TWI635906B - Method and device for mixing ion exchange resin - Google Patents

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Abstract

提供一種離子交換樹脂的混合方法及裝置，適用於製作高清淨度之離子交換裝置的情況且能穩定得到高品質的離子交換樹脂的混合方法及裝置。將測量完成之多數種離子交換樹脂與水放入混合槽(1)，藉由一端側及另一端側分別連接至該混合槽的循環管路(10)使離子交換樹脂與水在幫浦(11)循環並作攪拌，同時將不活性氣體依據通氣管(3)擴散至該混合槽(1)內的離子交換樹脂的混合方法及裝置。循環管路(10)上設有管路攪拌器(12)。

Description

離子交換樹脂的混合方法及裝置
本發明是關於將不同種類的離子交換樹脂(例如，陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂)平均且保持清淨度的狀態下作混合的方法。
以往離子交換樹脂的混合方法，是藉著使混合槽內之離子交換樹脂及水以氣體或空氣作起泡攪拌而產生流動以混合的方法(特開平7-116526)。
使用於超純水製造工程之離子交換裝置有必要保持高清淨度，因而提出有日本特開2011-50898的方法作為離子交換樹脂的修整(洗淨或精製)方法，又，提出有日本特開2011-11120的方法作為將離子交換樹脂填充在容器的離子交換裝置的製作方法。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開平7-116526
[專利文獻2]特開2011-50898
[專利文獻3]特開2011-11120
專利文獻1之離子交換樹脂的混合方法，因為會有大氣中的塵埃或微粒子混入混合工程內的疑慮，並不是很適用於用來製作高清淨度的離子交換裝置。
本發明的目的是提供一種適用於製作高清淨度之離子交換裝置的情況且能穩定得到高品質的離子交換樹脂的混合方法及混合裝置。
本發明之離子交換樹脂的混合方法，係用來將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂、強酸性型陽離子交換樹脂與弱酸性型陽離子交換樹脂、或強鹼性型陰離子交換樹脂與弱鹼性型陰離子交換樹脂的組合所構成之多數種清淨離子交換樹脂予以混合的方法，其特徵是：將測量完成之該多數種清淨離子交換樹脂與水放入混合槽，藉由一端側及另一端側分別連接至該混合槽的循環管路使上述離子交換樹脂與上述水在幫浦內循環並作攪拌，同時將不活性氣體擴散至該混合槽內。
本發明之離子交換樹脂的混合裝置，是用來將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂、強酸性型陽離子交換樹脂與弱酸性型陽離子交換樹脂、或強鹼性型陰離子交換樹脂與弱鹼性型陰離子交換樹脂的組合所構成之多數種清淨離子交換樹脂予以混合的裝置，其特徵為具有：接受測量完成之該多數種清淨離子交換樹脂與水的混合槽、一 端側及另一端側連接至該混合槽的循環管路、設在該循環管路的幫浦、和將不活性氣體擴散在該混合槽內的氣體擴散手段。
該循環管路上設置管路攪拌器為佳。
該混合槽具有蓋且設置氣體排出手段為佳。
最好使用氮氣作為不活性氣體。
本發明中，從混合槽將混合完成之離子交換樹脂排出移送時，也藉由上述循環管路使離子交換樹脂與水作循環。
本發明之離子交換樹脂的混合方法及裝置中，藉由循環管路之幫浦，從混合槽內的下部抽取水的同時也抽取離子交換樹脂，並經由循環管路回到混合槽的上部。藉由反覆此動作，混合槽內的多數種離子交換樹脂產生流動，而在混合槽內作攪拌．混合。再者，本發明中藉著使不活性氣體擴散(起泡)至混合槽內的水中，更給予複雜的流動，提高攪拌效率，因而可在短時間內得到平均的離子交換樹脂的混合狀態。
本發明中，將混合槽作成有蓋且附加氣體排出手段的半密閉狀態，在該混合槽內藉著擴散不活性氣體，在混合槽內造成一定的壓力，且平時不活性氣體從混合槽內透過氣體排出手段被放出外部，因而可以防止包含在大氣中的塵埃或微粒子的混入。
藉著在循環管路上設置管路攪拌器，提升離子交換樹脂的混合效率。
從易取得度或清淨度及成本面考量最好使用 高純度的氮氣作為不活性氣體。
作為使用在循環管路的幫浦，以使用樹脂製的空氣幫浦為佳。藉由使用樹脂製的空氣幫浦，可以抑制不純物從幫浦溶出之外，也可以輸送氣體混入液。又，因為是以壓縮空氣作驅動所以也不會因超載導致發熱。再者，空氣調節器的調節上可以輕易控制吐出壓力，非常安全。
1‧‧‧混合槽
1a‧‧‧頂蓋
2‧‧‧氣體流出口
3‧‧‧通氣管
4‧‧‧氣體配管
5‧‧‧閥
6‧‧‧濾網
7‧‧‧配管
10‧‧‧循環管路
11‧‧‧空氣幫浦
12‧‧‧管路攪拌器
13‧‧‧移送配管
14‧‧‧空氣幫浦
16‧‧‧導入配管
17‧‧‧導入配管
18‧‧‧導入配管
[第1圖]本發明的說明圖。
以下，更詳細說明本發明。第1圖是關於本發明之實施形態的離子交換樹脂的混合裝置系統圖。
混合槽1具有頂蓋1a，該頂蓋1a上設有氣體流出口2作為氣體排出手段。該氣體流出口2上也可以設置過濾器、或僅容許氣體從混合槽1內流出的止回閥。
在混合槽1內的下部設有通氣管3，作為不活性氣體的氮氣可以從氮氣汽缸等氣體源介由氣體配管4及閥5作供給。在混合槽1內之上部，設置有阻止離子交換樹脂的通過，卻容許水通過的濾網6，而配管7連接至該濾網6。
循環管路10的流入端連接至混合槽1的底部，該循環管路10的流出端連接至混合槽1的上部。在該循環管路10設有空氣幫浦11與管路攪拌器12。較空氣幫浦11靠近流入端側的循環管路10分歧出移送配管 13，且藉由設在該移送配管13之空氣幫浦14可將混合完成之離子交換樹脂移送到填充裝置(略圖示)。
作為該混合完成之離子交換樹脂的移送配管，可以在管路攪拌器之出口配管上設置分歧出的配管並朝填充裝置移送。此時，僅需1台空氣幫浦即可完成。
以貫穿混合槽1之頂蓋1a的方式，設置陰離子交換樹脂的導入配管16和陽離子交換樹脂的導入配管17、和水的導入配管18。
本發明中所謂被混合之多數種離子交換樹脂，如陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂般離子基具有陽離子交換性或者具有陰離子交換性的差異之外，即使相同陽離子交換樹脂也有強酸性型陽離子交換樹脂與弱酸性型陽離子交換樹脂的情況，即使相同陰離子交換樹脂中也有強鹼性型陰離子交換樹脂與弱鹼性型陰離子交換樹脂的組合般，離子基之解離性不同的離子交換樹脂彼此之間的情況。
藉由上述構造之混合裝置的離子交換樹脂的混合順序如以下所述。
i)使氮氣從空的混合槽1內由通氣管3流出，再使混合槽1內的空氣從氣體流出口2流出，使得混合槽1內形成清淨的氮氣氛圍。
ii)將所測量之陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂與水一起藉由配管16、17導入至混合槽1內。
iii)從濾網6到水溢出為止藉由配管18將水導入混合槽1內。使用於離子交換樹脂之混合的水為超純水層級的水，所以用電極式液位計無法測定水位。因此，在本實施形態中，藉著利用濾網6的溢出形式來決定水位。
iv)使空氣幫浦11運作，讓離子交換樹脂及水的混合漿料通過循環管路10，並在混合槽1內產生流動以混合並攪拌離子交換樹脂。
v)進行預定時間的上述iv)混合之後，停止空氣幫浦11，再使空氣幫浦14運作以將混合完成之離子交換樹脂朝填充裝置移送。在該移送步驟中為了不讓外部空氣混入混合槽1內而以使氮氣從氣體流出口2排出的方式，持續朝通氣管3供給氮氣。再者，離子交換樹脂的分離容易發生的情況下，也可在將離子交換樹脂朝填充裝置移送時使空氣幫浦11運作以持續混合離子交換樹脂。
根據相關離子交換樹脂的混合方法及混合裝置，可以防止在離子交換樹脂的混合步驟中空氣中的塵埃或微粒子混入混合槽1內。因而，高清淨度的混合離子交換樹脂被填充至離子交換樹脂塔。藉此，可以製造出水質良好之超純水等的離子交換水。本發明適用於超純水製造裝置之中，特別是子系統(二次純水系統)的離子交換研磨機(非再生型離子交換裝置)的製作(離子交換樹脂的充填)。本發明特別適用於用來製作高純度之超純水的超 純水製造裝置，例如使用於晶圓製造、半導體製造等的超純水製造裝置的離子交換裝置的製作(離子交換樹脂的填充)。依據具有已填充藉由本發明所混合之離子交換樹脂的離子交換裝置的超純水製造裝置，可以輕易製造出金屬濃度在1ppt以下甚至0.1ppt以下的超純水。
[實施例]
以下說明實施例及比較例。
[實施例1]
使用第1圖所表示之混合裝置按照上述順序，將陰離子交換樹脂與陽離子交換樹脂以容積比1：1作混合之後，在無塵室內填充至離子交換樹脂的容器(72L)並製作離子交換裝置。將該離子交換裝置中如表1所表示的金屬離子濃度之超純水以SV=60/h作24小時通水。在第24小時所採取的離子交換裝置流出水的水質如表1所表示。
[比較例1]
離子交換樹脂的混合步驟中，除了不進行氮氣的擴散外，其餘與實施例1相同地製作離子交換裝置，並作通水試驗。在第24小時所採取的離子交換裝置流出水的水質如表1所示。
從表1可以清楚了解，藉著利用本發明之離子交換樹脂的混合方法及混合裝置可以得到高水質的超純水。
以上利用特定形態說明本發明，但只要不脫離本發明的主旨及範圍，可以有各種變化，這是本業者所明瞭。
再者，本案是根據2012年3月23日申請之日本發明申請(特願2012-067279)，並引用其整體內容。

Claims (7)

  1. 一種離子交換樹脂的混合方法，係用來將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂、強酸性型陽離子交換樹脂與弱酸性型陽離子交換樹脂、或強鹼性型陰離子交換樹脂與弱鹼性型陰離子交換樹脂的組合所構成之多數種保持有清淨度之離子交換樹脂予以混合的方法，其特徵為：將測量完成之該多數種保持有清淨度之離子交換樹脂與水放入混合槽，藉由一端側及另一端側分別連接至該混合槽的循環管路使上述離子交換樹脂與上述水在幫浦內循環並作攪拌，同時將不活性氣體擴散至該混合槽內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之離子交換樹脂的混合方法，其中，上述循環管路上設有管路攪拌器。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子交換樹脂的混合方法，其中，上述不活性氣體為氮氣。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之離子交換樹脂的混合方法，其中，從上述混合槽將混合完成之離子交換樹脂排出移送時，也藉由上述循環管路使離子交換樹脂與水作循環。
  5. 一種離子交換樹脂的混合裝置，係用來將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂、強酸性型陽離子交換樹脂與弱酸性型陽離子交換樹脂、或強鹼性型陰離子交換樹脂與弱鹼性型陰離子交換樹脂的組合所構成之多數種保持有清淨度之離子交換樹脂予以混合的裝置，其特徵為具有：接受測量完成之該多數種保持有清淨度之離子交換樹 脂與水的混合槽；和一端側及另一端側連接至該混合槽的循環管路；和設在該循環管路的幫浦；和將不活性氣體擴散在該混合槽內的氣體擴散手段。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之離子交換樹脂的混合裝置，其中，上述循環管路上設有管路攪拌器。
  7. 如申請專利範圍第5或6項所述之離子交換樹脂的混合裝置，其中，上述混合槽具有蓋，且在上部設有氣體排出手段。
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