纯水制造方法及纯水制造装置的制造方法_3

文档序号:9465077阅读:来源:国知局
为0. 1~ 5 μ g/L〇
[0054] 关于紫外线强度调整的时期,在超纯水制造系统开始运转前,可于事前进行测试 设定条件;或者还可设置超纯水制造系统的紫外线氧化装置出口水的TOC浓度测定部件和 过氧化氢浓度测定部件以及基于这些测定值的紫外线强度调整部件,连续地或分次地控制 紫外线照射强度。
[0055] 如何调整紫外线氧化装置的紫外线照射强度并无特别限制,可调整电力,也可以 利用遮光构件、偏光膜等遮住紫外线。
[0056] 本发明中,利用紫外线照射强度的调整而降低TOC的理论如下所述。
[0057] 若紫外线照射强度小,则有机物分解难于进行,TOC的减少变得不够。若增大紫外 线照射强度,则进行有机物的分解,处理水的TOC浓度下降。但是,即便增大照射强度至一 定程度以上,也未见对应于照射强度的TOC分解率的提高,处理水的TOC浓度停止下降。推 测其原因如下:由于紫外线照射强度大,因此生成过多的OH自由基、过氧化氢变为高浓度, 而TOC越低,则OH自由基与有机物的接触效率变得越小,因此有机物分解变得不易进行。因 此,仅以降低TOC为目的,即使如以往般地过量照射紫外线,也仅是过氧化氢浓度、DO上升, 与TOC减少无关。
[0058] 所以,本发明中在充分减少TOC的基础上以抑制过氧化氢产生的照射强度照射紫 外线,解决TOC浓度降低与残留过氧化氢的问题。
[0059] 因此,上述1)的情况下,仅利用二次纯水制造装置的紫外线氧化装置进行UV调 光,以二次纯水制造装置的紫外线氧化装置出口的过氧化氢浓度达到1~30 μ g/L,TOC浓 度达到1~10 μ g/L的方式,测定二次纯水制造装置的紫外线氧化装置出口的TOC浓度及 过氧化氢浓度,基于该结果,调整二次纯水制造装置的紫外线氧化装置的紫外线照射强度, 或者基于预先进行的准备测试,调整紫外线照射强度以获得这种处理水。
[0060] 另一方面,三次纯水制造装置的紫外线氧化装置中,不考虑过氧化氢的生成,进行 TOC的分解。
[0061] 该1)的UV调光方法的情况中,三次纯水制造装置的紫外线氧化装置因不考虑 过氧化氢的生成,恐会有过多生成的过氧化氢的残留,在二次纯水制造装置的紫外线氧化 装置中,因进行UV调光而抑制过氧化氢的生成,因此减少流入三次纯水制造装置的过氧化 氢,结果减轻过氧化氢残留的问题,所以可获得TOC浓度、过氧化氢浓度、DO低的三次纯水。
[0062] 而且,上述2)的情况中,仅利用三次纯水制造装置的紫外线氧化装置进行UV调 光,以三次纯水制造装置的紫外线氧化装置出口的过氧化氢浓度达到1~20 μ g/L、TOC浓 度达到0. 1~5 μ g/L的方式,测定三次纯水制造装置的紫外线氧化装置出口的TOC浓度及 过氧化氢浓度,基于该结果,调整三次纯水制造装置的紫外线氧化装置的紫外线照射强度, 或者基于预先进行的准备测试,调整紫外线照射强度,以获得这样的处理水。
[0063] 另一方面,二次纯水制造装置的紫外线氧化装置不考虑过氧化氢的生成,进行TOC 的分解。
[0064] 该2)的UV调光方法的情况下,二次纯水制造装置的紫外线氧化装置因不考虑过 氧化氢的生成,恐会有过多生成的过氧化氢的残留,三次纯水制造装置的紫外线氧化装置 因进行UV调光而抑制过氧化氢的生成,因此减少三次纯水制造装置的紫外线氧化装置出 口的过氧化氢,结果减轻过氧化氢残留的问题,所以可获得TOC浓度、过氧化氢浓度、DO低 的三次纯水。
[0065] 而且,上述1)及2)的UV调光即使只进行任一者也可得本发明的效果,但优选进 行1)及2)两者、利用二次纯水制造装置的紫外线氧化装置和三次纯水制造装置的紫外线 氧化装置分别进行UV调光,使得二次纯水制造装置的紫外线氧化装置出口的过氧化氢浓 度为1~30 μ g/L、有机物浓度为1~10 μ g/L,三次纯水制造装置的紫外线氧化装置出口 的过氧化氢浓度为1~20 μ g/L、有机物浓度为0. 1~5 μ g/L。
[0066] 〈过氧化氢的分解〉 本发明中,虽然利用二次纯水制造装置的紫外线氧化装置和/或三次纯水制造装置的 紫外线氧化装置进行UV调光抑制过氧化氢的生成,但在用于充分减少TOC的紫外线照射强 度下,无法完全不产生过氧化氢。
[0067] 所以,优选在二次纯水制造装置的紫外线氧化装置的后段和/或三次纯水制造装 置的紫外线氧化装置的后段将从紫外线氧化装置流出的过氧化氢分解除去。
[0068] 〈过氧化氢分解催化剂〉 从过氧化氢分解效率、对超纯水制造系统的适应性的方面出发,优选过氧化氢的分解 使用过氧化氢分解催化剂。
[0069] 作为适用的过氧化氢分解催化剂,例如可举出在树脂载体等载体上担载有铂族金 属粒子的催化剂,优选为在树脂载体上担载有平均粒径1~50nm的铂族金属纳米粒子的催 化剂。
[0070] 此处作为铂族金属,例如钌、铑、钯、锇、铱及铂。这些铂族可单独使用1种,还可组 合使用2种以上,还可作为2种以上的合金使用,或可使用天然产出混合物的精制品未被分 离为单体者。其中,由于催化活性强,因此特别优选使用铂、钯、铂/钯合金的单独品或2种 以上的混合物。
[0071] 由于铂族金属对超纯水的溶出性低且催化活性高,因此可以很高的通水速度通 水,即使引起任何溶出,溶出浓度也被抑制,在抑制早期的水质恶化的方面优选。
[0072] 制造钼族金属纳米粒子的方法并无特别限制,例如可举出金属盐还原反应法、燃 烧法等。其中,金属盐还原反应法因容易制造,可获得稳定品质的金属纳米粒子,所以优选 使用。只要是金属盐还原反应法,例如在铂等的氯化物、硝酸盐、硫酸盐、金属络合物等的 0. 1~0. 4mmol/L的水溶液中添加4~20当量倍的醇、柠檬酸或其盐、甲酸、丙酮、乙醛等还 原剂,通过煮沸1~3小时,可制造金属纳米粒子。此外,例如在聚乙烯吡咯烷酮水溶液中 溶解1~2mmol/L的六氯铂酸、六氯铂酸钾等,添加乙醇等还原剂,在氮气环境下加热回流 2~3小时,从而可制造铂纳米胶质粒子。
[0073] 钼族的金属纳米粒子的平均粒径优选为1~50nm、更优选为I. 2~20nm,进一步 优选为1. 4~5nm。金属纳米粒子的平均粒径不足Inm时,对过氧化氢的分解除去的催化活 性恐会降低。金属纳米粒子的平均粒径超过50nm时,纳米粒子的比表面积变小,对过氧化 氢的分解除去的催化活性恐会降低。
[0074] 担载钼族的金属纳米粒子的载体并无特别限制,例如可举出氧化镁、氧化钛、氧化 铝、氧化硅-氧化铝、氧化锆、活性炭、沸石、硅藻土、离子交换树脂等。其中,特别优选使用 阴离子交换树脂。铂族的金属纳米粒子因具有电双层、带负电,因此可被稳定地担载于阴离 子交换树脂、难以剥离,担载于阴离子交换树脂的铂金属的金属纳米粒子对过氧化氢的分 解除去显示很强的催化活性。本发明所使用的阴离子交换树脂优选是以苯乙烯-二乙烯基 苯共聚物为母体的强碱性阴离子交换树脂,特别是凝胶型树脂更优选。而且,阴离子交换树 脂的交换基优选为OH形。OH形阴离子交换树脂的树脂表面变成碱性、促进过氧化氢的分 解。
[0075] 铂族金属纳米粒子对阴离子交换树脂的担载量优选为0. 01~0. 2重量%、更优选 为0. 04~0. 1重量%。金属纳米粒子的担载量不足0. 01重量%时,对过氧化氢的分解除 去的催化活性恐会不足。金属纳米粒子的担载量为〇. 2重量%以下时,相对于过氧化氢的 分解除去表现充分的催化活性,但通常无需担载超过0. 2重量%的金属纳米粒子。而且,当 增加金属纳米粒子的担载量时,金属向水中的溶出恐会变大。
[0076] 〈二次纯水制造装置的过氧化氢分解〉 二次纯水制造装置与三次纯水制造装置比较时,因 TOC负荷高,因此减少照射强度有 限,认为即使进行UV调光,也有依据流入水的TOC浓度在紫外线氧化装置中产生过氧化氢 的情况。此时,通过在二次纯水制造装置的紫外线氧化装置与混床式离子交换装置之间应 用填充有过氧化氢催化剂的催化剂塔,可进一步确实地减少过氧化氢对后段的负荷。
[0077] 需要说明的是,二次纯水制造装置中还可与离子交换树脂一起将过氧化氢分解催 化剂填充于紫外线氧化装置后的离子交换装置中。例如,当离子交换装置为将填充阳离子 填充树脂和阴离子填充树脂呈混床或层状填充、利用向下流通水运转时,则例如通过将过 氧化氢分解催化剂填充于这些离子交换树脂层之上,可以在含有过氧化氢的水接触离子交 换树脂之前利用过氧化氢分解催化剂将过氧化氢分解除去。如此,通过与离子交换树脂一 起将过氧化氢分解催化剂填充于离子交换装置内,由于可以在不增加新设备的情况下抑制 过氧化氢流向三次纯水制造装置,因此对既有设备的适用可能性变高。
[0078] 需要说明的是,作为过氧化氢分解催化剂朝离子交换装置的填充方法,可与离子 交换树脂混合进行填充,形成混床,如上所述也可在离子交换树脂层的上部、即在离子交换 树脂层的上游侧,独立设置过氧化氢分解催化剂的层而成为多层填充。
[0079] 〈三次纯水制造装置的过氧化氢分解〉 三次纯水制造装置中由于TOC负荷低,因此如上所述即使进行UV调光,因引起剩余的 OH自由基的生成,因而有无法充分减少过氧化氢浓度的情况。此时,优选在三次纯水制造装 置的紫外线氧化装置的后段设置过氧化氢分解催化剂塔,以过氧化氢分解催化剂塔将过氧 化氢分解。此时,因有过氧化氢的分解而引起氧的生成的情况,因而DO上升。DO高的水混 入离子交换装置时,会引起树脂的氧化劣化、引起TOC的溶出。由于在三次纯水制造装置的 混床式离子交换装置的后段没有TOC除去部件,因此必须抑制对离子交换装置的DO负荷。 因此,优
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