纯水制造方法及纯水制造装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2010年9月30日、申请号为"200980111862. 9"、发明名称为 "纯水制造方法及纯水制造装置"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种超纯水的制造方法以及装置，其为在用二次纯水制造装置及三次 纯水制造装置对一次纯水进行精制而制造高纯度的三次纯水时，利用二次纯水制造装置及 三次纯水制造装置的紫外线氧化工序，通过在抑制过氧化氢的生成的基础上高度地氧化分 解有机物（T0C成分)，制造将溶解氧（D0)、有机物、过氧化氢浓度减少至极限的高纯度超纯 水的方法以及装置。
【背景技术】
[0003] 以往的超纯水制造系统一般是由所谓的前处理装置、一次纯水制造装置、二次纯 水制造装置的3段装置构成的。但是，近年由于伴随半导体的细微化而要求水质的高度化， 多数采用在二次纯水制造装置的后段进一步设置三次纯水制造装置，得到更高纯度的水质 的系统。
[0004] 在超纯水制造系统的前处理装置中，实施原水的利用过滤、凝集沈淀、精密过滤膜 等的前处理，主要除去悬浮物质。藉由该前处理，通常水中的微粒子数变成IO 3个/毫升以 下。
[0005] -次纯水制造装置具备反渗透（RO)膜分离装置、脱气装置、再生型离子交换装置 (混床式或4床5塔式等)、电子去离子装置、紫外线（UV)照射氧化装置等氧化装置等，除去 前处理水中的大部分的电解质、微粒子、活菌等。一次纯水制造装置例如由2座的RO膜分 离装置及混床式离子交换装置，或离子交换纯水装置及RO膜分离装置构成。
[0006] 二次纯水制造装置由给水栗、热交换器、所谓低压紫外线氧化装置或杀菌装置的 紫外线照射装置、非再生型混床式离子交换装置或电子去离子装置、超滤（UF)膜分离装置 或精密过滤（MF)膜分离装置等膜过滤装置构成，还有进一步设置膜式脱气装置、真空式脱 气装置等的脱气装置、RO膜分离装置、电子脱盐离子装置等脱盐装置的情况。二次纯水制 造装置中，应用低压紫外线氧化装置，在其后段设置混床式离子交换装置，由此利用紫外线 将水中的有机物（T0C成分)氧化分解，利用离子交换将氧化分解的产物除去，减少对后段的 三次纯水制造装置的TOC负荷，使三次纯水(超纯水）中的TOC成分减少至极限。
[0007] 三次纯水制造装置具备与二次纯水制造装置相同的构成作为装置构成，由此进一 步精制二次纯水，制造高纯度的超纯水。
[0008] 二次纯水制造装置、三次纯水制造装置的各单元的主要反应部件、目的如下所述。
[0009] i)低压紫外线氧化装置；利用主波长185nm的紫外线将从前段流入的残留TOC氧 化分解为二氧化碳、羧酸等有机酸类。
[0010] ii)混床式离子交换装置；利用离子交换将被紫外线氧化分解而残留的碳酸离子、 有机酸类、阴离子性物质、由前段流入的金属离子、阳离子性物质除去。
[0011] iii)脱气装置；除去混入的DO (溶解氧）等的溶解气体。
[0012] iv) UF膜分离装置；除去微粒子。
[0013] 图2为表示以往的二次纯水制造装置20及三次纯水制造装置30的代表装置构成 的系统图。图中如、群(《、1?1、脱气、耶如下所示。
[0014] R0;反渗透膜分离装置 UVox ;紫外线氧化装置 MDI ;混床式离子交换装置 脱气；脱气装置 UF ;超滤膜分离装置 图2所示的超纯水制造系统中，一次纯水在二次纯水制造装置20中，经过槽1，依序以 反渗透膜分离装置2、紫外线氧化装置3及混床式离子交换装置4处理，得到二次纯水。二 次纯水的一部分在槽1中循环，其余部分送给三次纯水制造装置30。导入三次纯水制造装 置30的二次纯水经过槽5,依序以紫外线氧化装置6、混床式离子交换装置7、脱气装置8及 超滤膜分离装置9处理，得到三次纯水(超纯水)。将该超纯水的需要量供应给使用点，剩余 部分回到槽5。
[0015] 需要说明的是，此处所谓的"纯水"是指一般各用途规定的纯度高的水，此处为求 方便规定如下。但是，随原水水质、系统构成不同，也有在规定范围之外的情况。
[0016] (A) -次纯水 电阻率；IOM Ω · cm以上 TOC ;5 ~50 μ g/L (B) 二次纯水 电阻率；18ΜΩ .cm以上 (金属离子浓度：5ng/L以下、残留离子浓度：10ng/L以下） 微粒子数；1 _升中〇. I μm以上的微粒子为5个以下 TOC ;1 ~10 μ g/L (C) 三次纯水 TOC ;0· 1 ~5 μ g/L 微粒子数；I _升中〇. I μm以上的微粒子5个以下 可是，紫外线氧化装置的TOC成分的氧化分解部件为将水氧化分解产生OH自由基，藉 由该OH自由基将TOC成分氧化分解，通常在二次纯水制造装置的紫外线氧化装置、在三次 纯水制造装置的紫外线氧化装置中，紫外线照射量均是可充分氧化分解水中的TOC的过量 照射。但是，如此紫外线照射量多的紫外线氧化装置中，当被处理水的TOC浓度低时，由于 因水的分解而生成的OH自由基过多，剩余的OH自由基会合而成为过氧化氢。产生的过氧 化氢虽与后段的混床式离子交换装置的离子交换树脂接触而分解，此时会使离子交换树脂 劣化，因离子交换树脂的分解而重新生成来自离子交换树脂的T0C，成为所得超纯水的水质 降低的原因。而且，在通水后仍残留于混床式离子交换装置中的过氧化氢会使混床式离子 交换装置的后段脱气装置、UF膜劣化。
[0017] 并且，若过氧化氢在离子交换装置、进一步在后段的脱气装置、UF膜分离装置内分 解时，产生以下的反应，生成氧而增加水中的D0。 2H2〇2^ 2H 2〇+〇2 因此，为了解决这种过氧化氢所引起的问题，提出了如下方案：在紫外线氧化装置与混 床式离子交换装置之间设置填充有阴离子交换树脂的阴离子交换塔、填充有碳系吸附剂的 吸附塔，在混床式离子交换装置的前段将紫外线氧化装置中所产生的过氧化氢除去后，通 水至混床式离子交换装置。
[0018] 通过设置阴离子交换塔、吸附塔，在混床式离子交换装置的前段除去过氧化氢，虽 可解决起因于过氧化氢的混床式离子交换装置的离子交换树脂的劣化、进一步解决其后段 脱气装置等劣化的问题，但在以往的纯水制造装置中，由于没有充分考虑阴离子交换塔、吸 附塔的TOC的产生，因此即使将它们应用于二次纯水制造装置，仍有无法得到TOC浓度低的 超纯水的问题。
[0019] 即，通过过氧化氢与阴离子交换树脂相接触，虽分解除去过氧化氢，但由此具有因 阴离子交换树脂的劣化所导致的来自树脂的TOC成分溶出的问题。
[0020] 而且，即使是碳系吸附剂，也具有TOC溶出的问题。
[0021] 而且，在利用阴离子交换树脂、活性炭的过氧化氢的分解中，还具有分解率低、无 法充分除去过氧化氢、在后段生成氧、增加 DO的问题。
[0022] 所以，与其将紫外线氧化装置所产生的过氧化氢在混床式离子交换装置的前段除 去，不如期望开发防止紫外线氧化装置的过氧化氢产生的本身。
[0023] 需要说明的是，下述专利文献1提出了如下方案：使被处理水接触在载体上担载 了平均粒径1~50nm的铂族金属纳米粒子的过氧化氢分解催化剂来除去过氧化氢的方法； 虽然记载了将填充有这种过氧化氢分解催化剂的过氧化氢分解装置设置于紫外线氧化装 置的后段，但无法防止紫外线氧化装置的过氧化氢产生本身。
[0024] 专利文献1 :特开2007-185587号公报。
【发明内容】
[0025] 本发明的目的在于提供一种纯水制造方法及纯水制造装置，其为在用二次纯水制 造装置及三次纯水制造装置对一次纯水进行精制而制造纯水时，极力抑制二次纯水制造装 置、三次纯水制造装置的过氧化氢的生成，进一步将其分解除去以使生成的过氧化氢对后 段装置不产生负荷，制造将TOC、D0、过氧化氢浓度减少至极限的高纯度超纯水的纯水制造 方法及纯水制造装置。
[0026] 本发明的纯水制造方法包含以下工序： 通过对有机物浓度5~50 μ g/L的一次纯水照射紫外线将水中的有机物氧化分解的第 1紫外线氧化工序， 通过使第1紫外线氧化工序的处理水接触离子交换树脂而进行去离子，制造二次纯水 的第1去离子工序， 通过对经过第1去离子工序的二次纯水照射紫外线将水中的有机物氧化分解的第2紫 外线氧化工序，和 通过使第2紫外线氧化工序的处理水接触离子交换树脂而进行去离子，制造三次纯水 的第2去离子工序；其特征在于： 在第1紫外线氧化工序中，以该第1紫外线氧化工序的处理水的有机物浓度成为1~ 10 μ g/L的照射强度照射紫外线， 同时在第2紫外线氧化工序中，以该第2紫外线氧化工序的处理水的有机物浓度成为 0. 1~5 μ g/L的照射强度照射紫外线。
[0027] 本发明的纯水制造装置包含： 通过对有机物浓度5~50 μ g/L的一次纯水照射紫外线将水中的有机物氧化分解的第 1紫外线氧化部件， 通过使第1紫外线氧化部件的处理水接触离子交换树脂而进行去离子，制造二次纯水 的第1去尚子部件， 通过对经过第1去离子部件的二次纯水照射紫外线将水中的有机物氧化分解的第2紫 外线氧化部件，和 通过使第2紫外线部件的处理水接触离子交换树脂而进行去离子，制造三次纯水的第 2去离子部件，其特征在于： 在第1紫外线氧化部件中，以该第1紫外线氧化部件的处理水的有机物浓度成为1~ 10 μ g/L的照射强度照射紫外线， 同时在第2紫外线氧化部件中，以该第2紫外线氧化部件的处理水的有机物浓度成为 0. 1~5 μ g/L的照射强度照射紫外线。
[0028] 本发明的优选第1方案的