KR20060021365A - 순수 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
붕소 농도가 낮은 처리수를 효율적으로 제조할 수 있는 순수 제조 장치가 제공된다. 피처리수는 우선 RO 장치(1)에 통수되어, 투과수가 붕소 흡착 장치(2)에 통수되고, 이 붕소 흡착 장치(2)를 통과하여 붕소가 흡착 제거된 물이 전기 탈이온 장치(3)에 통수되어, 전기 탈이온 처리된 물이 처리수로서 빼내어진다. 전기 탈이온 장치(3)의 농축수는 폐기되더라도 좋고, 반송 배관(4)을 통해 RO 장치(1)의 상류측으로 되돌려, 피처리수에 더하도록 하더라도 좋다. 붕소 흡착 장치(2)에 수용되는 흡착제로서는, 붕소를 선택적으로 흡착하는 붕소 선택성 흡착제가 적합하다.
Description
본 발명은 초순수 제조 시스템 등에 조합하는 데에 적합한 순수 제조 장치에 관한 것으로, 특히 붕소 농도가 낮은 순수를 제조하기 위한 순수 제조 장치에 관한 것이다.
초순수 제조 시스템은 통상, 전처리 시스템, 일차 순수 시스템, 서브 시스템으로 구성된다. 전처리 시스템은 응집 여과나 MF막(정밀여과막), UF막(한외여과막)등에 의한 제탁 처리 장치, 활성탄 등에 의한 탈염소 처리 장치에 의해 구성된다.
일차 순수 시스템은, RO(역침투막) 장치, 탈기막 장치, 전기 탈이온 장치 등에 의해 구성되며, 대부분의 이온 성분이나 TOC 성분이 제거된다.
서브 시스템은, UV 장치(자외선 산화 장치), 비재생형 이온 교환 장치, UF 장치(한외여과 장치) 등에 의해 구성되어, 미량 이온의 제거, 특히 저분자의 미량 유기물 제거, 미립자의 제거가 이루어진다.
서브 시스템에서 만들어진 초순수는 사용 포인트로 송수되고, 잉여 초순수는 서브 시스템의 전단의 탱크로 반송되는 것이 일반적이다.
초순수의 요구 수질은 해마다 엄격하게 되어, 현재, 최첨단의 전자 산업 분야에서는 붕소 농도 10 ppt 이하의 초순수가 요구되고 있다.
붕소 농도가 낮은 순수를 제조하기 위해서, 원수를 RO 장치 등의 탈염 장치로 탈염한 후, 붕소 흡착 수지탑에 통수하는 것이 일본 특허 공개 평8-89956호 공보에 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평9-192661호 공보의 제0040 단락에는, 첨부한 도 3과 같이, 원수를 순차적으로 RO 장치(31), 전기 탈이온 장치(32) 및 붕소 흡착 수지탑(33)에 통수하여 처리하는 것이 기재되어 있다.
실리카 및 붕소를 충분히 제거할 수 있는 전기 탈이온 장치가, 일본 특허 공개 제2001-113281호 공보(미국 특허 제6,379,518B1호) 및 일본 특허 공개 제2002-205069호 공보(미국 특허 제6,733,646B2호)에 기재되어 있다.
원수를 도 3과 같이, RO 장치(31), 전기 탈이온 장치(32) 및 붕소 흡착 수지탑(33)에 통수한 경우, 붕소는 전기 탈이온 장치(32) 및 붕소 흡착 수지탑(33)의 양쪽에서 제거되기 때문에, 붕소 농도가 낮은 처리수를 제조할 수 있다. 그러나, 이와 같이 붕소 흡착 수지탑(33)을 전기 탈이온 장치(32)의 후단에 배치한 경우, 붕소 흡착 수지탑의 유출수 중의 붕소 농도 레벨을 목표 수질 레벨에 맞추는 곳에서부터, 도 2와 같이 미량의 붕소가 누설되도록 된 관류점(P1)의 단계에서 그 붕소 흡착 수지탑의 수지를 재생 또는 교환할 필요가 생긴다. 즉, 상기 특허 공개 평9-192661호의 순수 제조 장치에서는, 붕소 흡착 수지의 재생 또는 교환 빈도가 높고, 순수의 제조 효율이 나쁘다고 하는 문제가 있다.
전기 탈이온 장치의 물 회수율을 높이기 위해서, 전기 탈이온 장치의 농축수 를 RO 장치의 상류측으로 되돌려 원수에 더하는 것을 생각할 수 있지만, 이와 같이 한 경우, 붕소를 포함한 물이 전기 탈이온 장치와 RO 장치 사이를 순환하여 이 사이에서 붕소가 농축된다. 즉, RO 장치의 붕소 제거율은 약 50% 정도이며, 전기 탈이온 장치로부터의 농축수 중의 붕소의 약 절반은 RO 장치를 통과하여 전기 탈이온 장치에 유입된다. 이것이 반복되는 결과, RO 장치로부터 전기 탈이온 장치로 유입되는 물 중의 붕소 농도가 높아지고, 이 결과, 전기 탈이온 장치의 후단의 붕소 흡착 수지 장치의 붕소 부하가 높아진다.
본 발명은, RO 장치 등의 탈염 장치와 전기 탈이온 장치와 붕소 흡착 수지 장치를 갖는 순수 제조 장치에 있어서, 붕소 흡착 수지 장치의 수지 재생 또는 교환 빈도를 종래보다도 현저히 낮출 수 있고, 더구나 붕소 농도도 충분히 낮은 순수를 얻을 수 있는 순수 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 순수 제조 장치는, 역침투막 장치, 전기 탈이온 장치 및 붕소 흡착 장치를 갖는 순수 제조 장치에 있어서, 역침투막 장치로부터의 탈염수를 붕소 흡착 장치에 통수하고, 이어서 전기 탈이온 장치에 통수하여 순수를 제조하도록 상기 각 장치를 접속한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 발명의 순수 제조 장치에 따르면, 원수 중의 붕소는 RO 장치 및 붕소 흡착 장치에 의해, 예컨대 80∼99% 정도 제거된 후, 전기 탈이온 장치에 통수되어, 목표로 하는 붕소 농도 레벨까지 저감된다. 이와 같이 전기 탈이온 장치를 최종단에 배치하여, 이 전기 탈이온 장치로부터의 처리수 중의 붕소 농도 레벨을 목표 레벨로 하기 때문에, 이 전기 탈이온 장치의 전단에 배치된 붕소 흡착 장치의 유출수 중의 붕소 농도 레벨은 목표 레벨보다도 상당히 높은 값, 예컨대 도 2의 관류점(P2) 정도면 족하다. 이 때문에, 붕소 흡착 장치 내의 붕소 흡착체를 재생 또는 교환하는 빈도가 충분히 낮아진다.
본 발명에서는, 붕소 흡착 장치가 붕소를 충분히 흡착 제거하기 때문에, 전기 탈이온 장치로부터 유출되는 농축수를 RO 장치보다도 상류측으로 반송하더라도, RO 장치와 전기 탈이온 장치 사이에서 붕소가 농축되는 일없이, 전기 탈이온 장치로부터 붕소 농도가 낮은 순수를 얻을 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각 실시형태에 따른 순수 제조 장치의 계통도이다.
도 2는 붕소 흡착 장치의 붕소 파과 곡선이다.
도 3은 종래의 순수 제조 장치의 계통도이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예 1∼4의 순수 제조 장치의 계통도이다.
도 5는 실시예 5의 순수 제조 장치의 계통도이다.
도 6a 및 도 6b는 비교예의 순수 제조 장치의 계통도이다.
본 발명에서 이용하는 전기 탈이온 장치로서는, 일본 특허 공개 제2001-113281호 공보(미국 특허 제6,379,518B1호) 또는 일본 특허 공개 제2002-205069호 공보(미국 특허 제6,733,646B2호)에 기재된 것이 적합하며, 본 명세서에 인용된다.
일본 특허 공개 제2001-113281호 공보의 순수 제조 장치는, 음극 및 양극과, 이 음극과 양극 사이에 양이온 교환막과 음이온 교환막을 배열함으로써 형성된 농축실 및 탈염실과, 이 탈염실에 충전된 이온 교환체를 갖고, pH 8.5 이하의 원수를 알칼리 약제를 첨가하지 않고서 처리했을 때에, 그 원수의 pH보다도 1.0 이상 높은 pH의 처리수를 얻을 수 있도록 탈염실의 두께, 조작 전압 및/또는 전류, 혹은 통수 SV가 설정되어 있는 전기 탈이온 장치이다. 특히, 전기 탈이온 장치가 복수 단 직렬로 접속되고, 가장 전단의 전기 탈이온 장치가 전술한 바와 같이, pH 8.5 이하의 원수를 알칼리 약제를 첨가하지 않고 처리했을 때에, 그 원수의 pH보다도 1.0 이상 높은 pH의 처리수를 얻을 수 있도록 탈염실의 두께, 조작 전압 및/또는 전류, 혹은 통수 SV가 설정되어 있는 전기 탈이온 장치인 것이 바람직하다.
일본 특허 공개 제2002-205069호 공보의 순수 제조 장치는, 양극을 갖는 양극실과, 음극을 갖는 음극실과, 이들 양극실과 음극실 사이에 음이온 교환막 및 양이온 교환막을 배열함으로써 형성된 농축실 및 탈염실과, 이 탈염실에 충전된 이온 교환체와, 상기 농축실에 충전된 이온 교환체, 활성탄 또는 전기 도전체와, 상기 양극실 및 음극실에 각각 전극수를 통수하는 수단과, 상기 농축실에 농축수를 통수하는 농축수 통수 수단과, 상기 탈염실에 원수를 통수하여 탈이온수를 취출하는 수단을 갖고, 상기 농축수 통수 수단이, 그 원수보다 실리카 또는 붕소 농도가 낮은 물을, 탈염실의 탈이온수 취출구에 가까운 측으로부터 상기 농축실 내로 도입하는 동시에, 상기 농축실 중 탈염실의 원수 입구에 가까운 측으로부터 유출시켜, 이 농축실에서 유출된 농축수 중 적어도 일부를 계 밖으로 배출하는 수단인 전기 탈이온 장치이다.
본 발명에서는, 붕소 흡착 장치 내의 붕소 흡착제로부터의 TOC 용출량은 최대한 적은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 그 흡착제로부터 용출된 TOC 성분은 전술한 바와 같이 전기 탈이온 장치로 제거가 가능하지만, 그 제거량에는 한계가 있어, 지나친 TOC 용출은 후단의 이차 순수 제조 설비에 영향을 주기 때문이다. 본 발명에 있어서는, 통수 초기에 붕소 흡착 장치 내에 수용되어 있는 흡착제로부터의 TOC의 용출량이 전체 통수 시간의 1/10인 시점에서, 1시간 당, 흡착제 용적 1 리터당 0.8 mg 이하, 바람직하게는 0.5 mg 이하인 것을 채용하는 것이 바람직하다. 흡착제의 용출량은 이하의 식으로 정의된다.
TOC 용출량(mg/h·L)
=[처리수 TOC 농도(ppb)-피처리수 TOC 농도(ppb)]
·(통수량(L/h))/(흡착량 충전량(L))
여기서 말하는 「전체 통수 시간」이란, 붕소 흡착 장치 내의 흡착제를 재생 혹은 흡착제 교환을 할 때까지의 동안의 통수 시간을 말한다.
이하, 도면을 참조하여 바람직한 형태에 관해서 설명한다. 도 1a, 도 1b는 본 발명의 실시형태에 따른 순수 제조 장치의 통수 계통도이다.
도 1a에서는, 피처리수는 우선 RO 장치(1)에 통수되고, 투과수가 붕소 흡착 장치(2)에 통수되어, 이 붕소 흡착 장치(2)를 통과하여 붕소가 흡착 제거 처리된 물이 전기 탈이온 장치(3)에 통수되고, 전기 탈이온 처리된 물이 처리수로서 취출한다. RO 장치(1)의 농축 배수는 폐기된다. 또한, 이 도 1a의 실시형태에서는, 전 기 탈이온 장치(3)의 농축수도 폐기된다. 도시하지는 않지만, 전기 탈이온 장치(3)의 전극실 배수도 폐기된다.
도 1b의 순수 제조 장치는, 도 1a의 순수 제조 장치에 있어서 전기 탈이온 장치(3)의 농축수를 반송 배관(4)을 통해 RO 장치(1)의 상류측으로 되돌려, 피처리수에 더하도록 한 것이다. 도 1b의 그 밖의 구성은 도 1a와 동일하다.
이 도 1a, 도 1b의 순수 제조 장치에 있어서는, 전기 탈이온 장치(3)의 탈염실로부터의 유출수가 처리수가 되고, 이 탈염실 유출수의 붕소 농도가 목표 수질을 만족하면 되기 때문에, 붕소 흡착 장치(2)로부터 전기 탈이온 장치(3)로 유입되는 물 중의 붕소 농도는 상기 도 2의 관류점(P2)과 같이 종래예에 있어서 보다도 상당히 높은 레벨이라도 좋다. 이 때문에, 붕소 흡착 장치(2) 내의 흡착제의 재생 또는 교환 빈도를 현저히 낮출 수 있다.
한편, 도 1b의 순수 제조 장치에 의하면, 전기 탈이온 장치(3)의 농축수가 재이용되기 때문에, 물 회수율이 높아진다. 또한, 이 경우, 붕소 흡착 장치(2)가 붕소를 충분히 흡착 제거하기 때문에, 전기 탈이온 장치(3)의 농축수를 RO 장치(1)의 상류측으로 되돌리더라도, RO 장치(1)로부터 전기 탈이온 장치(3)까지의 순환 라인을 순환하는 물 중에 붕소가 축적되는 일이 없이, 붕소 농도가 낮은 처리수를 장기간에 걸쳐 생산할 수 있다.
피처리수로서는, 공업수, 시수(市水), 우물물 등의 원수 중에 포함되는 현탁 물질을 전처리 장치로 제거했다, 붕소 농도 5∼100 ppb 정도, 특히 10∼30 ppb 정 도의 물이 적합하지만, 이것에 한정되지 않는다. RO 장치(1)에서는, 이 피처리수 중의 이온 성분, 미립자 및 TOC 성분 외에, 실리카나 붕소 등의 약전해성 성분도 어느 정도 제거된다. RO 장치(1)에서의 붕소 제거율은 30∼70% 정도이다.
붕소 흡착 장치(2)에 수용되는 흡착제로서는, 붕소를 선택적으로 흡착하는 붕소 선택성 흡착제가 적합하다. 이 붕소 선택성 흡착제로서는, 이온 교환 작용으로 붕소를 흡착하는 것이나, 킬레이트 작용으로 붕소를 흡착하는 것이 적합하며, 예컨대, 붕소 선택성 킬레이트 수지인 「다이아이온CRB(미쓰비시가가쿠(주) 제조)」, 붕소 선택성 킬레이트 섬유인 「킬레스토파이버 GRY(킬레스토(주) 제조)」, 음이온 이온 교환체인「Read-B(아사히엔지니어링(주) 제조)」 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 이 붕소 흡착제로서는 TOC 용출량이 적은 것이 적합하며, 구체적으로는, 통수 초기에 그 붕소 흡착 장치 내에 충전되어 있는 흡착제로부터의 TOC 용출량이 전체 통수 시간의 1/10인 시점에서, 1 시간, 흡착제 용적 1 L당 0.8 mg 이하, 바람직하게는 0.5 mg 이하인 것을 채용하는 것이 바람직하다.
TOC 용출량이 적은 흡착제는 예컨대, 전술한 흡착제를 50∼90℃에서의 온수 세정, 알칼리 약제에 의한 세정 등의 처리에 의해서 얻을 수 있고, 또한 TOC 용출량을 저감한 제품, 예컨대 「다이아이온UCBT02(미쓰비시가가쿠(주) 제조)」 등을 구입하여 그대로 채용하더라도 좋다.
붕소 선택성 흡착제를 충전한 붕소 제거 장치(2)는 전술한 바와 같이 흡착제만을 충전한 것이라도 좋고, 또한, 양이온 교환 수지나 음이온 교환 수지 등의 다 른 이온 교환체나 흡착제와 혼합, 적층하여 충전한 것이라도 좋다.
붕소 제거 장치(2)는 산, 알칼리 약제로 재생 처리하는 「재생형」, 흡착 파과한 후에 교환하는 「비재생형」중 어느 것이라도 좋다.
붕소 제거 장치(2)로의 통수 SV는, TOC 용출성 및 재생 빈도 혹은 흡착제 교환 빈도를 고려하여, 10∼100/hr, 특히 20∼50/hr로 하는 것이 바람직하다.
이 붕소 선택성 제거 흡착제를 수용한 붕소 흡착 장치에서는, 붕소가 선택적으로 제거된다. 본 발명에서는, 붕소 흡착 장치(2)의 후단에 전기 탈이온 장치(3)가 설치되어 있기 때문에, 이 붕소 흡착 장치(2)의 유출수 중의 붕소 농도는 일차 순수 장치에서의 요구 농도까지 도달할 필요는 없고, 상기 붕소 흡착 장치(2)에서의 붕소 제거율은 80∼99%로 설정하면 된다. 통상의 경우, 붕소 흡착 장치(2)로부터의 유출수의 수질은, 도전율 0.2∼1.0 mS/m, 붕소 농도 0.1∼1 ppb, TOC 농도는 10∼50 ppb 정도이다. 이 물을 전기 탈이온 장치에 통수함으로써, 일차 순수 제조 장치에서의 설계 수질, 예컨대 저항율>17.5 MΩ·cm, 붕소 농도<0.01 ppb, TOC<10 ppb에 도달한 물이 생산된다.
붕소 제거 장치(2)에서 피처리수 중의 붕소의 대부분이 제거되기 때문에, 전기 탈이온 장치의 붕소 부하량은 낮고, 따라서, 도 1b와 같이, 상기 전기 탈이온 장치의 농축수를 RO막 장치에서 상류측으로 반송하더라도, RO 장치(1)로부터 전기 탈이온 장치(3)를 순환하는 물에서 붕소가 농축되는 현상은 발생하지 않는다.
전기 탈이온 장치(3)는, 전기 재생식 탈염 장치라고도 불리는 것으로, 음이온 교환막과 양이온 교환막으로 형성된 공극에 이온 교환체를 충전하고, 탈염실, 농축실을 형성하여, 직류 전류를 인가하여 피처리수 중의 이온을 제거하도록 구성되어 있다. 이러한 장치는, 예컨대 일본 특허 공고 평4-72567호, 일본 특허 제2751090호, 일본 특허 제2699256호, 일본 특허 공개 제2001-239270호에 기재되어 있다.
전자 산업 분야 등에서 사용되고 있는 초순수와 같이, 붕소 농도를 엄격하게 관리하여야만 하는 경우, 이 전기 탈이온 장치로서는, 붕소 제거 능력이 우수한 것이 바람직하다.
이 전기 탈이온 장치는 붕소 제거율이 80% 이상, 특히 90% 이상, 특히 99% 이상인 것이 적합하다.
붕소 제거율이 높은 순수 제조 장치의 일례로서, 음극 및 양극과, 이 음극과 양극 사이에 양이온 교환막과 음이온 교환막을 배열함으로써 형성된 농축실 및 탈염실과, 이 탈염실에 충전된 이온 교환체를 갖고, pH 8.5 이하의 원수를 알칼리 약제를 첨가하지 않고서 처리했을 때에, 그 원수의 pH보다도 1.0 이상 높은 pH의 처리수를 얻을 수 있도록 탈염실의 두께, 조작 전압 및/또는 전류, 혹은 통수 SV가 설정되어 있는 전기 탈이온 장치[일본 특허 공개 제2001-113281호 공보(미국 특허 제6,379,518B1호)의 전기 탈이온 장치]를 들 수 있다. 특히, 이 일본 특허 공개 제2001-113281호 공보의 전기 탈이온 장치의 후단에 또 다른 전기 탈이온 장치가 직렬로 접속되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전단의 전기 탈이온 장치의 탈염실의 두께는 7 mm 이상이고, 탈염실에 충전되는 이온 교환체가 음이온 교환체와 양이온 교환체와의 혼합물 또는 음이온 교환체이며, 또한 인가 전압이 1∼50 V/cell이 고, 또한, 통수 SV가 30∼150/hr로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 후단의 전기 탈이온 장치는 임의의 것이라도 좋다. 이러한 전단 전기 탈이온 장치와 후단 전기 탈이온 장치로 이루어지는 다단식의 전기 탈이온 장치로서, 「KCDI-UP(구리타고교(주) 제조)」를 예시할 수 있다. 다단식 장치에서는 전단의 전기 탈이온 장치에서 일부의 붕소, 실리카, 탄산 가스가 제거되고, 원수보다 높은 pH를 갖는 전단 처리수가 후단 전기 탈이온 장치에서 또한 붕소나 실리카, 그 밖의 이온이 제거되어, 붕소 제거율이 향상된다.
전기 탈이온 장치로서는, 양극을 갖는 양극실과, 음극을 갖는 음극실과, 이들 양극실과 음극실 사이에 음이온 교환막 및 양이온 교환막을 배열함으로써 형성된 농축실 및 탈염실과, 이 탈염실에 충전된 이온 교환체와, 상기 농축실에 충전된 이온 교환체, 활성탄 또는 전기 도전체와, 상기 양극실 및 음극실에 각각 전극수를 통수하는 수단과, 상기 농축실에 농축수를 통수하는 농축수 통수 수단과, 상기 탈염실에 원수를 통수하여 탈이온수를 취출하는 수단을 갖고, 상기 농축수 통수 수단이, 그 원수보다 실리카 또는 붕소 농도가 낮은 물을, 탈염실의 탈이온수 취출구에 가까운 측으로부터 상기 농축실 내로 도입하는 동시에, 상기 농축실 중 탈염실의 원수 입구에 가까운 측에서부터 유출시켜, 이 농축실로부터 유출된 농축수의 적어도 일부를 계 밖으로 배출하는 수단인 전기 탈이온 장치[일본 특허 공개 제2002-205069호 공보(미국 특허 제6,733,646B2호)의 전기 탈이온 장치]도 적합하다.
이들 전기 탈이온 장치의 물 회수율은 60∼98%이며, 이 전기 탈이온 장치로부터 배출되는 농축수의 일부, 혹은 전량을 RO막 장치에서 상류측으로 되돌릴 수 있어, 초순수 제조 장치의 물 회수율을 높일 수 있다.
본 발명의 순수 제조 장치는 RO막 장치, 붕소 흡착 장치 및 전기 탈이온 장치를 구비하는 것이지만, 원수 수질, 요구 처리 수질에 따라서, 탈기 장치, 활성탄 흡착 장치, 한외여과막 장치, 자외선 살균/산화 장치, 비재생형 이온 교환 장치 등을 더 구비하더라도 좋다. 또한, RO 장치나 전기 탈이온 장치를 2단 통수 이상으로 처리하더라도 좋다. 원수가 비교적 청정한 경우나, 요구 수질이 엄격하지 않은 경우는, 전처리 장치 혹은 이차 순수 장치를 생략하고 초순수 제조 장치를 구성할 수도 있다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 실시예 및 비교예에서 이용한 장치는 다음과 같다.
RO막 장치 : 구리타고교(주) 제조 「마크에스KN」
전기 탈이온 장치 : 구리타고교(주) 제조 「KCDI」 또는 「KCDI-UP」
붕소 제거 장치의 흡착제 : 미쓰비시가가쿠(주) 제조 「다이아이온CBR02」
또는 미쓰비시가가쿠(주) 제조 「다이아이온UCBT02」
흡착제 충전량=50 L
또, 붕소, TOC, 저항율의 측정에는 이하의 것을 이용했다.
붕소 : ICP-MS(요코가와덴끼(주) 제조)
TOC계 : TOC810(시바스사 제조)
저항율계 : MX-4(구리타고교(주) 제조)
원수(피처리수)는 노기마치수(pH 6.9, 도전율 : 13 mS/m, 붕소 농도 : 20 ppb, TOC 농도 : 500 ppb)이며, 공급량, 회수율 등은 다음과 같이 했다.
원수 공급량 : 1 m3/h
RO 장치의 물 회수율 : 60%
전기 탈이온 장치의 물 회수율 : 85%
설명의 편의상, 비교예를 먼저 설명한다. 한편, 각 실시예 및 비교예에서 생산된 처리수의 수질의 통수 시작으로부터 1개월 사이의 시간 경과에 따른 변화를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
도 6a에 도시한 바와 같이, 원수를 RO 장치(1), 전기 탈이온 장치(3), 붕소 흡착 장치(2)의 순으로 통수했다. 전기 탈이온 장치(3)의 농축실(333) 및 전극실(331)로는 RO 장치(1)로부터의 처리수의 일부를 분취(分取)하여 통수했다. 전기 탈이온 장치(3)의 농축실 배수 및 전극실 배수는 폐기했다. 탈염실(332)에서 탈염된 물이 붕소 흡착제를 내장한 붕소 흡착 장치(2)로 통수된다.
붕소 흡착제로서는 다이아이온CBR02를 이용하고, 전기 탈이온 장치(3)로서는 KCDI를 이용했다.
[비교예 2]
도 6b에 도시한 바와 같이, 전기 탈이온 장치(3)의 농축실 배수를 RO 장치(1)의 상류측으로 되돌리도록 한 것 외에는 비교예 1과 동일하게 했다.
[실시예 1]
도 4a에 도시한 바와 같이, 원수를 RO 장치(1), 붕소 흡착 장치(2), 전기 탈이온 장치(3)의 순으로 통수했다.
전기 탈이온 장치(3)의 전극실(301)에는 붕소 흡착 장치(2)의 처리수를 통수했다. 전기 탈이온 장치(3)의 농축실(303)에는 그 전기 탈이온 장치(3)의 탈염실(302)로부터의 유출수(처리수)의 일부를 분취하여 통수했다. 농축실 배수는 폐기했다. 그 밖에는 비교예 1과 동일 조건으로 했다.
[실시예 2]
도 4b와 같이, 전기 탈이온 장치(3)의 농축실 배수를 RO 장치(1)의 상류측으로 반송하도록 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 했다.
[실시예 3]
붕소 흡착제를 TOC 용출량이 적은 다이아이온UCBT02로 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 했다.
[실시예 4]
전기 탈이온 장치로서, 도 5와 같이 2기 직렬로 접속한 KCDI-UP를 이용했다. 붕소 흡착제는 다이아이온UCBT02를 이용했다. 전단의 전기 탈이온 장치(3A)의 전극실(311) 및 농축실(313)에는 붕소 흡착 장치(2)로부터의 처리수를 일부 분취하여 통수했다. 후단의 전기 탈이온 장치(3B)의 전극실(321) 및 농축실(323)로는 전단의 전기 탈이온 장치(3A)의 탈염실(312)의 유출수 중 일부를 분취하여 통수했다. 각 전기 탈이온 장치(3A, 3B)의 농축실 배수는 RO 장치(1)의 상류측으로 반송했다. 그 이외에는 실시예 1과 동일하게 했다. 후단의 전기 탈이온 장치(3B)의 탈염실(322)의 유출수가 처리수가 된다.
| 번호 | 비교예 | 실시예 | |||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 흐름도 | 도 6a | 도 6b | 도 4a | 도 4b | 도 4b | 도 5 | |
| 다이아이온 종류 | CBR02 | CBR02 | CBR02 | CBR02 | UCBT02 | UCBT02 | |
| KCDI 종류 | KCDI | KCDI | KCDI | KCDI | KCDI | KCDI-UP | |
| 처리수 붕소 농도 (ppb) | 1일 후 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 |
| 3일 후 | ＜0.01 | 3 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | |
| 10일 후 | ＜0.01 | 5 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | |
| 20일 후 | 2 | 10 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | |
| 30일 후 | 5 | 10 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | ＜0.01 | |
| 처리수 TOC 농도 (ppb) | 1일 후 | 150 | 65 | 25 | 23 | ||
| 3일 후 | 120 | 50 | 15 | 10 | |||
| 10일 후 | 73 | 35 | 7.5 | 6.5 | |||
| 20일 후 | 67 | 35 | 7.0 | 6.5 | |||
| 30일 후 | 55 | 35 | 7.0 | 6.5 | |||
| 처리수 저항율 (MΩ·cm) | 1일 후 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 |
| 3일 후 | ＞18.0 | 17.8 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | |
| 10일 후 | ＞18.0 | 17.3 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | |
| 20일 후 | 18.0 | 17.3 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | |
| 30일 후 | 17.5 | 17.3 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | ＞18.0 | |
표 1의 시험 결과에 관한 고찰은 다음과 같다.
i) 비교예 1에서의 통수 시험 결과에서는, 통수 초기에는 탈염수 제조 장치 처리수의 붕소 농도는 <0.01 ppb이었지만, 20일 후에는 처리수로부터 붕소가 2 ppb 검출되고, 그 후 증가하는 경향을 보였다. 붕소의 누설과 함께 처리수 저항율도 저하되어, 30일 후에는 17.5 MΩ·cm까지 저하되었다. 처리수 TOC 농도도 10일 후에 73 ppb로 높고, 허용 농도 10 ppb 이하까지는 도달하지 않았다.
ii) 비교예 2에서는, 전기 탈이온 장치의 농축수를 RO 장치의 상류측으로 반송했기 때문에, 계 내에서 붕소가 농축됨으로써, 붕소 제거 장치의 부하가 증대되어, 통수 3일 후에, 처리수에 붕소가 누설되었다.
iii) 실시예 1에서의 시험 결과에서는, 30일 경과하더라도 처리수의 붕소 농도는 0.01 ppb 이하, 저항율은 18.0 MΩ·cm 이상이다. 그러나, 처리수 TOC 농도는 통수 10일 후에도 35 ppb로 높다.
iv) 실시예 2에서는, 전기 탈이온 장치의 농축수를 순환시켰음에도 불구하고, 처리수 중의 붕소 농도는 0.01 ppb 이하이며, 저항율은 18 MΩ·cm 이상이다. 한편, 이 경우도 TOC 농도는 높다.
v) 실시예 3에서는, TOC 용출이 적은 붕소 흡착제(다이아이온UCBT02)를 채용했기 때문에, 통수 10일 후에 처리수 TOC는 7.5 ppb를 보였다. 처리수의 붕소 농도 및 저항율은 실시예 1, 2와 마찬가지로 양호하다.
vi) 실시예 4에서는, 전기 탈이온 장치를 KCDI-UP로 바꾸었지만, 실시예 3과 마찬가지로 처리수의 붕소 농도, TOC 농도가 낮고, 또한 저항율이 충분히 높다. 한편, TOC 농도는 실시예 3보다도 약하기는 하지만 낮은 것으로 되고 있다.
이상과 같이, 본 발명의 순수 제조 장치에 의하면, 붕소 농도가 낮은 처리수를 효율적으로 제조할 수 있다.
Claims (6)
- 역침투막 장치, 전기 탈이온 장치 및 붕소 흡착 장치를 갖는 순수 제조 장치에 있어서,역침투막 장치로부터의 탈염수를 붕소 흡착 장치에 통수하고, 이어서 전기 탈이온 장치에 통수하여 순수를 제조하도록 상기 각 장치를 접속한 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전기 탈이온 장치로부터 유출되는 농축수를 상기 역침투막 장치보다도 상류측으로 반송하는 반송 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 붕소 흡착 장치 내에 붕소 흡착 수지로 이루어지는 흡착제가 수용되어 있고, 이 흡착제로부터의 전체 유기물 탄소(TOC)의 용출량이, 통수 시작으로부터 상기 붕소 흡착 장치 내의 흡착제를 재생 혹은 교환할 때까지의 통수 시간의 1/10인 시점에서, 1시간 당, 흡착제 용적 1 L 당 0.8 mg 이하인 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전기 탈이온 장치는, 음극 및 양극과,상기 음극과 양극 사이에 양이온 교환막과 음이온 교환막을 배열함으로써 형 성된 농축실 및 탈염실과,상기 탈염실에 충전된 이온 교환체를 갖고,pH 8.5 이하의 원수를 알칼리 약제를 첨가하지 않고서 처리했을 때에, 그 원수의 pH보다도 1.0 이상 높은 pH의 처리수를 얻을 수 있도록 탈염실의 두께, 조작 전압 및/또는 전류, 혹은 통수 SV가 설정되어 있는 전기 탈이온 장치인 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전기 탈이온 장치는 복수 단 직렬로 접속되어 있고,가장 전단의 전기 탈이온 장치는, 음극 및 양극과,상기 음극과 양극 사이에 양이온 교환막과 음이온 교환막을 배열함으로써 형성된 농축실 및 탈염실과,상기 탈염실에 충전된 이온 교환체를 갖고,pH 8.5 이하의 원수를 알칼리 약제를 첨가하지 않고서 처리했을 때에, 그 원수의 pH보다도 1.0 이상 높은 pH의 처리수를 얻을 수 있도록 탈염실의 두께, 조작 전압 및/또는 전류, 혹은 통수 SV가 설정되어 있는 전기 탈이온 장치인 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전기 탈이온 장치는,양극을 갖는 양극실과,음극을 갖는 음극실과,이들 양극실과 음극실 사이에 음이온 교환막 및 양이온 교환막을 배열함으로써 형성된 농축실 및 탈염실과,상기 탈염실에 충전된 이온 교환체와,상기 농축실에 충전된 이온 교환체, 활성탄 또는 전기 도전체와,상기 양극실 및 음극실에 각각 전극수를 통수하는 수단과,상기 농축실에 농축수를 통수하는 농축수 통수 수단과,상기 탈염실에 원수를 통수하여 탈이온수를 취출하는 수단을 갖고,상기 농축수 통수 수단이, 상기 원수보다 실리카 또는 붕소 농도가 낮은 물을, 탈염실의 탈이온수 취출구에 가까운 측으로부터 상기 농축실 내로 도입하는 동시에, 상기 농축실 중 탈염실의 원수 입구에 가까운 측으로부터 유출시켜, 이 농축실에서 유출된 농축수 중 적어도 일부를 계 밖으로 배출하는 수단인 전기 탈이온 장치인 것을 특징으로 하는 순수 제조 장치.
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