KR102054944B1 - Electrodeionization with excellent boron removal efficiency - Google Patents

Electrodeionization with excellent boron removal efficiency Download PDF

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Abstract

본 발명은 보론 제거 효율이 우수한 전기탈이온 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EDI 내부에 존재하는 이온교환수지에 보론선택성 이온교환수지를 적절 비율로 혼합하여 초순수를 생산함으로써 보론 제거 효율이 우수한 EDI 모듈 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electric deionization device having excellent boron removal efficiency, and more particularly, an EDI having excellent boron removal efficiency by producing ultrapure water by mixing boron selective ion exchange resin in an appropriate ratio with an ion exchange resin present in the EDI. Relates to modules and systems.

Description

보론 제거 효율이 우수한 전기탈이온 장치{Electrodeionization with excellent boron removal efficiency}Electrodeionization with excellent boron removal efficiency

본 발명은 고효율 보론 제거를 위한 전기탈이온 장치(Electrodeionization, EDI)의 모듈 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보론선택성 이온교환수지를 이용하여 보론 제거 효율이 현저히 개선된 EDI 모듈 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a module and a system of an electrodeionization (EDI) for high-efficiency boron removal, and more particularly, to an EDI module and system in which boron removal efficiency is remarkably improved by using a boron selective ion exchange resin. will be.

EDI는 Electrodeionization의 약자로써, 전기탈이온 장치라고 불린다. EDI는 이온교환막과 이온교환수지를 사용하여 전기를 인가하게 되면 물에서 용존이온을 분리할 수 있는 물 처리 기술이다. 별도의 세정을 위한 화학처리가 요구되지 않으며, 일반적으로는 역삼투압(Reverse Osmosis) 후단에 폴리싱을 위해 사용된다. EDI stands for Electrodeionization and is called an electrodeionization device. EDI is a water treatment technology that can separate dissolved ions from water when electricity is applied using an ion exchange membrane and an ion exchange resin. No chemical treatment for cleaning is required and is generally used for polishing after Reverse Osmosis.

EDI 시스템(System)은 이온교환수지 탑 설비의 단점을 보완한 신기술로 전기투석법의 희석실에 이온교환수지와 같은 전도성 물질을 충진하여 폐수발생의 절감과 전기투석 내에서의 저항 및 전류효율의 감소를 꾀할 수 있는 공정이다. The EDI system is a new technology that compensates for the shortcomings of the ion exchange resin tower facility. The electrodialysis dilution chamber is filled with conductive materials such as ion exchange resins to reduce wastewater generation and improve resistance and current efficiency in electrodialysis. It is a process that can be reduced.

EDI 모듈(Module)은 양극과 음극 사이에 양이온교환막과 음이온교환막이 교대로 배열되어 희석실과 농축실, 전극실로 구성이 되며, 일반적으로 희석실에는 양이온 교환수지와 음이온 교환수지를 충진시키게 된다. 모듈(Module)의 양극과 음극에 직류 전원을 가하게 되면 가해진 직류 전원에 의해 희석실의 이온들은 이온교환막을 통과하여 농축실로 이동하게 되고, 희석실의 이온농도는 점점 없어지게 되어 초순수를 생산할 수 있다. The EDI module is composed of a dilution chamber, a concentration chamber, and an electrode chamber by alternately arranging a cation exchange membrane and an anion exchange membrane between an anode and a cathode. Generally, a dilution chamber is filled with a cation exchange resin and an anion exchange resin. When DC power is applied to the anode and cathode of the module, ions in the dilution chamber move through the ion exchange membrane to the concentration chamber by the applied DC power, and the ion concentration in the dilution chamber is gradually lost, thereby producing ultrapure water. .

EDI 모듈(Module)에 사용되는 이온교환수지는 양이온교환수지와 음이온교환수지가 사용되는데, 일반적으로 양이온교환수지는 강산성 양이온교환수지(SO3-H Type), 음이온교환수지는 강염기성 음이온교환수지(NH3+OH Type)이 사용된다. EDI에 사용되는 이온교환수지는 다른 이온교환수지 공정과 다르게 재생을 필요로 하지 않는데, 그 이유는 EDI에 직류전원을 가해줄 경우 이온교환막-이온교환수지, 이온교환수지-이온교환수지 사이에서 물이 H+ 이온과 OH- 이온으로 분해되게 되고, 이 물분해 반응을 통해 이온교환수지가 H Type과 OH Type으로 재생되기 때문이다.The ion exchange resin used in the EDI module is a cation exchange resin and an anion exchange resin. Generally, the cation exchange resin is a strong acid cation exchange resin (SO3-H type), and the anion exchange resin is a strong base anion exchange resin ( NH 3 + OH Type) is used. The ion exchange resin used in the EDI does not require regeneration unlike other ion exchange resin processes, because when DC power is applied to the EDI, the water between the ion exchange membrane-ion exchange resin and the ion exchange resin-ion exchange resin This is because the H + ions and OH- ions are decomposed, and through this water decomposition reaction, the ion exchange resin is regenerated into H Type and OH Type.

반도체 산업분야에 있어서 물에 녹아있는 보론(Boron)은 P-N 결합을 약화시키거나, 생산 수율을 낮출 수 있기 때문에 반도체급 초순수 제조에서는 보론이 없는 초순수의 제조 요구가 강화되고 있는 추세이며, 반도체용 초순수의 보론 함량은 최고 50 ppt (parts per trillion) 이하 수준까지 요구되고 있다. In the semiconductor industry, boron dissolved in water can weaken PN bonds or lower the production yield. Therefore, the demand for the production of ultrapure water without boron is increasing in semiconductor grade ultrapure water production. Boron content of up to 50 parts per trillion (ppt) is required.

종래 반도체급 초순수 제조에서 보론을 제거하기 위한 방법으로서, 예를 들면 일본 특허공개번호 제2004-261643호에서는 농축실에 탈염실의 통수 방향과 역방향으로 통수하게 하는 구조를 이용하는 방법이 기재되어 있고, 일본 특허공개번호 제2003-210946호에서는 탈염실의 입구 및 출구의 두께를 다르게 조절한 구조를 이용하는 방법이 기재되어 있으며, 한국 특허공개번호 제2008-0113767호에서는 역삼투막장치 및 연수기가 추가로 구비된 구조를 이용하는 방법이 기재되어 있다. As a method for removing boron in conventional semiconductor grade ultrapure water production, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-261643 discloses a method of using a structure that allows the concentration chamber to pass in the reverse direction of the desalination chamber. Japanese Patent Publication No. 2003-210946 describes a method of using a structure in which the thickness of the inlet and the outlet of the desalination chamber is adjusted differently, and Korean Patent Publication No. 2008-0113767 further includes a reverse osmosis membrane device and a water softener. A method of using the structure is described.

현재는 초순수의 보론을 제거하기 위해 EDI의 후단에 별도의 폴리싱 공정을 사용하여 초순수에 존재하는 보론의 농도를 조절하고 있으나, EDI 후단의 폴리싱 공정의 경우 이온교환수지의 재생을 위해 화학적인 처리 및 이온교환수지의 재생, 투입 등을 위하여 연속적인 생산이 불가능하고 또한 추가적인 인건비 등이 요구되고 있다.Currently, a separate polishing process is used at the rear end of EDI to remove boron in ultra pure water, but the concentration of boron in ultrapure water is controlled at the end of EDI. Continuous production is not possible and additional labor costs are required for the regeneration and addition of ion exchange resins.

이에, 본 발명자들은 반도체급 초순수 제조에서 보론의 효율적인 제거 방법을 위해 연구한 결과, EDI 내부에 존재하는 이온교환수지에 보론선택성 이온교환수지를 적절 비율로 혼합하여 초순수를 생산하게 될 경우, EDI를 통한 보론 감소의 효과를 나타내고, 보론선택성 이온교환수지의 경우 재생형 OH Type을 사용하게 되는데, EDI를 통해서 별도의 약품처리 없이 재생이 이루어질 수 있어 EDI 내부에 충진되는 수지로 사용하기 적절함을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors studied for efficient removal method of boron in the production of semiconductor-grade ultrapure water, and when the boron-selective ion-exchange resin is mixed with the ion exchange resin existing in the EDI at an appropriate ratio, the ultra-pure water is produced. It shows the effect of boron reduction through the use of boron-selective ion exchange resin, which uses regenerated OH type, which can be regenerated without additional chemical treatment through EDI, so it is suitable for use as a resin filled in EDI. By this, the present invention was completed.

본 발명의 목적은 초순수에서 보론 제거 효율을 향상시키기 위해, EDI(Electrodeionization) 내부에 존재하는 이온교환수지에 보론선택성 이온교환수지를 혼합하여 충진시킨 보론 제거 효율이 우수한 EDI 모듈 및 시스템을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an EDI module and a system having excellent boron removal efficiency in which boron-selective ion exchange resins are mixed with an ion exchange resin present in an electrodeionization (EDI) to improve boron removal efficiency in ultrapure water. .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 양이온과 음이온 교환막이 교대로 배열되어 희석실(Dilute Chamber), 농축실(Concentrate Chamber), 및 전해액실(Electrolyte Chamber)로 구성되고, 상기 희석실에 음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지가 혼합 충진되어 있는, 보론 제거 또는 저감용 EDI(Electrodeionization) 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is the positive electrode, the negative electrode, the positive and negative ion exchange membrane is arranged alternately between the dilution chamber (Dilute Chamber), Concentrate Chamber (Concentrate Chamber), and Electrolyte Chamber (Electrolyte Chamber) It consists of, the dilution chamber is filled with an anion exchange resin, cation exchange resin and boron selective ion exchange resin, it provides an EDI (Electrodeionization) module for boron removal or reduction.

또한, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 양이온과 음이온 교환막이 교대로 배열되어 희석실, 농축실, 및 전해액실로 구성된 EDI 모듈에 있어서, 상기 EDI 모듈의 희석실에 음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지를 혼합하여 충진시키는 것을 포함하는, EDI 모듈을 이용한 초순수 내 보론 제거 또는 저감 방법을 제공한다.In addition, the present invention is the positive electrode, the negative electrode, the positive and negative ion exchange membrane is arranged alternately between the positive electrode and the negative electrode in an EDI module consisting of a dilution chamber, a concentration chamber, and an electrolyte chamber, an anion exchange resin, Provided is a method for removing or reducing boron in ultrapure water using an EDI module, including mixing and filling a cation exchange resin and a boron selective ion exchange resin.

아울러, 본 발명은 외부로부터 공급되는 원수를 필터링하여 순수를 생성하는 순수 생성 모듈; 상기 순수 생성 모듈에서 생성된 순수를 정제하는 상기 본 발명에 따른 EDI 내부에 존재하는 이온교환수지에 보론선택성 이온교환수지가 혼합되어 충진된 EDI 모듈; 상기 EDI 모듈에서 이온이 제거된 초순수를 저장하는 저장 탱크 모듈; 및, 상기 초순수 생성 모듈에서 생성된 초순수를 외부로 토출하는 디스펜서 모듈;을 포함하는, 보론 제거 또는 저감용 EDI 시스템을 제공한다.In addition, the present invention is a pure water generating module for generating pure water by filtering the raw water supplied from the outside; An EDI module filled with a boron-selective ion exchange resin mixed with an ion exchange resin present in the EDI according to the present invention for purifying pure water generated in the pure water generating module; A storage tank module for storing ultrapure water from which ions are removed from the EDI module; And a dispenser module for discharging the ultrapure water generated by the ultrapure water generation module to the outside.

본 발명에 따른 EDI 모듈 및 시스템은 기존의 이온교환수지만 사용하는 EDI와 비교하여 초순수의 비저항은 유지하면서 초순수에 존재하는 보론 농도를 약 1/4 ~ 1/3 수준으로 줄임으로써, 보론 제거 효율을 약 4 ~ 3배 향상시킬 수 있다.EDI module and system according to the present invention by reducing the boron concentration in the ultra-pure water to about 1/4 to 1/3 level, while maintaining the specific resistance of the ultra-pure water compared to the conventional EDI using only ion exchange resin, boron removal efficiency It can improve about 4 to 3 times.

또한, 본 발명은 EDI 내부에 존재하는 이온교환수지에 보론선택성 이온교환수지를 혼합함에 있어서 혼합 비율, 및 보론선택성 이온교환수지의 설치 위치에 대해 최적 조건을 확립함으로써, EDI를 이용한 초순수 제조에 있어서 보론 제거 효율을 최대화할 수 있다. In addition, the present invention establishes optimum conditions for the mixing ratio and the installation position of the boron selective ion exchange resin in mixing the boron selective ion exchange resin with the ion exchange resin present in the EDI, thereby producing ultrapure water using EDI. The boron removal efficiency can be maximized.

도 1은 본 발명에 따른 EDI 내부 셀(Cell)의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 EDI의 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 EDI 셀의 평면도이다:
① 혼합 이온교환수지: 강산성 양이온교환수지, 강염기성 이온교환수지; 및
② 보론선택성 이온교환수지.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 EDI 셀의 평면도이다:
① 혼합 이온교환수지: 강산성 양이온교환수지, 강염기성 이온교환수지; 및
② 보론선택성 이온교환수지.
1 is a plan view of an EDI internal cell according to the present invention.
2 is a photograph of an EDI according to the present invention.
3 is a plan view of an EDI cell according to Embodiment 1 of the present invention:
① mixed ion exchange resin: strong acid cation exchange resin, strong basic ion exchange resin; And
② Boron selective ion exchange resin.
4 is a plan view of an EDI cell according to Embodiment 2 of the present invention:
① mixed ion exchange resin: strong acid cation exchange resin, strong basic ion exchange resin; And
② Boron selective ion exchange resin.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 The present invention

양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 양이온과 음이온 교환막이 교대로 배열되어 희석실(Dilute Chamber), 농축실(Concentrate Chamber), 및 전해액실(Electrolyte Chamber)로 구성되고, A positive electrode, a negative electrode, and a cation and an anion exchange membrane are alternately arranged between the positive electrode and the negative electrode to constitute a dilute chamber, a concentration chamber, and an electrolytic chamber.

상기 희석실에 음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지가 혼합 충진되어 있는, An anion exchange resin, a cation exchange resin and a boron selective ion exchange resin are mixed and filled in the dilution chamber,

보론 제거 또는 저감용 EDI(Electrodeionization) 모듈을 제공한다.Electrodeionization (EDI) module for boron removal or abatement is provided.

상기 음이온 교환수지와 양이온 교환수지는 7:3 내지 5:5의 부피 비율로 혼합되는 것이 바람직하고, 7:3의 부피 비율로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.The anion exchange resin and the cation exchange resin are preferably mixed at a volume ratio of 7: 3 to 5: 5, and more preferably at a volume ratio of 7: 3.

상기 보론선택성 이온교환수지는 전체 혼합 이온교환수지의 1 내지 10%(v/v)인 것이 바람직하고, 3 내지 10%(v/v)인 것이 더욱 바람직하다.The boron-selective ion exchange resin is preferably 1 to 10% (v / v) of the total mixed ion exchange resin, more preferably 3 to 10% (v / v).

상기 EDI 모듈은 EDI 내부의 상부에 탈이온대(Deionized bed) 및 하부에 폴리싱 대(Polishing Bed)로 구성된 하향식 모듈인 것이 바람직하다.The EDI module is preferably a top-down module composed of a deionized bed at the top and a polishing bed at the bottom of the EDI.

상기 음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지가 혼합된 혼합 이온교환수지가 EDI 내부의 상부 또는 하부 중 어느 하나에만 충진되고, 나머지 상부 또는 하부에는 음이온 교환수지과 양이온 교환수지의 혼합 이온교환수지가 충진되는 것이 바람직하며, 보론선택성 이온교환수지가 혼합된 혼합 이온교환수지가 EDI 내부의 하부에 충진되는 것이 더욱 바람직하다.The mixed ion exchange resin mixed with the anion exchange resin, the cation exchange resin and the boron-selective ion exchange resin is filled in only one of the upper and lower portions of the EDI, and the mixed ion exchange of the anion exchange resin and the cation exchange resin in the remaining upper or lower portion thereof. The resin is preferably filled, and more preferably, the mixed ion exchange resin mixed with the boron selective ion exchange resin is filled in the lower part of the EDI.

본 발명은 보론이 EDI 내부에서 제거될 때의 원리에 따르는 것인데, 일반적으로 보론은 수중에서 H3BO3의 형태로 존재하며 이온성을 거의 띠지 않고, 수중의 H3BO3는 OH와 만나면 B(OH)4-로 이온화되며, 이때 EDI 내부의 이온교환수지 및 이온교환막을 통해 농축실로 이동이 되는 원리를 이용한 것이다.The present invention is directed towards according to the principles of the when boron is removed from the inside EDI, typically boron is present in the form of H 3 BO 3 in water, and hardly ttiji ionic, the water H 3 BO 3 is encountered with OH B It is ionized to (OH) 4- , and this time, it uses the principle of being transferred to the concentration chamber through the ion exchange resin and the ion exchange membrane inside the EDI.

EDI는 크게 두가지 영역으로 나눌 수 있는데, 하나는 이온이 제거되는 Deionized bed, 하나는 Polishing bed로 나눌 수 있다. Deionized bed에서는 수중에 포함된 이온들이 제거되며, Polishing bed에서는 이온이 거의 없기 때문에 이온교환막-이온교환수지, 이온교환수지-이온교환수지 사이에서 물분해가 일어나고, 수지의 재생이 이루어지는 구간이다. 이 Polishing bed에서 물분해로 인해 발생되는 OH- 이온이 수중의 보론인 H3BO3와 만나서 B(OH)4-로 이온화되어 EDI를 통한 보론의 처리가 가능해 진다.EDI can be divided into two main areas: one is a deionized bed where ions are removed and one is a polishing bed. In the deionized bed, the ions contained in the water are removed. In the polishing bed, since there are almost no ions, water decomposition occurs between the ion exchange membrane-ion exchange resin and the ion exchange resin-ion exchange resin, and the resin is regenerated. In this polishing bed, OH - ion generated by water decomposition meets H 3 BO 3 , which is boron in water, and is ionized to B (OH) 4- to allow boron treatment through EDI.

또한, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 양이온과 음이온 교환막이 교대로 배열되어 희석실, 농축실, 및 전해액실로 구성된 EDI 모듈에 있어서, In addition, the present invention is an EDI module comprising a dilution chamber, a concentration chamber, and an electrolyte chamber by alternately arranging a cation and an anion exchange membrane between the anode, the cathode, the anode and the cathode,

상기 EDI 모듈의 희석실에 음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지를 혼합하여 충진시키는 것을 포함하는, And mixing and filling an anion exchange resin, a cation exchange resin and a boron selective ion exchange resin in the dilution chamber of the EDI module.

EDI 모듈을 이용한 초순수 내 보론 제거 또는 저감 방법을 제공한다.The present invention provides a method for removing or reducing boron in ultrapure water using an EDI module.

상기 방법에 있어서, 상기 음이온 교환수지와 양이온 교환수지는 7:3 내지 5:5의 부피 비율로 혼합되는 것이 바람직하고, 7:3의 부피 비율로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.In the above method, the anion exchange resin and the cation exchange resin are preferably mixed at a volume ratio of 7: 3 to 5: 5, and more preferably at a volume ratio of 7: 3.

상기 방법에 있어서, 상기 보론선택성 이온교환수지는 전체 혼합 이온교환수지의 1 내지 10%(v/v)인 것이 바람직하고, 3 내지 10%(v/v)인 것이 더욱 바람직하다.In the above method, the boron-selective ion exchange resin is preferably 1 to 10% (v / v) of the total mixed ion exchange resin, and more preferably 3 to 10% (v / v).

상기 방법에 있어서, 상기 EDI 모듈은 EDI 내부의 상부에 탈이온대(Deionized bed) 및 하부에 폴리싱 대(Polishing Bed)로 구성된 하향식 모듈인 것이 바람직하다.In the method, the EDI module is preferably a top-down module composed of a deionized bed at the top and a polishing bed at the bottom of the EDI.

상기 방법에 있어서, 상기 음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지가 혼합된 혼합 이온교환수지가 EDI 내부의 상부 또는 하부 중 어느 하나에만 충진되고, 나머지 상부 또는 하부에는 음이온 교환수지과 양이온 교환수지의 혼합 이온교환수지가 충진되는 것이 바람직하며, 보론선택성 이온교환수지가 혼합된 혼합 이온교환수지가 EDI 내부의 하부에 충진되는 것이 더욱 바람직하다.In the above method, the mixed ion exchange resin mixed with the anion exchange resin, the cation exchange resin and the boron-selective ion exchange resin is filled in only one of the upper part or the lower part of the EDI, and the anion exchange resin and the cation exchange in the remaining upper part or the lower part. Preferably, the mixed ion exchange resin of the resin is filled, and the mixed ion exchange resin mixed with the boron selective ion exchange resin is more preferably filled in the lower part of the EDI.

아울러, 본 발명은 외부로부터 공급되는 원수를 필터링하여 순수를 생성하는 순수 생성 모듈; In addition, the present invention is a pure water generating module for generating pure water by filtering the raw water supplied from the outside;

상기 순수 생성 모듈에서 생성된 순수를 정제하는 상기 본 발명에 따른 EDI 내부에 존재하는 이온교환수지에 보론선택성 이온교환수지가 혼합되어 충진된 EDI 모듈; An EDI module filled with a boron-selective ion exchange resin mixed with an ion exchange resin present in the EDI according to the present invention for purifying pure water generated in the pure water generating module;

상기 EDI 모듈에서 이온이 제거된 초순수를 저장하는 저장 탱크 모듈; 및, A storage tank module for storing ultrapure water from which ions are removed from the EDI module; And,

상기 초순수 생성 모듈에서 생성된 초순수를 외부로 토출하는 디스펜서 모듈;을 포함하는, 보론 제거 또는 저감용 EDI 시스템을 제공한다.It provides a EDI system for removing or reducing boron, including; a dispenser module for discharging the ultrapure water generated by the ultrapure water generation module to the outside.

상기 EDI 시스템에 있어서, 상기 순수 생성 모듈은, 상기 원수를 필터링하여 입자를 제거하는 필터, 및/또는 상기 필터에서 여과된 여과 원수의 불순물을 가압 및 여과하여 순수를 생성하는 역삼투압 필터를 포함할 수 있다.In the EDI system, the pure water generating module may include a filter for filtering the raw water to remove particles, and / or a reverse osmosis filter for generating pure water by pressurizing and filtering impurities of the filtered raw water filtered by the filter. Can be.

상기 역삼투압 필터에는 필요에 따라 순수를 배출시키기 위한 토출 유로가 연결되고, 상기 토출 유로 상에는 드레인 밸브가 설치될 수 있다.The reverse osmosis filter may be connected to a discharge passage for discharging pure water, if necessary, and a drain valve may be installed on the discharge passage.

상기 EDI 시스템에 있어서, 상기 EDI 모듈은, 복수의 셀들이 여러 개로 적층되어 배치될 수 있다.In the EDI system, the EDI module may be arranged by stacking a plurality of cells.

상기 EDI 시스템에 있어서, 상기 저장 탱크 모듈과 디스펜서 모듈 사이에 위치하여, 저장 탱크 모듈에서 공급되는 초순수를 필터링하는 초순수 필터링 모듈을 더 포함할 수 있다.The EDI system may further include an ultrapure water filtering module positioned between the storage tank module and the dispenser module to filter the ultrapure water supplied from the storage tank module.

상기 EDI 시스템에 있어서, 작동은 다음과 같다. 먼저, 상기 순수 생성 모듈로 유입된 원수는 역삼투압 필터 등을 통과하면서 여과되어, 순수가 생성된다. 상기 순수 생성 모듈에서 생성된 순수는 상기 EDI 모듈로 유입된다. 상기 EDI 모듈(200)에 직류 전기를 통하면, 상기 EDI 모듈(200)로 유입된 순수의 이온들이 희석실에서 농축실로 이동되어, 희석실에서 이온이 제거된 순수가 생산될 수 있다. 상기 농축실에 농축된 농축수는 외부로 배수하거나 상기 역삼투압 필터로 유입되는 원수로 재사용 가능하다. 상기 EDI 모듈에서 생성된 초순수는 상기 저장 탱크 모듈에 저장된다. 상기 저장 탱크 모듈 내에 저장된 초순수는 추가적인 필터링 모듈로 공급되거나 디스펜서 모듈로 공급된다. In the EDI system, the operation is as follows. First, the raw water introduced into the pure water generating module is filtered while passing through a reverse osmosis filter, thereby generating pure water. Pure water generated in the pure water generating module is introduced into the EDI module. When direct current is applied to the EDI module 200, ions of pure water introduced into the EDI module 200 may be moved from the dilution chamber to the concentration chamber, thereby producing pure water from which the ions are removed from the dilution chamber. The concentrated water concentrated in the concentration chamber can be drained to the outside or reused as raw water flowing into the reverse osmosis filter. The ultrapure water generated in the EDI module is stored in the storage tank module. The ultrapure water stored in the storage tank module is supplied to an additional filtering module or to the dispenser module.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<< 실시예Example 1> 1>

EDI 희석실에 이온교환수지 부피비율을 음이온교환수지 : 양이온교환수지 7 : 3으로 하고, 보론선택성 이온교환수지인 Mitsubishi Chemical사의 CRB03을 전체 부피비율의 1, 3, 5, 10 및 20%을 추가로 넣고 세 가지의 이온교환수지를 고르게 혼합한 후 EDI를 통해 생산되는 초순수의 비저항 및 보론 농도를 측정하였다. 이때 사용된 EDI Module은 하향식 Module을 사용하였다.In the EDI dilution chamber, the volume ratio of ion exchange resin is set to anion exchange resin: cation exchange resin 7: 3, and CRB03 from Mitsubishi Chemical, a boron selective ion exchange resin, is added 1, 3, 5, 10 and 20% of the total volume ratio. After the three ion exchange resins were evenly mixed, the resistivity and boron concentration of ultrapure water produced through EDI were measured. The EDI module used was a top-down module.

상기 실험에 사용된 음이온교환수지는 강염기성 음이온 교환수지를 사용하였고, 양이온교환수지는 강산성 양이온교환수지를 사용하였으며, 두 종류의 수지는 삼양사, Dow chemical의 이온교환수지를 사용하였다.The anion exchange resin used in the experiment was a strong basic anion exchange resin, a cation exchange resin was used a strong acid cation exchange resin, two types of resins were used Samyang, Dow chemical ion exchange resin.

상기 사용된 EDI Module은 직접 설계 제작하여 사용하였으며, EDI의 구조는 도 3과 같다.The used EDI module was designed and used directly, and the structure of the EDI module is shown in FIG. 3.

상기 비저항 측정은 Myron L Company사의 Ultrameter Ⅱ 4P 제품을 사용하여 측정하였고, Ultrameter Ⅱ 4P 제품은 물의 전압을 내보내고 흐르는 전류의 값을 측정하여 물의 저항값을 표기하는 방식을 사용하였다.The specific resistance measurement was measured using the Ultrameter II 4P product of Myron L Company, Ultrameter II 4P product was used to express the water resistance value by measuring the value of the current flowing through the voltage of the water.

상기 보론 농도의 측정은 Agilent Technologies사의 7700x ICP-MS를 이용하여 측정하였으며, ICP-MS를 측정하는 방식은 코주파 코일의 축을 따라 아르곤 등의 불활성 기체와 분무 시료의 혼합물을 흘림으로써 전자적으로 플라즈마 상태를 생성시켜, 이에 의한 발광을 광원으로 사용하였다. The boron concentration was measured using Agilent Technologies' 7700x ICP-MS, and the method of measuring ICP-MS is an electronic plasma state by flowing a mixture of an inert gas such as argon and a spray sample along the axis of the co-frequency coil. Was produced, and the light emission thereby was used as a light source.

비저항 (M.Ωcm)Resistivity (M.Ωcm) 보론 농도(ppb)Boron Concentration (ppb) Tap waterTap water 0.0020 ~ 0.00400.0020 to 0.0040 155155 Ro 처리수Ro treatment water 0.01 ~ 0.200.01 to 0.20 130130 EDI 처리수EDI Processed Water CRB03-00CRB03-00 15.515.5 51.651.6 CRB03-01CRB03-01 15.515.5 44.244.2 CRB03-03CRB03-03 15.415.4 15.415.4 CRB03-05CRB03-05 15.115.1 12.112.1 CRB03-10CRB03-10 14.314.3 12.412.4 CRB03-20CRB03-20 8.68.6 33.833.8

상기 실험결과로 볼 때, 보론선택성 이온교환수지가 차지하는 비율이 1 ~ 5%까지는 비저항이 거의 유사한 반면, 보론 농도가 점차 줄어드는 결과를 보였으며, 보론선택성 이온교환수지의 비율이 10%일 경우 비저항이 떨어지고 보론 농도도 조금 증가하는 결과를 보였다(표 1). As a result of the experiment, the ratio of boron-selective ion exchange resin occupied 1 to 5%, and the resistivity was almost similar, whereas the concentration of boron was gradually decreased, and when the ratio of boron-selective ion exchange resin was 10%, resistivity Drops and boron concentration also increased slightly (Table 1).

특히, 보론선택성 이온교환수지가 20% 사용되었을 경우, 희석실의 공간에 비해 과량의 이온교환수지가 주입됨에 따라 EDI Stack의 압력 저하와 유량 및 초순수의 비저항의 감소가 나타고, 보론 농도 역시 높게 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 이온교환수지 과량 주입으로 인해 희석실의 유량이 감소되고 이에 따라 유로의 흐름이 원활하지 못해 발생되는 것이다(표 1).In particular, when 20% of the boron-selective ion exchange resin is used, the excess of the ion exchange resin is injected compared to the space of the dilution chamber, resulting in a decrease in the pressure of the EDI stack and a decrease in the resistivity of the flow rate and the ultrapure water. There was a tendency to increase. This is caused by a decrease in the flow rate of the dilution chamber due to the excessive injection of ion exchange resin and thus the flow of the flow path is not smooth (Table 1).

<< 실시예Example 2> 2>

EDI 희석실에 이온교환수지 부피비율을 음이온교환수지 : 양이온교환수지 7 : 3으로 하고 두 가지 이온교환수지를 고르게 혼합시킨 후, 혼합된 이온교환수지의 용량을 동일하게 이등분하여 나누고, 보론선택성 이온교환수지인 Mitsubishi Chemical사의 CRB03을 전체 부피비율의 5%를 이등분하여 나눈 이온교환수지에 고르게 혼합시켰다. 보론선택성 이온교환수지가 혼합된 수지를 EDI 희석실의 상부 혹은 하부 중 어느 하나에만 넣고 나머지 상부 혹은 하부에는 음이온교환수지와 양이온교환수지의 혼합 이온교환수지를 위치시켰다. 이후 EDI를 통해 생산되는 초순수의 비저항 및 보론 농도를 측정하였다. 이때 사용된 EDI Module은 하향식 Module을 사용하였다.In the EDI dilution chamber, the volume ratio of ion exchange resin is set to anion exchange resin: cation exchange resin 7: 3, and the two ion exchange resins are evenly mixed, and the capacity of the mixed ion exchange resin is equally divided into two parts. CRB03 from Mitsubishi Chemical, an exchange resin, was evenly mixed with the ion exchange resin divided by dividing 5% of the total volume ratio. The resin containing the boron-selective ion exchange resin was placed in either the upper or lower portion of the EDI dilution chamber, and the mixed ion exchange resin of the anion exchange resin and the cation exchange resin was placed at the upper or lower portion of the EDI dilution chamber. Then, the specific resistance and boron concentration of ultrapure water produced through EDI were measured. The EDI module used was a top-down module.

상기 실험에 사용된 음이온교환수지는 강염기성 음이온 교환수지를 사용하였고, 양이온교환수지는 강산성 양이온교환수지를 사용하였으며, 두 종류의 수지는 삼양사, Dow chemical의 이온교환수지를 사용하였다.The anion exchange resin used in the experiment was a strong basic anion exchange resin, a cation exchange resin was used a strong acid cation exchange resin, two types of resins were used Samyang, Dow chemical ion exchange resin.

상기 사용된 EDI Module은 직접 설계 제작하여 사용하였으며, EDI의 구조는 도 3과 같다.The used EDI module was designed and used directly, and the structure of the EDI module is shown in FIG. 3.

상기 비저항 측정 및 보론 농도의 측정은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.The specific resistance measurement and the measurement of boron concentration were measured in the same manner as in Example 1.

비저항 (M.Ωcm)Resistivity (M.Ωcm) 보론 농도(ppb)Boron Concentration (ppb) Tap waterTap water 0.0020 ~ 0.00400.0020 to 0.0040 155155 Ro 처리수Ro treatment water 0.01 ~ 0.200.01 to 0.20 130130 EDI 처리수EDI Processed Water CRB03-00CRB03-00 15.515.5 51.651.6 CRB03-상부CRB03-Top 15.615.6 43.143.1 CRB03-하부CRB03-Lower 15.315.3 12.012.0

상기에 사용된 EDI Module은 하향식 Module이기 때문에 EDI의 상부가 Deionized bed, 하부가 Polishing Bed로 구성되는데, 실험결과로 볼 때, 보론선택성 수지는 EDI 내부의 Polishing bed에 설치되는 것이 보론 농도를 현저히 줄이는 것임을 확인하였다(표 2).Since the EDI module used in the above is a top-down module, the upper part of the EDI consists of a deionized bed and the lower part of the polishing bed. As a result of the experiment, the boron-selective resin is installed in the polishing bed inside the EDI to significantly reduce the boron concentration. It was confirmed that it is (Table 2).

Claims (10)

EDI 모듈은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 양이온과 음이온 교환막이 교대로 배열되어 희석실(Dilute Chamber), 농축실(Concentrate Chamber), 및 전해액실( Electrolyte Chamber)로 구성되고,
상기 희석실에 음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지가 혼합 충진되어 있으며,
여기서,
상기 음이온 교환수지와 양이온 교환수지는 7:3의 부피 비율로 혼합되어 있고,
상기 보론선택성 이온교환수지는 전체 혼합 이온교환수지의 3 내지 10%(v/v)이며,
상기 EDI 모듈은 EDI 내부의 상부에 탈이온대(Deionized bed) 및 하부에 폴리싱 대(Polishing Bed)로 구성된 하향식 모듈이고,
음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지가 혼합된 혼합 이온교환수지가 EDI 내부의 하부인 폴리싱 대(Polishing Bed)에만 충진되어 있고, 상부인 탈이온대(Deionized bed)에는 음이온 교환수지과 양이온 교환수지의 혼합 이온교환수지가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는,
보론 제거 또는 저감용 EDI(Electrodeionization) 모듈.
The EDI module is composed of a dilution chamber, a concentration chamber, and an electrolyte chamber by alternately arranging a cation and an anion exchange membrane between the anode and the cathode, the anode and the cathode.
An anion exchange resin, a cation exchange resin and a boron selective ion exchange resin are mixed and filled in the dilution chamber.
here,
The anion exchange resin and cation exchange resin are mixed in a volume ratio of 7: 3,
The boron selective ion exchange resin is 3 to 10% (v / v) of the total mixed ion exchange resin,
The EDI module is a top-down module consisting of a deionized bed at the top of the EDI and a polishing bed at the bottom of the EDI module.
The mixed ion exchange resin mixed with anion exchange resin, cation exchange resin and boron selective ion exchange resin is filled only in the polishing bed, which is the lower part of the EDI, and in the upper deionized bed, Characterized in that the mixed ion exchange resin of the cation exchange resin is filled,
Electrodeionization module for boron removal or abatement.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 제1항의 보론 제거 또는 저감용 EDI(Electrodeionization) 모듈을 이용한 초순수 내 보론 제거 또는 저감 방법.
A method of removing or reducing boron in ultrapure water using an electrodeionization (EDI) module for removing or reducing boron according to claim 1.
삭제delete 삭제delete 외부로부터 공급되는 원수를 필터링하여 순수를 생성하는 순수 생성 모듈;
상기 순수 생성 모듈에서 생성된 순수를 정제하는 청구항 제1항의 보론 제거 또는 저감용 EDI(Electrical De-ionization) 모듈;
상기 EDI 모듈에서 이온이 제거된 초순수를 저장하는 저장 탱크 모듈; 및
상기 순수 생성 모듈에서 생성된 초순수를 외부로 토출하는 디스펜서 모듈;을 포함하는,
보론 제거 또는 저감용 EDI 시스템.
Pure water generating module for generating pure water by filtering the raw water supplied from the outside;
Electrical De-ionization (EDI) module for boron removal or reduction of claim 1 for purifying the pure water generated in the pure water generation module;
A storage tank module for storing ultrapure water from which ions are removed from the EDI module; And
It includes; a dispenser module for discharging the ultrapure water generated by the pure water generation module to the outside
EDI system for boron removal or abatement.
청구항 제9항에 있어서,
상기 저장 탱크 모듈과 디스펜서 모듈 사이에 위치하여, 저장 탱크 모듈에서 공급되는 초순수를 필터링하는 초순수 필터링 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보론 제거 또는 저감용 EDI 시스템.
The method of claim 9,
Located between the storage tank module and the dispenser module, EDI system for boron removal or reduction further comprising an ultrapure water filtering module for filtering the ultrapure water supplied from the storage tank module.
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