KR20210034091A - 물의 조성을 측정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

물의 조성을 측정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20210034091A
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글렌 피. 선드스트롬
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에보쿠아 워터 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

수용액의 조성을 결정하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 상기 수용액을 얻는 단계, 상기 수용액으로부터 산소를 제거하는 단계, 용존 산소의 농도를 결정하는 단계, 상기 수용액으로부터 과산화수소를 제거하는 단계, 및 용존 산소의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 용존 산소의 농도 간의 차이를 계산하여 과산화수소의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템이 또한 개시된다. 상기 시스템은 상기 수용액 공급원에 연결될 수 있는 공급 라인, 산소 제거 유닛, 과산화수소 제거 유닛 및 용존 산소 분석기를 포함한다.

Description

물의 조성을 측정하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 전체 내용이 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조에 의해 원용된, 미국 가출원 제62/718,085호(발명의 명칭: Method for Measuring Low Levels Hydrogen Peroxide in Water with a High Dissolved Oxygen Background; 출원일: 2018년 8월 13일)의 35 U.S.C. §119(e) 하의 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 명세서에 개시된 양태 및 실시형태는 일반적으로 수용액의 조성을 결정하는 것과 관련이 있으며, 보다 상세하게는 용존 산소 배경을 갖는 용액에서 낮은 레벨의 과산화수소를 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일 양태에 따르면, 수용액의 조성을 결정하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 과산화수소의 농도 및 용존 산소의 농도를 포함하는 수용액을 얻는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 수용액의 적어도 일부로부터 산소를 제거하여 제1 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제1 샘플에서 용존 산소의 제1 샘플 농도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제1 샘플의 적어도 일부로부터 과산화수소를 제거하여 제2 샘플을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제2 샘플에서 용존 산소의 제2 샘플 농도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 용존 산소의 제2 샘플 농도와 상기 용존 산소의 제1 샘플 농도 사이의 차이를 계산하여 상기 수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 수용액의 적어도 일부로부터 산소를 제거하는 것은 상기 수용액의 적어도 일부를 산소 제거 공정으로 보내는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 수용액의 적어도 일부를 진공 탈기 공정, 기체 전달 막, 산소 제거 매체, 진공 기계적 교반 공정 및 이들의 조합으로부터 선택된 산소 제거 공정으로 보내는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 제1 샘플의 적어도 일부로부터 과산화수소를 제거하는 것은 상기 제1 샘플의 적어도 일부를 과산화수소 파괴 공정으로 보내는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 상기 제1 샘플의 적어도 일부를 과산화수소 파괴 공정으로 보내는 것은 상기 제1 용액의 적어도 일부를 촉매 구동 과산화수소 파괴 공정으로 보내는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 제1 용액의 적어도 일부를 팔라듐-도핑된 음이온 교환 수지를 포함하는 이종 촉매, 기질에 고정된 금속을 포함하는 이종 촉매, 효소를 포함하는 균질 촉매 및 이들의 조합으로부터 선택된 촉매 구동 과산화수소 파괴 공정으로 보내는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 용존 산소의 제2 샘플 농도와 상기 용존 산소의 제1 샘플 농도 사이의 차이에 2.125를 곱하여 상기 수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 용존 산소의 제1 샘플 농도를 결정하고 상기 용존 산소의 제2 샘플 농도를 결정하는 것 중 적어도 하나는 상기 제1 샘플 또는 상기 제2 샘플을 적어도 하나의 용존 산소 분석기로 보내는 것을 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 방법은 약 10ppb 이하의 과산화수소의 농도를 검출할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 방법은 약 2ppb 이하의 과산화수소의 농도를 검출할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 과산화수소의 농도 및 용존 산소의 농도를 포함하는 수용액의 공급원에 유체 이동 가능하게 연결 가능한 공급 라인을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 공급 라인에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 산소 제거 유닛을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 산소 제거 유닛에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 제1 용존 산소 분석기를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상기 산소 제거 유닛에 유체 이동 가능하게 연결된 입구와, 상기 용존 산소 분석기에 유체 이동 가능하게 연결된 출구를 갖는 과산화수소 제거 유닛을 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 산소 제거 유닛과 상기 제1 용존 산소 분석기 사이에 위치된 제1 밸브를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 과산화수소 제거 유닛과 상기 제1 용존 산소 분석기 사이에 위치된 제2 밸브를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 과산화수소 제거 유닛과 배출구 사이에 위치된 제3 밸브를 포함할 수 있다. 상기 제3 밸브는 상기 제2 밸브가 닫힐 때 상기 수용액을 배출하도록 구성될 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 제1 용존 산소 분석기는 용존 산소의 농도를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 유닛을 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 제1 용존 산소 분석기에 전기적으로 연결된 제어 모듈을 포함할 수 있다. 상기 제어 모듈은 상기 과산화수소 제거 유닛의 상류에서의 상기 수용액의 용존 산소의 제1 농도와, 상기 과산화수소 제거 유닛의 하류에서 측정된 상기 수용액의 용존 산소의 제2 농도 간의 차이를 계산하여 상기 수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어 모듈은 약 10ppb 이하의 과산화수소의 농도를 결정할 수 있다.
상기 제어 모듈은 약 2ppb 이하의 과산화수소의 농도를 결정할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 제1 용존 산소 분석기는 복수의 용존 산소 분석기를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 산소 제거 유닛은 진공 탈기 유닛, 기체 전달 막, 산소 제거 매체 및 진공 기계적 교반 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 과산화수소 제거 유닛은 촉매 구동 과산화수소 제거 유닛을 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 상기 촉매 구동 과산화수소 제거 유닛은 팔라듐-도핑된 음이온 교환 수지를 포함하는 이종 촉매, 기질 상에 고정된 백금을 포함하는 이종 촉매, 및 효소를 포함하는 균질 촉매 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 과산화수소 제거 유닛에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 제2 용존 산소 분석기를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 산소 제거 유닛의 상류에 위치된 제3 용존 산소 분석기를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 상기 공급 라인과 상기 산소 제거 유닛 사이에 위치된 제4 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명은 전술한 양태 및/또는 실시형태 중 임의의 하나 이상의 모든 조합뿐만 아니라 상세한 설명 및 임의의 실시예에 제시된 임의의 하나 이상의 실시형태와의 조합을 고려한다.
첨부된 도면은 축척에 맞게 그려지지 않았다. 도면에서, 다양한 도면에 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 구성 요소는 동일한 번호로 표시된다. 명확성을 위해 모든 도면에서 모든 구성 요소에 명칭이 지정된 것은 아닐 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따라 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템의 박스 다이어그램;
도 1b는 일 실시예에 따라 수용액의 과산화수소 농도를 결정하기 위한 시스템의 박스 다이어그램;
도 2는 일 실시예에 따라 수용액의 과산화수소 농도를 결정하기 위한 시스템의 박스 다이어그램; 및
도 3은 일 실시예에 따라 수용액의 과산화수소 농도를 결정하기 위한 시스템의 개략도.
과산화수소(H2O2)는 일반적으로 공정 용수에서 발견되며 때때로 수처리 첨가제로 도입된다. 과산화수소 검출 방법은 과산화수소가 물의 바람직한 성분이든 또는 바람직하지 않은 오염물이든 상관없이 사용될 수 있다. 종종 과산화수소의 농도는 목표 농도의 허용 공차 내에 있도록 신중하게 제어된다. 예를 들어, 공정 용수의 과산화수소 농도는 목표 농도의 10ppb 이내 또는 2ppb 이내로 제어될 수 있다. 따라서 과산화수소 농도를 목표 임계값의 좁은 허용 공차 내에 있도록 제어하려면 효과적인 검출 방법이 필요할 수 있다.
과산화수소는 산업 분야에서 산화제로 사용될 수 있다. 과산화수소는 일반적으로 예를 들어 염소 및 과망간산염보다 더 강한 산화제이다. 과산화수소의 하나의 응용은 폐수에서 제초제 및 폴리염화 바이페닐(PCB)과 같은 난해성 유기 오염물을 제거하기 위해 사용되는 고급 산화 공정이다. 예를 들어, 유기 불순물을 포함하는 물은 약 1%의 과산화수소를 첨가한 다음 자외선(UV) 노출로 처리될 수 있다. 또한 과산화수소와 오존(O3)은 휘발성 유기 화합물로 오염된 지하수를 처리하기 위해 현장 규모에서 UV와 함께 사용될 수 있다.
난해성 화합물의 부분 산화는 과산화수소로도 수행될 수 있다. 예를 들어 염소화 방향족은 과산화수소와 2:1 내지 6:1의 몰 비, 예를 들어, 4:1의 몰 비로 사전 산화에 의해 생분해될 수 있다. 과산화수소는 일반적으로 열적으로 안정적이다. 과산화수소는 일반적으로 현장에 저장될 수 있다. 과산화수소는 일반적으로 물에 용해된다. 과산화수소를 사용하면 관련 기체의 물질 전달 문제를 줄일 수 있다.
과산화수소는 예를 들어 섬유 산업에서 표백제로서 색을 제거하는 데 사용될 수 있다. 과산화수소는 종이 제조 및 폐지 재활용 중에 사용될 수 있다. 과산화수소의 다른 용도는 악취 제어를 위한 황화물 산화, 폐 파이프의 부식 제어, 과부하된 활성 슬러지 플랜트를 위한 추가적인 산소 공급원, 및 필라멘트 벌크 제어를 포함할 수 있다.
때때로 과산화수소는 바람직하지 않은 성분일 수 있다. 특정 물에 과산화수소가 존재하면 해로울 수 있다. 과산화수소는 185nm 파장의 UV에서 물의 광분해 과정에서 부산물로 생성될 수 있다. 185nm 파장의 UV 광선은 일반적으로 총 산화성 탄소(TOC)를 감소시키는 데 사용된다. 예를 들어 반도체 산업에서 185nm 파장의 UV는 초순수의 TOC 농도를 1ppb 이하로 낮추는 데 사용될 수 있다. 공정에서 원하지 않는 과산화수소가 형성될 수 있다.
과산화수소의 광분해는 일반적으로 하이드록실 라디칼(OH
Figure pct00001
)을 생성한다. 예를 들어, 과산화수소의 존재 하에서 Fe3 +를 Fe2 +로 광화학적 환원은 일반적으로 하이드록실 라디칼의 생성을 증가시킨다. 하이드록실 라디칼은 일반적으로 높은 산화성 물질종이며, 특정 물에서는 바람직하지 않을 수 있다.
과산화수소는 반도체 제조 공정에도 자주 사용된다. 예를 들어, 과산화수소는 반도체 웨이퍼 제조를 위한 유기 잔류물을 제거하는 데 사용될 수 있다. 이러한 과정에서 과산화수소는 일반적으로 산소와 물로 분해되므로 용액에 오염 물질을 제공하지 않는다. 잔류 과산화수소의 농도를 10ppb 미만으로 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 잔류 과산화수소의 농도를 2ppb 정도로 낮추는 것이 바람직할 수 있다.
물 속의 과산화수소에 대한 종래의 검출 방법은 특히 다른 성분의 배경 농도가 높은 경우 이러한 낮은 과산화수소의 농도를 정확하게 측정하지 못할 수 있다. 또한 종래의 방법은 인라인으로 과산화수소의 농도 측정을 수행할 수 없을 수 있다. 예를 들어, 종래의 과산화수소 검출 테스트 스트립은 과산화수소를 검출하기 위해 인라인으로 사용하지 못할 수 있으며 일반적으로 물에서 1-50ppm의 과산화수소를 검출할 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 약 20ppb 미만의 과산화수소의 농도를 검출하는 데 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 약 10ppb 미만의 과산화수소의 농도를 검출하는 데 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 약 12ppb 이하, 약 10ppb 이하, 약 8ppb 이하, 약 6ppb 이하, 또는 약 4ppb 이하의 과산화수소의 농도를 검출하는 데 사용될 수 있다. 특히, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 약 2ppb 정도로 낮거나 또는 약 1ppb 정도로 낮은 과산화수소의 농도를 검출하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 물 공정에서 사용되거나 형성된 과산화수소의 농도는 효율적이고 비용 효과적인 사용을 위해 신중하게 제어되고 모니터링될 수 있다. 일반적으로 과산화수소는 적정법, 기체 측정법, 전기 화학 열량 측정법, 화학 발광법 및 음향법으로 모니터링된다. 적정법은 예를 들어 과망간산염으로 과산화수소를 산화시킨 다음 산성 요오드화칼륨으로 용액을 환원시키는 것에 기초하여 모니터링하는 방법을 포함한다. 이러한 모니터링 방법의 결과는 과산화수소 레벨을 제어하는 데 사용될 수 있다. 그러나 과산화수소를 모니터링하는 종래의 방법은 시간이 많이 걸리고 간섭에 민감하며 수명이 짧다. 따라서 이러한 방법은 공정 모니터링 및 제어에 그다지 효과적이지 않을 수 있다.
과산화수소를 측정하는 방법은 액체 샘플에 효소, 예를 들어, 카탈라제를 첨가하는 것을 포함한다. 샘플은 교반되며 과산화수소가 분해되어 산소 기체가 생성될 수 있다. 산소 기체는 샘플 측정을 위해 샘플 부피를 대체할 수 있다. 샘플 부피는 직접 또는 간접적으로 존재하는 과산화수소의 양을 나타내는 값으로 변환될 수 있다.
액체 샘플에서 과산화수소를 제거 및/또는 측정하기 위해 촉매를 사용할 수 있다. 방법은 액체 샘플에서 용존 산소(DO)의 측정, 샘플의 촉매 처리, 처리된 샘플의 용존 산소의 농도 측정, 두 샘플 간의 용존 산소의 농도 차이의 계산을 포함할 수 있다. 용존 산소의 농도의 변화는 샘플에서 과산화수소의 농도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 과산화수소의 촉매적 파괴로 인한 용존 산소의 증가는 다음 화학식을 따른다:
2 H2O2 → (촉매) → O2 + 2 H2O
그러나 샘플에 높은 배경 용존 산소의 농도가 포함되어 있는 경우 비교적 낮은 과산화수소의 농도는 촉매로 검출하기 어려울 수 있는 것으로 인식되었다. 예를 들어, 샘플에서 용존 산소와 과산화수소의 농도의 차이는 용존 산소 분석기의 정확도 또는 분해능을 벗어날 수 있다. 하나의 예에서, 테스트할 원수(raw water)는 약 9000ppb의 용존 산소의 농도를 가질 수 있다. 샘플은 약 2ppb의 과산화수소의 농도를 가질 수 있으며, 이는 촉매 처리 후 0.94ppb 용존 산소에 해당한다. 실시예에서 두 농도 사이의 차이는 원수 샘플의 0.01%이다. 원료 샘플과 촉매 처리된 샘플 사이에 이러한 낮은 차이를 검출하는 것은 어려울 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 수용액의 조성을 측정하는 데 사용될 수 있다. 특히, 시스템 및 방법은 높은 배경 용존 산소의 농도를 갖는 수용액의 조성을 측정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 수용액의 과산화수소의 농도를 측정하는 데 사용될 수 있다.
일 양태에 따르면, 수용액의 조성을 결정하는 방법이 제공된다. 수용액은 일반적으로 과산화수소 및 용존 산소를 포함할 수 있다. 방법은 본 명세서에 설명된 공급원으로부터 수용액을 얻는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수용액의 공급원은 수질 정화, 원자력 발전, 마이크로 전자 제품 제조, 반도체 제조, 식품 가공, 섬유 제조, 종이 제조 및 재활용, 제약 제조, 화학 처리, 금속 추출 시스템 또는 공정과 관련될 수 있다. 수용액의 공급원은 예를 들어 산업 폐수로부터 난해성 유기 오염물을 제거하는 것과 같은 산업 응용 분야와 관련될 수 있다. 수용액의 공급원은 폐수 및/또는 도시 수처리와 관련될 수 있다. 수용액의 공급원은 활성 슬러지 수처리 시스템 또는 방법과 관련될 수 있다. 일반적으로 수용액은 공정 수로부터 TOC를 제거하기 위한 시스템 또는 방법과 관련될 수 있다.
특정 일 실시형태에서, 수용액의 공급원은 마이크로 전자 제품 제조 시스템 또는 공정과 관련될 수 있다. 수용액의 공급원은 반도체 제조 시스템 또는 공정과 관련될 수 있다. 예를 들어, 수용액은 반도체 칩 또는 웨이퍼 제조에 사용되는 용액일 수 있다. 특정 예에서 본 발명은 반도체 제조 시스템을 지칭할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 과산화수소의 정확한 검출 및/또는 주의 깊은 제어가 적절하거나 필요할 수 있는 임의의 수용액과 관련하여 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
일반적으로, 수용액은 탈이온수, 초순수, 고순도 수, 증류수, 마이크로 여과수, 한외 여과수(ultrafiltered water), 역 삼투압을 받은 물, 입상 활성탄 처리 수, 또는 오염물을 제거하기 위해 처리된 물이거나 이들을 포함할 수 있다. 수용액은 고순도 수, 예를 들어, 탈이온수, 초순수, 증류수, 마이크로 여과수, 한외 여과수, 역 삼투압을 받은 물, 입상 활성탄 처리 수, 또는 오염물을 제거하기 위해 처리된 물을 생산하는 시스템과 연관될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수용액은 자외선 산화된 물을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 수용액은 초순수를 포함하거나 또는 초순수를 생산하는 공정과 연관될 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 초순수는 25℃에서 18.18MΩ
Figure pct00002
cm의 저항률로 정의될 수 있다. 초순수는 10ppb 미만, 예를 들어, 약 1ppb 이하의 TOC 농도를 가질 수 있다. 고순도 수는 25℃에서 약 10MΩ
Figure pct00003
cm 내지 18.18MΩ
Figure pct00004
cm, 예를 들어, 약 10MΩ
Figure pct00005
cm 내지 18MΩ
Figure pct00006
cm의 저항률로 정의될 수 있다. 고순도 수는 100ppb 미만, 예를 들어, 약 10ppb 이하, 약 5ppb 이하, 또는 약 2ppb 이하의 TOC 농도를 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 수용액의 샘플 부분은 테스트를 위해 얻어지거나 추출될 수 있다. 따라서, 방법은 수용액으로부터 테스트 샘플을 회수하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 수용액의 벌크를 테스트할 수 있다. 수용액은 실질적으로 균질할 수 있다. 예를 들어, 수용액으로부터 얻어진 임의의 샘플은 수용액의 벌크와 실질적으로 유사한 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성은 예를 들어 조성, 온도, 점도, pH 및 전도율을 포함할 수 있다. 특히, 수용액으로부터 얻어진 임의의 샘플은 수용액의 벌크와 실질적으로 유사한 조성을 가질 수 있다.
시스템 및 방법은 수용액으로부터 또는 수용액의 적어도 일부로부터, 예를 들어, 수용액의 테스트 샘플로부터 산소를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 수성 샘플로부터 산소를 제거하는 것으로 알려진 임의의 방법에 의해 수용액 또는 샘플로부터 산소를 제거할 수 있다. 특정 실시형태에서, 수용액 또는 샘플로부터 산소를 제거하는 것은 용액 또는 샘플을 산소 제거 공정으로 보내는 것을 포함할 수 있다. 산소 제거 시스템 및 방법의 비-제한적인 예는 진공 탈기, 기체 전달(예를 들어, 기체 전달 막과의 접촉), 산소 제거(예를 들어, 산소 제거 매체와의 접촉) 및 진공 기계적 교반을 포함한다. 산소 제거 방법의 다른 예로는 열적 탈기 및 스파징(sparging)을 포함한다. 또 다른 예시적인 방법도 본 발명의 범위 내에 있다.
시스템 및 방법은 본 명세서에 개시된 하나 이상의 산소 제거 방법을 사용할 수 있다. 산소 제거 시스템 또는 공정은 수용액 또는 샘플로부터 적어도 80%의 산소를 제거하도록 구성될 수 있다. 산소 제거는 수용액 또는 샘플에서 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 99%, 적어도 99.9%, 적어도 99.99% 또는 적어도 99.999%의 산소를 제거하도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 원하는 산소 제거율을 달성하기 위해 하나 초과의 산소 제거 방법이 사용될 수 있다.
진공 탈기는 진공 탈기 장치라고도 하는 특수 진공 챔버에서 수행될 수 있다. 진공 탈기는 일반적으로 수용액을 탈기하기 위해 감압하는 것을 포함한다. 간단히 말해서 수용액에서 기체의 용해도는 헨리의 법칙(Henry's law)을 따른다. 액체에 용존 기체의 양은 일반적으로 부분 압력에 비례한다. 진공 탈기는 일반적으로 용존 기체를 덜 용해시키기 위해 수용액을 감압 상태에 두는 것을 포함한다. 진공 탈기 동안 용액은 탈기 효율을 향상시키기 위해 초음파 처리 및/또는 교반될 수 있다. 따라서, 진공 챔버는 초음파 처리기 및/또는 교반기를 포함할 수 있다.
기체 전달 막을 사용한 기체 전달은 때때로 막 탈기라고 지칭된다. 기체 전달은 일반적으로 막과의 접촉을 포함한다. 막은 기체에 대해서는 투과성이고 액체에 대해서는 불투과성인 것에 의해 기체-액체 분리가 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기체 전달 막 내부에 수용액을 흘려보내면 용존 기체를 선택적으로 통과시켜 여과액 측에 실질적으로 순수한 용매를 남길 수 있다. 막 탈기는 진공 상태에서 수행될 수 있다. 막 탈기는 질소, 아르곤 또는 헬륨과 같은 불활성 스위프 기체(sweep gas)로 수행될 수 있다. 임의의 불활성 스위프 기체가 사용될 수 있다. 막은 또한 기체가 액체로 재용해되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 하나의 예시적인 기체 전달 막은 Liqui-CelTM 막 접촉기(3MTM, Maplewood, MN에 의해 배포됨)이다.
산소 제거는 일반적으로 산소 제거 매체와의 접촉을 포함할 수 있다. 산소 제거 매체는 수용액으로부터 산소를 제거하도록 구성된 조성 및 패키징을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 산소 제거 매체는 또한 이산화탄소를 제거할 수 있다. 산소 제거 매체는 액체, 고체 또는 겔 형태일 수 있다. 일반적으로 산소 제거 매체는 수용액 투과성 패키징에 포함될 수 있다. 수용액 투과성 패키징은 산소 제거 매체 및 산소 제거 매체의 임의의 부산물 및 분해 성분에 대해 실질적으로 불투과성일 수 있다. 수용액 투과성 패키징은 수용액에 대해 불활성일 수 있다. 산소 제거 매체는 아황산염, 중아황산염, 카보히드라지드, 탄닌 및 디에틸하이드록실아민 중 하나 이상이거나 이들을 포함할 수 있다.
진공 기계적 교반은 일반적으로 스크러빙 대기(scrubbing atmosphere)와 수용액의 표면 접촉을 증가시키기 위해 진공 상태 하에서 수용액을 기계적으로 교반하는 것을 포함할 수 있다. 스크러빙 대기는 질소, 아르곤 또는 헬륨과 같은 불활성 기체를 포함할 수 있다. 기계적 교반은 수용액의 미세 액적 또는 박막을 생성함으로써 수행될 수 있다. 기계적 교반은 분무, 미립화 및 케스케이드 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서, 기계적 교반 유닛은 진공 분무 유닛, 진공 미립화기 또는 진공 캐스케이딩 트레이를 포함할 수 있다. 기계적 교반은 온도 제어 상태에서 수행될 수 있다. 따라서, 진공 기계적 교반 유닛은 온도 제어될 수 있다.
열 탈기는 일반적으로 수용액을 열 처리하여 용존 기체를 방출하는 것을 포함할 수 있다. 열 처리는 용매와 기체에 따라 가열 또는 냉각일 수 있다. 일반적으로 수용액은 고온에서 기체를 방출한다. 따라서, 수용액의 열 탈기는 수용액을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 열 탈기는 임의의 온도 제어 유닛에서 수행될 수 있다. 열 탈기 동안 용액은 탈기의 효율을 향상시키기 위해 초음파 처리 및/또는 교반될 수 있다. 따라서, 온도 제어 유닛은 초음파 처리기 및/또는 교반기를 포함할 수 있다.
스파징은 일반적으로 원치 않는 용존 기체를 빼내기 위해 용액에 불활성 기체를 버블링하는 것을 포함할 수 있다. 스파저(sparger)를 사용하여 수용액에 미세한 기포를 주입할 수 있다. 불활성 기체는 스파징 상태에서 (예를 들어, 스파징 온도 및 압력에서) 수용액에서 낮은 용해도를 갖거나 실질적으로 용해성이 없는 기체일 수 있다. 불활성 기체는 조절된 조성을 가질 수 있고/있거나 실질적으로 순수 기체할 수 있다. 예시적인 불활성 기체는 질소, 아르곤 및 헬륨을 포함한다. 다른 불활성 기체가 사용될 수 있다. 스파징하는 동안 용액은 일반적으로 탈기 효율을 높이기 위해 격렬하게 교반된다. 따라서, 스파저는 교반기를 포함할 수 있다.
환원제를 사용하여 수용액으로부터 산소를 제거할 수 있다. 일부 실시형태에서, 수용액과 접촉하는 임의의 첨가제는 불활성이다. 다른 실시형태에서, 수용액과 접촉하는 임의의 첨가제는 불용성이다. 수용성 및/또는 불활성 첨가제는 수용액에 분배되는 것을 방지하기 위해 패키징 또는 용기에 포함될 수 있다. 본 명세서에 설명된 수용액 조성물 분석 시스템 및 방법으로부터의 유출물에는 일반적으로 반응성 첨가제 및 화합물이 실질적으로 없을 수 있다. 본 명세서에 설명된 수용액 조성 분석 시스템 및 방법으로부터의 유출물에는 일반적으로 조성 분석 첨가제가 실질적으로 없을 수 있다.
시스템 및 방법은 수용액 또는 샘플에서 용존 산소의 농도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 용액 또는 샘플은 산소 제거 공정 전에 용존 산소 모니터링을 받을 수 있다. 용액 또는 샘플은 산소 제거 공정 후 용존 산소 모니터링을 받을 수 있다. 수용액 또는 샘플의 용존 산소의 농도는 수용액의 용존 산소의 농도를 측정하는 것으로 알려진 임의의 방법에 의해 결정될 수 있다. 특정 실시형태에서, 용존 산소의 농도는 용존 산소 분석기를 사용하여 결정될 수 있다. 특정 실시형태에서, 용존 산소의 농도는 복수의 용존 산소 분석기를 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 1-5 또는 2-5 용존 산소 분석기를 사용하여 수용액 또는 샘플의 용존 산소의 농도를 결정할 수 있다.
용존 산소 분석기는 일반적으로 하나 이상의 액상 용존 산소 측정기를 포함할 수 있다. 일반적으로 용존 산소의 측정은 측정 셀을 사용하여 수행될 수 있다. 샘플 스트림은 전기 화학 신호의 형태로 전기 화학 공정을 통해 산소를 검출하는 반투과성 막과 접촉하는 측정 셀을 통해 흐를 수 있다. 분석기는 전기 신호를 용존 산소의 농도로 변환할 수 있다. 분석기는 여러 측정 셀로부터 전기 신호를 수신하고, 각 측정 셀에서 용존 산소의 농도를 분석 및/또는 보고하도록 구성될 수 있다. 분석기는 측정 셀로부터 얻어진 각 측정으로부터 평균 용존 산소의 농도를 보고할 수 있다.
용존 산소 분석기는 수용액에서 용존 산소를 인라인으로 측정하도록 구성될 수 있다. 용존 산소 분석기는 약 10ppm 내지 1ppb의 용존 산소 함량을 측정하도록 교정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 산소 제거 공정의 상류에 위치된 용존 산소 분석기는 약 10ppm 내지 1ppm의 용존 산소 함량을 측정하도록 교정될 수 있다. 산소 제거 공정의 하류에 위치된 용존 산소 분석기는 약 100ppb 내지 약 1ppb의 용존 산소 함량을 측정하도록 교정될 수 있다.
시스템 및 방법은 수용액 또는 샘플에서 다른 용존 기체의 농도를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 용존 기체는 예를 들어 질소 및 이산화탄소를 포함한다. 일부 실시예에서, 용존 산소 분석기는 다른 용존 기체의 농도를 측정하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 추가적인 용존 기체 분석기가 사용되어 시스템에 포함될 수 있다.
방법은 수용액 또는 샘플의 적어도 일부로부터 과산화수소를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로, 과산화수소는 이전에 산소 제거를 받은 용액 또는 샘플로부터 제거될 수 있다. 특정 경우에, 예를 들어, 수용액의 용존 산소의 농도가 미리 결정된 임계값 미만인 경우, 산소 제거를 받지 않은 용액 또는 샘플로부터 과산화수소를 제거할 수 있다. 일반적으로 과산화수소는 용존 산소의 농도를 분석한 용액이나 샘플로부터 제거될 수 있다.
과산화수소는 과산화수소 파괴 공정 또는 시스템에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 특정 실시형태에서, 용액 또는 샘플로부터 과산화수소를 제거하는 것은 용액 또는 샘플을 과산화수소 파괴 공정 또는 시스템으로 보내는 것을 포함할 수 있다. 과산화수소 파괴 공정 또는 시스템은 적어도 80%의 과산화수소를 제거하도록 구성될 수 있다. 과산화수소 파괴 공정 또는 시스템은 수용액 또는 샘플에서 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 99%, 적어도 99.9%, 적어도 99.99% 또는 적어도 99.999%의 과산화수소를 제거하도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 원하는 과산화수소 제거율을 달성하기 위해 하나 초과의 과산화수소 파괴 공정 또는 시스템이 사용될 수 있다.
과산화수소 파괴 시스템 또는 공정은 일반적으로 촉매 구동 과산화수소 파괴 방법을 포함할 수 있다. 촉매 구동 과산화수소 방법은 이종 촉매 또는 균질 촉매와의 접촉을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은 용액 또는 샘플을 과산화수소 파괴 촉매를 포함하는 용기로 보내는 것을 포함할 수 있다. 촉매 구동 과산화수소 파괴 방법의 비-제한적인 예는 예를 들어 이온 교환 수지와의 접촉, 금속과의 접촉, 및 효소와의 접촉을 포함한다. 다른 예시적인 방법은 입상 활성탄 처리 및 아황산나트륨 처리를 포함한다. 용기는 본 명세서에 설명된 하나 이상의 과산화수소 파괴 촉매를 포함할 수 있다.
과산화수소 파괴 이온 교환 수지와의 접촉은 일반적으로 용액 또는 샘플을 이온 교환 수지를 포함하는 용기로 보내는 것을 포함할 수 있다. 이온 교환 수지는 음이온 교환 수지, 양이온 교환 수지 및 혼합상 수지를 포함할 수 있다. 이온 교환 수지는 과산화수소 파괴 금속으로 도핑될 수 있다. 특정 실시형태에서, 이온 교환 수지는 금속 도핑된 음이온 교환 수지이거나 이를 포함할 수 있다. 이온 교환 수지는 팔라듐이 도핑된 음이온 교환 수지이거나 이를 포함할 수 있다.
과산화수소 파괴 금속은 기질 또는 이온 교환 수지에 고정될 수 있다. 따라서, 특정 실시형태에서, 과산화수소 파괴 금속과의 접촉은 일반적으로 용액 또는 샘플을 기질에 고정된 과산화수소 파괴 금속을 포함하는 용기로 보내는 것을 포함할 수 있다. 과산화수소 파괴 금속은 귀금속 그룹의 금속을 포함할 수 있다. 과산화수소 파괴 금속은 팔라듐, 백금, 티타늄, 루테늄, 오스뮴, 이리듐 또는 로듐이거나 이를 포함할 수 있다. 과산화수소 파괴 금속은 아연, 금 또는 은이거나 이를 포함할 수 있다. 과산화수소 파괴 금속은 수은, 레늄 또는 구리이거나 이를 포함할 수 있다. 기질은 불활성 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 불활성 물질은 실리콘 및 실리콘 화합물을 포함한다. 다른 불활성 물질이 사용될 수 있다. 기질은 이온 교환 수지, 중합체 물질 또는 세라믹 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 과산화수소 파괴 방법은 용액 또는 샘플을 효소를 포함하는 용기로 보내는 것을 포함할 수 있다. 효소는 용기에서 자유롭게 흐를 수 있다. 효소는 불활성 패키징에 포함될 수 있다. 불활성 패키징은 수용액 또는 샘플에 대해 투과성일 수 있다. 다른 실시형태에서, 효소는 기질에 고정될 수 있다. 과산화수소 파괴 효소의 하나의 비-제한적인 예는 카탈라제이다. 임의의 과산화수소 파괴 효소를 사용할 수 있다.
상기 방법은 전술한 바와 같이 과산화수소를 제거하기 위해 처리된 샘플에서 용존 산소의 농도를 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 샘플은 과산화수소를 제거하기 전에 용존 산소의 농도를 분석한 것일 수 있다. 샘플에서 용존 산소의 농도를 결정하는 것은 이전에 설명된 바와 같이 샘플을 용존 산소 분석기로 보내는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 추가적으로 또는 대안적으로 이전에 설명된 바와 같이 샘플에서 다른 용존 기체의 농도를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하기 위해, 방법은 과산화수소를 제거하기 전에 용액 또는 샘플의 용존 산소의 농도와 과산화수소를 제거한 후에 용액 또는 샘플의 용존 산소의 농도 사이의 관계를 결정하기 위해 하나 이상의 계산을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이 관계는 두 샘플의 용존 산소의 농도 간의 차이일 수 있다. 일반적으로 이 관계는 화학량론적 차이일 수 있다. 관계는 다음 화학식으로 정의된다:
2 H2O2 → O2 + 2 H2O
따라서, 계산은 본 명세서에 설명된 분석 방법을 수행하기 전에 샘플의 용존 산소의 농도 차이에 2.125를 곱하여 수용액 또는 샘플에서 과산화수소의 농도를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 계산된 과산화수소의 농도는 벌크 수용액의 과산화수소의 농도와 실질적으로 동일할 수 있다.
특정 실시형태에서, 예를 들어, 과산화수소의 농도가 약 2ppb를 초과하는 경우, 방법은 과산화수소를 제거하기 위해 수용액 또는 샘플의 적어도 일부를 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 과산화수소는 본 명세서에 설명된 과산화수소 제거 방법 중 어느 것에 의해 제거될 수 있다. 과산화수소를 제거하여 약 2ppb 미만의 과산화수소를 갖는 처리된 용액을 생성할 수 있다. 방법은 처리된 용액을 사용 지점으로 전달하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 특정 실시예에서, 시스템은 사용 지점에 유체 이동 가능하게 연결 가능하거나 유체 이동 가능하게 연결될 수 있다.
사용 지점은 예를 들어 수질 정화, 원자력 발전, 마이크로 전자 제품 제조, 반도체 제조, 식품 가공, 섬유 제조, 종이 제조 및 재활용, 제약 제조, 화학 처리 또는 금속 추출 시스템 또는 공정을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 사용 지점은 마이크로 전자 장치 제조 또는 반도체 제조 시스템 또는 공정을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 처리된 용액은 사용 시점으로 전달되기 전에 후처리될 수 있다. 따라서, 특정 실시형태에서, 시스템은 후처리 유닛에 유체 이동 가능하게 연결 가능하거나 유체 이동 가능하게 연결될 수 있다.
특정 실시형태에서, 수용액 및/또는 생성물 용액 중 하나 이상의 파라미터가 고려될 수 있다. 예를 들어, 유량(flow rate), pH, 온도 및 전도율 중 하나 이상이 고려될 수 있다. 방법은 하나 이상의 파라미터의 측정값이 목표 값의 허용 공차를 벗어난 것에 응답하여 수용액을 본 명세서에 설명된 조성물 검출 방법에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 하나 이상의 파라미터의 측정값에 응답하여 산소 및/또는 과산화수소를 제거하기 위해 수용액을 처리하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 수용액의 제1 샘플은 산소 제거를 받을 수 있다. 용존 산소의 농도는 산소 제거 후 제1 샘플에 대해 측정될 수 있다. 수용액의 제2 샘플은 산소 제거 및 과산화수소 파괴를 받을 수 있다. 제2 샘플의 용존 산소의 농도는 산소 제거 및 과산화수소 파괴 후 측정될 수 있다. 샘플들의 용존 산소의 농도의 차이는 수용액의 과산화수소의 농도를 계산하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 과산화수소의 농도는 수용액의 하나 초과의 샘플을 분석함으로써 결정될 수 있다. 이러한 방법은 기존 시스템을 개조할 때 사용될 수 있다. 이 예시적인 방법은 단일 용존 산소 분석기로 수행될 수 있다.
수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템이 본 명세서에 개시되어 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 예시적인 시스템(10)은 수용액(100)의 공급원에 유체 이동 가능하게 연결될 수 있는 공급 라인(102)을 포함할 수 있다. 수용액(100)의 공급원은 과산화수소의 농도 및 용존 산소의 농도를 포함할 수 있다. 시스템(10)은 공급 라인(102)에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 산소 제거 유닛(200)을 포함할 수 있다. 시스템은 밸브(420)를 통해 산소 제거 유닛(200)에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 용존 산소 분석기(500)를 포함할 수 있다. 시스템(10)은 산소 제거 유닛(200)에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 과산화수소 제거 유닛(400)을 포함할 수 있다. 과산화수소 제거 유닛(400)은 밸브(422)를 통해 용존 산소 분석기(500)에 유체 이동 가능하게 연결될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 산소 제거 유닛(200)에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 제2 용존 산소 분석기(300)를 포함할 수 있다. 과산화수소 제거 유닛(400)은 제2 용존 산소 분석기(300)에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 가질 수 있다. 따라서, 시스템은 하나 이상의 용존 산소 분석기를 포함한다. 단일 용존 산소 분석기는 과산화수소 파괴를 처리를 받은 샘플과 처리를 받지 않은 샘플 간의 용존 산소의 농도를 비교하기 위한 정확한 결과를 제공할 수 있다. 그러나 정확한 결과를 위해 다수의 용존 산소 분석기를 교정할 수 있다. 다수의 용존 산소 분석기를 정기적으로 교정하고 주기적으로 보정하는 것을 수행할 수 있다.
제1 용존 산소 분석기(500) 및 제2 용존 산소 분석기(300)는 각각 디스플레이 유닛(502, 302)(도 1a 및 도 1b에 도시됨)을 각각 포함할 수 있다. 디스플레이 유닛(502, 302)은 용액 또는 샘플의 용존 산소의 농도를 디스플레이하도록 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 시스템은 용존 산소 분석기(300) 및 용존 산소 분석기(500)에 전기적으로 연결된 제어 모듈(600)을 포함할 수 있다. 제어 모듈(600)은 과산화수소 파괴 이전에 측정된 용존 산소의 농도와, 과산화수소 파괴 후 측정된 용존 산소의 농도 사이의 차이를 계산하도록 구성될 수 있다. 하나 초과의 용존 산소 분석기(도 3에 도시)를 포함하는 시스템에서 제어 모듈(600)은 제1 용존 산소 분석기(500)에서 측정된 농도와, 제2 용존 산소 분석기(300)에서 측정된 용존 산소의 농도 간의 차이를 계산할 수 있다. 차이는 전술한 바와 같이 수용액(100)에서 과산화수소의 농도를 결정하는 데 사용될 수 있다.
제어 모듈(600)은 약 20ppb 이하의 과산화수소의 농도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(600)은 약 10ppb 이하, 약 8ppb 이하, 약 6ppb 이하, 약 5ppb 이하, 약 4ppb 이하, 약 2ppb 이하, 또는 약 1ppb 이하의 과산화수소의 농도를 결정할 수 있다.
제어 모듈(600)은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 임의의 전자 또는 컴퓨팅 디바이스이거나 이를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 입력 디바이스, 예를 들어, 터치 패드, 터치 스크린, 키패드, 키보드, 마이크로폰 및/또는 마우스를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 예를 들어 스크린, 조명(예를 들어, LED 조명) 및/또는 스피커와 같은 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 유선 또는 무선 연결을 통해 하나 이상의 구성 요소에 전기적으로 또는 작동 가능하게 연결될 수 있다. 제어 모듈 및 각 구성 요소는 Wi-Fi 또는 블루투스 연결과 같은 인터넷 연결을 통해 전기적으로 또는 작동 가능하게 연결될 수 있다. 선택적으로, 서버에 연결하거나 구성 요소들 간에 직접 연결할 수 있다. 제어 모듈은 전력 공급원에 전기적으로 연결될 수 있다.
제어 모듈(600)은 용존 산소 및/또는 과산화수소의 측정 및/또는 계산된 농도를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 유닛(602)을 가질 수 있다.
제어 모듈(600)은 하나 이상의 메모리 저장 유닛(604)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(600)은 일반적으로 예를 들어 디스크 드라이브 메모리, 플래시 메모리 디바이스, RAM 메모리 디바이스 또는 기타 데이터 저장 디바이스 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는 메모리 저장 유닛(604)에 연결된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리 저장 유닛(604)은 시스템(10) 및/또는 제어 모듈(600)의 동작 동안 프로그램 및 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 메모리 저장 유닛(604)은 시간 기간 동안 파라미터에 관한 이력 데이터 및 동작 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. 실시형태를 구현하는 프로그래밍 코드를 포함하는 소프트웨어는 컴퓨터로 읽을 수 있고/읽거나 쓰기 가능한 비휘발성 기록 매체에 저장되고, 일반적으로 메모리 디바이스(604)에 복사되어 제어 모듈(600)의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 이 프로그래밍 코드는 예를 들어 자바(Java), 비주얼 베이직(Visual Basic), C, C# 또는 C++, 포트란(Fortran), 파스칼(Pascal), 에펠(Eiffel), 베이직(Basic), 코발(COBAL) 또는 이들의 다양한 조합과 같은 복수의 프로그래밍 언어 중 하나로 작성될 수 있다.
특정 실시형태에서, 수용액(100)의 공급원과 산소 제거 유닛(200) 중 적어도 하나는 수처리 서브시스템(700)(수용액(100)의 공급원에 유체 이동 가능하게 연결될 수 있는 것으로 도 3에 도시됨)에 유체 이동 가능하게 연결될 수 있다. 제어 모듈(600)은 과산화수소의 농도가 약 10ppb보다 큰 것으로 결정된 것에 응답하여 수용액(100)과 산소 제거 유닛(200) 유출물 중 적어도 하나를 수처리 서브시스템(700)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어 모듈(600)은 과산화수소의 농도가 약 5ppb보다 크거나 약 2ppb보다 큰 것으로 결정된 것에 응답하여 수용액(100)과 산소 제거 유닛(200) 유출물 중 적어도 하나를 수처리 서브시스템(700)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(600)은 밸브(702)의 작동에 의해 수용액(100) 또는 산소 제거 유닛(200) 유출물을 전달할 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 밸브가 공급 라인(102) 및/또는 유출 라인(206) 상에 위치될 수 있다.
특정 실시형태에서, 수용액(100)의 공급원과 산소 제거 유닛(200) 중 적어도 하나는 사용 지점(110)(수용액(100)의 공급원에 유체 이동 가능하게 연결될 수 있는 것으로 도 3에 도시됨)에 유체 이동 가능하게 연결될 수 있다. 제어 모듈(600)은 과산화수소의 농도가 약 10ppb 이하로 결정된 것에 응답하여 수용액(100)과 산소 제거 유닛(200) 유출물 중 적어도 하나를 사용 지점(110)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 제어 모듈(600)은 과산화수소의 농도가 약 5ppb 이하 또는 약 2ppb 이하로 결정된 것에 응답하여 수용액(100)과 산소 제거 유닛(200) 유출물 중 적어도 하나를 사용 지점(110)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(600)은 공급 라인(102)에 도시된 밸브(202)를 작동시키는 것에 의해 수용액(100)을 전달할 수 있다. 제어 모듈(600)은 유출 라인(206)에 도시된 밸브(204)를 작동시키는 것에 의해 산소 제거 유닛(200) 유출물을 전달할 수 있다.
특정 실시형태에서, 수처리 서브시스템(700)은 사용 지점(110)에 유체 이동 가능하게 연결될 수 있다. 특정 실시예에서, 사용 지점(110)은 반도체 제조 서브시스템일 수 있다.
특정 실시형태에서, 공급 라인(102)은 유출 라인(506)으로 도 3에 도시된 산소 제거 유닛(200)의 하류에서 제2 용존 산소 분석기(500)에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 포함할 수 있다. 제어 모듈(600)은 밸브(504)를 작동시켜 용존 산소 분석기(500) 유출물을 공급 라인(102)으로 전달하고, 하류에서 사용 지점(110)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제어 모듈(600)은 과산화수소의 농도가 약 10ppb 이하로 결정된 것에 응답하여 용존 산소 분석기(500) 유출물을 공급 라인(102)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태에서, 제어 모듈(600)은 과산화수소의 농도가 약 5ppb 이하 또는 약 2ppb 이하로 결정된 것에 응답하여 용존 산소 분석기(500) 유출물을 공급 라인(102)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 모듈(600)은 용존 산소 분석기(500) 유출물을 배출구로 전달하도록 구성될 수 있다.
시스템은 산소 제거 유닛(200)의 상류에 위치된 용존 산소 분석기(104)를 포함할 수 있다. 용존 산소 분석기(104)는 산소 제거 유닛(200) 이전에 수용액(100)의 공급원에서 용존 산소의 농도를 결정하도록 구성될 수 있다. 용존 산소 분석기(104)는 제어 모듈(600)과 연관되거나 제어 모듈(600)(도 3에서, 흐름 제어기는 제어 모듈(600)로서 도시됨)과 독립적일 수 있는 흐름 제어기에 전기적으로 연결될 수 있다. 흐름 제어기는 용존 산소 분석기(104)가 임계 농도보다 큰 수용액 또는 샘플 내의 용존 산소의 농도를 측정한 것에 응답하여 사용자에 통지하도록 프로그래밍될 수 있다. 흐름 제어기는 용존 산소 분석기(104)가 임계 농도보다 큰 수용액 또는 샘플 내의 용존 산소의 농도를 측정한 것에 응답하여 수용액 또는 수용액의 샘플을 산소 제거 유닛(200)으로 보내도록 프로그래밍될 수 있다. 흐름 제어기는 수용액 또는 샘플을 산소 제거 유닛(200)의 상류에 있는 공급 라인(102)에 위치된 밸브(202)를 통해 산소 제거 유닛(200)으로 전달하는 것을 작동시키도록 구성될 수 있다.
특정 실시형태에서, 임계값은 약 500ppb의 용존 산소일 수 있다. 임계값은 약 1ppm의 용존 산소일 수 있다. 임계값은 약 2ppm, 약 3ppm, 약 4ppm, 약 5ppm, 약 6ppm, 약 7ppm, 약 8ppm, 약 9ppm 또는 약 10ppm의 용존 산소일 수 있다. 따라서, 흐름 제어기는 사용자에 통지하고/하거나 밸브(202)를 작동시켜 수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하기 위한 처리 및 측정을 개시하도록 구성될 수 있다. 과산화수소의 계산된 농도에 응답하여, 제어 모듈(600)은 밸브(204)를 작동시켜 사용 지점(110)으로 전달되기 전에 수용액의 처리를 개시할 수 있다.
도 2는 수용액 샘플에서 과산화수소의 농도를 결정하기 위한 예시적인 시스템(20)의 개략도이다. 시스템(20)은 기존의 수용액 시스템을 개조하기 위해 제공될 수 있다. 특히, 수용액의 샘플은 분석을 위해 시스템(20)으로 보내질 수 있다. 시스템(20)은 냉각수 공급물(322)이 공급되는 진공 펌프(320)에 의해 진공 막 탈기 장치로서 동작되는 기체 전달 막(310)을 포함한다. 불활성 기체(312)의 공급원은 기체 전달 막(310)과 유체 연통한다. 시스템(20)은 밸브(420)와 밸브(422)에 의해 작동되는 병렬 라인의 촉매 과산화수소 파괴 칼럼(410)을 더 포함한다. 시스템(20)은 과산화수소 파괴 칼럼(410)의 하류에 위치된 밸브(424)를 포함한다. 밸브(424)는 밸브(422)가 닫힐 때 수용액을 배출구로 보내도록 구성될 수 있다. 과산화수소 파괴 칼럼(410)을 통한 용액의 연속적인 흐름을 보장하기 위해 밸브(424)가 제공될 수 있다. 과산화수소 파괴 칼럼(410)을 통한 연속적인 흐름은 예를 들어 칼럼을 재교정할 필요를 피함으로써 더 빠른 측정을 제공할 수 있다. 시스템(20)은 용존 산소 분석기(510)를 더 포함한다.
특정 실시형태에서, 예를 들어, 도 2의 시스템에 도시된 바와 같이, 단일 용존 산소 분석기(510)는 수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 과산화수소 파괴용 촉매(410)는 용액 또는 샘플 라인의 평행한 아암에 배열될 수 있다. 시스템(20)은 물을 과산화수소 파괴 촉매(410) 또는 용존 산소 분석기(510)로 직접 보내기 위한 하나 이상의 밸브(420, 422)를 포함한다. 제1 동작 모드에서 시스템은 용액 또는 샘플이 과산화수소 파괴 촉매(410)를 우회하고 용존 산소 분석기(510)로 보내질 수 있도록 구성될 수 있다(밸브(420)는 개방되고 밸브(422)는 폐쇄됨). 제2 동작 모드에서, 시스템은 용액 또는 샘플이 용존 산소 분석기(510)의 상류에 있는 과산화수소 파괴 촉매(410)로 보내질 수 있도록 구성될 수 있다(밸브(420)가 닫히고 밸브(422)가 열림). 제2 동작 모드와 제1 동작 모드에서 측정된 용존 산소의 농도 간의 차이는 과산화수소의 농도를 계산하는 데 사용될 수 있다.
수용액에서 과산화수소의 농도의 측정을 용이하게 하는 방법도 본 명세서에 개시되어 있다. 방법은 전술한 바와 같이 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 예를 들어, 기존 수용액 시스템의 개조를 용이하게 하기 위해 본 명세서에 설명된 시스템의 임의의 하나 이상의 구성 요소를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 제공될 수 있는 하나의 예시적인 구성 요소는 제어 모듈이다. 일부 실시예에서, 기존 제어 모듈을 프로그래밍하기 위한 프로그래밍 제어 방식이 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 기존 제어 모듈과 독립적으로 동작하는 흐름 제어기가 제공될 수 있다. 기존 시스템을 개조하기 위해 하나 이상의 센서, 펌프 및 밸브가 제공될 수 있다. 시스템에 포함될 수 있는 예시적인 센서는 유량계, pH 측정기, 온도계 및 전도율 측정기를 포함한다. 제어 모듈은 센서에 의해 획득된 하나 이상의 측정을 고려하고 하나 이상의 획득된 측정값에 응답하여 시스템에 지시하도록 프로그래밍되거나 구성될 수 있다. 방법은 전술한 바와 같이 제공된 하나 이상의 구성 요소를 설치 및/또는 상호 연결하기 위한 명령어를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법은 수용액의 조성을 결정하기 위한 명령어를 제공하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 방법은 본 명세서에 설명된 단계 중 임의의 것을 수행하도록 사용자에게 지시하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은 수용액의 샘플을 취하도록 사용자에게 지시하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 수용액 또는 샘플에서 산소를 제거하도록 사용자에게 지시하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 수용액 또는 샘플의 용존 산소의 농도를 결정하도록 사용자에게 지시하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 수용액 또는 샘플에서 과산화수소를 파괴하도록 사용자에게 지시하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 과산화수소 파괴 후 수용액 또는 샘플의 용존 산소의 농도를 결정하도록 사용자에게 지시하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 과산화수소 파괴 후와 과산화수소 파괴 전의 용존 산소의 농도 사이의 차이를 결정함으로써 과산화수소의 농도를 계산하도록 사용자에게 지시하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 과산화수소의 계산값이 적절하게 10ppb 초과 또는 2ppb 초과인 것에 응답하여 수용액을 처리하도록 사용자에게 지시하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
실시예
이들 실시예 및 다른 실시예의 기능 및 이점은 다음의 실시예로부터 더 잘 이해될 수 있다. 이들 실시예는 본질적으로 예시를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않는다.
예언적 실시예 1
막 진공 탈기 장치는 샘플을 촉매 과산화수소 파괴에 노출시키기 전에 배경 용존 산소를 제거하기 위해 원료 수용액의 샘플을 처리하는 데 사용될 수 있다. 산소를 제거하기 전에 9ppm(9000ppb)의 용존 산소의 농도를 갖는 샘플은 탈기 후 약 2ppb의 용존 산소의 농도를 가질 것으로 예상된다. 2ppb의 과산화수소의 농도를 갖는 샘플은 과산화수소의 촉매 분해 후 약 0.94ppb의 용존 산소의 농도를 가질 것으로 예상된다. 두 측정값 간의 차이는 47%로 이는 종래의 용존 산소 분석기의 정확도 또는 분해능 범위 내에 있다.
O2 농도를 측정한 후 초기 H2O2 농도는 화학량론으로 계산될 수 있다. 과산화수소의 농도의 계산은 다음 화학식으로 수행될 수 있다:
2H2O2 → O2 + 2H2O.
간단히 말해서, 1몰의 O2는 2몰의 H2O2가 완전히 파괴되어 형성된다. O2(32g/㏖)와 H2O2(34g/㏖)의 분자량을 사용하여 과산화수소의 농도는 다음 수식으로 계산될 수 있다:
H2O2 (g/L) = O2 (g/L) × 2.125
예언적 실시예 2
과산화수소의 농도를 계산하기 위한 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 설정될 수 있다. 간단히 말하면, 수용액 샘플은 진공 막 탈기 장치(310)를 통해 밸브(420)를 통해 (밸브(422)는 닫혀 있음) 용존 산소 분석기(510)로 흐를 수 있다. 용존 산소 분석기(510)는 용존 산소의 농도(DO1)를 측정하고 기록할 수 있다. 수용액의 제2 샘플은 진공 막 탈기 장치(310)를 통해, 촉매 과산화수소 칼럼(410)을 통해 (밸브(420)는 닫혀 있음) 밸브(422)를 통해 용존 산소 분석기(510)로 흐를 수 있다. 용존 산소 분석기(510)는 용존 산소의 농도(DO2)를 측정하고 기록할 수 있다.
DO2와 DO1 간의 차이가 결정될 수 있다. 과산화수소의 농도를 계산하려면 다음 수식에 따라 차이에 2.125를 곱할 수 있다:
(DO2 - DO1) × 2.125 = H2O2.
실시예 1
초순수는 도 2에 도시된 바와 같은 시스템으로 분석되었다. 시스템은 불활성 스위프 기체로 사용되는 N2 및 27 인치 Hg 진공 펌프와 직렬로 배열된 3개의 Liqui-CelTM MiniModuleTM 막 탈기 장치(3MTM, 미네소타주 메이플우드 소재)를 포함하였다. 이 시스템은 27㎜ 폴리비닐리덴 다이플루오라이드 칼럼에 배열된 450mL의 Lewatit
Figure pct00007
강염기성, 겔형, 팔라듐 도핑된 이온 교환 수지(Lenntech B.V., 네덜란드 델프가우 소재)를 포함하였다. 이 시스템은 AMI Oxytrace 용존 산소 분석기(Swan Analytical USA, Inc., 일리노이주 헬링 소재)를 포함하였다. 물은 24.5±0.2℃의 온도를 가졌다. 시스템은 200 mL/min의 유량으로 실시되었다.
산소 제거 및 과산화수소 파괴로 테스트 실시를 수행했다. 다양한 공정 스트림에서 용존 산소를 측정했다. 산소 제거 없이 동일한 방법으로 비교 실시를 수행했다. 과산화수소의 농도는 예언적 실시예 2에 나타낸 식으로 계산하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure pct00008
표 1에 제시된 결과에서 볼 수 있듯이, 과산화수소의 농도는 배경 산소 제거 없이는 검출할 수 없었다. 그러나 배경 산소를 제거하면 유사한 샘플 스트림에 대해 19.7 ㎍/L의 과산화수소의 농도를 계산할 수 있었다. 따라서 과산화수소의 농도는 테스트 실시에서 용존 산소의 농도에 의해 가려졌다. 본 명세서에 개시된 방법은 용존 산소 배경을 갖는 수용액에서 과산화수소의 농도를 계산하는데 사용될 수 있다.
실시예 2
실시예 1에 설명된 시스템으로 초순수를 분석하였다. 테스트된 수용액 샘플은 더 높은 용존 산소의 농도를 가졌다. 용존 산소 분석기의 상한은 20 mg/L라는 것이 주목된다. 이러한 이유로, 물 샘플은 알려진 일정한 용존 산소의 농도의 물로 인라인으로 희석되어 용존 산소 분석기의 허용 공차 내에 있는 농도를 얻는다. 표 2에 보고된 용존 산소의 농도는 질량 균형을 계산하는 것에 의해 얻어졌다.
결과는 표 2에 제시된다.
Figure pct00009
표 2에 제시된 결과에서 볼 수 있듯이, 배경 산소 제거 없이는 과산화수소의 농도를 계산할 수 없었다. 그러나 배경 산소를 제거하면 유사한 샘플 스트림에 대해 40.65 ㎍/L의 과산화수소의 농도를 계산할 수 있었다. 따라서, 용존 산소의 농도는 과산화수소의 농도를 계산할 수 없을 정도로 테스트 실시 결과를 왜곡했다. 본 명세서에 개시된 방법은 높은 용존 산소 배경을 갖는 수용액에서 과산화수소의 농도를 계산하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 본 명세서에 사용된 용어 "복수"는 둘 이상의 항목 또는 구성 요소를 의미한다. "포함하는", "구비하는", "운반하는", "갖는", "함유하는" 및 "수반하는"이라는 용어는 서면 설명 또는 청구 범위 등에서 개방형 용어이고, 즉, "포함하되 이로 국한되지 않는다"는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 용어의 사용은 이후에 나열된 항목과 그 등가 항목 및 추가적인 항목을 포함하는 것을 의미한다. "~로 구성된" 및 "본질적으로 ~로 구성된"이라는 전이 어구만이 청구 범위와 관련하여 각각 폐쇄 또는 반 폐쇄 전이 어구이다. 청구항 요소를 수식하기 위해 청구범위에서 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어를 사용하는 것은 그 자체로 하나의 청구항 요소가 다른 청구항 요소보다 앞서는 우선권, 우선 순위 또는 순서, 또는 방법 동작이 수행되는 시간적 순서를 의미하는 것이 아니라 특정 이름을 가진 하나의 클레임 요소를 동일한 이름을 가진 다른 요소와 (서수 용어를 사용하여) 구별하여 클레임 요소를 구별하는 표지로만 사용된다.
이와 같이 적어도 하나의 실시예의 여러 양태를 설명하였지만, 다양한 변경, 수정 및 개선이 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 쉽게 발생할 수 있는 것으로 이해된다. 임의의 실시예에서 설명된 임의의 특징은 임의의 다른 실시예의 임의의 특징에 포함되거나 대체될 수 있다. 이러한 변경, 수정 및 개선은 본 발명의 일부이도록 의도되고 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 단지 예시일 뿐이다.
이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 설명된 파라미터 및 구성이 예시적이며 실제 파라미터 및/또는 구성이 개시된 방법 및 물질이 사용되는 특정 응용에 의존한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 또한 과도한 실험을 하지 않고 개시된 특정 실시형태와 등가인 것을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다.

Claims (25)

  1. 수용액의 조성을 결정하는 방법으로서,
    과산화수소의 농도 및 용존 산소의 농도를 포함하는 상기 수용액을 얻는 단계;
    상기 수용액의 적어도 일부로부터 산소를 제거하여 제1 샘플을 생성하는 단계;
    상기 제1 샘플에서 용존 산소의 제1 샘플 농도를 결정하는 단계;
    상기 제1 샘플의 적어도 일부로부터 과산화수소를 제거하여 제2 샘플을 생성하는 단계;
    상기 제2 샘플에서 용존 산소의 제2 샘플 농도를 결정하는 단계; 및
    상기 용존 산소의 제2 샘플 농도와 상기 용존 산소의 제1 샘플 농도 사이의 차이를 계산하여 상기 수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하는 단계
    를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수용액의 적어도 일부로부터 산소를 제거하는 단계는 상기 수용액의 적어도 일부를 산소 제거 공정으로 보내는 단계를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수용액의 적어도 일부를 진공 탈기 공정, 기체 전달 막, 산소 제거 매체, 진공 기계적 교반 공정 및 이들의 조합으로부터 선택된 상기 산소 제거 공정으로 보내는 단계를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 샘플의 적어도 일부로부터 과산화수소를 제거하는 단계는 상기 제1 샘플의 적어도 일부를 과산화수소 파괴 공정으로 보내는 단계를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 샘플의 적어도 일부를 상기 과산화수소 파괴 공정으로 보내는 단계는 상기 제1 용액의 적어도 일부를 촉매 구동 과산화수소 파괴 공정으로 보내는 단계를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 용액의 적어도 일부를 팔라듐-도핑된 음이온 교환 수지, 기질에 고정된 금속을 포함하는 이종 촉매, 효소를 포함하는 균질 촉매 및 이들의 조합을 포함하는 이종 촉매로부터 선택된 상기 촉매 구동 과산화수소 파괴 공정으로 보내는 단계를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 용존 산소의 제2 샘플 농도와 상기 용존 산소의 제1 샘플 농도 사이의 차이에 2.125를 곱하여 상기 수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 용존 산소의 제1 샘플 농도를 결정하고 상기 용존 산소의 제2 샘플 농도를 결정하는 것 중 적어도 하나는 상기 제1 샘플 또는 상기 제2 샘플을 적어도 하나의 용존 산소 분석기로 보내는 단계를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 약 10ppb 이하의 과산화수소의 농도를 검출할 수 있는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 약 2ppb 이하의 과산화수소의 농도를 검출할 수 있는, 수용액의 조성을 결정하는 방법.
  11. 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템으로서,
    과산화수소의 농도 및 용존 산소의 농도를 포함하는 상기 수용액의 공급원에 유체 이동 가능하게 연결 가능한 공급 라인;
    상기 공급 라인에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 산소 제거 유닛;
    상기 산소 제거 유닛에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 제1 용존 산소 분석기; 및
    상기 산소 제거 유닛에 유체 이동 가능하게 연결된 입구와, 상기 제1 용존 산소 분석기에 유체 이동 가능하게 연결된 출구를 갖는 과산화수소 제거 유닛
    을 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템;
  12. 제11항에 있어서, 상기 산소 제거 유닛과 상기 제1 용존 산소 분석기 사이에 위치된 제1 밸브를 더 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 과산화수소 제거 유닛과 상기 제1 용존 산소 분석기 사이에 위치된 제2 밸브를 더 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 과산화수소 제거 유닛과 배출구 사이에 위치되고, 상기 제2 밸브가 닫힐 때 상기 수용액을 배출하도록 구성된 제3 밸브를 더 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 용존 산소 분석기는 용존 산소의 농도를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 유닛을 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1 용존 산소 분석기에 전기적으로 연결되고, 상기 과산화수소 제거 유닛의 상류에서의 수용액의 용존 산소의 제1 농도와, 상기 과산화수소 제거 유닛의 하류에서의 수용액의 용존 산소의 제2 농도 사이의 차이를 계산하여 상기 수용액에서 과산화수소의 농도를 결정하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어 모듈은 약 10ppb 이하의 과산화수소의 농도를 결정할 수 있는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 모듈은 약 2ppb 이하의 과산화수소의 농도를 결정할 수 있는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  19. 제11항에 있어서, 상기 제1 용존 산소 분석기는 복수의 용존 산소 분석기를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  20. 제11항에 있어서, 상기 산소 제거 유닛은 진공 탈기 유닛, 기체 전달 막, 산소 제거 매체 및 진공 기계적 교반 유닛 중 적어도 하나를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  21. 제11항에 있어서, 상기 과산화수소 제거 유닛은 촉매 구동 과산화수소 제거 유닛을 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 촉매 구동 과산화수소 제거 유닛은 팔라듐 도핑된 음이온 교환 수지를 포함하는 이종 촉매, 기질에 고정된 백금을 포함하는 이종 촉매, 및 효소를 포함하는 균질 촉매 중 적어도 하나를 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  23. 제11항에 있어서, 상기 과산화수소 제거 유닛에 유체 이동 가능하게 연결된 입구를 갖는 제2 용존 산소 분석기를 더 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  24. 제11항에 있어서, 상기 산소 제거 유닛의 상류에 위치된 제3 용존 산소 분석기를 더 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 공급 라인과 상기 산소 제거 유닛 사이에 위치된 제4 밸브를 더 포함하는, 수용액의 조성을 결정하기 위한 시스템.
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