JPH0957261A

JPH0957261A - ２段式逆浸透膜処理方法

Info

Publication number: JPH0957261A
Application number: JP24543495A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kuwata; 政博桑田; Chikakazu Murata; 周和村田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】２段逆浸透法によって原水を処理する当たり
電気伝導率の低い処理水を得る方法を提供する。【解決手段】逆浸透膜法により原水から一次透過水を
得る第１次逆浸透膜工程と、逆浸透膜法により一次透過
水から二次透過水を得る第２次逆浸透膜工程とを備える
２段式逆浸透膜処理方法において、原水のｐＨを７．２
から７．８の範囲に調整して、第１次逆浸透膜工程に給
水する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原水から逆浸透膜
法により一次透過水を得る第１次逆浸透膜工程と、一次
透過水から逆浸透膜法により二次透過水を得る第２次逆
浸透膜工程とを備える２段式逆浸透膜処理方法に関し、
更に詳細には、発電所のボイラー用補給水として、半導
体装置の製造工場或いはその他の工場で使用する純水と
して、更にはそれらの工場で使用される超純水を製造す
るための原水として最適な純水を製造する２段式逆浸透
膜処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の微細化及び高集積化の傾向
と共に、半導体装置の製造工程で使用される超純水の水
質に対する要求は、益々厳しくなっている。そのため
に、超純水を製造するための原水、即ち純水に対して
も、益々高いレベルの水質、例えば従来に比べて電気伝
導率の一層低い純水が要求されている。ところで、従
来、純水の製造に当たっては、原水を主としてイオン交
換装置により処理して純水を得て来たが、イオン交換樹
脂を再生する薬剤を必要とするとともに再生の際に排出
される再生廃液の処理設備を必要とするので、イオン交
換装置を小型化して再生薬剤の使用量を減少させるとと
もに再生廃液の排出量を減少させたいと言う要求が高ま
っている。更には、純水製造装置の敷地面積を節減する
ためにイオン交換装置および再生廃液の処理設備を小型
化して装置の省スペース化を図ることが必要になってい
る。

【０００３】そこで、これらの要求に対処して、従来、
純水の製造方法として採用されてきた方法、例えば陰陽
両イオン交換樹脂を組み合わせる方法、前段の逆浸透膜
法と後段のイオン交換樹脂法とを組み合わせる法などに
代わって、前段に２段逆浸透膜法を使用することによっ
て、後段のイオン交換装置を不要とするかあるいは小型
化しようとする提案が成されている。

【０００４】２段逆浸透膜法とは、原水を、順次、第１
逆浸透膜装置及び第２逆浸透膜装置に通水し、これによ
り純度の高い水質の純水を得るようにした方法であっ
て、例えば、第１逆浸透膜装置から流出した全カチオン
が１０ppm 前後の一次透過水を第２逆浸透膜装置に通す
ことにより、全カチオンが１ppm 前後ないしそれ以下の
二次透過水の処理水を得ることができる。

【０００５】ところで、２段逆浸透膜法で純水を製造す
る場合、炭酸は比較的容易に逆浸透膜を透過して、二次
透過水中に残留するので、結果的に得られる純水の水質
が悪くなると言う問題があった。

【０００６】この問題を改善するために、第１逆浸透膜
装置に供給する原水、あるいは第２逆浸透膜装置に給水
する一次透過水にアルカリを添加して水中の炭酸を逆浸
透膜で除去可能な炭酸水素イオンや炭酸イオンに変化さ
せてから逆浸透膜処理する方法が提案されている。例え
ば、特開昭６１−４５９１号公報は、第１逆浸透膜装置
に供給する原水のｐＨを５以下とし、かつ第２逆浸透膜
装置に給水する一次透過水のｐＨを９以上にすることを
提案している。また、特開昭６２−４２７８７号公報
は、２段の逆浸透膜装置の上流に脱炭酸装置を設けて、
脱炭酸装置への給水のｐＨを４．０〜６．０にすること
により原水中の炭酸水素イオン、炭酸イオン等の炭酸系
イオンを遊離の炭酸に変化させて炭酸ガスとして除去し
た後に、第１逆浸透膜装置に通水し、次いで第２逆浸透
膜装置に給水する１次透過水のｐＨを８〜９とすること
を提案している。また、特開平１−２３１９８８号公報
は、２段の逆浸透膜装置の上流に脱炭酸装置を設けて、
脱炭酸装置への給水のｐＨを４．０〜４．５にすること
により原水中の炭酸系イオンを炭酸ガスとして除去した
後に、脱炭酸処理した原水のｐＨを８．０〜８．５とし
て２段の逆浸透膜装置に給水することを提案している。
更には、特開平４−１６２７９号公報は、２段の逆浸透
膜装置に給水する原水のｐＨを８．６±０．２にするこ
とを提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の２段逆浸透膜法では、二次透過水、即ち処理水中の炭
酸の残留量は低くなるが、処理水の電気伝導率は必ずし
も低くならないと言う欠点があった。これでは、電気伝
導率の低い純水を必要とする半導体装置の製造工場等か
らの水質要求に相反することになるので、電気伝導率の
低い処理水を得ることができる２段逆浸透膜法の開発が
要望されていた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、２段逆浸透膜法
によって原水を処理するに当たり可及的に電気伝導率の
低い処理水を得る方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来の２
段逆浸透膜法では、第１逆浸透膜装置に給水する原水の
ｐＨ、又は第２逆浸透膜装置に給水する一次透過水のｐ
Ｈを８以上に調整しており、そのために比較的多量のア
ルカリ、例えば苛性ソーダを原水又は一次透過水に添加
することが必要になること、その結果、二次透過水、即
ち２段逆浸透膜法で処理した処理水中にｐＨ調整用に添
加したナトリウムイオンなどの金属イオンが比較的多く
残存することになるので、低い電気伝導率の処理水を得
ることができないと推論した。そこで、本発明者等は、
研究の末、２段逆浸透膜法の第１逆浸透膜装置に導入す
る原水のｐＨと二次透過水の電気伝導率との関係につい
て一つの注目すべき事実を種々の実験を通して見い出し
た。次にその実験を説明する。実験例先ず、本実験で使用した実験装置の概略構成を図２に示
すフローシートを参照して説明する。本実験装置４０
は、原水を脱炭酸処理する脱炭酸塔４２と、脱炭酸処理
した原水を収容する中間タンク４４と、逆浸透膜として
東レ（株）製のＳＵ７２０をそれぞれ使用した第１逆浸
透膜装置４６と、第２逆浸透膜装置４８とから構成さ
れ、更に、脱炭酸塔４２に流入する原水のｐＨを調整す
るために塩酸を注入する注入管が脱炭酸塔４２への給水
管に接続され、また、第１逆浸透膜装置４６への給水の
ｐＨを調整するために中間タンク４４に苛性ソーダ水溶
液を添加する添加管が中間タンク４４に設けてある。

【００１０】実験に当たっては、新潟県工業用水を除濁
して得た水を原水として使用した。先ず、脱炭酸塔４２
に給水する原水に塩酸水溶液を注入してｐＨを４．５に
調整した後、脱炭酸塔４２にて脱炭酸処理を施し、中間
タンク４４に収容した。次いで、脱炭酸処理した原水を
収容した給水タンク４４に苛性ソーダ水溶液を注入して
第１逆浸透膜装置４６に給水する原水のｐＨを所定の値
に調整した後に第１逆浸透膜装置４６及び第２逆浸透膜
装置４８に順次通水し、第２逆浸透膜装置４８から流出
する二次透過水の電気伝導率を測定した。実験では、第
１逆浸透膜装置４６に給水する原水のｐＨを５．５から
８．５の範囲で変化させ、そのｐＨの原水に対応する二
次透過水の電気伝導率を測定し、その測定結果を原水の
ｐＨと対比させて図３に示した。

【００１１】図３に示した結果から判るとおり、二次透
過水の電気伝導率は、第１逆浸透膜装置４６に給水する
原水のｐＨが７．２及び７．８の点で臨界的に低下し、
７．２及び７．８の間では０．５μＳ／ｃｍ以下であっ
た。特に、第１逆浸透膜装置４６に給水する原水のｐＨ
が７．６〜７．７付近では極小値を示し、二次透過水の
電気伝導率は、最低値の０．２μＳ／ｃｍ程度を示し
た。

【００１２】以上の知見に基づいて、上記目的を達成す
るために、本発明に係る２段逆浸透膜法は、逆浸透膜法
により原水から一次透過水を得る第１次逆浸透膜工程
と、逆浸透膜法により一次透過水から二次透過水を処理
水として得る第２次逆浸透膜工程とを備える２段式逆浸
透膜処理方法において、原水のｐＨを７．２から７．８
の範囲に調整して、第１次逆浸透膜工程に給水すること
を特徴としている。

【００１３】また、原水中の炭酸系イオンの除去には脱
炭酸工程を設けることが有効であり、その際には、本発
明に係る２段逆浸透膜法は、原水を脱炭酸処理する脱炭
酸工程と、脱炭酸処理した原水から逆浸透膜法により一
次透過水を得る第１次逆浸透膜工程と、一次透過水から
逆浸透膜法により二次透過水を処理水として得る第２次
逆浸透膜工程とを備える２段式逆浸透膜処理方法におい
て、脱炭酸処理した原水のｐＨを７．２から７．８の範
囲に調整して、第１次逆浸透膜工程に給水することを特
徴としている。

【００１４】本発明方法は、電気伝導率の低い純水を必
要とする発電所向けや半導体装置の製造工場向けの純水
製造方法として最適であり、また本発明方法をイオン交
換法と組み合わせることにより、電気伝導率が低く、か
つナトリウムイオン等のイオン濃度の極めて低い純水を
製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して、本
発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。図１は
本発明に係る２段逆浸透膜法を実施する装置の一例の構
成を示すフローシートである。本例の水処理装置１０
は、高速繊維濾過装置１２と膜濾過装置１４とからなる
除濁装置と、脱炭酸塔１６と、脱炭酸処理した原水を収
容する中間タンク１８と、第１逆浸透膜装置２０と、第
２逆浸透膜装置２２とを備えている。更に、脱炭酸塔１
６に流入する原水のｐＨを調整するための第１薬剤注入
設備と、中間タンク１８に薬剤を投入して第１逆浸透膜
装置２０への給水のｐＨを調整するための第２薬剤注入
設備とが設けてある。

【００１６】第１薬剤注入設備は第１薬剤槽２４と第１
薬剤ポンプ２６とｐＨ計２８とを備えており、第２薬剤
注入設備は第２薬剤槽３０と第２薬剤ポンプ３２とｐＨ
計３４とｐＨ計３４の測定値に基づいて第２薬剤ポンプ
３２を回転数制御して薬剤注入量を制御する制御装置３
６とを備えている。第２薬剤ポンプ３２の回転数制御に
代えて、流量調節弁を第２薬剤ポンプ３２の吐出管に設
け、流量調節弁の開度を調節することにより薬剤注入量
を制御しても良い。尚、原水を通水するためのポンプ等
は、簡単にするために図示していない。

【００１７】高速繊維濾過装置１２は、いわゆる高速流
式の繊維濾過装置であって、繊維素の間に懸濁物を捕捉
できるように、多数の繊維素を集合させた繊維束や繊維
塊等の懸濁物捕捉用の担体を容器内に多数内蔵させて構
成した濾過装置である。繊維素の濾材には、例えば太さ
が１０μm 〜８０μm 程度、長さが数十cm〜数ｍのアク
リル繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の非燃
単繊維を多数（例えば、数十〜数百本）束ねた長繊維束
を多数使用する。そのような長繊維束の下端を容器内部
の下部に設けられた目板に固定し、長繊維束の各上端を
容器上方に伸ばして自由端にした箒状の濾材になってい
る。このような長繊維束の濾材を有する濾過装置に下降
流で原水を通すことにより、懸濁物を効率良く捕捉する
ことができる。

【００１８】膜濾過装置１４は、その仕様に関し特に限
定されるものではなく、膜としては、セラミック等の無
機膜、又は酢酸セルロース系、ポリスルホン系、ポリプ
ロピレン系、ポリエチレン系、ポリアクリロニトリル系
など高分子化合物からなる有機膜等をチューブ状、プリ
ーツ状、中空糸状、スパイラル状、平膜状にしたものを
使用できる。本例では、旭化成工業（株）製のＬＮＶ−
５０１０（商品名）の限外濾過膜（ＵＦ）を用いたクロ
スフロー式の膜濾過装置で構成されている。また、大流
量の原水を膜濾過する場合には、中空糸膜を数百〜数千
本束ねてケースに入れたモジュール式の膜濾過装置を使
用することもできる。尚、膜濾過装置１４は、全量濾過
式でも良く、また精密濾過膜（ＭＦ）を使用しても良
い。

【００１９】脱炭酸塔１６は、既知の脱炭酸塔であっ
て、例えばラシヒリング等の気液接触用充填材を充填し
た充填層１６ａを有する塔で構成され、塔の上部から原
水を流下させ、塔下部から空気を導入して充填層内で気
液接触させ、原水中の炭酸を炭酸ガスとしてを除去す
る。また、塔の上部から真空ポンプ等でガスを吸引す
る、いわゆる真空式脱気塔でも良い。これにより、炭酸
水素イオン、炭酸イオン等の炭酸系イオンを炭酸ガスと
して原水から除去することができるので、第２逆浸透膜
装置２２から流出する二次透過水の炭酸系イオン濃度が
低くなる。

【００２０】第１逆浸透膜装置２０及び第２逆浸透膜装
置２２では、ポリアミド系樹脂や酢酸セルロース系、ポ
リスルホン系、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポ
リアクリロニトリル系など高分子化合物からなる有機膜
等をチューブ状、プリーツ状、中空糸状、スパイラル
状、平膜状にしたものを使用できる。本例では、東レ
（株）製のＳＵ７２０を逆浸透膜として使用している。

【００２１】以下に、図１を参照して、上述の水処理装
置を使用した本発明方法の実施を説明する。まず、原水
を高速繊維濾過装置１２に、次いで膜濾過装置１４に通
水し、除濁する。次いで、第１薬剤注入設備により塩酸
水溶液を除濁原水に注入し、ｐＨを４．０から４．５の
範囲に調整して原水中の炭酸系イオンを遊離の炭酸に変
化させる。次いで、ｐＨ調整した除濁原水を脱炭酸塔１
６の上部から流下させて充填層１６ａ内で塔下部から導
入した空気と気液接触させて原水中の炭酸を炭酸ガスと
して除去する。除去された炭酸ガスは、塔上部から排出
される。

【００２２】脱炭酸処理された原水は、炭酸系イオン濃
度の低い水質となって中間タンク１８に流入し、一時的
に滞留すると共にそこでｐＨが７．２から７．８の範囲
になるように調整され、これにより、脱炭酸処理後の原
水中に残留する少量の炭酸が逆浸透膜で除去可能な炭酸
水素イオン及び／又は炭酸イオンに変化させることがで
きる。ｐＨ調整は、第２薬剤注入設備によりアルカリ溶
液、例えば苛性ソーダ水溶液を中間タンク１８に添加す
ることより行われる。ｐＨ調整された原水は、第１逆浸
透膜装置２０及び第２逆浸透膜装置２２を経て二次透過
水として流出する。二次透過水は、炭酸濃度及び電気伝
導率の低い良好な水質の純水であって、本水処理装置１
０の処理水として系外に送水される。一方、第１逆浸透
膜装置２０の濃縮液は、一部系外に排出され、残りは中
間タンク１８に戻され、また第２逆浸透膜装置２２の濃
縮液はその全量が中間タンク１８に戻されて、再度第１
及び第２逆浸透膜装置２０、２２に給水される。

【００２３】上述の水処理装置１０を使用することによ
り、本発明方法に従って炭酸濃度及び電気伝導率の低い
純水を容易に製造することができる。尚、上述の水処理
装置１０は本発明方法を実施する装置の一例であって、
例えば除濁装置を別の形式の装置に代え、或いは炭酸系
イオン濃度やカルシウム、マグネシウム等の硬度成分の
極めて低い原水の場合には、脱炭酸塔を省略することも
できる。また、本発明方法とイオン交換法とを組み合わ
せて、二次透過水をイオン交換装置に通水することによ
り、発電所のボイラ用補給水として、或いは半導体装置
の製造工場その他の産業で使用する超純水の原水として
最適な純水を製造することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明方法によれば、第１次及び第２次
逆浸透膜工程を備えた２段式逆浸透膜処理方法におい
て、２段の逆浸透膜装置に給水する原水のｐＨを７．２
から７．８に調整して、第１次逆浸透膜工程に送水する
ことにより、電気伝導率の低い純水を製造することがで
きる。本発明方法により得た純水は、半導体装置の製造
工場等で必要とする電気伝導率の低い超純水を製造する
ための原水として最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施する水処理装置の構成を示す
フローシートである。

【図２】実験装置の構成を示すフローシートである。

【図３】実験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１０水処理装置１２高速繊維濾過装置１４膜濾過装置１６脱炭酸塔１８中間タンク２０第１逆浸透膜装置２２第２逆浸透膜装置２４第１薬剤槽２６第１薬剤ポンプ２８ｐＨ計３０第２薬剤槽３２第２薬剤ポンプ３４ｐＨ計３６制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】逆浸透膜法により原水から一次透過水を
得る第１次逆浸透膜工程と、逆浸透膜法により一次透過
水から二次透過水を処理水として得る第２次逆浸透膜工
程とを備える２段式逆浸透膜処理方法において、原水のｐＨを７．２から７．８の範囲に調整して、第１
次逆浸透膜工程に給水することを特徴とする２段式逆浸
透膜処理方法。
【請求項２】原水を脱炭酸処理する脱炭酸工程と、脱
炭酸処理した原水から逆浸透膜法により一次透過水を得
る第１次逆浸透膜工程と、一次透過水から逆浸透膜法に
より二次透過水を処理水として得る第２次逆浸透膜工程
とを備える２段式逆浸透膜処理方法において、脱炭酸処理した原水のｐＨを７．２から７．８の範囲に
調整して、第１次逆浸透膜工程に給水することを特徴と
する２段式逆浸透膜処理方法。