JPS6227090A - 過酸化水素の除去方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、過酸化水素を比較的多量に含有する水溶液か
ら過酸化水素を除去し、これを放流可能とする過酸化水
素の除去方法およびその装置に関するものである。

〈従来技術〉 半導体を製造する電子工業では製品の洗浄に、各種イオ
ンはもとより、微粒子、生菌、ＴＯＣなどの不純物を極
限値まで除去した、いわゆる超純水が用いられる。この
ような超純水は濾過、イオン交換処理、逆浸透膜処理、
紫外線殺菌等あらゆる技術を駆使して製造されるが、当
該超純水の純度を維持するために、超純水を移送する配
管は定期的に洗浄される。当該配管洗浄は特に配管の滞
留部に沈着するスライムの除去や、接液部全般の殺菌の
ために行うもので、洗浄剤としては通常、０．１５重量
％〜０．２５重景％の過酸化水素の水溶液が用いられる
。

したがって電子工業では当該洗浄に用いた過酸化水素の
水溶液が定期的に廃液として排出されることとなる。

このような過酸化水素を含む水溶液はそのまま放流する
ことができないので、従来は当該廃液に亜硫酸ナトリウ
ムなどの還元剤を添加し、過酸化水素の酸化力を中和し
た後放流している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら従来の還元剤を用いて上記中和を行う方法
は以下のような欠点を有している。

まず過酸化水素と亜硫酸ナトリウムの反応時間が２〜３
時間と比較的長く、したがって反応槽もそれだけ大きく
なり、当該廃′／＆量が多い場合は反応槽の設置面積を
広（必要とするし、またその処理液に過酸化水素が残留
しても、逆に亜硫酸ソーダが残留してもいずれの場合も
放流不適となり、酸やアルカリの中和反応と比較して放
流における認容範囲が極めて狭く、酸化還元の中和は技
術的にかなり難しく、これを自動化する場合制御が比較
的複雑となる。

したがってこのような反応槽、自動制御機構および攪拌
機構を備えた処理装置の設備費は比較的高価となり、か
つ定常的に亜硫酸ナトリウム等の還元剤も必要とするの
で、ランニングコストも高い。

本発明は従来の処理方法における、かかる欠点を除き、
設備面積をそれ程必要とせず、操作が簡単で、かつイニ
シャルコストおよびランニングコストが比較的安価な過
酸化水素の除去方法およびその装置を提供することを目
的とするものである。

〈問題点を解決する手段〉 本発明の第一発明は過酸化水素の除去方法に関するもの
で、過酸化水素を含む水溶液のｐＨを１０以上に調整し
て粒状活性炭充填層に通液することを特徴とするもので
あり、また本発明の第二発明は、本発明の方法を実施す
る装置に関するもので、槽内に粒状活性炭充填層を上下
二層に充填するとともにそれぞれの充填層の下方に空間
部を形成し、少なくとも上部粒状活性炭充填層の下方に
形成した空間部に外部へ通じるガス抜き管を連通し、上
部粒状活性炭充填層の上方部に過酸化水素を含む水溶液
の流入管を、下部粒状活性炭充填層の下方の空間部に処
理液の流出管をそれぞれ連通したことを特徴とするもの
である。

〈作用〉 本発明は過酸化水素を含む水溶液を粒状活性炭の充填層
に通液して、粒状活性炭の有する還元力を用いて水溶液
中の過酸化水素を分解除去するものであるが、本発明者
等の実験によれば、当該処理効果は粒状活性炭層に接触
させる当該水溶液のｐＨによって大幅に変化し、ｐＨを
１０以上、好ましくはｐＨを１０．５以上にしないと満
足する処理効果が得られないことを知見した。

すなわち後述する実施例で示したごとく、充填層高６０
０　＋ｎの粒状活性炭層に０．２重量％〜３．０重量％
の過酸化水素を含む水溶液をＬ　Ｖ　３　ｍ　／　Ｈ〜
Ｌ　Ｖ　７　ｍ　／　Ｈで通液した結果では、いずれも
当該水溶液のｐ　Ｈが９以下の場合は、短時間で処理液
に過酸化水素が漏出し、ｐＨを１０に上昇させると処理
液に僅かの過酸化水素が漏出するが、長時間処理するこ
とができ、またｐＨを１０．５まで上昇させると処理液
に過酸化水素は全く漏出せず、安定して長時間処理する
ことができた。

当該水溶液のｐＨを上昇させるといかなる理由で処理効
果が上昇するのか今のところ明確ではないが、前述の通
液状態を観察すると以下のような現象が生じている。

すなわち過酸化水素を含む水溶液が粒状活性炭層に接触
すると、直ちに分解反応が生し酸素が発生するが、水溶
液のｐＨが９以下では粒状活性炭の充填層の内部でも酸
素が発生し、それが気泡となって充填層内に閉じ込めら
れるが、水溶液のｐＨが１０以上となると当該気泡が充
填層内に閉じ込められることがない。

水溶液のｐＨが９以下における処理液の過酸化水素の漏
出は、前記気泡によって充填層内を水溶液がショートパ
ス（チャンネリング現象）することが起因していると考
えられる。

また水溶液のｐＨを１０以上に上昇させると充填層内に
気泡が生じないことから、接触ｐＨの上昇により明らか
に過酸化水素の分解速度が速くなり、そのため水溶液中
の過酸化水素のほとんどが粒状活性炭充填層の比較的上
層部で分解するものと考えられる。

いずれにしても過酸化水素を含む水溶液のｐＨを１０以
上に調整することは本発明の所期の目的を達するために
必須の要件である。

なお粒状活性炭に過酸化水素を含む水溶液を接触させて
過酸化水素を分解除去する際に、粒状活性炭の炭素成分
と過酸化水素の反応により、微量の一酸化炭素が発生す
るが、当該水溶液のｐＨをアルカリ性にすることにより
、当該−酸化炭素を処理液中に溶解させて固定すること
ができ、有毒ガスである一酸化炭素の発生による環境汚
染を防止できるという効果も奏する。

次に本発明の方法を実施する装置について以下に説明す
る。

前述したごとく、粒状活性炭層に過酸化水素を含む水溶
液を接触させると過酸化水素が分解し酸素が発生するの
で、当該酸素が粒状活性炭の充填層中に閉じ込められる
ことによるチャンネリング現象が生じないようにする必
要があるが、本発明においては前述したように接触ｐＨ
を上昇させることによりこれを回避するとともに、装置
的にも発生した酸素を効果的に排出できるような構造と
したものである。

第１図は本発明装置の実施態様の一例のフローを示す説
明図であり、上方が開放した槽１内に、液は通過するが
粒状活性炭は通過させないスクリーン２Ａおよび２Ｂ、
たとえば目牟反にサラン布を張ったものを上下二段に設
置し、それぞれのスクリーン２Ａおよび２Ｂの上部に粒
状活性炭を充填して、上部粒状活性炭層３および下部粒
状活性炭層４を形成する。なお下部粒状活性炭層４を形
成する場合は、スクリーン２Ａの下方に位置する槽１の
側胴マンホール（図示せず）から粒状活性炭を充填する
。また雨粒状活性炭層３および４の下方部にはそれぞれ
空間部Ｓ、およびＳ２を形成する。

上部粒状活性炭層３の上方部にディストリビュータ５を
設置し、当該ディストリビュータ５に過酸化水素を含む
水溶液である原液の流入管６の一端を連通し、さらに下
部粒状活性炭層４の下方に形成した空間部Ｓ２に処理液
の流出管７を連通ずるとともに、当該処理液の流出管７
に逆洗水流人管８を連通ずる。

またそれぞれの空間部Ｓ１およびＳ２に、上部粒状活性
炭層３の上方に形成される水面より上方まで立上げたガ
ス抜き管９を連通ずるとともに、当該ガス抜き管９に下
部粒状活性炭Ｎ４の逆洗排水を排出するための逆洗排水
流出管１０Ｂを連通ずる。

一方前記原液の流入管６に上部粒状活性炭層３の逆洗排
水を排出するための逆洗排水流出管１０Ａと力性ソーダ
溶液流入管１１の一端を連通し、当該力性ソーダ溶液流
入管１１の他端を注入ポンプに１２を介して力性ソーダ
溶液槽１３に連通ずる。なお原液の流入管６と力性ソー
ダ溶液流入管１１の接合点下流側に混合器１４を付設す
るとともに、当該混合器１４の下流側にｐＨ電極１５を
付設し、当該ｐ　Ｈ電極１５と注入ポンプ１２とをｐＨ
指示調節計１６を介して計装的に接続する。

なお１７はブロー管であり、１８〜２４はそれぞれ弁を
示す。

次に本装置の操作を以下に説明する。

運転の当初に粒状活性炭を充填して各層３および４を形
成するが、当該粒状活性炭に微粉炭が混入している場合
は、弁２３、弁２０、弁１９を開口して逆洗水流人管８
から逆洗水を流入し、各層３および４を適度に膨張させ
、微粉炭を含む逆洗排水を逆洗排水流出管１０Ａおよび
ＩＯＢから流出させる。なお当該逆洗工程は、以下に説
明する通液工程を続行するにしたがい各層３．４に懸濁
物質が詰まり、その圧力損失が上昇した際にも適宜に行
う。このような逆洗が終了した後、弁２４を開口して槽
内１の水をブロー管１７から排出する。

次いで弁１８、弁２１、弁２２を開口し、その他の弁は
閉じ、原液の流入管６から原液を流入し、処理液の流出
管７から処理液を得る通液を行う。

なお当該通液時に注入ポンプ１２を駆動して原液に力性
ソーダ溶液を混合し、原液のｐＨを１０以上、好ましく
は１０．５〜１１．０に調整する。

この調整はｐＨ電極１５によって測定されるｐＨが、あ
らかじめ定めた所定の範囲になるように、ｐＨ指示調節
計１６により計装的に注入ポンプ１２の力性ソーダ溶液
注入量を調節することにより行う。

ディストリビュータ５により均等に分配した原液を上部
粒状活性炭層３の上面に落下させ、当該層３、スクリー
ン２Ａ、下部粒状活性炭層４、スクリーン２Ｂを順次通
過させ、空間部ｓ２で集液し、処理液を処理液の流出管
７から流出する。なお槽内１の水を排出した後に前述の
通液を行うと通液の続行により、上部粒状活性炭層３の
上部、下部粒状活性炭層４の上部および空間部ｓ２の底
部に比較的薄い液面が形成される。

このような通液により原液中に存在する過酸化水素は粒
状活性炭層に接触することにより分解するが、当該分解
により発生する酸素の大部分は上部粒状活性炭層３の上
面から大気に放出される。

また上部粒状活性炭Ｎ３によって分解されずに残留する
小量の過酸化水素は下部粒状活性炭層４に接触する際に
直ちに分解され、当該分解によって発生した酸素は空間
部Ｓ１に連通したガス抜き管９から大気に放出される。

さらに空間部Ｓ２においてたとえ酸素が発生したとして
も空間部Ｓ２に連通したガス抜き管９から同様にして大
気に放出される。

このように本発明の装置は粒状活性炭を充填する槽を上
部開放型とし、かつ粒状活性炭充填層を上下二段に充填
し、上部粒状活性炭層３と下部粒状活性炭層４の間に空
間部ＳＩを設け、当該空間部Ｓ１に外部へ通じるガス抜
き管９を連通したので、発生する酸素を容易に槽外へ放
出することができ、粒状活性炭の充填層に気泡を発生さ
せることがなく、チャンネリング現象に起因する過酸化
水素の漏出を効果的に防止することができる。

なお槽１を密閉型とし、重力式通液によらず圧力式通液
とすることも可能であるが、その場合は、槽１の上部に
ガス抜き弁などを設置し、上部粒状活性炭層３から発生
する酸素を大気に放出するような構造とする必要がある
。

本発明装置におけるそれぞれの粒状活性炭層３．４の充
填層高は、４００　ｍｍ−６００龍が適当で、あまり厚
く充填すると充填層内に気泡が発生しやすくなるので好
ましくない。また通液流速は原液の過酸化水素の含有量
が多い程、低流速にする必要があるが、過酸化水素含有
量がたとえば０．２重量％の時はＬ　Ｖ　７　ｍ　／　
Ｈ前後、および過酸化水素含有量がたとえば３重量％の
時はＬ　Ｖ　３　ｍ　／　Ｈ前後が適当である。

〈効果〉 以上説明したごとく、本発明方法は粒状活性炭層に原液
を通過させるのみで過酸化水素を除去できるので、従来
法のような大きな反応槽を必要とせず、装置の設置面積
を小さくすることができ、かつ操作が簡単であるから自
動操作も容易であり、装置の設備費を従来のものより安
価とすることができ、さらに亜硫酸ナトリウムなどの還
元剤を用いないので、ランニングコストも大幅に低減で
きる。さらに粒状活性炭層に過酸化水素を含む水溶液を
接触させて粒状活性炭の有する還元力で過酸化水素を分
解除去する際に、原液のｐＨを１０以上に調整すること
により、粒状活性炭層の層内に気泡が発生するのを防止
し、原液のチャンネリング現象による処理液への過酸化
水素の漏出を効果的に防止することができる。

また本発明の装置は、槽内に粒状活性炭充填層を上下二
層に充填するとともに、それぞれの充填層の下方に空間
部を形成し、少なくとも上部粒状活性炭層の下方に形成
した空間部に、外部へ通じるガス抜き管を連通した構造
としたので、上部粒状活性炭層の処理液中に残留する過
酸化水素が、下部粒状活性炭に接触することにより分解
し、たとえ小量の過酸化水素が発生しても、前記ガス抜
き管から当該酸素を容易に槽外へ放出することができ、
上下二層の粒状活性炭層に気泡を発生させることがなく
、チャンネリング現象に起因する処理液の過酸化水素の
漏出をより効果的に防止することができる。

以下に本発明の効果を明確とするために実施例を説明す
る。

〔実施例〕

試験カラムに粒状活性炭、ダイヤホープ（登録商標）０
０８を６００鶴の高さに充填し、過酸化水素含有Ｎ０９
２重量％、１．０重量％、３．０重量％の原液について
、当該原液のｐＨをそれぞれ５．５．７．０．９．０．
１０．０．１０．５に調整して通液試験を行った。なお
通液流速は過酸化水素含有ｉ０．２重量％の原液につい
てはＬＶ７ｍ／Ｈ，過酸化水素含有量１．０重量％の原
液についてはＬＶ５ｍ／Ｈ１過酸化水素含有量３重量％
の原液についてはＬ■３ｍ／Ｈとした。

過酸化水素含有量０．２重量％の通液結果を第２図に、
過酸化水素含有量１．０重量％の通液結果を第３図に、
過酸化水素含有量３．０重量％の通液結果を第４図にそ
れぞれ示した。

第２図〜第４図に見られるごとく、原液のｐＨが９．０
以下では短時間で過酸化水素が漏出した。

また通液の状態を観察すると、ｐ　Ｈ９，０以下の場合
はいずれも充填層内に気泡が発生していることが認めら
れた。

また原液のｐＨが１０の場合は、処理液に僅かに過酸化
水素が漏出するものの長時間処理することができ、また
ｐＨが１０．５の場合は、処理液に過酸化水素が全く漏
出せずに安定して長時間処理することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施態様の一例のフローを示す説
明図であり、第２図、第３図、第４図はそれぞれ実施例
における通液結果を示すグラフで、縦軸に処理液の過酸
化水素（Ｈｚ　Ｏｚ　）の濃度を示し、横軸に処理時間
を示す。 １・・・槽　　　　　　　　２・・・スクリーン３・・
・上部粒状活性炭層 ４・・・下部粒状活性炭層 ５・・・ディストリビュータ ６・・・原液の流入管　　　７・・・処理液の流出管８
・・・逆洗水流人管　　　９・・・ガス抜き管１０・・
・逆洗排水排出管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、過酸化水素を含む水溶液から過酸化水素を除去する
   にあたり、当該水溶液のｐＨを１０以上に調整して粒状
   活性炭充填層に通液することを特徴とする過酸化水素の
   除去方法。 ２、過酸化水素を含む水溶液のｐＨを１０以上に調整し
   て粒状活性炭充填層に通液する装置であって、槽内に粒
   状活性炭充填層を上下二層に充填するとともにそれぞれ
   の充填層の下方に空間部を形成し、少なくとも上部粒状
   活性炭充填層の下方に形成した空間部に外部へ通じるガ
   ス抜き管を連通し、上部粒状活性炭充填層の上方部に過
   酸化水素を含む水溶液の流入管を、下部粒状活性炭充填
   層の下方の空間部に処理液の流出管をそれぞれ連通した
   ことを特徴とする過酸化水素の除去装置。