KR20190079851A - Electrodeionization with excellent boron removal efficiency - Google Patents

Electrodeionization with excellent boron removal efficiency Download PDF

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    • C02F2103/04Non-contaminated water, e.g. for industrial water supply for obtaining ultra-pure water

Abstract

The present invention relates to an electrodeionization (EDI) apparatus having excellent boron removal efficiency. More particularly, the present invention relates to an EDI module and system having excellent boron removal efficiency by producing ultrapure water by mixing boron-selective ion exchange resins in an appropriate ratio with ion exchange resins present in the EDI.

Description

보론 제거 효율이 우수한 전기탈이온 장치{Electrodeionization with excellent boron removal efficiency}[0001] The present invention relates to an electrodeionization apparatus having 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 system of an electrodeionization (EDI) device for removing high-efficiency boron, and more particularly, to an EDI module and system using 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 Electrodeionization Device. EDI is a water treatment technology that separates dissolved ions from water when electricity is applied by using ion exchange membrane and ion exchange resin. Chemical treatment for separate cleaning is not required, and is generally used for polishing at the end of the reverse osmosis (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 complements the disadvantages of the ion exchange resin tower system. The EDI system is filled with conductive materials such as ion exchange resins in the dilution chamber of the electrodialysis method, thereby reducing the generation of waste water and the resistance and current efficiency It is a process that can reduce.

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 consists of a cation exchange membrane and an anion exchange membrane alternately arranged between the anode and the cathode, and consists of a dilution chamber, a concentration chamber and an electrode chamber. In general, the dilution chamber is filled with cation exchange resin and anion exchange resin. When the direct current power is applied to the anode and cathode of the module, the ions in the dilution chamber are moved to the concentration chamber through the ion exchange membrane by the applied direct current power, and the ion concentration of the dilution chamber gradually disappears and ultrapure water can be produced .

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 cation exchange resin and the anion exchange resin used in the EDI module are generally composed of a strongly acidic cation exchange resin (SO3-H Type) and an anion exchange resin, a strongly basic anion exchange resin NH3 + OH Type) is used. Unlike other ion exchange resin processes, the ion exchange resin used in EDI does not require regeneration because, when a direct current power is applied to the EDI, the ion exchange resin - ion exchange resin, ion exchange resin - Ion is decomposed into H + and OH- ions, and the ion exchange resin is regenerated as H type and OH type through this water decomposition reaction.

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 the PN bond or lower the production yield. Therefore, there is a tendency that the production of ultrapure water having no boron is being strengthened in the semiconductor-grade ultrapure water production, Of boron content is required up to 50 ppt (parts per trillion) or less.

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. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-261643 discloses a method for removing boron in semiconductor-grade ultrapure water production. For example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2004-261643 discloses a method of using a structure in which a concentrating chamber is passed through a desalting chamber in a direction opposite to the direction of water flow. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-210946 discloses a method of using a structure in which the thicknesses of the inlet and outlet of the desalination chamber are adjusted differently. Korean Patent Laid-Open No. 2008-0113767 discloses a method in which a reverse osmosis membrane device and a water softener 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, the concentration of boron in ultrapure water is controlled by using a separate polishing process at the downstream of EDI to remove the boron in ultrapure water. However, in the polishing process after EDI, It is impossible to continuously produce the ion exchange resin for regeneration and input, and further, labor costs are required.

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.The present inventors have studied for the efficient removal of boron in semiconductor-grade ultrapure water. As a result, they have found that when EDI is mixed with a boron-selective ion exchange resin in an appropriate ratio to produce ultra pure water, EDI . In the case of boron-selective ion exchange resin, the regenerated OH type is used. It can be regenerated by EDI without additional chemical treatment, and it is confirmed that it is suitable for use as a resin to be filled in EDI Thereby completing the present invention.

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. An object of the present invention is to provide an EDI module and a system having excellent boron removal efficiency by mixing and filling a boron-selective ion exchange resin with an ion exchange resin existing in EDI (Electrodeionization) to improve the 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 provides a positive electrode, a negative electrode, a positive electrode and an anion exchange membrane alternately arranged between the positive electrode and the negative electrode, and a dilute chamber, a concentrate chamber, and an electrolytic chamber, Wherein the dilution chamber is filled with an anion exchange resin, a cation exchange resin, and a boron-selective ion exchange resin, wherein the dilution chamber is filled with an anion exchange resin, a boron selective ion exchange resin, and the like.

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.According to another aspect of the present invention, there is provided an EDI module comprising an anode, a cathode, a cation and an anion exchange membrane alternately arranged between the anode and the cathode, the dilution chamber, the concentration chamber, and the electrolyte chamber, There is provided a method of removing or reducing boron in ultrapure water using an EDI module, which comprises mixing and charging 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.The present invention also relates to a pure water generating module for filtering raw water supplied from the outside to generate pure water; An EDI module in which a boron-selective ion exchange resin is mixed and filled in an ion exchange resin present in the EDI according to the present invention for purifying purified water generated in the pure water generating module; A storage tank module for storing ultrapure water from which ions have been removed from the EDI module; And a dispenser module for discharging the ultrapure water generated in the ultrapure water generation module to the outside. The present invention also provides an EDI system for eliminating or reducing boron.

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.The EDI module and system according to the present invention can reduce the boron concentration present in the ultrapure water to about 1/4 to 1/3 level while maintaining the resistivity of ultrapure water as compared with EDI using only the existing ion exchange resin, Can be improved by 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. The present invention also provides a method for preparing EDI, which comprises mixing an ion exchange resin present in EDI with a boron-selective ion exchange resin and establishing optimum conditions for mixing ratio and installation position of the boron-selective ion exchange resin, 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 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 a second embodiment 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 alternately arranged between the positive electrode and the negative electrode to form a dilute chamber, a concentrate chamber, and an electrolytic chamber,

상기 희석실에 음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지가 혼합 충진되어 있는, Wherein the dilution chamber is filled with an anion exchange resin, a cation exchange resin and a boron selective ion exchange resin,

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

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 in a volume ratio of 7: 3 to 5: 5, more preferably 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), more preferably 3 to 10% (v / v) of the total mixed ion exchange resin.

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

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 in which the anion exchange resin, the cation exchange resin and the boron selective ion exchange resin are mixed is filled only in the upper part or the lower part of the inside of the EDI, and the mixed ion exchange of the anion exchange resin and the cation exchange resin It is preferable that the resin is filled, and it is more preferable that 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 (OH) 4 - , which is transferred to the concentrating 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 deionized bed where ions are removed and the other is a polishing bed. In deionized bed, ions contained in water are removed. Since there is almost no ion in Polishing bed, water decomposition occurs between ion exchange membrane - ion exchange resin and ion exchange resin - ion exchange resin, and regeneration of resin is performed. In this polishing bed, the OH - ion generated by the water decomposition meets H 3 BO 3 , which is a boron in water, and is ionized into B (OH) 4 - to enable the treatment of boron through EDI.

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

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

EDI 모듈을 이용한 초순수 내 보론 제거 또는 저감 방법을 제공한다.EDI module to remove or reduce boron in ultrapure water.

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 in a volume ratio of 7: 3 to 5: 5, and more preferably 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), more preferably 3 to 10% (v / v) of the total mixed ion-exchange resin.

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 above method, the EDI module is preferably a top-down module including a Deionized bed at the top of the EDI and a polishing bed at the bottom.

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 this method, the mixed ion exchange resin in which the anion exchange resin, the cation exchange resin and the boron selective ion exchange resin are mixed is filled only in the upper part or the lower part of the EDI, and the anion exchange resin and the cation exchange resin It is more preferable that 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 filled in the lower part of the EDI.

아울러, 본 발명은 외부로부터 공급되는 원수를 필터링하여 순수를 생성하는 순수 생성 모듈; The present invention also relates to a pure water generating module for filtering raw water supplied from the outside to generate pure water;

상기 순수 생성 모듈에서 생성된 순수를 정제하는 상기 본 발명에 따른 EDI 내부에 존재하는 이온교환수지에 보론선택성 이온교환수지가 혼합되어 충진된 EDI 모듈; An EDI module in which a boron-selective ion exchange resin is mixed and filled in an ion exchange resin present in the EDI according to the present invention for purifying purified 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 have been 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.And a dispenser module for discharging the ultrapure water generated in 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 removing the particles by filtering the raw water, and / or an reverse osmosis filter for producing pure water by pressurizing and filtering the impurities of the filtered raw water filtered by the filter .

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

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 located between the storage tank module and the dispenser module, for filtering 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 flowing into the pure water generating module is filtered while passing through a reverse osmosis filter, and pure water is generated. The pure water generated in the pure water generation module flows into the EDI module. When the EDI module 200 is galvanized, the ions of the pure water flowing into the EDI module 200 are moved from the dilution chamber to the concentration chamber, and pure water from which ions are removed from the dilution chamber can be produced. The concentrated water concentrated in the concentrating 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 ultra pure water stored in the storage tank module is supplied to an additional filtering module or to a dispenser module.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and 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.The ion exchange resin volume ratio in the EDI dilution chamber was changed to anion exchange resin: cation exchange resin 7: 3, and CRB03 of boron-selective ion exchange resin Mitsubishi Chemical Co. was added 1, 3, 5, 10 and 20% of the total volume ratio And the three kinds of ion exchange resins were uniformly mixed. The resistivity and boron concentration of ultrapure water produced through EDI were measured. In this case, 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.Strongly basic anion exchange resin was used for the anion exchange resin used in the above experiment. Strongly acidic cation exchange resin was used for the cation exchange resin, and ion exchange resin of Dow chemical was used for the two kinds of resin.

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

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 resistivity measurement was performed using Ultrameter II 4P product manufactured by Myron L Company, and Ultrameter II 4P product was used to express the resistance value of water by discharging the voltage of water and measuring the value of current flowing.

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 measurement of the boron concentration was performed using a 7700x ICP-MS manufactured by Agilent Technologies. In the ICP-MS measurement method, a mixture of an inert gas such as argon and a spray sample was flowed along the axis of a co- And the luminescence by this was used as a light source.

비저항 (M.Ωcm)Resistivity (M.OMEGA.cm) 보론 농도(ppb)Boron concentration (ppb) Tap waterTap water 0.0020 ~ 0.00400.0020 to 0.0040 155155 Ro 처리수Ro processing 0.01 ~ 0.200.01 to 0.20 130130 EDI 처리수EDI processed number 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, the boron-selective ion exchange resin showed a similar resistivity to 1 to 5%, while the boron concentration gradually decreased. When the boron-selective ion exchange resin ratio was 10%, the resistivity And the boron concentration was slightly increased (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% boron-selective ion exchange resin is used, excess ion exchange resin is injected compared to the space of the dilution chamber, so that the pressure drop of the EDI stack, the flow rate and the resistivity of ultrapure water decrease, Respectively. This is because the flow rate of the dilution chamber is reduced due to the excessive ion exchange resin injection and 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, an ion exchange resin volume ratio of anion exchange resin: cation exchange resin 7: 3 was prepared, and the two ion exchange resins were evenly mixed. The capacity of the mixed ion exchange resin was equally divided by two, The exchange resin, CRB03 from Mitsubishi Chemical Co., Ltd., was evenly mixed into an ion-exchange resin divided by 5% of the total volume ratio. The resin mixed with the boron-selective ion exchange resin was put into either the upper or lower part of the EDI dilution chamber, and the mixed ion exchange resin of the anion exchange resin and the cation exchange resin was placed in the upper or lower part of the EDI dilution chamber. The resistivity and boron concentration of ultrapure water produced through EDI were measured. In this case, 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.Strongly basic anion exchange resin was used for the anion exchange resin used in the above experiment. Strongly acidic cation exchange resin was used for the cation exchange resin, and ion exchange resin of Dow chemical was used for the two kinds of resin.

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

상기 비저항 측정 및 보론 농도의 측정은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.The resistivity measurement and the boron concentration measurement were carried out in the same manner as in Example 1 above.

비저항 (M.Ωcm)Resistivity (M.OMEGA.cm) 보론 농도(ppb)Boron concentration (ppb) Tap waterTap water 0.0020 ~ 0.00400.0020 to 0.0040 155155 Ro 처리수Ro processing 0.01 ~ 0.200.01 to 0.20 130130 EDI 처리수EDI processed number 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 is composed of a deionized bed and the lower part is composed of a polishing bed. As a result, the boron-selective resin is installed in a polishing bed inside the EDI, (Table 2).

Claims (10)

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) 모듈.
A positive electrode, a negative electrode, and a cation and an anion exchange membrane alternately arranged between the positive electrode and the negative electrode to form a dilute chamber, a concentrate chamber, and an electrolytic chamber,
Wherein the dilution chamber is filled with an anion exchange resin, a cation exchange resin and a boron selective ion exchange resin,
EDI (Electrodeionization) module for removing or reducing boron.
제1항에 있어서,
상기 음이온 교환수지와 양이온 교환수지는 7:3 내지 5:5의 부피 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 보론 제거 또는 저감용 EDI 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the anion exchange resin and the cation exchange resin are mixed in a volume ratio of 7: 3 to 5: 5.
제1항에 있어서,
상기 보론선택성 이온교환수지는 전체 혼합 이온교환수지의 1 내지 10%(v/v)인 것을 특징으로 하는 보론 제거 또는 저감용 EDI 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the boron-selective ion exchange resin is 1 to 10% (v / v) of the total mixed ion exchange resin.
제1항에 있어서,
상기 EDI 모듈은 EDI 내부의 상부에 탈이온대(Deionized bed) 및 하부에 폴리싱 대(Polishing Bed)로 구성된 하향식 모듈인 것을 특징으로 하는 보론 제거 또는 저감용 EDI 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the EDI module is a top-down module comprising a deionized bed at the top of the EDI and a polishing bed at the bottom.
제1항에 있어서,
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 것을 특징으로 하는 보론 제거 또는 저감용 EDI 모듈.
The method according to claim 1,
Mixed ion exchange resin in which an anion exchange resin, a cation exchange resin and a boron-selective ion exchange resin are mixed is filled in either the upper part or the lower part of EDI, and the mixed ion exchange resin of anion exchange resin and cation exchange resin Wherein the EDI module is filled with boron.
양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 양이온과 음이온 교환막이 교대로 배열되어 희석실(Dilute Chamber), 농축실(Concentrate Chamber), 및 전해액실(Electrolyte Chamber)로 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 방법.
An EDI module comprising an anode, a cathode, a dilute chamber, a concentrate chamber, and an electrolyte chamber arranged alternately with positive and negative ion exchange membranes between the anode and the cathode,
Mixing a dilution chamber of the EDI module with an anion exchange resin, a cation exchange resin and a boron selective ion exchange resin,
Removal or reduction of boron in ultrapure water using EDI module.
제6항에 있어서,
상기 보론선택성 이온교환수지는 전체 혼합 이온교환수지의 1 내지 10%(v/v)인 것을 특징으로 하는, EDI 모듈을 이용한 초순수 내 보론 제거 또는 저감 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the boron-selective ion exchange resin is 1 to 10% (v / v) of the total mixed ion exchange resin.
제6항에 있어서,
음이온 교환수지, 양이온 교환수지 및 보론선택성 이온교환수지가 혼합된 혼합 이온교환수지를 EDI 내부의 상부 또는 하부 중 어느 하나에만 충진시키고, 나머지 상부 또는 하부에는 음이온 교환수지과 양이온 교환수지의 혼합 이온교환수지를 충진시키는 것을 특징으로 하는, EDI 모듈을 이용한 초순수 내 보론 제거 또는 저감 방법.
The method according to claim 6,
A mixed ion exchange resin in which an anion exchange resin, a cation exchange resin and a boron selective ion exchange resin are mixed is filled in either the upper part or the lower part of the EDI, and an anion exchange resin and a cation exchange resin mixed ion exchange resin Wherein the EDI module is used to fill or purge the boron in the ultrapure water.
외부로부터 공급되는 원수를 필터링하여 순수를 생성하는 순수 생성 모듈;
상기 순수 생성 모듈에서 생성된 순수를 정제하는 상기 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 EDI(Electrical De-ionization) 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 시스템.
A pure water generating module for filtering raw water supplied from the outside to generate pure water;
An EDI (Electrical De-ionization) module according to any one of claims 1 to 5 for purifying pure water generated in the pure water generating module;
A storage tank module for storing ultrapure water from which ions have been removed from the EDI module; And
And a dispenser module for discharging the ultrapure water generated in the ultrapure water generation module to the outside.
EDI system for boron removal or abatement.
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.
10. The method of claim 9,
Further comprising an ultrapure water filtering module disposed between the storage tank module and the dispenser module for filtering ultrapure water supplied from the storage tank module.
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