 이온교환탑에는 다른 이온교환수지와 혼합 또는 적층한 것을 이용할 수도 있다.

제2발명은 상기 방법의 실시에 사용되는 순수 또는 초순수의 제조장치를 그 요지로 하는 것이다. 즉, 그 특징은 원수중에 포함되는 현탁물질 제거를 위한 제탁수단을 갖는 전처리장치와, 이 전처리장치를 통과한 처리수중에 포함되는 이온 및 비이온성 물질을 제거하기 위한 탈염수단 및 막처리수단을 갖는 순수처리장치를 구비한 순수 또는 초순수의 제조장치에 있어서, 상기 전처리장치를 통과한 처리수 유출로와 상기 순수 처리장치를 통과한 처리수 유출로 사이의 통수계 중 적어도 어느 한 위치에 붕소 이온제거 수단으로서 붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온교환탑을 설치한 것에 있다.

상기 전처리장치에서 제탁장치는 상기 제1발명에 있어서의 전처리를 실시하기 위해 응집침전장치, 여과장치, 마이크로 플럭 여과장치, 활성탄 여과장치, 제탁막 장치 등 장치가 사용된다.

또한 순수처리장치에 있어서의 이온 및 비이온성 물질을 제거하는 탈염수단 및 막처리수단으로는 상기 제1발명에 있어서의 순수 처리를 실시하기 위한 이온교환장치, 전기재생식 이온교환장치, 역침투막장치 등 장치가 사용되지만, 특히 청구범위 제3항에 기재한 바와 같이 막처리수단 등을 구비하고 전처리장치의 처리수에서 1차 순수를 얻는 1차 순수처리계와, 이 1차 순수를 저장하는 탱크와 이온교환수단, 막처리수단 등을 구비하고 상기 탱크를 경유한 1차 순수에서 초순수를 얻는 2차 순수처리계로 이루어지는 순수처리장치를 바람직한 것으로 들 수 있다. 상기 1차 순수처리계에는 탈탄산, 진공탈기 등의 수단을 포함할 수 있다. 또한 2차 순수처리계에는 자외선 산화장치 등을 포함할 수 있다.

또한, 상기 1차 순수처리계와 2차 순수처리계로 이루어지는 초순수 제조장치에 있어서는 초순수를 사용장소(사용 지점)에서 사용하고 있을 때 또는 사용하고 있지 않을 때에도 잉여의 초순수를 초순수 순환배관을 통하여 1차 순수 탱크에 되돌리는 구성, 즉 1차 순수 탱크에 이어서 2차 순수처리계를 형성하는, 예를 들면 자외선 산화장치→커트리지 폴리셔→한외여과막장치→초순수 순환배관을 통하여 1차 순수 탱크로 되돌리는 닫힘루프의 구성에 의해 항상 초순수를 순환시키도록 설치하는 것이 일반적이고, 본 발명에 있어서도 이 구성이 바람직하게 채용된다. 초순수를 항상 순환시키는 이유는 사용장소에 있어서 초순수의 불사용시에 운전을 정지하면 정지시에 배관이나 시스템을 구성하는 각 유닛 중에 물이 체류하여 박테리아의 증식이 일어나거나 이온성분이나 유기물이 미량이지만 용출하여 초순수의 수질을 열화시키는 일이나, 정지시나 재기동시의 쇼크로 각 유닛에서 미립자가 토출되거나 용출이 일어나거나 할 우려를 피하기 위해서이다.

또한 1차 순수처리계에서도 1차 순수 탱크가 만수시에도 전단의 장치의 운전을 정지시키지 않고 1차 순수 순환계를 구성할 수 있고, 본 발명에 있어서도 이 구성을 채용하는 것이 바람직한 경우가 많다. 이와 같은 순화계로는 예를 들면 1차 순수탱크에 부착한 레벨 스위치에 의해 액면저(액면의 저하)를 검지한 경우는 자동전환밸브에 의해 1차 순수 탱크로 순수를 보급하고, 반대로 액면고(액면의 상승)를 검지한 경우에는 자동전환밸브를 전환하여 1차 순수 순환계 배관에 의해 예를 들면 RO장치의 후단에 설치한 투과수 저장조에 순수를 반송하는 구성에 의해 RO투과수의 저장조→진공탈기장치→재생형 혼상식 탈염장치→자동전환밸브→1차 순수 순환계 배관→RO투과수의 저장조로 이루어지는 닫힘 밸브의 구성을 예시할 수 있다. 이 1차 순수 순환계를 설치하는 이유도 상기 초순수 순환계와 마찬가지로 기동정지에 따르는 수질변동을 피하기 위함이다.

붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온교환탑의 위치는 전처리장치에서 전처리제의 처리수가 유출되는 유출로의 도중, 또는 순수처리장치 중의 각 유닛간, 순수처리장치를 통과한 순수의 유출로(실질적으로는 2차 순수 처리계의 최종막 처리장치의 전단)이면 어느 위치여도 좋고, 붕소 선택성 이온 교환수지를 단독으로 충전한 이온교환탑, 다른 이온교환수지와 붕소 선택성 이온교환수지를 혼합, 적층하는 형식이어도 좋다. 이것은 1 또는 2 이상의 위치에 설치할 수도 있지만, 특히 1차 순수처리계의 2상 3탑식 이온교환장치의 A탑에서 재생형 혼상식 이온교환장치까지의 어느 위치에 재생형으로 설치하고, 또 1차계의 처리수 유출로에서 2차계로의 유입로 또는 커트리지 폴리셔내에 혼합하여 비재생형으로 설치하는 것이 바람직한 경우가 많다. 또한 이 붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온교환탑은 순수처리계의 메인 경로에 설치하고, 또 상기한 순환계(예를 들면 초순수를 1차 순수 탱크로 되돌리는 계) 도중에도 겸해서 설치할 수도 있다.

붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온교환탑은 상기한 바와 같이 붕소선택성 이온교환수지를 단독으로 갖는 것이어도 좋고, 예를 들면 강산성 양이온교환수지나 강염기성 음이온교환수지 등 다른 이온교환수지와 적흥 또는 혼합하여 갖는 것이어도 좋다. 여기서 「적층」이란 2가지 종류 이상의 이온교환수지를 일탑내에 충전하여 통수할 때에 상기 2가지 종류 이상의 이온교환수지를 혼합상태로 이용하지 않고 적층상태로 사용하는 것을 말하고, 대표적으로는 양이온 교환수지를 상기 붕소 선택성 이온교환수지의 하류측에 적층시킨 일탑형 이온교환탑, 음이온 교환수지를 상기 붕소 선택성 이온교환수지의 상류측에 적층시킨 일탑형 이온 교환탑 등을 예시할 수 있다. 이 경우 양이온 교환수지와 적층하여 사용하는 이온교환탑에는 재생제로서 산 수용액을 통약하는 재생설비를 이용하고, 음이온 교환수지와 적층하여 사용하는 이온교환탑에는 재생제로서 알칼리 수용액을 통약하는 재생설비를 이용하며, 붕소 선택성 이온교환수지의 재생을 실시할 수 있다. 붕소 선택성 이온교환수지는 산 또는 알칼리 중 어느 것에 의해서도 재생할 수 있다. 또한 「혼합」이란 2가지 종류 이상의 이온교환수지를 일탑 내에 충전하여 통수할 때에 상기 2가지 종류 이상의 이온교환수지를 혼합상태로 사용하는 것을 말하고, 대표적으로는 붕소 선택성 이온교환수지, 양이온 교환수지 및 음이온 교환수지를 혼합한 재생형 혼상식 이온 교환장치를 들 수 있다. 이 재생형 혼상식 이온교환장치에 있어서는 혼합하는 붕소 선택성 이온교환수지로서 음이온 교환수지보다도 비중이 작은 것을 이용하면 재생시에 아래로부터 양이온 교환수지-음이온 교환수지-붕소 선택성 교환수지의 순서로 분리할 수 있기 때문에 산 수용액 및 알칼리 수용액의 쌍방을 재생제로 사용하는 일반적인 재생설비를 사용할 수 있다.

또한 재생제로 사용되는 산으로는 황산, 염산 등 소정농도의 산 수용액, 알칼리로는 수산화 나트륨 등 소정농도의 알칼리 수용액을 대표적인 것으로 들 수 있다.

붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온 교환탑에는 비재생형 것을 사용할 수도 있으며, 이 경우에는 상기한 1차계-2차계를 갖는 초순수 처리장치의 1차 순수처리계의 하류에 설치하는 것이 바람직한 경우가 많다.

또한, 붕소 선택성 이온 교환수지를 갖는 이온 교환탑의 하류에는 상기 수지에서 나오는 유기물의 용출을 고려하여 자외선 산화장치 및 역침투막 장치중 적어도 어느 한쪽, 특히 쌍방을 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 순수 또는 초순수의 제조장치를 구성하는 이온교환장치, 막분리장치 등 각 장치, 기기 등은 그 자체 공지의 것을 그대로 사용할 수 있고, 또한 종래의 순수장치나 초순수장치의 기본적 구성은 그대로 기본적으로 본 발명에 적용할 수 있다.

본 발명의 붕소 선택성 이온 교환수지를 갖는 이온 교환탑을 구비한 순수 또는 초순수 제조장치의 운전은 붕소 선택성 이온 교환수지에 대해서는 재생형, 비재생형 중 어느 하나에 대해서도 정수량 방식 또는 붕소의 누출을 감시하여 운전하는 방식 중 어느 하나를 채용할 수도 있다. 붕소의 누출을 감시하여 운전하는 방식에 있어서는 감시를 위한 붕소계로서 클로모트로브산을 이용하여 붕소 착체를 생성시켜 상기 착체의 형광강도를 형광광도계에 의해 측정하는 기기나, 붕소의 직접 측정을 고감도로 실시하는 ICP-MS 분석계 등을 사용할 수 있다. 붕소계의 설치방법으로는 측정장소에 인라인으로 짜맞추는 방법이나 붕소계를 순수 또는 초순수의 제조장치의 다른 장소에 설치하고, 그곳에서 붕소농도를 측정해도 좋다. 이 감시방식으로는 붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온교환탑에서 처리된 처리수 중의 붕소 농도를 측정, 감시하고, 붕소 농도가 소정의 값에 달하는 것으로, 이온교환탑을 교환 내지 재생하지만, 그 측정값은 필요로 하는 순수 또는 초순수의 붕소 농도의 상한값을 기준으로 하여 목적에 맞게 정하면 좋다.

또한 붕소 선택성 이온 교환수지를 갖는 이온 교환탑을 복수 직렬로 접속하고 이것에 순차 통수하므로써 붕소의 제거를 실시하며, 또 최전단의 이온 교환탑의 붕소 선택성 이온교환수지가 정수량에 달하는 시점(또는 최전단의 이온교환탑의 처리수 중의 붕소 농도를 감시하여 붕소 농도가 소정값에 달한 시점)에 있어서 최전단의 이온교환탑을 재생하여 최후단에 배치하거나 또는 최전단의 이온교환탑을 제외하고, 또 최후단의 이온교환탑의 후단에 상기 이온교환수지를 재생한 또는 새로운 이온교환탑을 연결하는 이른바 회전목마방식으로 장치를 운전할 수도 있다. 이 회전목마방식의 조작은 배관 및 밸브의 전환에 의해 용이하게 할 수 있다.

본 발명 방법 및 장치에 의해 제조되는 순수, 초순수는 붕소농도가 낮은 고순도의 용수가 요구되는 용도로, 한정되지 않고 이용되지만, 특히 상기한 반도체 제조분야에 바람직하게 이용된다.

본 발명이 적용되는 분야, 특히 반도체 제조장치 및 이것에 관련하는 분야에 있어서는 장치의 연속적인 가동을 유지하면서 안정된 용수를 확보할 수 있는 것이 제품화율의 향상, 생산성 등 관점에서 중요하고, 이 점에서 순수 또는 초순수를 제조하는 장치에 있어서 상기 장치를 구성하고 있는 이온교환장치 등 각 유닛의 재생처리빈도, 교환빈도는 무시할 수 없지만, 본 발명에 의하면 재생, 교환의 빈도를 현저하게 적게 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면 다가 알코올을 관능기로서 도입한 음이온 교환수지인 붕소 선택성 이온교환수지에 붕소를 포함하는 처리수를 접촉시키는 것으로, 다른 이온으로부터 선택하여 붕소를 확실하게 제거할 수 있으며, 붕소를 매우 미소한 양까지 제거한 순수 또는 초순수를 공업적 규모로 비로소 제조할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 각 청구항에 기재한 본 발명에 의하면 붕소 농도를 충분하게 저하시킨 순수나 초순수를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 재생형 이온교환장치의 재생 사이클이나 비재생형 이온교환장치의 교환빈도를 증가시키는 일이 없이, 항상 안정되게 붕소 농도를 낮게 유지할 수 있는 순수 또는 초순수의 제조방법 및 그 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 반도체 제조분야 또는 그 관련분야에 이용되는 각종 용수로서 붕소 농도를 충분히 저감시킨 순수 또는 초순수를 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또, 이하에 기재하는 각 실시예의 구성에 의하면 각 실시예에 기재된 여러 가지의 효과가 나타난다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 실시예 1의 초순수 제조장치의 구성개요를 나타낸 블럭도.

제2도는 실시예 1 및 비교예 1의 2상 3탑식 이온교환장치의 출구수의 붕소농도의 변화를 나타낸 도면.

제3도는 본 발명의 실시예 2의 초순수 제조장치의 구성개요를 나타낸 블럭도.

제4도는 본 발명의 실시예 3의 초순수 제조장치의 구성개요를 나타낸 블럭도,

제5도는 본 발명의 실시예 4의 초순수 제조장치의 일부 구성인 재생형 혼상식 이온교환장치의 구성개요를 나타낸 도면.

제6도는 본 발명의 실시예 5의 초순수 제조장치의 구성개요를 나타낸 블럭도.

제7도는 실시예 5 및 비교예 2의 이온교환탑 출구수의 붕소 농도의 변화를 나타낸 도면.

제8도는 본 발명의 실시예 6의 초순수 제조장치의 구성개요를 나타낸 블럭도.

제9도는 본 발명의 실시예 7의 초순수 제조장치의 구성개요를 나타낸 블럭도.

제10도는 본 발명의 실시예 8의 초순수 제조장치의 일부구성인 회전목마 방식의 운전을 하는 커트리지의 구성개요를 나타낸 블럭도.

제11도는 실시예 8의 커트리지 폴리셔의 회전목마 조작을 설명하기 위한 도면.

제12도는 실시예 8의 커트리지 폴리셔의 회전목마 조작을 설명하기 위한 도면.

제13도는 실시예 8의 커트리지 폴리셔의 회전목마 조작을 설명하기 위한 도면.

제14도는 본 발명의 실시예 9의 초순수 제조장치의 구성개요를 나타낸 블럭도.

제15도는 종래의 초순수 제조장치에 있어서의 2상 3탑식 이온교환장치 출구수의 붕소 농도의 시간적 변화를 나타낸 도면.

제16도는 종래의 초순수 제조장치의 사용장소에 있어서 측정한 붕소 농도의 시간적 변화를 나타낸 도면.

제17도는 종래의 초순수 제조장치의 일례의 구성개요를 나타낸 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전처리장치 3 : 2상 3탑식 이온교환장치

5 : RO장치 7 : 진공탈기장치

8, 800 : 재생형 혼상식 이온교환장치 9 : 1차 순수 탱크

10 : 자외선 산화장치 11 : 커트리지 폴리셔

12 : 한외여과막장치 13 : 사용장소

31, 311 : K탑 32 : 탈탄산탑

33, 331 : A탑 300, 400, 500 : 이온교환탑

[발명을 실시하기 위한 적합한 형태(실시예)]

이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더 설명한다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 실시예 1의 초순수 제조장치의 구성개요를 블럭도로 나타낸 것이고, 이 도면에 있어서, '1'은 공업용수 등 원수의 현탁물질과 유기물의 일부를 제거하는 전처리장치이고, 이 전처리가 실시된 처리수는 도시하지 않은 여과수조를 거쳐, 탈염장치를 구성하고 있는 2상 3탑(2B3T)식 이온교환장치(3)에 양이온 교환수지탑(K탑)(311) - 탈탄산탑(32) - 음이온 교환수지탑(A탑)(33)의 순서로 통수하도록 보내지고, 전처리수 중에 있는 불순물 이온의 제거가 실시된다.

그리고, 본 예의 특징은 상기 2상 3탑(2B3T)식 이온교환장치(3)의 양이온 교환수지탑(K탑)(311)이 상류측(탑의 상부측)에 붕소 선택성 이온교환수지인 앰버라이트 IRA - 743T(상기 롬 앤드 하우스사 제작), 하류측(탑의 하부측)에 강산성 양이온 교환수지인 앰버라이트 IR - 124(롬 앤드 하우스사 제작)를 적층하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 그 구성상의 특징과 작용에 대해서는 후술한다.

'5'는 역침투막으로 이루어지는 RO장치이고, 상기 2상 3탑식 이온교환장치(3)에 의해 이온이 제거된 처리수 중에 있는 무기 이온, 유기물, 미립자 등 불순물의 제거를 실시한다.

'7'은 진공탈기장치이고, RO장치(5)를 경유한 처리수 중의 용존산소, 탄산가스 등 용존기체를 제거한다. '8'은 재생형 혼상식 이온교환장치이고, 이 장치에 의해 1차 순수를 제조하여 이것을 1차 순수 탱크(순수 저장조)(9)에 공급하여 저장한다.

'10'은 자외선 산화장치이고, 상기 순수 저장조(9)를 경유한 1차 순수에 자외선을 조사하고, 상기 순수 중의 유기물을 산화분해하며, 또 박테리아의 살균을 실시한다. '11'은 비재생형 혼상식의 이온교환장치의 역할을 하는 커트리지 폴리셔이고, 공급되는 이온부하가 거의 없는 순수 중의 이온을 더 제거한다.

이 커트리지 폴리셔(11)를 경유한 물은 한외여과막으로 이루어지는 한외여과막 장치(12)에서 미립자 등이 제거되어 초순수가 제조되고, 사용장소(사용 지점)(13)에 공급된다.

이상의 구성으로 이루어진 초순수 제조장치는 2상 3탑식(2B3T) 이온교환장치(3)의 양이온 교환수지탑(K탑)(311)을 제외하고, 제17도에 나타낸 종래의 초순수 제조장치의 기본적 구성을 그대로 채용하고 있다.

그리고 본 예의 특징은 상기한 바와 같이 양이온 교환수지탑(K탑) (311)이 상기 이온 교환탑내의 상류측에 N-메틸-글루카민을 관능기로 도입한 붕소 선택성 이온 교환수지인 앰버라이트 IRA - 743T을 위치시키고, 하류측에 앰버라이트 IR - 124를 위치시킨 적층상태(본 예에서는 체적비 2.5/4.0)로 충전한 것에 있다. 여기서 이온교환탑 내의 상류측에 붕소 선택성 이온교환수지를 위치시킨 것은 양이온 교환수지의 처리수는 일반적으로 pH2 이하의 산성수이기 때문이고, IRA - 743T을 양이온 교환수지 IR - 124의 하류측에 위치시킨 것은 IRA - 743T의 붕소 흡착능력을 충분하게 발휘할 수 없기 때문이다. 또한 K탑은 앰버라이트 IR - 124를 단독으로 충전한 탑으로 하고, 그 상류에 앰버라이트 IRA - 743T를 충전한 이온 교환탑을 별개의 탑으로 설치해도 좋다.

이와 같은 구성에 의해 붕소 선택성 이온교환수지(IRA - 743T)에 의해 다른 공존이온이 다량으로 존재하는 전처리제의 처리수 중에서 붕소만을 선택적으로 제거할 수 있고, 나머지 공존하는 이온은 기본적으로는 종래의 구성을 갖는 상기 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 탈염작용에 의해 제거할 수 있다. 따라서 본 예의 초순수 제조장치에 있어서는 붕소 선택성 이온교환수지(IRA - 743T)에 의해 붕소를 제거하기 때문에 후단의 2상 3탑식 이온교환장치(3)로의 붕소 유입을 줄일 수 있고, 이 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 채수기간을 단축하는 일이 없이 장기간에 걸쳐 안정되게 붕소의 누출을 방지할 수 있다.

이상 장치를 사용하여 이하의 조건으로 초순수를 제조하고, 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 출구수의 붕소 농도를 ICP - MS 분석계를 이용하여 측정했다. 그 결과를 제2도에 나타냈다.

[조건]

장치

(K탑)의 수지충전량

IRA - 743T 2500리터

IR - 124 4000리터

(탈탄산탑)

테라렛패킹 충전형, 직경 0.6m, 높이 2800mm, 송풍량 400Nm3/H

(A탑) 수지충전량

IRA - 400 6000리터

처리원수

공업용수

붕소 농도 40ppb

통수량 20m3/H

운전기간 5일간

또한 본 예 장치에 있어서의 K탑(311)의 재생은 다음과 같이 하여 실시했다. 즉 K탑(311)을 역세척함으로써 상기 각 비중에 의해 탑상부에 IRA - 743T층, 하부에 IR - 124층이 적충되고, 상기 K탑 하부에서 4% 염산을 IR - 124의 체적의 2.5배량을, IR - 124 ∼ IRA - 743T의 양층에 통약(또한 통약순서는 어느 것이 앞서도 좋음)한 후, 순수로 20분 세정했다. 이 염산의 통약량은 IRA - 743T를 충전하지 않는 경우의 양과 동일하고, 재생후의 K탑(311)내의 IR - 124는 수소 이온형, IRA - 743T는 염산 이온형으로 되어 있다.

본 예는 이와 같이 산 수용액에서 붕소 선택성 이온 교환수지인 IRA - 743T를 재생하는 것도 하나의 특징이다. 즉 붕소 선택성 이온 교환수지는 일반적으로 수산화물 이온형이고, 따라서 통상은 산 수용액에서 흡착하고 있는 붕소를 용리(熔離)한 후, 수산화나트륨 등 알칼리 수용액에서 수산화물 이온형으로 재생하는 방법을 채용하는 것이 통상이므로, 이 때문에 산 수용액의 통약후, IRA - 743T에 알칼리 수용액을 통약하여 재생을 한다.

그러나 산 수용액에서 재생하는 것만으로도 붕소 흡착성능이 일정정도 재생하고, 또 본 발명이 대상으로 하는 순수 또는 초순수의 제조에 사용하는 공업용수 등 붕소 농도는 수 10∼100ppb 정도의 미량이기 때문에 산수용액만으로도 재생에 의해서 공업적으로 충분한 붕소 흡착용량을 갖는 상태로 재생가능한 것을 본 발명자는 알아냈다. 그래서 본 예의 구성에 있어서는 IR - 124재생에 이용한 산 수용액을 그대로 IRA - 743T로 통약하는 것으로 매우 간단한 재생을 실현할 수 있도록 한 것이다.

또한 이와 같은 산 수용액만을 통약하는 재생을 실시하는 경우에는 수산화 나트륨에 의한 재생에 비해서 수지의 열화를 저감시킬 수 있고, 또 누출 TOC량을 저감시킬 수 있는 이점도 얻을 수 있다. 또 재생후의 채수(처리)시에 유입수의 경도성분이 수산화물로서 충내에 축적하는 것을 방지할 수 있는 이점도 얻을 수 있다.

[비교예 1]

상기 실시예 1의 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 K탑(311)을 앰버라이트 IR - 124만을 충전한 이온 교환탑으로 대신한 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 장치를 구성하고, 동일 조건으로 초순수의 제조를 실시하고, 2상 3탑식 이온교환장치(3) 출구수의 붕소 농도를 ICP - MS분석계를 이용하여 측정했다. 그 결과를 제2도중에 나타냈다.

이 제2도의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 실시예 1에서는 붕소가 확실하게 제거되어 출구수의 붕소 농도는 항상 안정되게 낮은 상태로 유지되어 있지만, 비교예 1에 있어서는 비교적 단기간 중에 붕소의 현저한 누출이 일어나고 있음을 알 수 있다.

[실시예 2]

제3도에 나타낸 예는 실시예 1의 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 K탑을 앰버라이트 IR - 124를 단독으로 충전한 K탑(31)으로 대신하고, 또 A탑(33)은 상기 이온교환탑 내의 하류측(탑의 상부)에 상기 붕소 선택성 이온교환 수저인 앰버라이트 IRA - 743T를 위치시키고, 상류측(탑의 하부)에 앰버라이트 IRA - 402BL(롬 앤드 하스사 제작)을 위치시킨 적층상태(본 예에서는 체적비 1/4)로 충전함에 있다. 또한 A탑(33)의 통수는 상승류이다. 여기서 이온교환탑 내의 하류측에 붕소 선택성 이온 교환수지를 위치시킨 것은 앰버라이트 IRA - 402BL의 상류측 물은 산성연화수이기 때문에 일반적으로 pH2이하로, 앰버라이트 IRA - 743T의 붕소 흡착능력을 충분하게 발휘할 수 있지만, IRA - 402BL에서 처리후의 물은 중성 내지 미 알칼리성으로, 붕소 흡착능력을 충분하게 발휘할 수 있기 때문이다. 다른 구성은 실시예 1과 동일하다.

이상 제3도에 나타낸 구성의 초순수 제조장치를 사용하여 K탑(31) 및 A탑(331)의 충전 이온교환수지를 하기와 같이 변경한 것 이외는 실시예 1과 동일 조건으로 초순수의 제조를 실시하고, 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 출구수의 붕소 농도를 ICP-MS분석계를 사용해서 측정했다. 그 결과는 제2도에 나타낸 실시예 1의 붕소 농도와 동일했다.

[변경한 조건]

(K탑)수지충전량

IR - 124 4000리터

(A탑)수지충전량

IRA - 402BL 6000리터

IRA - 743T 1500리터

본 예에 있어서는 A탑(331)에 충전한 각 수지의 재생은 알칼리 수용액을 이 IRA - 402BL 및 IRA - 743T에 통약하여 실시할 수 있고, 재생제가 알칼리 수용액으로 상기 붕소 선택성 이온교환수지(IRA - 743T)를 그 본래의 이온교환용량을 이용할 수 있는 상태로 재생할 수 있기 때문에 상기 이온교환수지량을 실시예 1의 경우에 비해 저감할 수 있는 이점을 얻을 수 있다.

[실시예 3]

제4도에 나타낸 본 예는 제17도에 나타낸 종래의 초순수 제조장치와 그 기본적 구성을 같게 하는 장치(제1도의 K탑(311)을 통상의 양이온 교환수지만을 충전한 K탑(31)으로 대신한 장치와 동일)에 있어서, 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 A탑(33)과 RO장치(5) 사이에 붕소 선택성 이온교환수지인 상기 앰버라이트 IRA - 743T 만을 충전한 이온교환탑(300)을 설치한 예를 나타내는 것으로, 상기 실시예 2의 A탑(331)을 앰버라이트 IRA - 402BL의 단독 충전제로 하고, 그 하류에 별개의 탑으로 앰버라이트 IRA - 743T를 충전한 이온교환탑을 설치한 예에 상당한다.

따라서 조건을 같게 하면 실시예 2와 동일 레벨로 붕소 제거를 실시할 수 있고, 동일 조건으로 시험했을 때에 얻어지는 이 이온교환탑(300) 출구수의 붕소 농도는 실시예 2와 동일한 것이 확인되었다.

그런데 실시예 2에 비해서 IRA - 743T를 충전한 이온교환탑(300)이 A탑 (331)과는 별개의 탑이기 때문에 이온교환탑(300)에 한정된 독자적인 재생설비를 설치하는 것이 용이하고, 구체적으로는 K탑 재생을 위한 산 수용액을 그 통약전 또는 후에 이 이온교환탑(300)에도 통약시켜 붕소의 용리를 신속하게 실시하고, 그 후 A탑에 통약하는 알칼리 수용액을 상기 이온교환탑(300)에도 통약시키도록 하고, 붕소 선택성 이온교환수지를 이상적인 상태로 신속하게 재생할 수 있는 이점이 얻어진다.

또한, 붕소 선택성 이온교환수지인 IRA - 743T를 충전한 이온교환탑(300)을 A탑(331)과는 별개의 탑으로 설치하기 때문에, 이미 설치된 초순수 제조장치의 설비를 실질적으로 그대로 이용하고, A탑(331)의 후단에 배관하여 상기 이온교환탑(300)을 설치하는 것만으로 본 발명의 목적을 실현할 수 있기 때문에 이미 설치된 설비의 개조에 적합하다는 이점이 있다. 이 이점은 실시예 1에서 설명한 별개의 탑 형태의 것도 동일하다.

[실시예 4]

제5도는 초순수 제조장치의 부분구성을 나타낸 것으로, 본 예는 상기 실시예 1의 K탑(311)을 양이온 교환수지만을 충전한 K탑(31)으로 대신하고, 또 종래의 초순수 제조장치에서 음이온교환수지와 양이온교환수지를 충전한 재생형 혼상식 이온교환장치(MB탑)(8)로 대신하며, 음이온교환수지와 양이온교환수지로 또 첨가하고, 붕소 선택성 이온교환수지를 충전혼합한 재생형 혼상식 이온교환장치(800)를 사용하는 예를 나타내는 것이다.

본 예의 재생형 혼상식 이온교환장치(800)의 기본적 구성은 3수지혼합인 점을 제외하면 종래의 재생형 혼상식 이온교환장치(8)와 동일하고, 재생설비도 붕소 선택성 이온교환수지로서 비중이 음이온 교환수지보다도 작은(상기 IRA - 743T는 IRA - 402BL 보다도 비중이 작음) 것을 이용하므로써 역세척조작에 의해 상부에서 순서대로 붕소 선택성 이온교환수지 - 강염기성 음이온 교환수지 - 강산성 양이온 교환수지의 각 수지의 적층상태로 할 수 있으며, 탑상부에서 알칼리 수용액, 탑하부에서 산 수용액의 각 재생제를 통약하고(어느 것이나 점선으로 나타냄), 강염기성 음이온 교환수지와 강산성 양이온 교환수지의 중간부에 배치한 콜렉터(801)에서 배출하는 통상의 재생설비를 그대로 사용할 수 있다.

이상의 제5도에 나타낸 재생형 혼상식 이온교환장치(800)를 구비한 초순수 제조장치를 이용하고, 충전 이온교환수지를 하기와 같이 한 이외는 실시예 1과 동일조건(단 2상 3탑식 이온교환장치(3)의 K탑(311)은 앰버라이트 IR - 124 만을 충전)으로 초순수의 제조를 실시하고, 상기 재생형 혼상식 이온교환장치(800) 출구수의 붕소 농도를 ICP - MS분석계를 이용하여 측정했다. 그 결과는 제2도에 나타낸 실시예 1의 붕소 농도와 동일했다.

[변경한 조건]

(재생형 혼상식 이온교환수지(800)) 수지충전량

IRA - 743T 800리터

IRA - 402BL 600리터

IR - 124 300리터

본 예의 장치에 의하면 이하와 같은 효과가 나타난다.

: 강염기성 음이온 교환수지 및 강산성 양이온 교환수지와 혼합하여 이용하기 때문에 붕소 선택성 이온교환수지의 바람직한 사용상태인 중성부근에서 이온교환능을 발휘할 수 있으며, 더 나아가서는 상기 수지의 사용량을 적게할 수 있다.

: 이온교환탑의 장치 또는 재생설비의 조작이 용이하다.

: 이미 설치된 재생형 혼상식 이온교환장치에 붕소 선택성 이온교환수지를 추가 충전하는 것만으로 또는 필요에 따라서 재생설비의 간단한 변경을 하여 종래 설비를 붕소 제거기능을 갖는 순수 또는 초순수의 제조장치로 변경시킬 수 있다.

[실시예 5]

제6도에 나타낸 본 예는 제17도에 나타낸 종래의 초순수 제조장치와 그 기본적 구성을 같이 하는 장치(제1도의 K탑(311)을 통상의 양이온 교환수지만을 충전한 K탑(31)으로 대신한 장치에 동일)에 있어서, 재생형 혼상식 이온교환장치(MB탑)(8)와 1차 순수 탱크(9) 사이에 붕소 선택성 이온교환수지인 상기 앰버라이트 IRA - 743T 만을 충전한 비재생형 이온교환탑(400)을 설치한 예를 나타내는 것으로, 다른 구성은 종래의 초순수 제조장치와 동일하다.

본 예 장치에 대해서 장치 구성을 상기한 바와 같이 변경한 이외는 실시예 1과 동일 조건으로 초순수의 제조를 30일간 연속하여 실시하고, 이온교환탑(400) 출구수의 붕소 농도를 ICP - MS 분석계를 사용하여 측정했다. 그 결과를 제7도에 나타낸다.

이 결과에서 알 수 있는 바와 같이 상기 이온교환탑(400) 출구수의 붕소 농도는 실시예 1의 결과를 나타낸 제2도의 시험결과와 거의 동일했다.

[비교예 2]

비교를 위해서 실시예 5의 앰버라이트 IRA - 743T 만을 충전한 비재생형 이온 교환탑(400)으로 대신하고, 앰버라이트 IRA - 402BL 을 충전한 비재생형 이온교환탑(401)을 설치하고, 실시예 5와 동일 조건으로 초순수의 제조를 하고, 이온교환탑(401) 출구수의 붕소 농도를 ICP - MS 분석계를 이용하여 측정하고, 그 결과를 제7도에 나타냈다. 이 경우에는 붕소 농도가 변동하고, 또 13일 후에 붕소 농도의 현저한 누출이 발생했다.

이 실시예 5와 비교예 2의 대비에서도 알 수 있는 바와 같이 실시예 5의 장치에 의하면 붕소를 유효하게 제거할 수 있고, 또 비재생형 이온교환탑을 이용하는 것으로 재생에 따르는 수질변동이 없다는 이점도 얻을 수 있다.

[실시예 6]

제8도에 나타낸 본 예는 제6도에 나타낸 실시예 5의 앰버라이트 IRA - 743T 를 충전한 비재생형 이온교환탑(400)과 1차 순수 탱크(9) 사이에 역침투막으로 이루어지는 RO장치(402)를 부가하여 설치한 예를 나타내는 것으로, 다른 구성은 실시예 5와 동일하다.

본 예의 경우에는 실시예 5의 이점에 부가하여 붕소 선택성 이온교환수지에서 용출하는 유기물을 RO장치(402)에서 제거할 수 있기 때문에, 2차 순수 처리계에서의 TOC의 증가를 저감할 수 있다.

[실시예 7]

제9도에 나타낸 본 예는 제17도에 나타낸 종래의 초순수 제조장치와 그 기본적 구성을 동일하게 하는 장치(제1도의 K탑(311)을 통상의 양이온 교환수지만을 충전한 K탑(31)으로 대신한 장치와 동일)에 있어서, 1차 순수탱크(9)에서부터 1차 순수를 2차 순수처리계에 공급하는 펌프(900)의 하류에 배관의 분기로(901)를 설치하고, 1차 순수의 일부를 2차 순수 처리게에 공급하며, 또 나머지 1차 순수를 다른 용도수로 하여 이용하도록 구성한 순수 또는 초순수 제조장치를 나타내는 것으로, 상기 분기로(901)의 하류, 2차 순수 처리계의 자외선 산화장치(10)의 전단(상류)에, 붕소 선택성 이온교환수지인 상기 앰버라이트 IRA - 743T를 충전한 비재생형 이온 교환탑(500)을 설치한 것을 특징으로 한다. 또한 실시예 6에 나타낸 것과 동일하게 이온교환탑(500)의 다음 단에 역침투막으로 이루어지는 RO장치(도시하지 않음)를 설치할 수도 있다.

본 예의 장치에 의하면 상기 실시예 5(또는 실시예 6)와 동등한 붕소를 제거할 수 있는 효과가 있고, 또 붕소 제거를 필요로 하지 않는 다른 용도수의 배관경로로 이어지는 분기로의 하류위치에 상기 이온교환탑(500)을 배치하고 있기 때문에 붕소 선택성 이온교환수지에 대한 이온부하를 그만큼 저감할 수 있어서 사용수지량을 삭감할 수 있는 이점이 있다. 이와 같은 다른 용도용으로 이용되는 용수의 양은 초순수에 비해 2배 이상인 경우가 많기 때문에 본 예의 이점은 매우 크다.

[실시예 8]

제10도는 초순수 제조장치의 부분 구성을 나타낸 것으로, 본 예에 있어서는 제17도에 있어서의 초순수 제조장치의 커트리지 폴리셔(11)를 대신하고, 제10도에 나타내는 바와 같이 붕소계 120과 붕소 선택성 이온교환수지를 충전하여 직렬로 접속된 한쌍의 커트리지 폴리셔(111a, 111b)를 설치하거나, V1∼V12 밸브의 전환에 의해 회전목마 방식의 운전을 실시하는 구성으로 했다.

또한 커트리지 폴리셔(111a, 111b)는 양자 모두 각각 양이온 교환수지와 음이온 교환수지의 혼합수지의 상층에 붕소 선택성 이온 교환수지를 적층시킨 것이다.

이 장치에서는 전단의 커트리지 폴리셔(111a) 출구에 있어서의 붕소 농도가 미리 정해진 소정농도값이 되면 커트리지의 교환작업을 실시한다. 즉 이 회전목마방식의 운전을 제11도 ∼ 제13도를 이용하여 설명하면, 제11도에 있어서 각 밸브의 현재 상태는 V1-열림, V2-닫힘, V3-열림, V4-열림, V5-닫힘, V6-열림, V7-열림, V8-닫힘, V9-열림, V10-열림, V11-닫힘, V12-열림이고, 1차 순수 탱크(9)에서 공급되는 1차 순수는 제11도에 굵은선으로 나타내는 바와 같이 자외선 산화장치(10)→커트리지 폴리셔(111a)→커트리지 폴리셔(111b)→한외여과막 장치(12)의 순서로 통수되어 있다. 전단의 커트리지 폴리셔(111a)와 후단의 커트리지 폴리셔(111b)의 중간에는 붕소계(120)가 설치되어 있고, 전단의 커트리지 폴리셔(111a)의 처리수질은 이것에 의해 항상 감시되고 있다. 붕소계(120)에 의한 측정값이 소정 값이된 경우에는 커트리지 폴리셔(111a)의 수명이 다한 것으로 판단되고, 각 밸브의 상태를 V1-닫힘, V2-열림, V3-열림, V4-닫힘, V5-닫힘, V6-열림, V7-열림, V8-닫힘, V9-닫힘, V10-닫힘, V11-닫힘, V12-닫힘으로 하고, 제12도에 나타내는 바와 같이 사용이 끝난 커트리지 폴리셔(111a)가 떼어내어지고, 그 동안에 1차 순수 탱크(9)에서 공급되는 1차 순수는 제12도에 굵은선으로 나타낸 것과 같이 커트리지 폴리셔(111b)만으로 처리된다. 다음으로 제13도에 나타내는 바와 같이 떼어낸 커트리지 폴리셔(111a) 대신에 새로운 커트리지 폴리셔(111c)가 부착된 후, 커트리지 폴리셔(111b)가 전단, 새로운 커트리지 폴리셔(111c)가 후단이 되는 바와 같이 각 밸브가 전환되고, 통수가 개시된다. 제13도에 나타내는 각 밸브는 V1-닫힘, V2-열림, V3-열림, V4-닫힘, V5-열림, V6-열림, V7-닫힘, V8-열림, V9-열림, V10-닫힘, V11-열림, V12-열림의 상태에 있고, 1차 순수는 자외선 산화장치(10)→커트리지 폴리셔(111b)→커트리지 폴리셔(111c)→한외여과막장치(12)의 순서도 통수된다.

이와 같은 운전방법에 의하면 후단의 커트리지 폴리셔(111b)에 붕소 축적이 발생하지 않기 대문에 항상 안정되게 붕소의 누출을 방지할 수 있다. 또한 커트리지 폴리셔(111a, 111b)는 붕소 선택성 이온교환수지를 혼합수지의 상층에 적층시키는 것 외에, 붕소 선택성 이온교환수지를 양이온교환수지, 음이온 교환수지와 혼합하여 사용할 수도 있다.

[실시예 9]

제14도는 제17도의 초순수 제조장치에 있어서의 역침투막으로 이루어지는 RO장치(5)와 진공탈기장치(7) 사이에 자외선 산화장치(40)를 설치하고, 또 재생형 혼상식 이온교환장치(8) 대신에 붕소 선택성 이온교환수지와 음이온 교환수지의 적충식 이온교환탑(80a, 80b)을 설치하며, 또한 제14도에 나타내는 바와 같이 붕소계 20을 포함하는 구성으로 하고, 이른바 회전목마 방식으로 운전한 것이다. 제14도에 있어서, RO장치(5)에서 처리된 물은 용존하는 TOC가 자외선 산화장치(40)에 의해 유기산이나 탄산으로 분해되고, 계속해서 진공탈기장치(7)에 의해 용존산소 및 용해하고 있는 탄산의 일부가 제거된다. 다음으로 적충식 이온 교환탑(80a, 80b)에 의해 미량으로 포함되어 있는 음이온 및 붕소가 제거된다. 적충식 이온교환탑(80a, 80b)은 재생형 이온교환탑으로, 채수공정이 종료한 전단의 이온교환탑은 부속의 재생설비에 의해 재생된 후, 지금까지 후단에 위치하고 있는 이온교환탑의 후단에 짜맞춰져 채수공정에 들어간다. 적층식 이온교환탑(80a, 80b)의 처리수는 1차 순수 탱크(9)로 보내진다. 자외선 산화장치(10) 이후는 실시예 8과 동일하고, 붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 커트리지 폴리셔(111a, 111b)는 붕소계 120을 장착하고, 이른바 회전목마 방식으로 운전된다. 또 한외여과막 장치(12)를 거쳐 사용장소(13)로 초순수가 공급된다.

Claims

원수에 포함되는 현탁물질을 제거하는 전처리에 이어서, 상기 전처리가 끝난 이온 및 비이온성 물질을 제거하는 순수처리를 실시하여 순수 또는 초순수를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전처리가 끝난 처리수에 포함되는 붕소 제거를 위해서 상기 순수처리를 하는 공정 중 어느 단계에서 상기 전처리가 끝난 처리수를 붕소선택성 이온교환수지에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조방법.
원수중에 포함되는 현탁물질제거를 위한 제탁수단을 갖는 전처리장치와, 이 전처리장치에 나오는 처리수 중에 포함되는 이온 및 비이온성 물질을 제거하기 위한 탈염수단 및 막처리수단을 갖는 순수처리장치를 구비한 순수 또는 초순수의 제조장치에 있어서, 상기 전처리장치로부터의 처리수 유출로와 상기 순수처리장치로부터의 처리수 유출로 사이의 통수계 중 적어도 어느 한 위치에 붕소 이온제거 수단으로서 붕소 선택성 이온교환수지를 단독으로 갖거나 또는 다른 이온교환수지와 적층 또는 혼합하여 갖는 이온교환탑을 설치한 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조장치.
제2항에 있어서, 상기 순수처리장치는 막처리수단 등을 구비하고 전처리장치의 처리수에서 순수를 얻는 1차 순수처리계와, 이 1차 순수를 저장하는 탱크와, 이온교환수지, 막처리수단 등을 구비하여 상기 탱크를 거친 1차 순수에서 초순수를 얻는 2차 순수처리계로 이루어지고, 상기 붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온교환탑을 이 1차 순수처리계의 도중, 2차 순수처리계의 도중, 또는 1차 순수처리계와 2차 순수처리계 사이 중 적어도 어느 한 위치에 설치한 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온교환탑이 재생제로서 산 수용액 또는 알칼리 수용액 또는 그 쌍방을 통약하는 재생설비를 갖는 재생형 이온교환탑인 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조장치.
제4항에 있어서, 재생형 이온교환탑이 양이온교환수지를 상기 붕소 선택성 이온교환수지의 하류측에 적층시킨 일탑형 이온교환탑으로, 재생설비가 재생제로서 산 수용액을 통약하는 것인 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조장치.
제4항에 있어서, 재생형 이온교환탑이 음이온 교환수지를 상기 붕소 선택성 이온교환수지의 상류측에 적충시킨 일탑형 이온교환탑이고, 재생설비가 재생제로서 알칼리 수용액을 통약하는 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조장치.
제4항에 있어서, 재생형 이온교환탑이 상기 붕소 선택성 이온교환수지, 양이온교환수지 및 음이온교환수지를 혼합하여 갖는 이온교환탑인 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 비재생형 이온교환탑을 1차 순수를 저장하는 탱크에서 2차 순수처리계와 다른 경로에 배관을 분기접속한 배관분기로의 2차 순수처리계측의 하류에 설치한 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조장치.
제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 붕소 선택성 이온교환수지를 갖는 이온교환탑의 하류에 자외선 산화장치 및 역침투막장치 중 적어도 어느 한쪽을 설치한 것을 특징으로 하는 순수 또는 초순수의 제조장치.