JP2000241402A - 水中の微量有機物測定装置 - Google Patents

水中の微量有機物測定装置

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JP2000241402A
JP2000241402A JP11040257A JP4025799A JP2000241402A JP 2000241402 A JP2000241402 A JP 2000241402A JP 11040257 A JP11040257 A JP 11040257A JP 4025799 A JP4025799 A JP 4025799A JP 2000241402 A JP2000241402 A JP 2000241402A
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water
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JP11040257A
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Masayoshi Ito
正義 伊藤
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Kurita Water Industries Ltd
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Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中に含まれる微量有機物を酸化分解した際
に生成する無機物イオンの影響を排除して、水中の微量
有機物の存在と、そのおおよその種類及び濃度を把握す
ることができる水中の微量有機物測定装置を提供する。 【解決手段】 試料水中の有機物を酸化分解する酸化分
解手段と、酸化分解した処理水中のイオンを測定するイ
オンクロマトグラフを備えた測定手段とからなる水中の
微量有機物測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中に存在する微
量の有機物を測定する装置に係り、特に、半導体製造分
野で使用される超純水中の極微量の有機物をも測定可能
な微量有機物測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程において使用される超純
水にあっては、その水中に存在する微量の有機物が製造
工程に影響を及ぼすことから、その濃度(含有量)を正
確に把握すること、或いは極めて微量な有機物であって
も、その存在を確実に把握することが必要となる。特
に、近年の著しい半導体の高集積化に伴い、より高感度
に超純水中の微量有機物を測定し、その存在や濃度を把
握することが求められている。
【0003】従来、超純水中の有機物の測定には、超純
水中の有機物を紫外線照射装置や加熱処理装置等の酸化
分解装置で分解して有機物の炭素を重炭酸イオンに転換
し、その電気伝導度を測定するか、或いは水中から炭酸
ガスを分離し赤外線で測定することにより、有機物を炭
素濃度として測定する方法が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機物
を炭素濃度としてとらえる従来の測定方法では、μg/
Lのレベルまでの定量しかできず、超純水中に存在する
極微量の有機物の存在を確認したり、その濃度を正確に
測定することはできなかった。
【0005】また、超純水中に存在する有機物として、
クロロホルム(CHCl3)、ポリ塩化ビニル(−(C
2CHCl)n−)等の有機塩素化合物、ポリスチレン
スルホン酸(PSA:−(CH(C65SO3H)C
2)−)等の有機硫黄化合物、尿素(CO(N
22)等の有機窒素化合物が知られている。これらの
有機物は、塩素、硫黄、窒素などの元素が結合してお
り、分解すると重炭酸イオンだけではなく、塩化物イオ
ン、硫酸イオン、硝酸イオンなどの無機物イオンを生成
する。このため、電気伝導度計で測定した場合には、分
解によって生成した無機物イオンまでも測定されてしま
い、重炭酸イオン、即ち炭素濃度としての正確な測定が
できないという不具合もあった。
【0006】本発明は、上記従来の問題点を解決し、水
中に含まれる微量有機物を酸化分解した際に生成する無
機物イオンの影響を排除して、水中の微量有機物の存在
と、そのおおよその種類及び濃度を把握することができ
る水中の微量有機物測定装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の水中の微量有機
物測定装置は、試料水中の有機物を酸化分解する酸化分
解手段と、酸化分解した処理水中のイオンを測定するイ
オンクロマトグラフを備えた測定手段とを有することを
特徴とする。
【0008】本発明の微量有機物測定装置であれば、有
機物の酸化分解で生成した重炭酸イオン、塩化物イオ
ン、硫酸イオン、硝酸イオン等の無機物イオンの存在の
有無ないしはその存在量をそれぞれイオンクロマトグラ
フで測定することにより、無機物イオンの影響を受ける
ことなく、高感度に有機物の定性ないし定量を行なうこ
とができる。また、本発明の微量有機物測定装置では、
有機物の酸化分解により生成する無機物イオンの測定結
果のみからも有機物の存在を把握することができると共
に、当該有機物のおおよその種類と濃度を推定すること
も可能である。
【0009】このように、本発明の装置により、酸化分
解で生成する無機物イオンのみから求めた有機物濃度
は、従来にない新しい水質指標として期待できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
【0011】図1は本発明の水中の微量有機物測定装置
の実施の形態を示す構成図である。
【0012】図1に示す水中の微量有機物測定装置は、
超純水等の試料水中の有機物を分解する酸化分解部と、
分解した処理水中のイオン成分を測定する測定部とから
構成される。
【0013】酸化分解部は、バルブV1,V2を開き、試
料水ボトル1中の試料水を、ポンプ2で紫外線酸化装置
3に送給して試料水中の有機物を紫外線の照射により酸
化分解し、処理水を処理水ボトル4に受ける構成とされ
ている。
【0014】図示の装置では、酸化分解部の酸化分解手
段として、構成が単純で操作が容易な紫外線酸化装置3
が用いられているが、本発明において、酸化分解手段と
しては、これに限らず、加熱分解装置でも良く、水中の
有機物を酸化分解可能なものであればその他のものも採
用することができる。
【0015】紫外線酸化装置3は、高純度石英製の配管
に試料水を通し、この通水部の近傍に設置した紫外線照
射ランプを点灯させることにより、紫外線を試料水に照
射するものである。紫外線の照射により、有機物が効率
的に分解され、重炭酸イオンと、有機物に結合していた
塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン等の無機物イオ
ンが生成する。
【0016】この紫外線酸化装置3による紫外線照射エ
ネルギーは、2W・hr以上とするのが好ましい。即
ち、本発明者らが、一般的な紫外線酸化装置の最大照射
エネルギーである8W・hr(60分照射)の時の分解
効率を100%とした際のイオン濃度増加率(分解効
率)と照射エネルギーとの関係を求めた結果、図2に示
す如く、2W・hr以上の照射エネルギーに設定するこ
とで水中の微量有機物の80%以上を酸化分解できるこ
とが判明した。なお、この照射エネルギーは、超純水製
造装置に通常使用されている紫外線酸化装置の照射エネ
ルギー(1W・hr以下)を上回るものである。
【0017】紫外線照射エネルギーは、紫外線酸化装置
の紫外線ランプの出力(W)と照射時間(hr)との積
で表される。従って、ランプ出力を一定とし、紫外線酸
化装置内の水の滞留時間を変えることで照射エネルギー
を制御することができる。即ち、通常の紫外線酸化装置
において、60分の照射で8W・hrであるから、1W
・hrあたり7.5分となり、従って、2W・hr以上
の照射エネルギーをかけるためには、照射時間を15分
以上にすれば良く、これにより、水中の有機物を十分に
酸化分解することができる。
【0018】一方、酸化分解により生成したイオンを含
む処理水中のイオン成分を測定して有機物濃度を算出す
る測定部は、酸化分解部から送給される処理水中のイオ
ン成分を濃縮する濃縮カラム5が組み込まれると共に、
検出器6の直前にサプレッサー7を組み込んだ、イオン
を数十ng/Lのオーダーまで検出可能な濃縮型イオン
クロマトグラフを採用しており、高感度にイオン成分を
検出できる構成とされている。
【0019】即ち、この測定部では、酸化分解部の処理
水ボトル4から送給された処理水を、バルブV3の操作
により濃縮カラム5に送給して濃縮し、分離水は系外へ
排水する。そして、濃縮カラム5で濃縮された濃縮水を
分離カラム8に注入する。次いで、溶離液ボトル9から
溶離液を注入し、分離カラム8に吸着されたイオン成分
を展開及び溶離させる。溶離液とサプレッサー7を経て
検出器6に送給し、イオン成分を検出する。10は、分
離カラム8の再生液ボトルである。
【0020】このような微量有機物測定装置による、水
中の微量有機物の測定は次のように実施される。
【0021】まず、酸化分解部において、試料水を紫外
線酸化装置3に通水して水中の有機物を分解し、得られ
た処理水を測定部に送給してイオン成分を測定する。
【0022】このイオン成分の測定に当っては、各イオ
ン成分毎に測定を行えることから、他の無機物イオンを
除外した重炭酸イオンのみのピークを検出し、その面積
から炭素濃度としての正確な有機物濃度をppbオーダ
ーまで測定することができる。
【0023】また、より一層高感度の測定を行なう場合
には、試料水をまず測定部に通水し、予め試料水中のイ
オン成分の濃度(Ci)を測定する。次に、試料水を酸
化分解して得られた処理水を、測定部で測定して、酸化
分解後の処理水中のイオン濃度(Co)を測定する。次
いで、この処理水中のイオン濃度Coから酸化分解前の
試料水中のイオン濃度Ciを差し引くことにより、試料
水中の有機物の酸化分解で生成した塩化物イオン、硫酸
イオン、硝酸イオン等の無機物イオン濃度、即ち有機物
に起因するイオン成分の各々の濃度を求める。
【0024】このように、高感度に検出される無機物イ
オンで有機物の存在を把握することができ、また、各成
分の測定濃度に基いてpptオーダーまでの微量分析を
行なうことができる。
【0025】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0026】なお、以下の実施例では、紫外線酸化装置
として栗田工業(株)製「紫外線酸化装置」を用い、濃
縮型イオンクロマトグラフとしては横河電機(株)製
「IC−7000」を用いた。
【0027】実施例1 図1の装置を用いて、超純水製造装置A〜Dで製造され
た各超純水中の微量有機物の測定を行なった。紫外線酸
化装置における照射エネルギーは2W・hrとした。
【0028】まず、酸化分解処理水について、重炭酸イ
オン濃度のみの測定を行ない、その結果から、全有機炭
素濃度(TOC,C換算)を求めた。その後、上記の如
く、酸化分解前後の各無機物イオン濃度の差から酸化分
解により生成した塩化物イオン、硫酸イオン及び硝酸イ
オンの濃度を求め、この結果から塩素濃度、硫黄濃度、
窒素濃度を算出し、結果を表1に示した。
【0029】比較例1 比較のため、実施例1で試料水とした各超純水につい
て、紫外線酸化装置で分解した後、生成した重炭酸イオ
ン濃度を電気伝導度計で測定する従来法により全有機炭
素濃度(TOC,C換算)を求め、結果を表1に示し
た。
【0030】
【表1】
【0031】表1より明らかなように、本発明の装置に
よれば、従来法よりも一桁小さいオーダーまで微量有機
物を測定することができ、しかも、無機物イオンの種類
と濃度が正確に測定できることから、おおよその有機物
の種類と濃度を推定することができる。
【0032】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の水中の微量
有機物測定装置によれば、超純水等の水中の微量有機物
を正確に測定することができる。また、有機物の酸化分
解により生成する無機物イオンのみからも有機物の存在
を把握することができると共に、おおよその有機物の種
類と濃度を推定することも可能となる。
【0033】本発明の装置を実際の超純水プロセスに適
用してイオン交換塔、膜分離装置等の各装置間の水質を
測定することで、有機物の発生源の特定、除去法の開発
が可能になり、これにより、超純水の更なる高純度化を
達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水中の微量有機物測定装置の実施の形
態を示す構成図である。
【図2】紫外線照射エネルギーとイオン濃度増加率との
関係を示すグラフである。
【符号の説明】
3 紫外線酸化装置 5 濃縮カラム 6 検出器 7 サプレッサー 8 分離カラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/18 G01N 33/18 C D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料水中の有機物を酸化分解する酸化分
    解手段と、酸化分解した処理水中のイオンを測定するイ
    オンクロマトグラフを備えた測定手段とを有することを
    特徴とする水中の微量有機物測定装置。
  2. 【請求項2】 イオンクロマトグラフにより無機物イオ
    ンを測定する請求項1に記載の水中の微量有機物測定装
    置。
  3. 【請求項3】 試料水が超純水である請求項1又は2に
    記載の水中の微量有機物測定装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257773A (ja) * 2008-04-11 2009-11-05 Japan Organo Co Ltd 親水性非イオン物質含有量の測定装置および測定方法
JP2014122915A (ja) * 2008-09-16 2014-07-03 Kimoto Denshi Kogyo Kk 浮遊粒子状物質測定装置およびこれを用いた浮遊粒子状物質測定方法
CN103995060A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 西安热工研究院有限公司 一种电厂水汽中痕量有机物成分测量方法及装置
WO2024204721A1 (ja) * 2023-03-31 2024-10-03 国立研究開発法人産業技術総合研究所 窒素・炭素含有化合物の測定方法および測定装置

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