超純水製造装置
【課題】溶存酸素などの不純物濃度が極めて低い超純水を、長期に渡って製造できる超純水製造装置を提供すること。
【解決手段】一次純水を導入し、超純水を製造する超純水製造装置１の紫外線酸化装置３の後段に、触媒担体と強塩基性アニオン交換樹脂とが混合されて充填されている触媒混合塔４を配置する。触媒混合塔４の後段には、さらに、膜脱気装置５および脱塩装置６を配置する。紫外線酸化装置３で生成された過酸化水素などは、触媒混合塔４に充填された触媒担体と接触して分解され、強塩基性アニオン交換樹脂の分解が抑制される。このため、触媒混合塔４からの溶出物質を低減し、超純水の水質を向上させるとともに、後段に設けられる脱塩装置６の負荷を低くできる。
【解決手段】一次純水を導入し、超純水を製造する超純水製造装置１の紫外線酸化装置３の後段に、触媒担体と強塩基性アニオン交換樹脂とが混合されて充填されている触媒混合塔４を配置する。触媒混合塔４の後段には、さらに、膜脱気装置５および脱塩装置６を配置する。紫外線酸化装置３で生成された過酸化水素などは、触媒混合塔４に充填された触媒担体と接触して分解され、強塩基性アニオン交換樹脂の分解が抑制される。このため、触媒混合塔４からの溶出物質を低減し、超純水の水質を向上させるとともに、後段に設けられる脱塩装置６の負荷を低くできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超純水製造装置に関し、特に、溶存酸素などの不純物濃度が極めて低い超純水を得ることができる超純水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超純水製造装置として、前処理システム、一次純水システム、および二次純水システム（または「サブシステム」）を備えるものが知られている。このような超純水製造装置では、工業用水などの原水を、凝集沈殿装置などを備えた前処理システムで処理したのち、脱塩装置などを備えた一次純水システムで処理して一次純水を得、さらに、二次純水システムでこの一次純水から微量の不純物を除去して、比抵抗が１５〜１８ＭΩ・ｃｍ程度の超純水を製造する。
【０００３】
このようにして製造された超純水は、半導体製品の洗浄などに使用されるが、超純水に有機物や金属などの不純物が含まれていると、パターン欠陥などの半導体 製品の不良を招く恐れがある。このため、超純水を製造する際、これらの不純物は極力、除去することが求められる。特に、近年の半導体製品の高集積化に伴って、超純水の水質に対する要求は厳しくなっており、超純水の有機物（ＴＯＣ）濃度は１μｇ／Ｌ未満、金属濃度１ｎｇ／Ｌ未満であることが求められている。
【０００４】
また、超純水に溶存酸素が含まれていると、半導体製品の酸化皮膜の厚さをコントロールしにくくなることから、超純水の溶存酸素濃度についても、極力、低減することが求められている。具体的には、近年では超純水の溶存酸素濃度を５μｇ／Ｌ未満とすることが求められている。
【０００５】
そこで、超純水製造装置で製造される超純水の溶存酸素濃度を低減するために、紫外線酸化装置後段に、イオン交換装置および膜脱気装置が配置されている超純水製造装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
超純水製造装置に設けられた紫外線酸化装置は、紫外線を照射して、一次純水に含まれる微量の有機物を酸化分解する。有機物の酸化分解により生じた二酸化炭素などは、紫外線酸化装置の後段に設けられたイオン交換装置で除去される。紫外線酸化装置による紫外線照射処理では、紫外線の照射量が過剰となることにより、過酸化水素やオゾンなどが生成されることがある。紫外線酸化装置で生成された過酸化水素などは、後段のイオン交換装置で分解されて酸素を生成するため、溶存酸素濃度が上昇する。
【０００７】
これに対し、特許文献１に記載された超純水製造装置は、イオン交換装置後段に膜脱気装置を設けるため、イオン交換装置で過酸化水素などが分解されて生じた酸素を除去し、超純水の溶存酸素濃度を低減できる。
【０００８】
しかし、過酸化水素などはイオン交換装置に充填されているイオン交換樹脂を分解する。このため、紫外線酸化装置後段にイオン交換装置を設ける場合、イオン交換樹脂が分解され、イオン交換装置から分解生成物が溶出する。こうした溶出物質は、超純水の水質を悪化させる原因となる。また、膜脱気装置からは微量の金属イオンが溶出し、超純水の水質低下の原因となる。
【０００９】
このため、膜脱気装置後段に、さらに、不純物除去装置を設けることが考えられるが、膜脱気装置前段に設けられたイオン交換装置から溶出した物質は、後段に設けられた不純物除去装置の負荷を増大させる。不純物除去装置の負荷が高いと、この不純物除去装置の寿命が短くなる。
【００１０】
不純物除去装置などの超純水製造装置構成部材を交換する際、超純水製造装置の運転は停止される。超純水製造装置の停止中は、半導体製品の製造が停止され、また、超純水製造装置の運転再開に際しては、二次純水システムを殺菌洗浄した後、超純水製造装置内に滞留した液体を排出するために、１２〜２４時間程度の時間をかけて、装置を立ち上げる必要がある。
【００１１】
このため、超純水製造装置は長期に渡り、連続運転できるものであることが求められ、例えば、連続して３年以上運転できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−２９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、紫外線酸化装置後段に設けられるイオン交換装置からの溶出物質を低減し、長期間、高水質の超純水を連続して製造できる超純水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の超純水製造装置は、少なくとも紫外線酸化装置を備え、一次純水を被処理液として処理して超純水を製造する超純水製造装置において、紫外線酸化装置後段に、担体に触媒が担持された触媒担体と、アニオン交換樹脂とを有する触媒混合塔が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る紫外線酸化装置と触媒混合塔とは、一次純水を被処理液として導入して超純水を製造する超純水製造装置の二次純水システムを構成する。一次純水は、前処理装置により、懸濁物質などを除去した濾過水を、さらに一次純水システムにより処理して得られるもので、比抵抗１０ＭΩ・ｃｍ以上で、水以外の不 純物が少ない液体である。
【００１６】
紫外線酸化装置は、紫外線ランプを備え、この一次純水に僅かに含まれる有機物を分解する装置である。紫外線酸化装置に設けられる紫外線ランプとしては、２５４ｎｍ付近または１８５ｎｍ付近の波長の紫外線を照射できるランプを用い、例えば低圧水銀ランプなどを使用する。１８５ｎｍ付近の波長の紫外線は、２５４ｎｍ付近の波長の紫外線に比べ、有機物分解能力が高く、好ましい。紫外線酸化装置の構造は、滞留型、または流通型など任意の構造を採用できる。
【００１７】
触媒混合塔は、触媒が担体に担持されてなる触媒担体と、アニオン交換樹脂とを同一塔内に保持する。紫外線酸化装置後段に、触媒のみを保持する触媒塔とアニオン交換樹脂のみを保持するアニオン交換塔とをこの順に配置することも考えられるが、二次純水システムを簡素化するため、アニオン交換樹脂と触媒担体とは同一塔内に保持することが好ましい。また、触媒混合塔は、触媒担体とアニオン交換樹脂以外に、例えばカチオン交換樹脂などを含んでもよい。
【００１８】
触媒混合塔内において、アニオン交換樹脂と触媒担体とは分離されて保持されてもよく、混合された状態で保持されてもよい。触媒混合塔を、アニオン交換樹脂と触媒担体とを分離した状態で保持する、いわゆる複層式のものとする場合、被処理液の流入側に触媒担体層を配置し、流出側にアニオン交換樹脂層を配置することが好ましい。
【００１９】
触媒混合塔は、アニオン交換樹脂に対して、触媒担体を３〜２０重量％、特に８〜１３重量％の比率で混合して構成することが好ましい。触媒担体の混合比率が少なすぎると、過酸化水素の分解効率が低下する。一方、触媒担体の混合比率が多すぎると触媒担体自体から溶出する物質の溶出量が増大する。
【００２０】
触媒混合塔に充填されるアニオン交換樹脂は、非再生型の強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましいが、弱塩基性のアニオン交換樹脂を用いることもできる。また、アニオン交換樹脂の基体の種類に特に制限はなく、例えば、スチレン系、アクリル系、メタアクリル系、およびフェノール系のものを使用できる。アニオン交換樹脂の基体の構造にも特に限定はなく、ゲル型、ポーラス型、およびハイポーラス型のものなどを用いることができ、特にゲル型のものは好適に使用できる。
【００２１】
担体に担持させる触媒としては、過酸化水素を分解できるものであれば特に制限なく使用できる。具体的には、パラジウム、二酸化マンガン、または塩化第二鉄などが挙げられる。これらの中で、パラジウムを含むパラジウム合金は、触媒自体から溶出する溶出物質の量が少ないため、好適に使用できる。
【００２２】
触媒を担持させる担体としては、イオン交換樹脂、活性炭、アルミナ、およびゼオライトなどが挙げられる。特に、アニオン交換樹脂を担体として触媒を担持させた触媒担体である触媒樹脂はアニオン交換樹脂と均一に混合しやすく、好ましい。
【００２３】
触媒担体の大きさおよび形状に特に制限はなく、粒状、およびペレット状のいずれも使用できる。しかし、多角形状の触媒担体は、触媒混合塔から流出して後段の装置の負荷となる恐れがあるため、アニオン交換樹脂などのイオン交換樹脂に担持された球形の触媒担体を用いることが好ましい。
【００２４】
触媒混合塔への被処理液の通液速度は、ＳＶ＝１０〜２００ｈｒ−１程度とすることが好ましい。被処理液の通液方向に制限はない。しかし、触媒担体と、アニオン交換樹脂とでは、比重が異なる場合があるため、両者の混合状態を適正な状態に保つために、下向流とすることが好ましい。
【００２５】
本発明では、触媒混合塔後段に膜脱気装置を配置し、膜脱気装置後段に、脱塩装置をさらに配置することが好ましい。
【００２６】
膜脱気装置としては、脱気膜を介して、被処理液が導入される空間（以下、「液体室」という）と、被処理液中の気体が移行される空間（以下、「吸気室」という）とが形成されたものが用いられる。吸気室は真空ポンプなどによって減圧されており、液体室に導入した被処理液に含まれる気体を、脱気膜を介して吸気室側に移行させ、被処理液中の気体を除去する。
【００２７】
膜脱気装置に備えられる脱気膜としては、酸素、窒素、および二酸化炭素などの気体を透過させる一方、液体を透過させない膜であれば特に制限なく使用できる。脱気膜の具体例としては、シリコンゴム系、テトラフルオロエチレン系、ポリテトラフルオロエチレン系、ポリオレフィン系、およびポリウレタン系などの疎水性の高分子膜がある。脱気膜の形状としては、中空糸膜状、平膜状などがある。
【００２８】
膜脱気装置後段に設ける脱塩装置は、電気式脱塩装置、またはイオン交換樹脂塔などの任意のものを使用できる。イオン交換樹脂塔は、アニオン交換樹脂の単床層とカチオン交換樹脂の単床層とを同一の塔内に備えた複層式のものを使用してもよく、あるいはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混合した混合床を備えた混床式のものを使用してもよい。また、アニオン交換樹脂の単床のアニオン交換塔とカチオン交換樹脂の単床のカチオン交換塔とを直列に接続して脱塩装置を構成してもよい。
【００２９】
上記の脱塩装置の中で、強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とを混合した混合床を備えた非再生型イオン交換樹脂塔は、イオン除去能力が高く、脱塩装置から溶出する物質が少なく、特に好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、紫外線酸化装置で有機物を分解し、被処理液である一次純水に含まれる有機物を除去する。有機物の酸化分解により生じた二酸化炭素などの分解生成物は、有機物酸化装置後段に配置された触媒混合塔で、塔内に保持されたアニオン交換樹脂により吸着され、除去される。このため、本発明に係る超純水製造装置は、陰イオン成分による負荷が高い場合でも、高水質の超純水を製造できる。
【００３１】
紫外線酸化装置から排出される液体（以下、「酸化処理水」という）には、過酸化水素やオゾンなどが含まれる。酸化処理水に含まれる過酸化水素などは、アニオン交換樹脂と接触すると、分解されて酸素を生成するとともに、アニオン交換樹脂を分解する。本発明では、過酸化水素などを含む酸化処理水が導入される触媒混合塔に、アニオン交換樹脂とともに触媒担体が充填されていることから、過酸化水素などは担体に担持された触媒と優先的に反応して分解され、アニオン交換樹脂の分解が抑制される。このため、触媒混合塔から排出される液体（以下、「混合塔流出水」という）中に溶出する樹脂分解物を低減できる。
【００３２】
また、本発明では、触媒混合塔内に触媒担体が保持されていることから、酸化処理水に含まれる過酸化水素などの分解が促進される。このため、触媒混合塔流出水中には過酸化水素などがほとんど残存しない。したがって、本発明によれば、触媒混合塔の後段に設けられた脱気膜装置を通過した液体中に過酸化水素などが残存することを防止し、脱気膜装置後段で、過酸化水素などが分解して酸素が生成され、溶存酸素濃度が高くなることを防止できる。
【００３３】
さらに、触媒混合塔後段に膜脱気装置を配置することで、触媒混合塔で過酸化水素などが分解されて生じた酸素などの気体を除去できる。また、膜脱気装置後段に、脱塩装置を配置することにより、膜脱気装置から溶出した金属イオンなどのイオン性物質を除去できるため、金属濃度が１ｎｇ／Ｌ未満の高水質の超純水を製造できる。
【００３４】
膜脱気装置の前段には、アニオン交換樹脂と触媒担体とを含む触媒混合塔が配置されているため、触媒混合塔から溶出する物質量が少なく、後段の脱塩装置は長期に渡り、継続して使用できる。したがって、本発明によれば、溶存酸素や金属などの不純物濃度が極めて低い、高水質の超純水を長期間、連続して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る超純水製造装置の模式図である。
【図２】実施例２および比較例３の試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、図面を用いて本発明について詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る超純水製造装置１の模式図である。超純水製造装置１は、貯留タンク２、紫外線酸化装置３、触媒混合塔４、膜脱気装置５、脱塩装置６、および限外濾過膜を備えた膜濾過装置７を備えている。貯留タンク２内には、図示しない前処理システム、および一次純水システムにより処理された一次純水が貯留されている。
【００３８】
前処理システムは、凝集沈殿装置や濾過装置などを備え、工業用水などの原水に含まれる懸濁物質や有機物の一部を除去する。一次純水システムは、前処理システムから供給される液体（濾過水）中の不純物を除去して、比抵抗１０ＭΩ・ｃｍ以上、溶存酸素濃度０〜１０００μｇ／Ｌ、有機物濃度０〜２０μｇ／Ｌ、金属濃度が０〜１μｇ／Ｌ程度の一次純水を製造するシステムである。一次純水システムは、例えば、脱塩装置、逆浸透膜濾過装置、および脱気装置などで構成される。
【００３９】
紫外線酸化装置３、触媒混合塔４、膜脱気装置５、脱塩装置６、および膜濾過装置７は、一次純水を被処理液とし、一次純水に含まれる微量の不純物を除去して超純水を製造し、二次純水システム、またはサブシステムとも称される。
【００４０】
本実施形態では、紫外線酸化装置３は、１８５ｎｍ付近および２５４ｎｍ付近の波長の紫外線を照射する低圧水銀ランプ（１４０Ｗ、１０本）を備えている。
【００４１】
触媒混合塔４は、強塩基性アニオン交換樹脂と、アニオン交換樹脂を担体としてパラジウムを担持させた触媒担体である触媒樹脂とが混合された触媒混合床を備えている。触媒樹脂は、アニオン交換樹脂に塩化パラジウムの酸性溶液を接触させることにより調整したものである。触媒混合床は、この触媒樹脂を、強塩基性アニオン交換樹脂に対して、５〜１０重量％となるように混合して構成している。
【００４２】
膜脱気装置５は、ポリプロピレン系の高分子膜を中空糸状に形成された気体分離膜を備え、この気体分離膜を介して、液体室と吸気室とが対向するように設けられている。膜脱気装置５では、液体室に被処理液を導入し、吸気室を減圧することにより、被処理液に含まれる気体を吸気室側に移行させ、溶存酸素濃度を１μｇ／Ｌ未満、全溶存ガス濃度を３０００ｎｇ／Ｌ未満とする。
【００４３】
脱塩装置６は、強塩基性カチオン交換樹脂と強酸性アニオン交換樹脂とを、１対１の割合で混合した混合床を備えた混床式のイオン交換樹脂塔である。また、脱塩装置６の後段には、限外濾過膜を備えた膜濾過装置７を設けている。
【００４４】
貯留タンク２、紫外線酸化装置３、触媒混合塔４、膜脱気装置５、脱塩装置６、および膜濾過装置７は、この順に配置され、隣接する機器は、配管により直列に接続されている。超純水製造装置１は、これらの機器以外のものを含んでもよい。例えば、紫外線酸化装置３の前段には、熱交換器を設けることができる。
【００４５】
本実施形態に係る超純水製造装置１では、貯留タンク２に一時的に貯留された一次純水を、送液ポンプ（図示せず）などの送液手段により、貯留タンク２から紫外線酸化装置３へ導入する。紫外線酸化装置３では、被処理液としての一次純水に含まれる有機物が分解されるとともに、過酸化水素などが生成される。また、紫外線酸化装置３での紫外線照射により、一次純水が殺菌され、バクテリアなどの増殖が抑制される。
【００４６】
紫外線酸化装置３で処理された液体は、酸化処理水として紫外線酸化装置３から排出される。酸化処理水は、触媒混合塔４の被処理液として、触媒混合塔４内にＳＶ＝１０〜２００ｈｒ−１程度、好ましくはＳＶ＝５０〜１５０ｈｒ−１で通液する。触媒混合塔４に導入された酸化処理水は、触媒混合床を構成する触媒樹脂と接触し、過酸化水素などが分解されて除去されるとともに、強塩基性アニオン交換樹脂と接触することにより、炭酸イオンなどが除去される。
【００４７】
触媒混合塔４で処理された液体は、混合塔流出水として触媒混合塔４から排出され、膜脱気装置５に供給される。膜脱気装置５は、混合塔流出水を被処理液とし、混合塔流出水に含まれる溶存酸素などの気体を除去する。膜脱気装置５で脱気処理されて得られる液体（以下、「脱気処理水」という）は、触媒混合塔４や膜脱気装置５から流出した微量の不純物を含む。
【００４８】
そこで、脱気処理水を、さらに脱塩装置６に供給し、溶存イオンを除去する。本発明では、この脱塩装置６は非再生型のイオン交換樹脂塔であり、イオン交換樹脂の吸着量が飽和点に達した場合は、イオン交換樹脂を取替える。
【００４９】
本発明では、紫外線酸化装置３とこの脱塩装置６との間に、触媒担体とアニオン交換樹脂とを含む触媒混合塔が設けられていることから、脱塩装置６の負荷は低い。このため、脱塩装置６を小型化することができる、あるいは、脱塩装置６に充填されたイオン交換樹脂の交換頻度を少なくして３年以上の長期連続運転ができる。
【００５０】
脱塩装置６で処理された液体（以下、「脱塩処理水」という）は、膜分離装置７に供給され、脱塩装置６で除去されなかった金属微粒子などの不溶性成分が除去される。膜分離装置７から排出される液体は、不純物濃度が極めて低い超純水である。このように、本発明の超純水製造装置１によれば、比抵抗１８〜１８．２５ＭΩ・ｃｍ程度で、有機物濃度（ＴＯＣ）１μｇ／Ｌ未満、溶存酸素濃度５μｇ／Ｌ未満、金属濃度１ｎｇ／Ｌ未満の超純水を得ることができる。
【００５１】
膜濾過装置７から排出された超純水は、配管を通じて、半導体製品洗浄装置（図示せず）などが設けられたユースポイント８へ供給される。また、図に示すように、ユースポイント８で使用されなかった超純水は、配管を通じて貯留タンク２へ循環させる。これにより、超純水製造装置１を常時稼動させ、配管などで超純水が滞留し、バクテリアが繁殖することや、装置構成部材から金属などの物質が溶出することによる水質低下を防止する。
【実施例】
【００５２】
［実施例１］
図１に示した超純水製造装置１を用い、原水を前処理装置および一次純水システムで処理して得られた一次純水を被処理液として処理し、超純水を製造した。前処理装置としては、凝集沈殿装置および砂濾過装置を備えたものを用いた。また、一次純水システムとしては、２床３塔式イオン交換樹脂塔、逆浸透膜装置、および真空脱気装置を備えたものを用いた。
【００５３】
原水の水質は、電気伝導度２０ｍＳ／ｍ、ＴＯＣ濃度７００〜１２００μｇ／Ｌ、溶存酸素濃度６〜８ｍｇ／Ｌ、金属濃度０〜２０ｍｇ／Ｌ、一次純水の水質は、比抵抗１７．８ＭΩ・ｃｍ、ＴＯＣ濃度１〜５μｇ／Ｌ、溶存酸素濃度１０〜５０μｇ／Ｌ、金属濃度１０〜１００ｎｇ／Ｌであった。また、触媒混合塔４への通液速度はＳＶ＝８０とした。
【００５４】
［比較例１］
図１の超純水装置１の触媒混合塔４に代えて、強塩基性アニオン交換樹脂と強酸性カチオン交換樹脂との混床式のイオン交換樹脂塔を配置し、さらに、脱塩装置６を取り除いて超純水製造装置を構成した。すなわち、比較例１では、一次純水を、紫外線酸化装置、混床式イオン交換樹脂塔、膜脱気装置、および限外膜濾過装置の順で通水して、超純水を製造した。
【００５５】
混床式イオン交換樹脂塔は、触媒樹脂を含まない以外は実施例１と同じ構成で、紫外線酸化装置、膜脱気装置、および限外膜濾過装置の構成は実施例１と同じとした。
【００５６】
［比較例２］
比較例２として、比較例１の超純水製造装置の膜脱気装置後段に、実施例１で用いたイオン交換装置と同じイオン交換装置を配置した。すなわち、比較例２では、一次純水を紫外線酸化装置、混床式イオン交換樹脂塔、膜脱気装置、混床式イオン交換樹脂塔、および限外膜濾過装置の順で通水して超純水を製造した。
【００５７】
表１に、実施例および比較例の各装置出口で採取した液体中の過酸化水素濃度を示す。なお、以下の表において、「ＵＶ」は紫外線酸化装置、「ＡＤＩ」は触媒混合塔、「ＭＤ」は膜脱気装置、「ＤＩ１」は混床式イオン交換樹脂塔、「ＤＩ２」は混床式イオン交換樹脂塔、「ＵＦ」は限外膜濾過装置を意味する。また、数値単位は、金属濃度を除いて全て、μｇ／Ｌとする。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表２に、実施例および比較例の各装置出口で採取した液体中の溶存酸素濃度を示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表３に、実施例および比較例の各装置出口で採取した液体中のＴＯＣ濃度を示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
表４に、実施例および比較例の各装置出口で採取した液体中の金属（Ｆｅ）濃度を示す。表４については、数値の単位はｎｇ／Ｌである。
【００６４】
【表４】
【００６５】
表１〜４に示す通り、比較例においては、限外濾過膜出口水（超純水）の溶存酸素濃度、ＴＯＣ濃度、または金属濃度のいずれかが高くなったのに対し、実施例では、過酸化水素水濃度、溶存酸素濃度、およびＴＯＣ濃度はいずれも１μｇ／Ｌ未満であり、金属濃度も１ｎｇ／Ｌ未満で、高水質の超純水を製造することができた。
【００６６】
［実施例２］
実施例２として実施例１と同様に図１に示す超純水製造装置１を用い、触媒混合塔４に通液される被処理液の通液速度を変えて試験を行なった。具体的には、触媒混合塔４への通液速度は実施例１ではＳＶ＝８０としたのに対し、実施例２ではＳＶ＝５３とした。なお触媒混合塔４に供給される紫外線酸化装置３出口液の過酸化水素濃度は、実施例１では表１に示すとおり１２μｇ／Ｌであったのに対し、実施例２では２９μｇ／Ｌであった。
【００６７】
［比較例３］
触媒混合塔４に代えて強塩基性アニオン交換樹脂を含まず触媒樹脂が単独で充填された触媒塔を用い、この触媒塔に通液速度を変化させて、通液する試験を行った。紫外線酸化装置３の出口液の過酸化水素濃度は実施例２と同じく２９μｇ／Ｌであった。
【００６８】
図２に実施例２および比較例３の試験結果を示す。図２において縦軸は、紫外線酸化装置３出口における液体の過酸化水素濃度に対する触媒混合塔４出口における液体の過酸化水素濃度から求めた過酸化水素の分解率（％）、横軸は触媒樹脂に対する通液速度（ＳＶ）を示す。図２において、過酸化水素の分解率（％）は符号Ｈで示し、実施例２の結果は符合ＰＥ２で示す四角形の点で表し、比較例３の結果はＣＥ３で示す三角形の点で表す。実施例２では触媒混合塔４にはアニオン交換樹脂と触媒樹脂とが充填され、触媒樹脂の割合はアニオン交換樹脂に対して５重量％であるため、触媒樹脂に対する通液速度としてはＳＶ＝１０６５となる。
【００６９】
触媒樹脂単独で処理する比較例３では、過酸化水素の分解率は通液速度が大きくなるに従って低下し、過酸化水素の分解率と通液速度との関係は図２に示す直線状になることが示された。一方、触媒樹脂とアニオン交換樹脂との混合床で処理した実施例２の結果は比較例３の試験結果から導かれた直線から想定される過酸化水素分解率よりはるかに高いことが示された。
【００７０】
本発明は、ＬＳＩやウェハなどの半導体製品の製造や、医薬品製造などに用いられる超純水製造装置に適用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 超純水製造装置
２ 貯留タンク
３ 紫外線酸化装置
４ 触媒混合塔
５ 膜脱気装置
６ 脱塩装置
７ 膜濾過装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超純水製造装置に関し、特に、溶存酸素などの不純物濃度が極めて低い超純水を得ることができる超純水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超純水製造装置として、前処理システム、一次純水システム、および二次純水システム（または「サブシステム」）を備えるものが知られている。このような超純水製造装置では、工業用水などの原水を、凝集沈殿装置などを備えた前処理システムで処理したのち、脱塩装置などを備えた一次純水システムで処理して一次純水を得、さらに、二次純水システムでこの一次純水から微量の不純物を除去して、比抵抗が１５〜１８ＭΩ・ｃｍ程度の超純水を製造する。
【０００３】
このようにして製造された超純水は、半導体製品の洗浄などに使用されるが、超純水に有機物や金属などの不純物が含まれていると、パターン欠陥などの半導体 製品の不良を招く恐れがある。このため、超純水を製造する際、これらの不純物は極力、除去することが求められる。特に、近年の半導体製品の高集積化に伴って、超純水の水質に対する要求は厳しくなっており、超純水の有機物（ＴＯＣ）濃度は１μｇ／Ｌ未満、金属濃度１ｎｇ／Ｌ未満であることが求められている。
【０００４】
また、超純水に溶存酸素が含まれていると、半導体製品の酸化皮膜の厚さをコントロールしにくくなることから、超純水の溶存酸素濃度についても、極力、低減することが求められている。具体的には、近年では超純水の溶存酸素濃度を５μｇ／Ｌ未満とすることが求められている。
【０００５】
そこで、超純水製造装置で製造される超純水の溶存酸素濃度を低減するために、紫外線酸化装置後段に、イオン交換装置および膜脱気装置が配置されている超純水製造装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
超純水製造装置に設けられた紫外線酸化装置は、紫外線を照射して、一次純水に含まれる微量の有機物を酸化分解する。有機物の酸化分解により生じた二酸化炭素などは、紫外線酸化装置の後段に設けられたイオン交換装置で除去される。紫外線酸化装置による紫外線照射処理では、紫外線の照射量が過剰となることにより、過酸化水素やオゾンなどが生成されることがある。紫外線酸化装置で生成された過酸化水素などは、後段のイオン交換装置で分解されて酸素を生成するため、溶存酸素濃度が上昇する。
【０００７】
これに対し、特許文献１に記載された超純水製造装置は、イオン交換装置後段に膜脱気装置を設けるため、イオン交換装置で過酸化水素などが分解されて生じた酸素を除去し、超純水の溶存酸素濃度を低減できる。
【０００８】
しかし、過酸化水素などはイオン交換装置に充填されているイオン交換樹脂を分解する。このため、紫外線酸化装置後段にイオン交換装置を設ける場合、イオン交換樹脂が分解され、イオン交換装置から分解生成物が溶出する。こうした溶出物質は、超純水の水質を悪化させる原因となる。また、膜脱気装置からは微量の金属イオンが溶出し、超純水の水質低下の原因となる。
【０００９】
このため、膜脱気装置後段に、さらに、不純物除去装置を設けることが考えられるが、膜脱気装置前段に設けられたイオン交換装置から溶出した物質は、後段に設けられた不純物除去装置の負荷を増大させる。不純物除去装置の負荷が高いと、この不純物除去装置の寿命が短くなる。
【００１０】
不純物除去装置などの超純水製造装置構成部材を交換する際、超純水製造装置の運転は停止される。超純水製造装置の停止中は、半導体製品の製造が停止され、また、超純水製造装置の運転再開に際しては、二次純水システムを殺菌洗浄した後、超純水製造装置内に滞留した液体を排出するために、１２〜２４時間程度の時間をかけて、装置を立ち上げる必要がある。
【００１１】
このため、超純水製造装置は長期に渡り、連続運転できるものであることが求められ、例えば、連続して３年以上運転できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−２９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、紫外線酸化装置後段に設けられるイオン交換装置からの溶出物質を低減し、長期間、高水質の超純水を連続して製造できる超純水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の超純水製造装置は、少なくとも紫外線酸化装置を備え、一次純水を被処理液として処理して超純水を製造する超純水製造装置において、紫外線酸化装置後段に、担体に触媒が担持された触媒担体と、アニオン交換樹脂とを有する触媒混合塔が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る紫外線酸化装置と触媒混合塔とは、一次純水を被処理液として導入して超純水を製造する超純水製造装置の二次純水システムを構成する。一次純水は、前処理装置により、懸濁物質などを除去した濾過水を、さらに一次純水システムにより処理して得られるもので、比抵抗１０ＭΩ・ｃｍ以上で、水以外の不 純物が少ない液体である。
【００１６】
紫外線酸化装置は、紫外線ランプを備え、この一次純水に僅かに含まれる有機物を分解する装置である。紫外線酸化装置に設けられる紫外線ランプとしては、２５４ｎｍ付近または１８５ｎｍ付近の波長の紫外線を照射できるランプを用い、例えば低圧水銀ランプなどを使用する。１８５ｎｍ付近の波長の紫外線は、２５４ｎｍ付近の波長の紫外線に比べ、有機物分解能力が高く、好ましい。紫外線酸化装置の構造は、滞留型、または流通型など任意の構造を採用できる。
【００１７】
触媒混合塔は、触媒が担体に担持されてなる触媒担体と、アニオン交換樹脂とを同一塔内に保持する。紫外線酸化装置後段に、触媒のみを保持する触媒塔とアニオン交換樹脂のみを保持するアニオン交換塔とをこの順に配置することも考えられるが、二次純水システムを簡素化するため、アニオン交換樹脂と触媒担体とは同一塔内に保持することが好ましい。また、触媒混合塔は、触媒担体とアニオン交換樹脂以外に、例えばカチオン交換樹脂などを含んでもよい。
【００１８】
触媒混合塔内において、アニオン交換樹脂と触媒担体とは分離されて保持されてもよく、混合された状態で保持されてもよい。触媒混合塔を、アニオン交換樹脂と触媒担体とを分離した状態で保持する、いわゆる複層式のものとする場合、被処理液の流入側に触媒担体層を配置し、流出側にアニオン交換樹脂層を配置することが好ましい。
【００１９】
触媒混合塔は、アニオン交換樹脂に対して、触媒担体を３〜２０重量％、特に８〜１３重量％の比率で混合して構成することが好ましい。触媒担体の混合比率が少なすぎると、過酸化水素の分解効率が低下する。一方、触媒担体の混合比率が多すぎると触媒担体自体から溶出する物質の溶出量が増大する。
【００２０】
触媒混合塔に充填されるアニオン交換樹脂は、非再生型の強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましいが、弱塩基性のアニオン交換樹脂を用いることもできる。また、アニオン交換樹脂の基体の種類に特に制限はなく、例えば、スチレン系、アクリル系、メタアクリル系、およびフェノール系のものを使用できる。アニオン交換樹脂の基体の構造にも特に限定はなく、ゲル型、ポーラス型、およびハイポーラス型のものなどを用いることができ、特にゲル型のものは好適に使用できる。
【００２１】
担体に担持させる触媒としては、過酸化水素を分解できるものであれば特に制限なく使用できる。具体的には、パラジウム、二酸化マンガン、または塩化第二鉄などが挙げられる。これらの中で、パラジウムを含むパラジウム合金は、触媒自体から溶出する溶出物質の量が少ないため、好適に使用できる。
【００２２】
触媒を担持させる担体としては、イオン交換樹脂、活性炭、アルミナ、およびゼオライトなどが挙げられる。特に、アニオン交換樹脂を担体として触媒を担持させた触媒担体である触媒樹脂はアニオン交換樹脂と均一に混合しやすく、好ましい。
【００２３】
触媒担体の大きさおよび形状に特に制限はなく、粒状、およびペレット状のいずれも使用できる。しかし、多角形状の触媒担体は、触媒混合塔から流出して後段の装置の負荷となる恐れがあるため、アニオン交換樹脂などのイオン交換樹脂に担持された球形の触媒担体を用いることが好ましい。
【００２４】
触媒混合塔への被処理液の通液速度は、ＳＶ＝１０〜２００ｈｒ−１程度とすることが好ましい。被処理液の通液方向に制限はない。しかし、触媒担体と、アニオン交換樹脂とでは、比重が異なる場合があるため、両者の混合状態を適正な状態に保つために、下向流とすることが好ましい。
【００２５】
本発明では、触媒混合塔後段に膜脱気装置を配置し、膜脱気装置後段に、脱塩装置をさらに配置することが好ましい。
【００２６】
膜脱気装置としては、脱気膜を介して、被処理液が導入される空間（以下、「液体室」という）と、被処理液中の気体が移行される空間（以下、「吸気室」という）とが形成されたものが用いられる。吸気室は真空ポンプなどによって減圧されており、液体室に導入した被処理液に含まれる気体を、脱気膜を介して吸気室側に移行させ、被処理液中の気体を除去する。
【００２７】
膜脱気装置に備えられる脱気膜としては、酸素、窒素、および二酸化炭素などの気体を透過させる一方、液体を透過させない膜であれば特に制限なく使用できる。脱気膜の具体例としては、シリコンゴム系、テトラフルオロエチレン系、ポリテトラフルオロエチレン系、ポリオレフィン系、およびポリウレタン系などの疎水性の高分子膜がある。脱気膜の形状としては、中空糸膜状、平膜状などがある。
【００２８】
膜脱気装置後段に設ける脱塩装置は、電気式脱塩装置、またはイオン交換樹脂塔などの任意のものを使用できる。イオン交換樹脂塔は、アニオン交換樹脂の単床層とカチオン交換樹脂の単床層とを同一の塔内に備えた複層式のものを使用してもよく、あるいはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混合した混合床を備えた混床式のものを使用してもよい。また、アニオン交換樹脂の単床のアニオン交換塔とカチオン交換樹脂の単床のカチオン交換塔とを直列に接続して脱塩装置を構成してもよい。
【００２９】
上記の脱塩装置の中で、強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とを混合した混合床を備えた非再生型イオン交換樹脂塔は、イオン除去能力が高く、脱塩装置から溶出する物質が少なく、特に好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、紫外線酸化装置で有機物を分解し、被処理液である一次純水に含まれる有機物を除去する。有機物の酸化分解により生じた二酸化炭素などの分解生成物は、有機物酸化装置後段に配置された触媒混合塔で、塔内に保持されたアニオン交換樹脂により吸着され、除去される。このため、本発明に係る超純水製造装置は、陰イオン成分による負荷が高い場合でも、高水質の超純水を製造できる。
【００３１】
紫外線酸化装置から排出される液体（以下、「酸化処理水」という）には、過酸化水素やオゾンなどが含まれる。酸化処理水に含まれる過酸化水素などは、アニオン交換樹脂と接触すると、分解されて酸素を生成するとともに、アニオン交換樹脂を分解する。本発明では、過酸化水素などを含む酸化処理水が導入される触媒混合塔に、アニオン交換樹脂とともに触媒担体が充填されていることから、過酸化水素などは担体に担持された触媒と優先的に反応して分解され、アニオン交換樹脂の分解が抑制される。このため、触媒混合塔から排出される液体（以下、「混合塔流出水」という）中に溶出する樹脂分解物を低減できる。
【００３２】
また、本発明では、触媒混合塔内に触媒担体が保持されていることから、酸化処理水に含まれる過酸化水素などの分解が促進される。このため、触媒混合塔流出水中には過酸化水素などがほとんど残存しない。したがって、本発明によれば、触媒混合塔の後段に設けられた脱気膜装置を通過した液体中に過酸化水素などが残存することを防止し、脱気膜装置後段で、過酸化水素などが分解して酸素が生成され、溶存酸素濃度が高くなることを防止できる。
【００３３】
さらに、触媒混合塔後段に膜脱気装置を配置することで、触媒混合塔で過酸化水素などが分解されて生じた酸素などの気体を除去できる。また、膜脱気装置後段に、脱塩装置を配置することにより、膜脱気装置から溶出した金属イオンなどのイオン性物質を除去できるため、金属濃度が１ｎｇ／Ｌ未満の高水質の超純水を製造できる。
【００３４】
膜脱気装置の前段には、アニオン交換樹脂と触媒担体とを含む触媒混合塔が配置されているため、触媒混合塔から溶出する物質量が少なく、後段の脱塩装置は長期に渡り、継続して使用できる。したがって、本発明によれば、溶存酸素や金属などの不純物濃度が極めて低い、高水質の超純水を長期間、連続して製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る超純水製造装置の模式図である。
【図２】実施例２および比較例３の試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、図面を用いて本発明について詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る超純水製造装置１の模式図である。超純水製造装置１は、貯留タンク２、紫外線酸化装置３、触媒混合塔４、膜脱気装置５、脱塩装置６、および限外濾過膜を備えた膜濾過装置７を備えている。貯留タンク２内には、図示しない前処理システム、および一次純水システムにより処理された一次純水が貯留されている。
【００３８】
前処理システムは、凝集沈殿装置や濾過装置などを備え、工業用水などの原水に含まれる懸濁物質や有機物の一部を除去する。一次純水システムは、前処理システムから供給される液体（濾過水）中の不純物を除去して、比抵抗１０ＭΩ・ｃｍ以上、溶存酸素濃度０〜１０００μｇ／Ｌ、有機物濃度０〜２０μｇ／Ｌ、金属濃度が０〜１μｇ／Ｌ程度の一次純水を製造するシステムである。一次純水システムは、例えば、脱塩装置、逆浸透膜濾過装置、および脱気装置などで構成される。
【００３９】
紫外線酸化装置３、触媒混合塔４、膜脱気装置５、脱塩装置６、および膜濾過装置７は、一次純水を被処理液とし、一次純水に含まれる微量の不純物を除去して超純水を製造し、二次純水システム、またはサブシステムとも称される。
【００４０】
本実施形態では、紫外線酸化装置３は、１８５ｎｍ付近および２５４ｎｍ付近の波長の紫外線を照射する低圧水銀ランプ（１４０Ｗ、１０本）を備えている。
【００４１】
触媒混合塔４は、強塩基性アニオン交換樹脂と、アニオン交換樹脂を担体としてパラジウムを担持させた触媒担体である触媒樹脂とが混合された触媒混合床を備えている。触媒樹脂は、アニオン交換樹脂に塩化パラジウムの酸性溶液を接触させることにより調整したものである。触媒混合床は、この触媒樹脂を、強塩基性アニオン交換樹脂に対して、５〜１０重量％となるように混合して構成している。
【００４２】
膜脱気装置５は、ポリプロピレン系の高分子膜を中空糸状に形成された気体分離膜を備え、この気体分離膜を介して、液体室と吸気室とが対向するように設けられている。膜脱気装置５では、液体室に被処理液を導入し、吸気室を減圧することにより、被処理液に含まれる気体を吸気室側に移行させ、溶存酸素濃度を１μｇ／Ｌ未満、全溶存ガス濃度を３０００ｎｇ／Ｌ未満とする。
【００４３】
脱塩装置６は、強塩基性カチオン交換樹脂と強酸性アニオン交換樹脂とを、１対１の割合で混合した混合床を備えた混床式のイオン交換樹脂塔である。また、脱塩装置６の後段には、限外濾過膜を備えた膜濾過装置７を設けている。
【００４４】
貯留タンク２、紫外線酸化装置３、触媒混合塔４、膜脱気装置５、脱塩装置６、および膜濾過装置７は、この順に配置され、隣接する機器は、配管により直列に接続されている。超純水製造装置１は、これらの機器以外のものを含んでもよい。例えば、紫外線酸化装置３の前段には、熱交換器を設けることができる。
【００４５】
本実施形態に係る超純水製造装置１では、貯留タンク２に一時的に貯留された一次純水を、送液ポンプ（図示せず）などの送液手段により、貯留タンク２から紫外線酸化装置３へ導入する。紫外線酸化装置３では、被処理液としての一次純水に含まれる有機物が分解されるとともに、過酸化水素などが生成される。また、紫外線酸化装置３での紫外線照射により、一次純水が殺菌され、バクテリアなどの増殖が抑制される。
【００４６】
紫外線酸化装置３で処理された液体は、酸化処理水として紫外線酸化装置３から排出される。酸化処理水は、触媒混合塔４の被処理液として、触媒混合塔４内にＳＶ＝１０〜２００ｈｒ−１程度、好ましくはＳＶ＝５０〜１５０ｈｒ−１で通液する。触媒混合塔４に導入された酸化処理水は、触媒混合床を構成する触媒樹脂と接触し、過酸化水素などが分解されて除去されるとともに、強塩基性アニオン交換樹脂と接触することにより、炭酸イオンなどが除去される。
【００４７】
触媒混合塔４で処理された液体は、混合塔流出水として触媒混合塔４から排出され、膜脱気装置５に供給される。膜脱気装置５は、混合塔流出水を被処理液とし、混合塔流出水に含まれる溶存酸素などの気体を除去する。膜脱気装置５で脱気処理されて得られる液体（以下、「脱気処理水」という）は、触媒混合塔４や膜脱気装置５から流出した微量の不純物を含む。
【００４８】
そこで、脱気処理水を、さらに脱塩装置６に供給し、溶存イオンを除去する。本発明では、この脱塩装置６は非再生型のイオン交換樹脂塔であり、イオン交換樹脂の吸着量が飽和点に達した場合は、イオン交換樹脂を取替える。
【００４９】
本発明では、紫外線酸化装置３とこの脱塩装置６との間に、触媒担体とアニオン交換樹脂とを含む触媒混合塔が設けられていることから、脱塩装置６の負荷は低い。このため、脱塩装置６を小型化することができる、あるいは、脱塩装置６に充填されたイオン交換樹脂の交換頻度を少なくして３年以上の長期連続運転ができる。
【００５０】
脱塩装置６で処理された液体（以下、「脱塩処理水」という）は、膜分離装置７に供給され、脱塩装置６で除去されなかった金属微粒子などの不溶性成分が除去される。膜分離装置７から排出される液体は、不純物濃度が極めて低い超純水である。このように、本発明の超純水製造装置１によれば、比抵抗１８〜１８．２５ＭΩ・ｃｍ程度で、有機物濃度（ＴＯＣ）１μｇ／Ｌ未満、溶存酸素濃度５μｇ／Ｌ未満、金属濃度１ｎｇ／Ｌ未満の超純水を得ることができる。
【００５１】
膜濾過装置７から排出された超純水は、配管を通じて、半導体製品洗浄装置（図示せず）などが設けられたユースポイント８へ供給される。また、図に示すように、ユースポイント８で使用されなかった超純水は、配管を通じて貯留タンク２へ循環させる。これにより、超純水製造装置１を常時稼動させ、配管などで超純水が滞留し、バクテリアが繁殖することや、装置構成部材から金属などの物質が溶出することによる水質低下を防止する。
【実施例】
【００５２】
［実施例１］
図１に示した超純水製造装置１を用い、原水を前処理装置および一次純水システムで処理して得られた一次純水を被処理液として処理し、超純水を製造した。前処理装置としては、凝集沈殿装置および砂濾過装置を備えたものを用いた。また、一次純水システムとしては、２床３塔式イオン交換樹脂塔、逆浸透膜装置、および真空脱気装置を備えたものを用いた。
【００５３】
原水の水質は、電気伝導度２０ｍＳ／ｍ、ＴＯＣ濃度７００〜１２００μｇ／Ｌ、溶存酸素濃度６〜８ｍｇ／Ｌ、金属濃度０〜２０ｍｇ／Ｌ、一次純水の水質は、比抵抗１７．８ＭΩ・ｃｍ、ＴＯＣ濃度１〜５μｇ／Ｌ、溶存酸素濃度１０〜５０μｇ／Ｌ、金属濃度１０〜１００ｎｇ／Ｌであった。また、触媒混合塔４への通液速度はＳＶ＝８０とした。
【００５４】
［比較例１］
図１の超純水装置１の触媒混合塔４に代えて、強塩基性アニオン交換樹脂と強酸性カチオン交換樹脂との混床式のイオン交換樹脂塔を配置し、さらに、脱塩装置６を取り除いて超純水製造装置を構成した。すなわち、比較例１では、一次純水を、紫外線酸化装置、混床式イオン交換樹脂塔、膜脱気装置、および限外膜濾過装置の順で通水して、超純水を製造した。
【００５５】
混床式イオン交換樹脂塔は、触媒樹脂を含まない以外は実施例１と同じ構成で、紫外線酸化装置、膜脱気装置、および限外膜濾過装置の構成は実施例１と同じとした。
【００５６】
［比較例２］
比較例２として、比較例１の超純水製造装置の膜脱気装置後段に、実施例１で用いたイオン交換装置と同じイオン交換装置を配置した。すなわち、比較例２では、一次純水を紫外線酸化装置、混床式イオン交換樹脂塔、膜脱気装置、混床式イオン交換樹脂塔、および限外膜濾過装置の順で通水して超純水を製造した。
【００５７】
表１に、実施例および比較例の各装置出口で採取した液体中の過酸化水素濃度を示す。なお、以下の表において、「ＵＶ」は紫外線酸化装置、「ＡＤＩ」は触媒混合塔、「ＭＤ」は膜脱気装置、「ＤＩ１」は混床式イオン交換樹脂塔、「ＤＩ２」は混床式イオン交換樹脂塔、「ＵＦ」は限外膜濾過装置を意味する。また、数値単位は、金属濃度を除いて全て、μｇ／Ｌとする。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表２に、実施例および比較例の各装置出口で採取した液体中の溶存酸素濃度を示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表３に、実施例および比較例の各装置出口で採取した液体中のＴＯＣ濃度を示す。
【００６２】
【表３】
【００６３】
表４に、実施例および比較例の各装置出口で採取した液体中の金属（Ｆｅ）濃度を示す。表４については、数値の単位はｎｇ／Ｌである。
【００６４】
【表４】
【００６５】
表１〜４に示す通り、比較例においては、限外濾過膜出口水（超純水）の溶存酸素濃度、ＴＯＣ濃度、または金属濃度のいずれかが高くなったのに対し、実施例では、過酸化水素水濃度、溶存酸素濃度、およびＴＯＣ濃度はいずれも１μｇ／Ｌ未満であり、金属濃度も１ｎｇ／Ｌ未満で、高水質の超純水を製造することができた。
【００６６】
［実施例２］
実施例２として実施例１と同様に図１に示す超純水製造装置１を用い、触媒混合塔４に通液される被処理液の通液速度を変えて試験を行なった。具体的には、触媒混合塔４への通液速度は実施例１ではＳＶ＝８０としたのに対し、実施例２ではＳＶ＝５３とした。なお触媒混合塔４に供給される紫外線酸化装置３出口液の過酸化水素濃度は、実施例１では表１に示すとおり１２μｇ／Ｌであったのに対し、実施例２では２９μｇ／Ｌであった。
【００６７】
［比較例３］
触媒混合塔４に代えて強塩基性アニオン交換樹脂を含まず触媒樹脂が単独で充填された触媒塔を用い、この触媒塔に通液速度を変化させて、通液する試験を行った。紫外線酸化装置３の出口液の過酸化水素濃度は実施例２と同じく２９μｇ／Ｌであった。
【００６８】
図２に実施例２および比較例３の試験結果を示す。図２において縦軸は、紫外線酸化装置３出口における液体の過酸化水素濃度に対する触媒混合塔４出口における液体の過酸化水素濃度から求めた過酸化水素の分解率（％）、横軸は触媒樹脂に対する通液速度（ＳＶ）を示す。図２において、過酸化水素の分解率（％）は符号Ｈで示し、実施例２の結果は符合ＰＥ２で示す四角形の点で表し、比較例３の結果はＣＥ３で示す三角形の点で表す。実施例２では触媒混合塔４にはアニオン交換樹脂と触媒樹脂とが充填され、触媒樹脂の割合はアニオン交換樹脂に対して５重量％であるため、触媒樹脂に対する通液速度としてはＳＶ＝１０６５となる。
【００６９】
触媒樹脂単独で処理する比較例３では、過酸化水素の分解率は通液速度が大きくなるに従って低下し、過酸化水素の分解率と通液速度との関係は図２に示す直線状になることが示された。一方、触媒樹脂とアニオン交換樹脂との混合床で処理した実施例２の結果は比較例３の試験結果から導かれた直線から想定される過酸化水素分解率よりはるかに高いことが示された。
【００７０】
本発明は、ＬＳＩやウェハなどの半導体製品の製造や、医薬品製造などに用いられる超純水製造装置に適用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 超純水製造装置
２ 貯留タンク
３ 紫外線酸化装置
４ 触媒混合塔
５ 膜脱気装置
６ 脱塩装置
７ 膜濾過装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線酸化装置を備え、一次純水を被処理液として導入して超純水を製造する超純水製造装置であって、
前記紫外線酸化装置後段に、担体に触媒が担持された触媒担体と、アニオン交換樹脂と、を有する触媒混合塔が配置されていることを特徴とする超純水製造装置。
【請求項１】
紫外線酸化装置を備え、一次純水を被処理液として導入して超純水を製造する超純水製造装置であって、
前記紫外線酸化装置後段に、担体に触媒が担持された触媒担体と、アニオン交換樹脂と、を有する触媒混合塔が配置されていることを特徴とする超純水製造装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１９４４０２（Ｐ２０１１−１９４４０２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８４２１（Ｐ２０１１−１２８４２１）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【分割の表示】特願２００６−５１１７０５（Ｐ２００６−５１１７０５）の分割
【原出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【分割の表示】特願２００６−５１１７０５（Ｐ２００６−５１１７０５）の分割
【原出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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