KR20190135405A - 한외 여과막 모듈 및 한외 여과막 모듈을 사용한 초순수 제조 방법 - Google Patents

한외 여과막 모듈 및 한외 여과막 모듈을 사용한 초순수 제조 방법 Download PDF

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KR20190135405A
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Abstract

본 발명은 초순수, 특히 온초순수 중의 미량 이온 성분의 농도를 현저히 저감시킬 수 있는 한외 여과막 모듈 및 초순수 제조 방법을 제공하는 것으로, 한외 여과막으로 이루어지는 복수개의 중공사막(1)과, 복수개의 중공사막(1)을 수용하는 통형상 케이스(2)로 이루어지는 한외 여과막 모듈(10)로서, 통형상 케이스(2)는 그 외주면에 통형상 케이스(2)의 축방향으로 서로 이간되어 배치되고, 피처리수를 도입하여 배출수를 유출시키는 제1 노즐(2a) 및 제2 노즐(2b)과, 통형상 케이스의 양단부에 배치되고, 중공사막(1)을 투과한 투과수 및 배출수를 각각 유출시키는 제3 노즐(6a) 및 제4 노즐(6b)과, 복수개의 중공사막(1)을 소정의 배치로 고정하면서, 통형상 케이스(2)를 봉지하는 한 쌍의 고정부(3a, 3b)를 구비하는 한외 여과막 모듈에 관한 것이다.

Description

한외 여과막 모듈 및 한외 여과막 모듈을 사용한 초순수 제조 방법 {ULTRAFILTRATION MEMBRANE MODULE AND METHOD FOR PRODUCING ULTRAPURE WATER USING THE SAME}
본 발명은 한외(限外) 여과막 모듈 및 한외 여과막 모듈을 사용한 초순수 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체나 표시 소자 등의 전자·전기 부품의 제조에 사용되는 초순수는 초순수 제조 시스템을 사용하여 제조되고 있다. 초순수 제조 시스템은 예를 들면, 원수 중의 현탁 물질을 제거하여 전처리수를 얻는 전처리부와, 전처리수 중의 전체 유기 탄소(TOC) 성분이나 이온 성분을 역침투막 장치나 이온 교환 장치를 사용해 제거하여 1차 순수를 제조하는 1차 순수 제조부와, 1차 순수 중의 극미량의 불순물을 제거하여 초순수를 제조하는 2차 순수 제조부로 구성되어 있다. 원수로는 수돗물, 우물물, 지하수, 공업용수 등이 사용된다. 또한, 원수로서 초순수의 사용 장소(유스 포인트: POU)에서 회수된 사용이 끝난 초순수(이하, 「회수수」로 칭함)가 사용되는 경우도 있다.
2차 순수 제조부에서는 자외선 산화 장치, 이온 교환 순수 장치 및 한외 여과막(UF) 장치 등에 의해, 1차 순수가 고도로 처리되어 초순수가 생성된다. 한외 여과막 장치는 이 2차 순수 제조부의 최후단 부근에 배치되고, 이온 교환 수지 등으로부터 생성된 미립자를 제거한다.
이 한외 여과막 장치는 통형상 케이스 내부에 중공사 형상의 한외 여과막의 실 다발을 수용한 한외 여과막 모듈을 채수량 등에 따라 복수 구비하여 구성된다. 한외 여과막 모듈로는 중공사막의 외측에 원수를 공급하는 외압식의 것이 일반적이고, 양단으로부터 여과수를 채수하는 양단 집수형 한외 여과막 모듈이나, 일방의 끝으로부터 피처리수를 공급하고, 타방의 끝으로부터 여과수를 채수하는 편단 집수형 한외 여과막 모듈이 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).
한외 여과막 모듈에서는 한외 여과막의 제조시에 사용되는 약제의 성분, 혹은 한외 여과막 모듈에 장착할 때 사용되는 접착제나 포팅제 등의 성분이 사용시에 용출되어 투과수를 오염시키는 경우가 있다. 이 때문에, 초순수 제조에 적용하기 전에 한외 여과막 모듈의 세정이 행해지는 것이 통상적이고, 상기와 같은 오염 물질을 용이하게 세정하는 것을 목적으로 한 한외 여과막 모듈의 제조 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조). 또한, 한외 여과막을 접착 봉지하는 포팅제로서, 유기물의 용출이 적은 재료도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 4 참조).
일본 공개특허공보 평7-96152호 국제 공개공보 2012/043679호 일본 공개특허공보 2001-129366호 일본 공개특허공보 2017-136548호
그런데, 최근 반도체 집적 회로의 미세화 등에 따라, 초순수의 세정 대상물(세정에 의해 제거되는 물질)도 다양화되고 있고, 난세정성의 세정 대상물도 많아졌다. 이 때문에, 반도체의 세정에 있어서는 세정성의 향상을 위해 초순수를 가열한 온초순수 등도 사용되고 있다. 또한, 세정물의 고청정화의 요망에 따라, 초순수의 수질에 대한 요구도 점점 엄격해지고 있는 것이 현상황이다. 이러한 가운데, 본 발명자들은 초순수 제조 장치의 2차 순수 제조부로부터 공급되는 초순수 중에 극히 미량의 이온 성분(염화물 이온(Cl-) 등)이 잔류하고 있는 것을 알아내었다. 특히, 2차 순수 제조부를 통류한 온초순수에서, 이 미량 이온 성분이 초순수의 수질 향상을 저해하고 있는 것을 알 수 있었다. 그리고, 이 미량 이온 성분이 한외 여과막의 제조시에 사용되는 약제의 성분이나, 한외 여과막을 모듈에 장착할 때 사용되는 접착제나 포팅제 등의 성분이 용출된 것을 알아내었다. 그러나, 온초순수의 제조 조건(예를 들면, 80℃) 부근에서 용출 물질이 발생하지 않거나, 또는 용출 물질이 거의 발생하지 않는 한외 여과막 모듈은 아직 시장에 유통되는 데에는 이르지 않았다. 이 때문에, 용출 물질의 발생을 저감시킨 한외 여과막 모듈의 개발이 요구되고 있었다.
본 발명은 상기한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 초순수, 특히 온초순수 중의 미량 이온 성분의 농도를 현저히 저감시킬 수 있는 한외 여과막 모듈 및 이것을 사용한 초순수 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한외 여과막 모듈은 한외 여과막으로 이루어지는 복수개의 중공사막과, 상기 복수개의 중공사막을 수용하는 통형상 케이스로 이루어지는 한외 여과막 모듈로서, 상기 통형상 케이스는 그 외주면에 상기 통형상 케이스의 축방향으로 서로 이간되어 배치된 제1 노즐 및 제2 노즐과, 상기 통형상 케이스의 양단부에 배치된 제3 노즐 및 제4 노즐과, 상기 복수개의 중공사막을 상기 복수개의 중공사막의 개구단이 상기 통형상 케이스의 양단부 각각을 향하도록 상기 통형상 케이스의 축방향을 따르게 하여 고정함과 함께, 상기 통형상 케이스의 일방의 단부와 상기 제1 노즐 사이 및 상기 통형상 케이스의 타방의 단부와 상기 제2 노즐 사이의 각 위치에서 상기 통형상 케이스를 봉지하는 한 쌍의 고정부를 구비하고, 상기 제1 노즐은 피처리수를 도입하는 피처리수 도입관이고, 상기 제2 노즐은 상기 중공사막을 투과하지 않는 농축수를 유출시키는 농축수 유출관이며, 상기 제3 노즐은 상기 중공사막을 투과한 투과수를 유출시키는 투과수 유출관이고, 상기 제4 노즐은 상기 중공사막을 투과한 배출수를 유출시키는 배출수 유출관인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한외 여과막 모듈에서, 상기 투과수 유출관이 상기 피처리수 도입관보다 상기 농축수 유출관과 근접하여 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 한외 여과막 모듈에서, 상기 고정부는 에폭시 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 한외 여과막 모듈에서, 상기 배출수 유출관으로부터의 유출량에 대한 상기 투과수 유출관으로부터의 유출량의 비의 값(투과수 유출관으로부터의 유출량/배출수 유출관으로부터의 유출량)이 90/10 이상 99/1 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 초순수 제조 방법은 한외 여과막으로 이루어지는 복수개의 중공사막과, 상기 복수개의 중공사막을 수용하는 통형상 케이스로 이루어지는 한외 여과막 모듈로서, 상기 통형상 케이스는 그 외주면에 상기 통형상 케이스의 축방향으로 서로 이간되어 배치된 제1 노즐 및 제2 노즐과, 상기 통형상 케이스의 양단부에 배치된 제3 노즐 및 제4 노즐과, 상기 복수개의 중공사막을 상기 복수개의 중공사막의 개구단이 상기 통형상 케이스의 양단부 각각을 향하도록 상기 통형상 케이스의 축방향을 따르게 하여 고정함과 함께, 상기 통형상 케이스의 일방의 단부와 상기 제1 노즐 사이 및 상기 통형상 케이스의 타방의 단부와 상기 제2 노즐 사이의 각 위치에서 상기 통형상 케이스를 봉지하는 한 쌍의 고정부를 구비한 한외 여과 모듈에 있어서, 상기 제1 노즐로부터 피처리수를 상기 한외 여과막 모듈 내로 도입하고, 상기 제2 노즐로부터 상기 중공사막을 투과하지 않는 농축수를 유출시키고, 상기 통형상 케이스의 상기 제3 노즐로부터 상기 중공사막을 투과한 투과수를 유출시키고, 상기 제4 노즐로부터 상기 중공사막을 투과한 배출수를 유출시켜, 상기 투과수를 초순수로서 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초순수 제조 방법에서, 상기 피처리수 중의 염화물 이온(Cl-) 농도가 0.01㎍/L 이상 2㎍/L 이하(as Cl)인 것이 바람직하다.
본 발명의 초순수 제조 방법에서, 상기 피처리수 중의 염화물 이온(Cl-) 농도가 1ng/L 이하(as Cl)인 것이 바람직하다.
본 발명의 초순수 제조 방법에서, 상기 한외 여과막 모듈의 투과수 중의 염화물 이온(Cl-) 농도가 5ng/L 이하(as Cl)인 것이 바람직하다.
본 명세서에서, 「∼」 부호는 그 양측의 수치를 포함하는 수치 범위를 나타낸다.
본 발명의 한외 여과막 모듈에 의하면, 피처리수를 처리하여 초순수, 특히 온초순수를 제조하는 경우에 미량 이온 성분 농도를 현저히 저감시킬 수 있다.
본 발명의 초순수 제조 방법에 의하면, 미량 이온 성분이 현저히 저감된 초순수, 특히 온초순수에 바람직한 초순수를 얻을 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 한외 여과막 모듈을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 초순수 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 초순수 제조 시스템의 변형예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 초순수 제조 시스템에서의 한외 여과막 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 제2 실시형태에 따른 초순수 제조 시스템에서의 다른 한외 여과막 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예의 투과수 중의 염화물 이온 농도의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 2에서의 투과수 배출 유량비와, 투과수 중의 염화물 이온 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1에 나타내는 본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)은 복수개의 중공사막(1)과, 상기 중공사막(1)을 수용하는 통형상 케이스(2)와, 중공사막(1)의 양단부를 통형상 케이스 내에 고정하는 한 쌍의 고정부(3a, 3b)를 구비한다. 한외 여과막 모듈(10)은 통형상 케이스(2)의 양단에 각각 노즐(6a, 6b)을 갖는 배관 접속캡(60a, 60b)을 갖고 있다. 배관 접속캡의 통형상 케이스(2)의 단부와의 맞닿음부(61a, 61b)에는 각각 홈이 형성되고, 배관 접속캡은 당해 홈에 배치된 도시하지 않은 О링과, 배관 접속캡의 일부를 덮어 통형상 케이스(2)의 단부에 고정하는 너트(도시하지 않음)에 의해, 통형상 케이스(2)에 장착되어 있다.
통형상 케이스(2)는 그 외주면에 노즐(2a, 2b)을 구비하고 있다. 노즐(2a, 2b)은 통형상 케이스(2)의 외주면에 당해 통형상 케이스(2)의 축방향으로 서로 이간되어 배치되어 있다. 또한, 도 1에서 노즐(6a)과 노즐(6b)은 반대의 배치 위치여도 되지만, 도 1에 나타내는 바와 같이 노즐(6b)이 노즐(2a)보다 노즐(2b)과 근접하여 설치되어 있는 구성이 바람직하다.
중공사막(1)은 예를 들면, 복수개의 중공사막을 한 다발로 모은 실 다발이다. 또는, 중공사막(1)은 통형상 케이스(2)에 수용되는 복수개의 중공사막의 일부를 모은 작은 다발로 분할하여, 이 작은 다발을 모은 것이어도 된다. 중공사막(1)은 실 다발 또는 작은 다발은 전체가 폴리프로필렌제인 네트나 부직포 등으로 감싼 상태로 해도 된다. 중공사막을 실 다발로 모아 통형상 케이스(2) 내에 배치함으로써, 통형상 케이스(2)의 중공사막(1)과 통형상 케이스(2) 내주면 사이에 중공사막(1)이 충전되어 있지 않은 부분(막 충전 밀도가 낮은 부분)이 형성되고, 이에 따라 중공사막(1)의 외측을 흐르는 물의 저항이 작아져, 보다 높은 모듈 투수 성능을 실현할 수 있다.
중공사막(1)으로는 한외 여과막이 사용된다. 한외 여과막의 분획 분자량은 4000∼6000이 바람직하고, 유효 막면적은 10㎡∼35㎡가 바람직하고, 설계 운전 차압은 0.1MPa∼0.4MPa인 것이 바람직하다. 또한, 한외 여과막의 미립자 제거 성능은 입자 직경 20㎚ 이상의 미립자의 제거율이 65％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 설계 운전 차압은 한외 여과막에서의 불순물의 저지율이 최대값으로부터 최대값의 90％가 되는 운전 차압(투과수 압력과 공급수 압력의 차)의 범위이다. 설계 운전 차압은 한외 여과막의 표준 운전 압력 등으로서 제조원이 공표하는 값이어도 된다.
중공사막의 재질은 용도에 따라 적절히 선택하면 되고, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스아세테이트 및 폴리아크릴로니트릴 중에서 선택할 수 있다.
중공사막의 내경은 0.50∼1.0㎜인 것이 바람직하고, 0.70㎜∼0.85㎜인 것이 특히 바람직하다.
통형상 케이스(2)는 양단에 개구를 갖는 원통형상 부재로 이루어진다. 통형상 케이스(2)는 고정부(3a, 3b)의 계면(Fa, Fb) 부근에 설치된 노즐(2a, 2b)을 갖는다. 고정부의 계면이란, 고정부의 통형상 케이스(2) 내의 중공사막(1)이 수용된 측의 면을 의미한다. 통형상 케이스(2)의 재질은 금속 및 플라스틱류 중에서 용도에 따라 적절히 선택할 수 있다. 가공의 용이성 및 경량화의 점에서 통형상 케이스(2)는 플라스틱류로 형성된 것이 바람직하다. 통형상 케이스(2)의 재료는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리불화비닐리덴, 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 공중합 수지(ABS 수지), 염화비닐 수지 등을 들 수 있다. 또한, 계면(Fa, Fb) 부근에 각각 설치하는 노즐은 반드시 1개씩이 아니어도 되고, 계면(Fa, Fb) 부근에 복수개의 노즐을 각각 설치할 수도 있다.
통형상 케이스(2)의 크기는 피처리수의 양에 따라서도 적절하게 선택할 수 있고, 일례로서 외경이 140∼200㎜이고, 또한 길이가 700∼1400㎜인 것이 바람직하며, 외경 160∼180㎜이고, 또한 길이가 800∼1200㎜인 것이 특히 바람직하다. 이 범위의 크기의 통형상 케이스(2)를 사용했을 때 높은 모듈 투수량 및 가장 높은 모듈 투수 성능을 실현할 수 있다. 또한, 상기 크기이면, 한외 여과막 모듈(10)을 한 사람이 갖는 것도 가능한 중량으로 할 수 있기 때문에, 핸들링성이 훨씬 양호하다는 이점이 있다. 또한, 통형상 케이스(2)의 「외경」이란, 한외 여과막 모듈(10)의 중앙의 여과 영역에서의 원통의 외경을 의미한다. 통형상 케이스(2)의 「길이」란, 중공사막의 양단면간의 거리를 의미한다.
고정부(3a, 3b)는 통형상 케이스(2) 내의 중공사막(1)의 양단부에서 중공사막(1)의 외면끼리 및 당해 외면과 통형상 케이스(2)의 내면의 간극을 봉지한다. 고정부(3a, 3b)가 중공사막(1)을 통형상 케이스(2)의 축방향(길이 방향)을 따르게 하여 고정함으로써, 중공사막(1)의 각 중공부의 개구단이 통형상 케이스(2)의 양단부측에 각각 노출된다. 수처리시에는 이 개구단으로부터 투과수가 유출되게 된다.
고정부(3a, 3b)의 재료로는 에폭시 수지나 우레탄 수지 등의 열경화성 수지가 사용된다. 고정부(3a, 3b)의 재료로는 용출이 적다는 점에서, 에폭시 수지가 바람직하다. 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 트리스히드록시메탄형 에폭시 수지, 테트라페놀에탄형 에폭시 수지, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄형 에폭시 수지, 아미노페놀형 에폭시 수지, 아닐린형 에폭시 수지, 벤질아민형 에폭시 수지, 자일렌디아민형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
고정부(3a, 3b)의 재료는 중공사막(1)의 재료, 중공사막(1)과의 밀착성, 중공사막(1)의 강도 등에 따라 선택된다. 고정부(3a, 3b)의 재료로는 용출 성분이 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이 재료의 일례로서 중공사막(1)의 유효 막면적이 34㎡ 정도, 모듈의 외경 160∼180㎜, 또한 길이가 800∼1200㎜인 중공사막 모듈에 사용된 상태에서, 70∼80℃ 정도의 온순수와 접촉한 경우에 전체 투과수 중에 용출되는 염화물 이온의 용출량이 10ng/L 이하, 바람직하게는 6ng/L 이하가 되는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 고정부(3a, 3b)의 재료로서 유기물 성분의 용출이 억제된 재료를 사용함으로써, 유기물 성분의 용출량을 억제할 수 있다.
본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)은 고정부(3a, 3b)의 계면(Fa, Fb)의 위치로부터 모듈(10)의 중앙 방향을 향해 각각 연재한 한 쌍의 정류통을 갖고 있어도 된다. 고정부(3a, 3b), 중공사막(1)의 양단부를 각각 둘러싸는 정류통을 설치하면, 계면(Fa, Fb) 부근에서의 중공사막의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)의 노즐(2a, 2b), 노즐(6a, 6b)에 배관이 접속되고, 피처리수의 공급, 투과수의 채수 및 농축수의 배출이 행해진다. 한외 여과막 모듈(10)에서는 예를 들면, 노즐(2a)을 피처리수 도입관(제1 노즐)으로 하고, 노즐(2b)을 농축수 유출관(제2 노즐)으로 한다. 또한, 노즐(6a)을 배출수 유출관(제4 노즐)으로 하고, 노즐(6b)을 투과수 유출관(제3 노즐)으로 한다. 예를 들면, 노즐(2b)(농축수 유출관)에는 개도 가변 밸브(V1)가 삽입 설치된 농축수관(101)이 접속되고, 노즐(6a)(배출수 유출관)에는 개도 가변 밸브(V2)가 삽입 설치된 배출수관(102)이 접속된다. 또한, 노즐(2a)(피처리수 도입관)에는 피처리수관(103)이, 노즐(6b)(투과수 유출관)에는 투과수관(104)이 각각 접속된다.
피처리수는 노즐(2a)로부터 한외 여과막 모듈(10) 내에 도입되고, 중공사막의 외측으로부터 내측에 유통하는 과정에서 여과 처리되고, 농축수가 노즐(2b)로부터, 투과수가 투과수 유출관인 노즐(6b)로부터 유출된다. 또한, 투과수의 일부가 배출수로서 배출수 유출관인 노즐(6a)로부터 유출된다.
피처리수로는 원수로부터 이온 교환 처리, 탈기 처리, 자외선 산화 처리, 한외 여과, 정밀 여과 등에 의해 이온 성분, 비이온 성분, 용존 기체 및 미립자를 제거한 물을 사용할 수 있다. 이러한 피처리수로는 일반적으로 1차 순수 또는 순수로 불리는 것으로, TOC(전체 유기 탄소) 농도가 5㎍C/L 이하, 비저항율이 17MΩ·cm 이상인 물을 들 수 있다. 또한, 피처리수 중의 이온 성분량은 예를 들면, 염화물 이온(Cl-) 농도가 0.01㎍/L∼2㎍/L(as Cl, 이하 동일)이고, 0.01㎍/L∼0.1㎍/L인 것이 바람직하다.
피처리수의 온도는 10℃ 이상 90℃ 이하인 것이 바람직하고, 20℃ 이상 80℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 피처리수로서, 온도가 높은 온수를 사용하면 고정부(3a, 3b)로부터의 용출물이 많아지는 경향이 있기 때문에, 상기 온도 범위로 함으로써, 용출물 억제에서의 다대한 효과를 얻기 쉽다.
상기 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)에 의하면, 노즐(6b)로부터 이온 성분이 현저히 저감된 투과수가 얻어진다. 이것은 다음과 같은 이유에 의한 것으로 생각된다. 양단 집수 방식의 한외 여과막 모듈에서는 한외 여과막 모듈 내에서 생성된 투과수는 통형상 케이스 양단 부근에 설치된 고정부(3a, 3b)와의 접촉을 거쳐 노즐(6a, 6b)로부터 유출된다. 이 투과수와 고정부(3a, 3b)의 접촉시에 고정부(3a, 3b)의 재료로부터의 용출 성분이 투과수에 혼입되어 오염이 발생하는 것으로 추정된다. 이 용출 성분은 구체적으로는 유기물 성분이나 염화물 이온(Cl-) 등의 이온 성분이다. 수온이 높을수록 용출 성분은 증대되는 경향이다.
이에 비해, 본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)에서는 한외 여과막 모듈 내에서 생성된 투과수의 일부는 노즐(6b)로부터 유출되어 초순수로서 사용된다. 이 때, 투과수는 통형상 케이스(2)의 일방의 단부 부근에 설치된, 고정부(3b)에 접촉된다. 고정부(3b)의 재료로부터의 용출 성분의 양은 이상적으로는 고정부(3a, 3b)의 재료로부터의 용출 성분의 절반의 양이 된다. 한외 여과막 모듈 내에서 생성된 투과수의 잔부는 노즐(6a)로부터, 초순수로서 사용되지 않는 배출수로서 유출된다. 이로써, 투과수 중에 대한 용출 성분의 혼입이 저감되는 것이다.
실제로는 노즐(6a)과 노즐(6b)로부터의 유출량을 동등하게 해도 쌍방으로부터 유출되는 배출수 및 투과수 중의 용출 성분의 양은 반드시 동등하게 되지는 않다. 예를 들면, 피처리수의 유량이나, 수회수율 이외에 한외 여과막 모듈(10)의 크기 등에 따라, 배출수관(102)에 삽입 설치된 밸브(V2)의 개도를 조절하여, 노즐(6a)과 노즐(6b)로부터의 유출량의 비율을 조절함으로써, 고정부(3a, 3b)의 재료로부터의 용출 성분의 투과수 중에 대한 이행량을 저감시키는 것이 가능하다. 상기 구성의 한외 여과막 모듈(10)에 의하면, 예를 들면, 온도가 70℃∼80℃인 피처리수를 통수한 경우도 염화물 이온(Cl-) 농도가 5ng/L 이하, 더욱 바람직하게는 1ng 이하의 투과수를 노즐(6b)로부터 초순수로서 얻을 수 있다. 또한, 투과수 중의 염화물 이온 농도는 측정 기기의 정량 하한값에 따라서도 다르지만, 0.1ng 정도까지 저감되는 것으로 생각된다.
예를 들면, 노즐(6a)(배출수 유출관)과 노즐(6b)(투과수 유출관)로부터의 유출량은 노즐(6a)로부터의 유출량(Lc)(㎤/h)에 대한 노즐(6b)로부터의 유출량(Lt)(㎤/h)의 비의 값(Lt/Lc)으로서, 90/10∼99/1이 바람직하고, 95/5∼98/2가 보다 바람직하다. 유출량의 비의 값(Lt/Lc)은 밸브(V2)의 개도의 조절에 의해, 행할 수 있다. 또한, 배출수 유출관의 내경을 투과수 유출관의 내경보다 작게 함으로써, 유출량의 비의 값(Lt/Lc)을 조절해도 된다. Lt/Lc가 상기한 범위이면, 투과수 중의 용출 이온 성분의 양을 저감시키기 쉽다.
본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)에서 수회수율은 90％ 이상이 바람직하고, 95％ 이상이 보다 바람직하다. 한외 여과막 모듈(10)에서의 운전 차압은 0.1MPa∼0.4MPa인 것이 바람직하다. 이에 따라, 한외 여과막 모듈 내에서의 물의 체류를 저감시킬 수 있기 때문에, 용출 성분의 투과수 중에 대한 이행량을 저감시키는 것이 가능하다.
다음으로, 상기 실시형태의 한외 여과막 모듈을 사용한 초순수 제조 시스템(100)에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에 나타내는 초순수 제조 시스템(100)은 전처리부(11), 1차 순수 제조부 (12) 및 2차 순수 제조부(13)를 갖고 있다. 1차 순수 제조부(12)와 2차 순수 제조부(13) 사이에는 탱크(14)가 접속되어 있다.
전처리부(11)는 원수 중의 현탁 물질을 제거하여, 전처리수를 생성하고, 이 전처리수를 1차 순수 제조부(12)에 공급한다. 전처리부(11)는 예를 들면, 원수 중의 현탁 물질을 제거하기 위한 모래 여과 장치, 정밀 여과 장치 등을 적절히 선택하여 구성되고, 추가로 필요에 따라 원수의 온도 조절을 행하는 열교환기 등을 구비하여 구성된다. 또한, 원수의 수질에 따라서는 전처리부(11)는 생략해도 된다.
원수는 예를 들면, 수돗물, 우물물, 지하수, 공업용수, 반도체 제조 공장 등에서 사용되고, 회수되어 전처리된 물(회수수)이다.
1차 순수 제조부(12)는 역침투막 장치, 탈기 장치(탈탄산 등, 진공 탈기 장치, 탈기막 장치 등), 이온 교환 장치(양이온 교환 수지 장치, 음이온 교환 수지 장치, 혼상식 이온 교환 수지 장치 등, 전기 탈이온 장치 등), 자외선 산화 장치 중 하나 이상을 적절히 조합하여 구성된다. 1차 순수 제조부(12)는 전처리수 중의 이온 성분 및 비이온 성분, 용존 가스를 제거하여 1차 순수를 제조하고, 이 1차 순수를 탱크(14)에 공급한다. 1차 순수는 예를 들면, 전체 유기 탄소(TOC) 농도가 5㎍C/L 이하, 저항율이 17MΩ·cm 이상이다.
1차 순수 제조부로는 예를 들면, 강염기성 음이온 교환 수지 장치, 2B3T형 장치(강산성 양이온 교환 수지 장치, 탈탄산탑, 염기성 음이온 교환 장치), 역침투막 장치, 자외선 산화 장치, 혼상식 이온 교환 수지 장치 및 탈기막 장치를 순서대로 구비한 구성이 사용 가능하다.
탱크(14)는 1차 순수를 저류한다. 펌프(P)가 그 필요량을 2차 순수 제조부(13)에 공급한다.
2차 순수 제조부(13)는 1차 순수 중의 미량 불순물을 제거하여 초순수를 제조한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 2차 순수 제조부(13)는 한외 여과막 장치(30)의 상류측에 열교환기(HEX)(34), 자외선 산화 장치(TOC-UV)(35), 과산화수소 제거 장치(H2O2 제거 장치)(36), 탈기막 장치(MDG)(37), 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)(38)를 구비하여 구성된다. 또한, 2차 순수 제조부(13)는 상기 장치를 반드시 구비할 필요는 없고, 상기 장치를 필요에 따라 조합하여 채용하면 된다.
펌프(P)는 탱크(14)로부터 공급된 1차 순수를 가압하여 열교환기(HEX)(34)에 공급한다. 열교환기(34)는 필요에 따라 탱크(14)로부터 공급된 1차 순수의 온도 조절을 행한다. 열교환기(34)에서 온도 조절된 1차 순수의 온도는 바람직하게는 20℃ 이상 30℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 22℃ 이상 25℃ 이하이다.
자외선 산화 장치(TOC-UV)(35)는 열교환기(34)에서 온도 조절된 1차 순수에 자외선을 조사하여, 수중의 미량 유기물을 분해 제거한다. 자외선 산화 장치(35)는 예를 들면, 자외선 램프를 갖고, 파장 185nm 부근의 자외선을 발생시킨다. 자외선 산화 장치(35)는 추가로 파장 254nm 부근의 자외선을 발생시켜도 된다. 자외선 산화 장치(35) 내에서 물에 자외선을 조사하면 자외선이 물을 분해하여 OH 라디칼을 생성하고, 이 OH 라디칼이 수중의 유기물을 산화 분해한다. 하류의 한외 여과막 장치(30)가 갖는 한외 여과막의 열화를 억제하기 위해, 자외선 산화 장치(35)에서의 자외선 조사량은 0.05∼0.2kWh/㎥인 것이 바람직하다.
과산화수소 제거 장치(H2O2 제거 장치)(36)는 수중의 과산화수소를 분해 제거하는 장치로, 예를 들면, 팔라듐(Pd) 담지 수지에 의해 과산화수소를 분해 제거하는 팔라듐 담지 수지 장치나, 표면에 아황산기 및/또는 아황산수소기를 갖는 환원성 수지를 충전한 환원성 수지 장치 등이다. 과산화수소 제거 장치(36)를 설치함으로써, 수중의 과산화수소를 저감시킬 수 있기 때문에, 한외 여과막 장치(30) 및 후술하는 제2 한외 여과막 장치(40)의 열화를 억제할 수 있다.
탈기막 장치(MDG)(37)는 기체 투과성 막의 2차측을 감압하여, 1차측을 통류하는 수중의 용존 가스만을 2차측에 투과시켜 제거하는 장치이다. 탈기막 장치(37)로서 구체적으로는 3M사 제조의 X-50, X40, DIC사 제조의 Separel 등의 시판품을 사용할 수 있다. 탈기막 장치(37)는 과산화수소 제거 장치(36)의 처리수 중의 용존 산소를 제거하고 예를 들면, 용존 산소 농도(DO)가 1㎍/L 이하인 처리수를 생성한다.
비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(Polisher)(38)는 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지가 혼합된 혼상식 이온 교환 수지를 갖고, 탈기막 장치(37)의 처리수 중의 미량의 양이온 성분 및 음이온 성분을 흡착 제거한다.
비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(38)가 갖는 양이온 교환 수지로서, 강산성 양이온 교환 수지나 약산성 양이온 교환 수지를, 음이온 교환 수지로서, 강염기성 음이온 교환 수지나 약염기성 음이온 교환 수지를 들 수 있다. 혼상식 이온 교환 수지의 시판품으로는 예를 들면, 노무라 마이크로사이엔스 제조 N-Lite MBSP, MBGP 등을 사용할 수 있다.
한외 여과막 장치(30)는 상기 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)을 구비하고 있다. 한외 여과막 장치(30)는 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(38)의 처리수를 처리하여, 투과수와 농축수 및 배출수를 생성한다. 한외 여과막 장치(30)는 입자 직경 20nm 이상의 미립자의 제거율이 99.8％ 이상인 것이 바람직하고, 99.95％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 99.99％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이에 따라, 한외 여과막 장치(30)에 의해 초순수의 수질 악화의 원인이 되는 미립자의 대부분을 제거하고, 예를 들면, 입자 직경 50nm 이상의 미립자수가 500pcs./L 이하, 나아가서는 200pcs./L 이하의 투과수를 얻을 수 있다. 한외 여과막 장치(30)에서 생성된 투과수는 초순수의 사용 장소(유스 포인트: POU)(50)에 공급된다. 농축수는 계외로 배출되거나, 초순수 제조 시스템(100)의 전단에 순환되어 재처리된다.
본 실시형태의 초순수 제조 시스템에서는 비재생형 혼상식 이온 교환 수지 장치(38)에 의해 염소가 흡착 제거되어 있기 때문에, 한외 여과막 장치(30)에 대한 공급수 중의 염화물 이온 농도는 예를 들면, 5ng/L 이하로 할 수 있다.
이상 설명한 초순수 제조 시스템(100)에 의하면, 2차 순수 제조부(13)의 가장 하류에 본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)을 구비한 한외 여과막 장치(30)가 배치되기 때문에, 한외 여과막 모듈로부터의 오염 물질의 용출이 현저히 억제된다. 이 때문에, 염화물 이온 등의 이온 성분을 현저히 저감시킨 초순수를 얻을 수 있다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 도 2에 나타내는 초순수 제조 시스템(100)의 한외 여과막 장치(30)의 후단에 추가로 제2 열교환기(HEX2)(41) 및 상기 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)을 구비한 제2 한외 여과막 장치(UF2)(40)를 순서대로 배치해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 한외 여과막 장치(30)의 투과수 유출관에 분기 배관을 접속하고, 당해 분기 배관의 경로에 제2 열교환기(41) 및 제2 한외 여과막 장치(40)를 배치하여, 한외 여과막 장치(30)에서 얻어진 투과수(초순수)의 일부를 제2 열교환기(41)와 제2 한외 여과막 장치(UF2)(40)에 순서대로 통류시킬 수 있다.
제2 열교환기(41) 및 제2 한외 여과막 장치(40)를 사용하는 경우, 제2 열교환기(41)는 한외 여과막 장치(30)의 처리수를 70∼90℃로 가열하여, 제2 한외 여과막 장치(40)에 공급하는 것이 바람직하다. 제2 한외 여과막 장치(40)로는 상기 한외 여과막 장치(30)와 동일한 사양의 장치를 사용해도 되고, 상이한 사양의 장치를 사용해도 된다. 이에 따라, 예를 들면, 70∼90℃로 가열된 온초순수를 얻을 수 있다. 제2 한외 여과막 장치(40)에서 생성된 투과수는 온초순수의 사용 장소(유스 포인트: POU)(51)에 공급된다. 이 경우에는 본 발명의 방법을 사용하지 않으면, 온초순수에 의해 한외 여과막 모듈로부터의 용출 성분(오염 물질)량이 많아지기 쉽지만, 실시형태의 한외 여과막 모듈을 사용하고 있기 때문에, 염화물 이온 등의 이온 성분을 현저히 저감시킨 초순수를 얻을 수 있다는 다대한 효과가 얻어진다. 또한, 제2 한외 여과막 장치(40)를 배치하는 경우, 제2 한외 여과막 장치(40)에 상기 실시형태의 여과막 모듈을 사용하면, 제1 한외 여과막 장치(30)는 상기 실시형태의 한외 여과막 모듈을 사용해도 되고, 종래의 양단 집수형 한외 여과막 모듈을 사용해도 된다.
한외 여과막 장치(40)의 투과수(초순수) 중의 염화물 이온 농도는 한외 여과막 장치(40)에 온순수를 통수하는 것에 의한 증가량을 억제함으로써, 예를 들면, 5ng/L 이하, 보다 바람직하게는 1ng 이하를 유지할 수 있다. 또한, 한외 여과막 장치(40)의 투과수 중의 입자 직경 50nm 이상의 미립자수는 예를 들면, 200pcs./L 이하, 바람직하게는 50pcs./L 이하이다.
(제2 실시형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다.
이 제2 실시형태에 따른 한외 여과막 장치 및 초순수 제조 방법은 기본적으로 제1 실시형태에서 설명한 한외 여과막 모듈을 사용하는 점에서 동일한 구성을 갖지만, 한외 여과막 장치(30)에 사용하는 한외 여과 모듈로서, 한외 여과막 모듈 2개를 접속한 2단 구성으로 되어 있는 점만이 상이하다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 한외 여과막 모듈(30a)과 제2 한외 여과막 모듈(10)을 접속한 구성으로 하거나, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 한외 여과막 모듈 및 제2 한외 여과막 모듈로서 전부 본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)을 사용하고, 이들을 접속한 구성으로 할 수 있다.
도 4에 나타낸 제1 한외 여과막 모듈(30a)은 종래 공지의 한외 여과막 모듈을 특별히 제한 없이 사용할 수 있지만, 여기에서는 종래의 양단 집수형 한외 여과막 모듈을 사용한 경우를 예시하고 있다. 이 한외 여과막 모듈(30a)은 노즐(32a, 32b)과 노즐(36a, 36b)을 갖고, 내부에 한외 여과막으로 이루지는 중공사막이 수용되어 있다. 한외 여과막 장치(30)에 공급되는 피처리수를 통류하는 피처리수 도입관(113)과 접속한 노즐(32a)로부터 한외 여과막 모듈(30a)에 피처리수가 도입되고, 한외 여과막을 투과하지 않는 농축수를 노즐(32b)과 접속된 농축수 유출관(111)으로부터 유출시킨다. 한편, 한외 여과막을 투과한 투과수는 양단에 설치된 노즐(36b)에 접속된 투과수 유출관(114)으로부터 유출시켜, 그 전부를 합류시킨 후, 제2 한외 여과막 모듈(10)의 피처리수로서 피처리수관(103)과 접속된 노즐(2a)로부터 제2 한외 여과막 모듈(10) 내로 도입시킨다.
제2 한외 여과막 모듈에서의 처리는 제1 실시형태에서 설명한 바와 같다. 또한, 이 제2 한외 여과막 모듈에서는 농축수를 유출시켜도 되지만, 밸브(V1)를 닫고 전체량 여과하는 것도 가능하다.
또한, 도 5에는 본 실시형태의 한외 여과막 모듈을 2개 사용한 경우를 예시하고 있다. 여기에서는 제1 한외 여과막 모듈(10A)도 제2 한외 여과막 모듈(10B)도, 상기 본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)이고, 그 피처리수의 흐름은 전부 상기에서 설명한 바와 같이, 피처리수관(103A, 103B)으로부터 피처리수가 도입되고, 농축수관(101A, 101B)으로부터 농축수가 유출되고, 배출수관(102A, 102B)으로부터 배출수가 유출되며, 투과수관(104A, 104B)으로부터 투과가 유출된다. 또한, 본 실시형태에서는 제1 한외 여과막 모듈(10A)의 한외 여과막을 투과한 투과수는 노즐(6b)에 접속된 투과수관(104A)으로부터 유출시켜, 그대로 제2 한외 여과막 모듈(10B)의 피처리수로서 피처리수관(103B)과 접속된 노즐(2a)로부터 제2 한외 여과막 모듈 내로 도입시킨다. 그리고, 상기 도 4에서 설명한 바와 같이, 이 도 5의 구성에서도 제2 한외 여과막 모듈에서의 처리는 농축수를 유출시켜도 되지만, 밸브(V1)를 닫고 전체량 여과하는 것도 가능하다.
이 도 4 및 도 5와 같은 구성으로 함으로써, 제1 한외 여과막 모듈에서 대부분의 미립자가 제거되고, 제2 한외 여과막 모듈에서의 미립자 부하는 거의 없어지기 때문에, 전체량 여과로 운전할 수 있다. 전체량 여과로 함으로써, 회수율을 향상시킬 수 있고, 또한, 한외 여과막 모듈 내에 수용된 중공사막의 실 끊김을 억제할 수도 있다.
또한, 이 실시형태에서는 한외 여과막 모듈을 상기와 같이 2단 구성으로 하면서, 제2 한외 여과막 모듈이 상기 제1 실시형태에서 설명한 한외 여과막 모듈이기 때문에, 염화물 이온 등의 이온 성분을 현저히 저감시킨 초순수를 얻을 수 있다는 다대한 효과가 얻어진다.
또한, 도 4 및 도 5에서 제2 한외 여과 모듈로서 사용하는 본 실시형태의 한외 여과막 모듈(10)을, 노즐(6a)측을 연직 방향(하방)으로 하여 직립시켜 사용할 수도 있다.
이 경우, 피처리수가 제2 한외 모듈(10)의 하방의 도입관인 노즐(2a)로부터 도입되고, 중공사막을 투과한 투과수를 연직 방향(상향)의 노즐(6b)로부터 얻고, 중공사막을 투과하여 배출수를 연직 방향(하방)의 노즐(6a)로부터 유출시킨다. 중공사막을 투과하지 않는 농축수는 노즐(2b)로부터 유출시켜도 되지만, 상기와 같이 유출시키지 않고 전체량 여과하는 것도 가능하다.
전체량 여과를 하는 것의 효과는 상기와 동일하며, 실 끊김을 억제할 수 있지만, 추가로 다음과 같은 효과도 발휘한다. 제2 한외 여과 모듈(10)을 직립한 구성으로 했을 때, 만약 중공사막의 실 끊김이 발생한 경우여도 그 실 끊김은 피처리수가 도입되는 노즐(2a)측의 고정부의 계면(Fa)에서 발생할 가능성이 높다. 이 경우, 실 끊김의 발생이 하방, 즉 배출수의 배출측에서 발생하게 된다. 이 때문에, 문제가 되는 피처리수는 제2 한외 여과막 모듈의 연직 방향(하방)의 노즐(6a)로부터 유출되게 되어, 연직 방향(상방)의 노즐(6b)로부터 유출되는 처리수에 대한 영향은 발생하지 않아, 처리수의 수질을 안정적으로 확보할 수 있다.
실시예
다음으로, 실시예에 대해 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
(온순수의 제조)
외압식 양단 집수형 한외 여과막 모듈(아사히 가세이사 제조의 OLT-6036VA)을 사용하여 이하와 같이 수처리를 행하였다. 또한, 본 예에서 사용한 외압식 양단 집수형 한외 여과막 모듈은 도 1과 동일한 입체 구조이고, 노즐(2a)로부터 피처리수가 도입되고, 노즐(2b)로부터 농축수가 유출되지만, 노즐(6a) 및 노즐(6b)의 양방으로부터 투과수를 집수하도록 설계되어 있다.
또한, 아사히 가세이사 제조의 OLT-6036VA의 사양은 이하와 같다.
중공사막의 내경 0.6㎜
유효막 면적 34㎡
모듈(통형상 케이스)의 내경 172㎜
모듈(통형상 케이스)의 길이 1177㎜
한외 여과막의 공칭 분획 분자량 6000
최고 막내 외면 차압 300kPa(25℃)
도 3에 나타내는 초순수 제조 시스템과 동일한 2차 순수 제조부(13)를 갖는 초순수 제조 시스템을 사용하였다. 이 2차 순수 제조부는 1차 순수를 저류하는 탱크의 하류에 제1 열교환기, 자외선 산화 장치(니혼 포토사이언스사 제조, JPW-2), 팔라듐(Pd) 담지 수지 장치(LANXESS사 제조, Lewatit K7333), 탈기막 장치(3M사 제조, X40 G451H), 비재생형 혼상식 이온 교환 장치(노무라 마이크로사이엔스 제조 N-Lite MBSP를 200L 충전), 상기 한외 여과막 장치(아사히 가세이사 제조, OLT-6036VA)를 구비하고, 추가로 제2 열교환기를 순서대로 구비하고 있다. 제1 열교환기에서 1차 순수의 온도를 23±3℃로 조절하고, 제2 열교환기에서 한외 여과막 장치의 투과수를 80℃로 가열하였다. 또한, 온순수의 제조에서 사용한 한외 여과막 장치에 배치되는 한외 여과막 모듈에서는 양단 집수 방식으로 투과수를 집수하였다. 얻어진 온순수의 수질은 비저항율 17MΩ·cm 이상, TOC 농도는 5㎍C/L 이하, 입자 직경 50㎛ 이상의 미립자수가 200pcs./L 정도, 염화물 이온 농도가 25ng/L였다.
(실시예 1)
상기 외압식 양단 집수형 한외 여과막 모듈과 기본적으로 동일 구조이지만, 노즐(6b)로부터 투과수를, 노즐(6a)로부터 배출수를 유출시키고, 편측으로부터 집수하는 한외 여과막 모듈을 사용하여, 그 통형상 케이스측면에 배치된 노즐(2a)로부터 상기에서 얻어진 온순수(80℃로 가온한 순수)를 한외 여과막 모듈 내에 도입하여 외압식으로 여과 처리하였다. 밸브(V1)의 개도를 노즐(2a)로부터 공급된 1차 순수의 유량(㎥/h)에 대해, 노즐(2b)로부터 유출되는 농축수 유출량이 3％가 되도록 설정하였다. 또한, 한외 여과막을 투과시킨 물 중, 노즐(6a) 및 노즐(6b)로부터 유출되는 합계 유량에 대해, 노즐(6a)로부터 배출수로서 유출시키는 유량을 2％, 노즐(6b)로부터 집수하는 투과수량을 98％가 되도록 밸브(V2)의 개도를 설정하였다.
한외 여과막 모듈은 노즐(6a)측을 연직 방향(하방)으로 하여 직립시켜 사용하였다. 한외 여과막 모듈 내에 대한 온순수의 공급 개시로부터의 시간에 대한, 투과수 중의 염화물 이온 농도(as Cl)를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 염화물 이온 농도는 이온 크로마토그래피(Thermo Fisher Scientific 제조, Dionex ICS-5000)를 사용하여 측정하였다.
(비교예)
상기 외압식 양단 집수형 한외 여과막 모듈을 사용하여, 실시예 1과 동일하게 노즐(2a)로부터 상기에서 얻어진 온순수(80℃로 가온한 순수)를 한외 여과막 모듈 내에 도입하였다. 단, 농축수는 노즐(2b)로부터 실시예 1과 동일 유량(공급된 1차 순수의 유량에 대해 농축수 유출량 3％)으로 유출시키고, 한외 여과막 모듈의 양단에 배치된 노즐(6a 및 6b)의 양방으로부터 투과수를 집수하였다. 실시예 1과 동일하게, 한외 여과막 모듈 내에 대한 온순수의 공급 개시로부터의 일수에 대한, 투과수 중의 염화물 이온 농도(as Cl)의 경시 변화를 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예 1 및 비교예의 염화물 이온 농도의 경시 변화를 도 6의 그래프에 나타낸다.
Figure pat00001
(실시예 2)
실시예 1에서 밸브(V2)의 개도의 설정에 의해, 노즐(6a) 및 노즐(6b)로부터 유출되는 합계 유량에 대해, 노즐(6a)로부터 배출수로서 유출시키는 유량을 표 2와 같이 0％∼10％의 범위로 변경하여 노즐(6b)로부터 투과수를 집수하였다. 한외 여과막 모듈에 대한 온순수의 통수 개시로부터 55일 후에, 얻어진 투과수 중의 염화물 이온 농도(as Cl)를 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 실시예 2에 있어서의 투과수 배수 유량비와 투과수 중의 염화물 이온 농도의 관계를 도 7의 그래프에 나타낸다.
Figure pat00002
1…중공사막, 2…통형상 케이스, 2a, 2b… 노즐, 3a, 3b…고정부 4…열교환기(HEX), 6a, 6b…노즐, 60a, 60b…배관 접속캡, 61a, 61b…맞닿음부, 101…농축수관, 102…배출수관, 103…피처리수관, 104…투과수관, V1, V2…밸브, 11…전처리부, 12…1차 순수 제조부, 13…2차 순수 제조부, 14…탱크, 34, 41…열교환기(HEX), 35…자외선 산화 장치(TOC-UV), 36…과산화수소 제거 장치(H2O2 제거 장치), 37…탈기막 장치, 38…비재생형 혼상식 이온 교환 수지, 30, 40…한외 여과막 장치, 50,51…유스 포인트(POU), 100…초순수 제조 시스템, P…펌프.

Claims (8)

  1. 한외 여과막으로 이루어지는 복수개의 중공사막과, 상기 복수개의 중공사막을 수용하는 통형상 케이스로 이루어지는 한외 여과막 모듈로서,
    상기 통형상 케이스는 그 외주면에 상기 통형상 케이스의 축방향으로 서로 이간되어 배치된 제1 노즐 및 제2 노즐과, 상기 통형상 케이스의 양단부에 배치된 제3 노즐 및 제4 노즐과, 상기 복수개의 중공사막을 상기 복수개의 중공사막의 개구단이 상기 통형상 케이스의 양단부 각각을 향하도록 상기 통형상 케이스의 축방향을 따르게 하여 고정함과 함께, 상기 통형상 케이스의 일방의 단부와 상기 제1 노즐 사이 및 상기 통형상 케이스의 타방의 단부와 상기 제2 노즐 사이의 각 위치에서 상기 통형상 케이스를 봉지하는 한 쌍의 고정부를 구비하고,
    상기 제1 노즐은 피처리수를 도입하는 피처리수 도입관이고, 상기 제2 노즐은 상기 중공사막을 투과하지 않는 농축수를 유출시키는 농축수 유출관이며,
    상기 제3 노즐은 상기 중공사막을 투과한 투과수를 유출시키는 투과수 유출관이고, 상기 제4 노즐은 상기 중공사막을 투과한 배출수를 유출시키는 배출수 유출관인, 한외 여과막 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과수 유출관이 상기 피처리수 도입관보다 상기 농축수 유출관과 근접하여 설치되어 있는, 한외 여과막 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부는 에폭시 수지로 이루어지는, 한외 여과막 모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배출수 유출관으로부터의 유출량에 대한 상기 투과수 유출관으로부터의 유출량의 비의 값(투과수 유출관으로부터의 유출량/배출수 유출관으로부터의 유출량)이 90/10 이상 99/1 이하인, 한외 여과막 모듈.
  5. 한외 여과막으로 이루어지는 복수개의 중공사막과, 상기 복수개의 중공사막을 수용하는 통형상 케이스로 이루어지는 한외 여과막 모듈로서,
    상기 통형상 케이스는 그 외주면에 상기 통형상 케이스의 축방향으로 서로 이간되어 배치된 제1 노즐 및 제2 노즐과, 상기 통형상 케이스의 양단부에 배치된 제3 노즐 및 제4 노즐과,
    상기 복수개의 중공사막을 상기 복수개의 중공사막의 개구단이 상기 통형상 케이스의 양단부 각각을 향하도록 상기 통형상 케이스의 축방향을 따르게 하여 고정함과 함께, 상기 통형상 케이스의 일방의 단부와 상기 제1 노즐 사이 및 상기 통형상 케이스의 타방의 단부와 상기 제2 노즐 사이의 각 위치에서 상기 통형상 케이스를 봉지하는 한 쌍의 고정부를 구비한 한외 여과 모듈에 있어서,
    상기 제1 노즐로부터 피처리수를 상기 한외 여과막 모듈 내로 도입하고, 상기 제2 노즐로부터 상기 중공사막을 투과하지 않는 농축수를 유출시키고,
    상기 통형상 케이스의 상기 제3 노즐로부터 상기 중공사막을 투과한 투과수를 유출시키고, 상기 제4 노즐로부터 상기 중공사막을 투과한 배출수를 유출시켜,
    상기 투과수를 초순수로서 얻는, 초순수 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피처리수 중의 염화물 이온(Cl-) 농도가 0.01㎍/L 이상 2㎍/L 이하(as Cl)인, 초순수 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 피처리수 중의 염화물 이온(Cl-) 농도가 1ng/L 이하(as Cl)인, 초순수 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 한외 여과막 모듈의 투과수 중의 염화물 이온(Cl-) 농도가 5ng/L 이하(as Cl)인, 초순수 제조 방법.
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