TW200412331A - Method of removing organic impurities from water - Google Patents

Description

200412331 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係有關高純水中三南甲燒（通s)之移除 。更誶言之，本發明係有關(但並非專指)藉由強化薄膜除 氣器的操作移除THMs。 【先前技術】 本發明之背景 由於若干理由，因此氣常用於水處理法中。氣係作為 消毒劑’能去除氨及其他含氮有機化合物，氣也可以控制 水的味道、氣味和顏色，而且還能去除黏液和藻類。然而 當氯和水中存在的腐植酸、黃酸及其他天然有機物 (Natural Organic Material，Ν0Μ)反應時會產生三_ 甲烷 (THMs)。 三鹵甲烷 THMs為存在於大部分都市用水中的最大類消毒副產物 (Disinfection by-products，DBP)。四種常見的 THMs 為氣 仿（CHC13)、一漠一氣甲烧（CHBr2C 1)、二氯一演甲燒 (CHClgBr)及溴仿（CHBr；3)。總三_甲烷（TTHM)係以此四種成 分的總濃度進行測量。此四者為B組致癌物質（顯示會導致 實驗動物的癌症）。氣仿顯然是大部分水系統中最常見的 。二溴一氯甲烷為具有最嚴重的癌症風險者，接著按順序 為溴仿、氣仿及二氯一溴甲烷。已經有使人聯想到TTHM與 200412331 特別是膀脱癌及可能性結腸癌和直腸癌之間關聯的研究 表1係表示THM化合物的物理性質。

在數種工業中，已逐漸形成對於具有特定性質之高純 水的要求。半導體工業的水純度要求為所有工業中最嚴格 ^南純水處理步驟及實施此等步驟所需之設備既複雜又 昂貴。1991年6月授予Mahmud之美國專利第5U6號 中所示的-種這類方法係以使用去離子水的純化单元為論 點。此專利係強調減少有機污染物。高純水處理設備係採 用各種技術以達到:欠ppb級的總有機碳(τ〇Μ 〇加。 ΠΚ：)濃度。在電子^中，存在於清洗用水中的 有機化合物會影響裝置良率和電特性。有機物和導致“混濁 有關。不規則的間極氧化層密度歸因於清洗用水中的有機 雜貝。電子和半導體工業的現行超純水標準係規定在處理 過程中與晶圓表面接觸的去離子水中取含量低於〗_ 。重要的是應注意為欲處理之T〇c中最難揮發的有機 成分。 一鹵甲烷係歸類為揮發性有機化合物⑽豺… C〇m卿我慨)。幫的分離，尤其是在微量等 200412331 級下移除，係對於無法容許此種雜質的電子工業提出挑戰 。用於連續移除揮發性有機鹵化物之裝置係已知於例如美 國專利第 4, 892, 664 ; 5, 004, 484 ; 5, 470, 478 ;和 5, 490, 941 號。 水中的THMs和其他鹵化有機物濃度可用高碘價的gAc 過濾器吸收使其降低至限制範圍内。其低分子量使其能自 由通過逆滲透（Reverse Osm〇sis，R〇)薄膜。用來減少高純 水系統中的TOC所常用的UV 1851^技術亦無法使氯仿改質 生成能離子交1奐移除的離子體。含溴之THM係藉由肝輻射 作用分解。料點相t接近水，以至於特別是在微量等級 下，使其難以藉由蒸餾而自水中分離。真空除氣對於較輕 的THMs (具有較少漠原子者）相當可行，但是對於其較重 的類似物則較不可行。 PCT/US00/21422/ (WO 01/12559)(c〇ca_c〇la 公司）中 揭示一種水處理（亦即移除微生物污染、碳酸氫鹽硬度、 VOCs/THMs、氣、濁度和重金屬彳 J7垔鱼屬）之合併方法，其係藉由加 熱破壞水中的碳酸齑gg石承疮你甘二、a 人夂辽鹽硬度使其成為可過濾沈澱物並且排 出水中氣體，以便收隼尤古7 φ P ^ ^ 果在超出水接觸密封障壁的上部空隙 中。在此貫例中，水能诵禍兮锋时 此通過忒溥膜，因此氣體無法藉由該 薄膜選擇性地移除（不涉及任彳 ^ ^仕何乳體的薄膜分離）。 真空除氣 之方法係示於2001 6, 277, 175 號。使用 年 薄 藉由真空除氣移除THMs和溶氧 月授予Haider等人之美國專利第 200412331 示於例如美國專利第 和 6, 402, 818 號；日 膜接觸器對向純水除氣係如同揭 5,264,1 71 ； 5,352,361 ; 5,938,922 本專利第 2, 725, 311，2, 743, 419 ;和 2, 949, 732 號；及以 商品名Separel’RTM巾空纖維薄膜除氣模組（Daini卿n W _㈤心仏股份有限公司，Tokyo, Ja卿）和

LlQU1-Cel RTM薄臈接觸器（Celgard |份有限公司， Charlotte’ N. C.)販售之市售產品所已知者。然而，薄膜 接觸器在習知的操作條件下係提供非常少的施移除。 【發明内容】 本發明之目的 本發明之目的係提供移除水中三鹵甲烷之改良方法， 附加或替代性地克服部分上述缺點，及附加或替代性地至 少k供公用的有利替代方案。 本發明之摘诚 根據本發明之第一觀點，係提供一種移除水系統中 THMs之方法’其包括或包含下列步驟·· ~使該水系統與氣體輸送接觸器薄膜接觸，同時 一對該薄膜施加壓差，以經由該薄膜排出該水系統之 水中的THMs， - 回收該純化水， 其中該水在與該薄膜接觸之前已進行去離子，且其中 忒水在與該溥膜接觸之前以及在去離子之後已加熱至高於 核境溫度及低於該薄膜分解之溫度。 200412331 較佳為該水已加熱至30°C和50°C之間的範圍内；更佳 為加熱至實質為45°C。 較佳為該壓差係分別或合併使用真空及/或惰性或無反 應性氣體之正壓來施加於該薄膜上。 較佳為該薄膜孔徑係容許溶解氣體通過但卻防止水通 過者。該薄膜較佳為疏水性聚丙烯薄膜。 較佳為該薄膜包含或包括複數個中空纖維，每個纖維 貫質上具有管腔，其中每個管腔實質上能和該真空及/或 惰性氣源相通，其中該壓差係藉由在該中空纖維管腔内部 分別或合併施加真空及/或惰性或無反應性氣體之正壓來 進行施加。 該氣體較佳為氮氣，更佳為純度高於99· 995%之氮氣 〇 a亥真空較佳為介於1 〇 〇 mmHg和5 0 mmHg的絕對壓力之 間。 較佳為該纖維係利用中央擔板配置成纏繞於分配管之 陣列，作為接觸器薄膜單元。 較佳為可存在一個接觸器薄膜單元。或者，可存在一 個以上的接觸器薄膜單元，其可用串聯或並聯配置。 較佳為該水系統通過該接觸器薄膜單元之流率可控制 在5至30gpm之間；更佳為該流率係實質上為7gpin。 較佳為藉由和該薄膜接觸所移除的一種THMs為氣仿及 離開忒薄膜單元之水系統之水中的氯仿含量係實質上低於 或等於進入該薄膜單元者的18%。 200412331 較佳為離開該薄臈單元之水系統之水中的總 ι 實質上低於或等於進入該薄臈單元者的21%。 里係 較佳為離開該薄膜單元之水系統之水中的溶氧旦^ 貝上低於或專於進入該薄膜單元者的O H%。 二實 較佳為在去離子之前，已經使該水系統之水中的右 物及/或氯及/或其他雜質的量降低。 機 較佳為該有機物及/或氯及/或其他^的量 或多個活性碳過濾器加以降低。 ^ — 較佳為在離子交換去離子之前，已經使該水系 中的有機物及/或離子雜質（包括驗金屬或驗土金屬離子7 石纽氫根、碳酸根、硫酸根、氯離子、硝酸根、氣離子赤 ，化夕之任何-種）及/或重金屬及/或微生物污染物及= 其他雜質的量降低。 或 較佳為該離子雜質及/或重金屬及/或微生物污染 或有機物及/或其他雜質的量已通過逆渗透系統加以降低。 逆Θ透系統較佳為二次通過操作（tw〇_pass) 透系統。 ^ ^ 罕父佳為在離子交換去離子之 之水中有機污染物的量降低 旦、、較佳為該有機污染物的量已進一步藉由通過U V總有 置減量器加以降低。 連續 者進 式。車乂佳為4水系統的水在與該薄膜接觸之前已使用 :電去離子裔及/或混合床去離子器之其中一種或兩 行去離子。 200412331 小⑽的枣在去雕丁 I俊以及 觸之前已通過浸沒加熱器進行加熱。 包括或包含下列操作： 根據本發明之第二觀點 規點係棱供一種水純化之古、土 或包含下列接竹： 法 使該水進行去離子， 加熱該水， — 降低該水中THMs的量， # 其中降低該水中施的量之操作係藉由使加熱的去離 子水與虱體輸达接觸器薄膜接觸’同時對該薄膜施加壓差 以經由S亥薄膜排出該水系統之水中的THMs而達成， 及其中該水係加熱至介於環境溫度與該薄膜分解溫度 之間的溫度。 較佳為該水已加熱至30°c和50°C之間的範圍内；更佳 為加熱至實質為45°C。 較佳為該壓差係分別或合併使用真空及/或惰性或無反 應性氣體之正壓來施加於該薄膜上。

較佳為該薄膜包含或包括複數個中空纖維，每個纖維 貫質上具有管腔，其中每個管腔實質上能和該真空及/或 惰性氣源相通，其中該壓差係藉由在該中空纖維管腔内部 分別或合併施加真空及/或惰性或無反應性氣體之正壓來 進行施加。 該氣體較佳為氮氣，更佳為純度高於99. 995%之氮氣。 該真空較佳為介於100 mmHg和50 mmHg的絕對壓力之 間。 12 200412331 該纖維較佳為中空聚丙稀纖維，更佳為利用中央樓板 配置成纏繞於分配管之陣列，作為接觸器薄膜單元。 較佳為可存在一個接觸器薄膜單元。或者，可存在一 個以上的接觸器薄膜單元’其可料聯或並聯配置。 較佳為該水系統通過該接觸器薄膜單元之流率可控制 在5至3〇gpm之間；更佳為該流率實質上為7g卵。 較佳為藉由和該薄膜接觸所移除的一種通8為氯仿及 離開該薄膜單元之&备& + > + h 十裝 早兀之水糸統之水中的氣仿含量係實質上低於 _ 或4於進入該薄膜單元者的m。 車父佳為離開該薄膜果开^ ^ 每所 寻、早凡之水糸統之水中的總有機量係 只貝上低於或等於進人該薄膜單元者的21%。 較佳為離開該薄膜單元之水系統之水中的溶氧量係實 貝 或等於進入該薄膜單元者的0·01%〇 4 °亥加熱操作係藉由使該水系統的水通過浸沒加 熱Is。 人广為4去離子操作係、使用連續式電去離子器及/或混 口木去離子器之其中一種或兩者。 :佳為該水純化之方法可包括在使水一 或多個下列操作： — 通過一種活性碳過濾器， 通過一種逆滲透系統， I 通過一種UV總有機量去除器， 車父佳為該水純化之方法 _ ^ . 去了包括在與該薄膜接觸之後的 或多個下列操作： 13 200412331 通過一種uv總有機# q俾里去除器 通過一種精煉迴路。 較佳為該水純化之方法係 根據本發明之第三觀點， 所製備之純化水。 如第1圖所說明者。 係提供實質上根據上述方法 【實施方式】 爱Jg之詳細說明 參 ::明係設計為使用操作在高於環境 :在大猶之溫度下的熱薄膜接觸器來

已發現利用薄膜接觸器在習知尨从7“轸除·s °人 ^ S知彳呆作條件下不但會提高THM 的移除效率而且可實現比目 〇聯n，D0)和總有機碳移除以止更㊅的溶氧⑷湖1_ 且丄I I說明包含本發明之方法的整體高純水系統之-::貫例。弟8圖說明習知先前技術之高純水系 Π的是欲純化施的水並未加熱至高於環境之溫度。在 弟圖中，水通過二次通過操作的逆渗透系統6、7至渗透 液儲存槽^，通過初級uv取減量器9使水中有機物含量 降低，接者至减薄膜除氣器、13以移除溶氧和施。隨 後，水通過連續式電去離子器（continuous electr〇_ —r’ CEDI)單元1〇,接著通過初級混合床去離子器 11使水。中的離子雜質減少。該⑽I單元10和初級混合床 去離子器11不能操作在提升溫度下。 參考，1圖說明較佳具體實例。第1圖係顯示原水儲 存槽1、管線中的靜態混合器2、多介f過;；t器3、活性碳 14 200412331 過濾器4、1微米標稱尺寸筒式過濾器5、第一次通過 (first pass)的逆滲透薄膜過濾器6、第二次通過（sec〇nd pass)的逆滲透薄膜過濾器7、滲透液儲存槽8、初級uv TOC減量器9、連續式電去離子器（CEDI) 1()、初級混合床 去離子器11、去離子水加熱器丨2、初級薄膜除氣器丨3、 去離子水儲存槽14、板式熱交換器15、二級uy T0C減量 器16、犧牲精煉混合床去離子器17、二級薄膜除氣器18 、UV消毒單元19、〇·丨微米絕對尺寸筒式過濾器2〇、超濾 膜21、回流管線中的uv消毒單元22及泵P1至p5。 匕體只例之必需構成元件為存在及定位連續式電去 離^器（CEDI) 10、初級混合床去離子器、^、去離子水加 熱器12和初級薄膜除氣器13。該初級薄膜除氣器13之較 佳形式係如第2圖所說明者。應、了解除第1圖以外，熟習 匕員技術者還能設想到純化系統的許多不同具體實例，但 此等具體實例均落入本發明之範疇内。 •第1圖之具體實例的操作係由下列實驗敘述加以說明 實驗配置 、、7將都市用水接收在原水儲存槽丨中，利用多段立式離 :八1 ;及取，使其通過多介質過濾器3以減少懸浮固體。 =二二質過濾器3之前添加凝聚劑（PAC)以凝聚懸浮固體， 多線中的靜態混合器2以確保凝聚劑和水適當混合。 :介質過濾器3的過濾水係通過活性碳過濾器 機物和殘翕心、 , -、 ’舌性石反過濾器4之前提供亞硫酸氫鈉用劑 15 200412331 以移除游離氣和溶氧。然後將活性碳過遽器4之處理過的. 水輸达至1微米筒式過濾器5以移除細微固體。 二次通過操作之R0系統係由高麼溢流吸入多段立式離 〜泵P2矛口 P3、第-通過的逆渗透薄膜過滤器6及第二次 通過的逆滲透薄膜過渡器7所組成。在雙通道之間添加苛 性鈉’以便於第二通道逆渗透薄膜過滤器7中提高該薄膜 過滤器排除弱離子化之氧化石夕、删和有機物的效能。刪 年3-月4日針對逆滲透系統授+ piUner之美國專利第 4’574’049號係揭示在串聯操作的兩個逆滲透單元之間使 # 用化學處理劑’例如氫氧化鈉。1999年7月20日針對高 效率边滲透（high efficiency reverse 〇sm〇sis，HER〇)操 作授予 DebasishMukhQpadhyay 之美國專利第 5 925,255 號係藉由將給水的pH值提高至大約1〇. 5來達到弱離子化 物種（例如硼、氧化矽和T〇c)的高排除效果。此專利係揭 示一種獨特的預處理法，其係使用弱酸陽離子交換器去除 二及非虱氧化物之鹼度。螺旋纏繞聚醯胺複合物逆滲透 薄膜係用於"口 7之中。第二次通過的逆渗透薄膜過濾器鲁 7的排除物流係循環回到第一次通過的進料流。雙通道逆 滲透系統的滲透液係輸送至滲透液儲存槽8。藉由多段立 式離心泵P4從渗透液儲存槽8汲取水，使其通過初級叭 TOC減量器9以降低水中的有機物含量。來自初級uy t〇c 減量器9的水係通過_單元1〇，接著通過初級混合床 j離子器11使水中的離子雜質減少。最後使該水通過初級 薄膜除氣器13以移除溶氧和thMs。 16 200412331 從潔淨處理迴路將水輸送至去離子水儲存槽Η。此槽 14為《I氣包覆以確保此槽内部的水不會受到外面空氣的^ 染。藉由高壓溢流吸入多段立式離心泵p5汲取水：使盆:甬 過熱交換器15以降低溫度，然後通過二級uv取減= 16以移徐有機物。此二級υν τπρ |β & 里Ρ uv T0C早70 16出口的水係通過 犧牲精煉混合床去離子器17，接著通過二級薄膜除u 18 。該犧牲精煉混合床去離子器17中的樹脂為犧牲型。來自 第二薄膜除氣器18的水係通過uv消毒單元19，接著通過 _ 0.1 m絕對尺寸筒式過濾器20 。超過^濾 mtrafmratiQn，UF)單元21為精煉迴路中的最線設備 ，連續監測此UF單元21之生成水的流量、遷力、：度、 電阻、粒子數、和溶氧。來自使用點aw-of:se pou)的回水係經由回程uv消毒單元22送回去離子水儲存 槽14。 去離子水浸沒電熱器12通常為耐腐餘的電拋光不錄鋼 316 L結構。纟THM的去離子水在大約肌下進入加熱器 ，而加熱至大、約肌的溫度。初級薄膜除氣器13為美國 專利第5,352,361號所示的擋板裝置，如第2圖所示。在 此設計中，中空纖維23為氣體輸送薄膜之—㈣，其係編 織成織物陣列。該織物係纏繞在中央分配管24。將擋板託 放在纖維束中央。水進入多孔中央分配管24，藉由擋板25 迫使其以徑向方式向外通過該纖維，然後收集在收集管26 卜此種涉及、纖維束外部<旦垂直於纖維束流動的幾何形狀 會提供較快的質量傳送。在操作過程中，去離子水會流過 17 200412331 該中空纖維之殼側。純氮氣或真空係分別或合併施加於該 中空纖維之腔側上。由於中空纖維的疏水性，因此該薄膜 係作為可容許氣相和液相之間密切接觸而不具分散效果的 惰性支撐體。藉由對去離子水流施加比氮氣流更高的壓力 而使界面固定在孔隙處。當去離子水流過該纖維外部時， 氮氣和真空會在該中空纖維内部逆向流動。其結果為溶解‘ 氣體及揮發性有機物會從該液相快速擴散轉移出來或是快 速擴散轉移至該液相。 # 較佳之初級薄膜除氣器13的細部係提供於表2中： 表2-薄膜除氣器細部

設計流率 ll.Ogpm 供應商 Hoechst Celanese 公司（13800 South Lakes Drive, Charlotte, North Carolina 28273) 型號 Liqui-Cel® 4x28 纖維種類 X-40微孔PP中空纖維 有效薄膜表面積 19.5 m2 有效面積渾位體積 3600 m2/m3 薄膜纖維有效長度 62.48 cm 薄膜纖維外徑 300 m 壁厚 25 m 分配/收集管徑 1吋 串聯的接觸器數目 二(2) 設計溫度 25〇C 設計真空度 50.0 mmHg的絕對壓力 每個接觸器的氮氣掃掠速率 0.066 scfm@60°F? 14.7 psig 最大可容許進料壓力 106.27 psig 氮氣純度 99.995 % 18 200412331 實驗細節 以包含THMs的有機物濃度計，本發明之實驗研究所使 用之新加坡市用水的典型特徵如下，係示於表3中： 表3 -實驗之水內容物 平均總有機碳(TOC) 3.〇 ppm — 平均氯仿 70^ --- 平均二溴一氯甲烷 2〇pptT" ~ 平均二氯一溴甲烷 4〇ppb ' 平均溴仿 <5ppb 由於在活性碳過濾器4之前添加亞硫酸氫鈉，因此在 初級薄膜除氣器13之入口處的實際溶氧濃度遠低於其飽和 度。在初級薄膜除氣器13之入口處的實際T〇c和THMs濃 度係遠低於都市用水中所發現的濃度。在較佳具體實例中 的下列單元操作係涉及在初級薄臈除氣器13之前移除包含 THMs的有機物： - 活性碳過濾器4 -第一次通過的逆滲透薄膜過濾器6 -第二次通過的逆滲透薄膜過濾器7 -初級UV T0C減量器9 一連續式電去離子器（CEDI) 10 初級混合床去離子器1 1 使用上述較佳具體實例，在初級薄膜除氣器、U附近， 於各種/皿度、所施加之通量率和真空度下進行一連串的實 驗。每個接觸器的氮氣掃掠速率固㈣持在M66scfm。 19 200412331 觀測到在初級薄膜除氣器13之入口處的二溴一氣曱烷 、二氣—溴曱烷和溴仿的濃度恆低於〇.5 ppb的儀器偵測 極限。初級薄膜除氣器13的入口氣仿濃度介於14〇和 17· 0 ppb 之間。 在吾人的實驗中已發現溫度、所施加之通量率和真空 度=強烈影響初級薄膜除氣器13對氯仿的移除。此初步試 驗單元的操作結果可參考第3至7圖而得到更好的瞭解。 第3圖說明在初步試驗設備中，歷時一個月期間，於 7 gpm的流率下之薄膜接觸器產物流中的氯仿濃度。第4 至7圖分別說明在初步試驗設備中，歷時一個月期間，於 t5 、12和14 gpm的流率下之薄膜接觸器產物流中的 氣仿濃度。這些濃度係以試驗單元中的算術平均氣仿濃度 為基準在較低通量率及較高溫度和真空度下對於移除氣 仿的改善可歸因於和初級薄膜除氣器13中的質傳操作效率 有關的排出效果。在本發明的實驗研究中觀測到給水溫度 ㈣施加之真空度的效應比通過初級薄膜除氣器13之通量 率對於氣仿移除效率的影響更大。因此，建議施加高溫（45 或更南）#向真空度（ — 70Q mmjjg的錶壓力或更高）以脫除 水流中的氣仿。然@，降低通過該單元之通量率也能使初 級薄膜除氣器13的氯仿移除效率提高至相當大的程度。 丁 HMs的量測係藉由用於THMs在5 ppb級以上的沖洗 捕捉之GC-MS系統及用於邝心在〇 5至5 〇 ppb範圍内的 冲洗捕捉之GC-ECD系統在離線下進行。沖洗捕捉之G(>MS 系統係由HP 6890 GC所組成，其配備有受Hp Chemstati〇n 200412331 軟體控制的HP 5973 MSD。此系統使用氦作為載體及沖洗 氣體。沖洗捕捉之GC-ECD系統係由HP 6890 GC所組成， 其配備有受HP Chems tat ion軟體控制的HP-ECD偵測器。 此系統亦使用氦作為載體及沖洗氣體。 在本發明的實驗研究過程中，初級薄膜除氣器13的入 口 T0C濃度介於1〇.〇和i8 〇 ppb之間。在本發明的實驗 中，已發現溫度、所施加之通量率和真空度會強烈影響初 級薄膜除氣器13對T0C的移除。在較低通量率及較高溫度 ^真空條件下對於移除T0C的改善可歸因於和初㈣ 氣器13中的質傳操作效率有關的排出效果。在本發明的實 驗研究中觀測到給水溫度和所施加之真空度的效應比通過 該单元之通量率對力T0C移除效率的影響更大。因此 高溫U5°C或更高）和高真空度（,峰的錶壓力 1、甬二以脫除水流中的有機物。然而’降低通過該單元 心k里率也能使初級薄膜除氣 至相當大的程度一 A:。 實施例 本發明係利用下列實施例進— 教示如何使用本發明。然而，:加以敘述和說明，並 方式限制或限定本發明之範嘴且此^例並不意圖以任何 為了實施本發明所必須採用的广例不應視為專門 1朱件、參數或數值。 21 200412331 實施例l 根據本發明在7 gpm的去離子水給水流率下，於上述 初步試驗設備進行試驗。所施加之真空度固定保持在-700 mmHg。經此處理過之去離子水的分析結果係列於下列表* 中〇 表4 :在7 gpm的流率下串聯的兩個4吋接觸器之效能 溫度;C 處理過的水 ，剛 %移除 氣仿，ppb 25.0 〇 r rv ---— 163 ~一 7.5 55.6 35.0 45Ό~' 15.7 14 0 6.3 593 TOC, ppb 溶氧，ρρί 丨『 .”" - 25Ό ' TO ' 2.5 4.9 82.1 56^6 " 35.0 16^8 6.6 60.7 " 45.0 25Ό~-- 13J ' 2730 '~一 2.9 78.8 2.0 99.93 35.0 Μδ 0.6 99.98 ' 4SO' 3280 " ~ 0.4 99^9 實施例2 根據本發明在1 〇 gpm的去離子水給水流率下，於上述 初步试驗設備進行試驗。所施加之真空度固定保持在-700 mmHg。經此處理過之去離子水的分析結果係列於下列表5 中。

表5 :在10 gpm的流率下串聯的兩個4吋接觸器之效能

22 200412331 實施例3 根據本發明在14 gpm的去離子水給水流率下，於上述 初步試驗設備進行試驗。所施加之真空度固定保持在_65〇 mmHg。經此處理過之去離子水的分析結果係列於下列表6 中 〇 表6 :在14 gpm的流率下串聯的兩個4吋接觸器之效能

參^ Γ~SEF

—^13340 【圖式簡單說明

本發明係參考圖式加以說明，其中： 第1圖說明本發明之較佳的水純化整體系統；

第2圖說明本發明之方法中所使用之較佳的薄膜除氣 tb ， 弟3圖說明在7gpm的給水流率下之氣仿移除率對真空 度； 、二 第4圖說明在8· 5gpm的給水流率下之氯仿移除率對真 空度； ' 第5圖說明在1 〇gpm的給水流率下之氯仿移除率對真 空度； 〃 23 200412331 弟6圖§兒明在12gpm的給水流率下之氣仿移除率對真 空度； 第7圖說明在14gpm的給水流率下之氣仿移除率對真 空度； 第8圖說明典型先前技術的水純化系統。 【元件符號說明】 1 原水儲存槽

2 靜態混合器 3 多介質過濾器 4 活性碳過濾器 5 筒式過濾器 6 第一次通過的逆滲透薄膜過濾器 7 第二次通過的逆滲透薄膜過濾器 8 滲透液儲存槽

9 初級UV T0C減量器 10 連續式電去離子器 11 初級混合床去離子器 12 去離子水加熱器 13 初級薄膜除氣器 14 去離子水儲存槽 15 板式熱交換器 24 200412331 16 二級UV TOC減量器 17 犧牲精煉混合床去離子器 18 二級薄膜除氣器 19 UV消毒單元 20 筒式過濾器 21 超濾膜 22 回流管線中的UV消毒單元 23 中空纖維 24 中央分配管 25 播板 26 收集管 PI 、 P2 、 P3 、 P4 、 P5 ^ 25

Claims (1)

1. 200412331 拾、申請專利範圍·· 1 · 一種移除水系統中THMs之方法，其包括或包含 步驟： y - 使該水系統與接觸器薄膜接觸，同時 一對該薄臈施加壓差，以經由該薄膜排出該水系統之 水中的THMs， 一 回收該純化水， 其中該水在與該薄膜接觸之前已進行去離子，且其中 ^亥水在與遠溥膜接觸之前以及在去離子之後已加熱至高於 環境溫度及低於該薄膜分解之溫度。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該水已加熱至 30°C和50°C之間的範圍内。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該水已加熱至 實質為45t：。 4.如申請專利範圍第3項之方法，其中該壓差係分別 或合併使用真空及/或惰性或無反應性氣體之正壓來施加 於該薄膜上。 5·如申請專利範圍第4項之方法，其中該薄膜孔徑係 谷许溶解氣體通過但卻防止水通過。 6·如申請專利範圍第5項之方法，其中該薄膜為疏水 性聚丙烯薄膜。 7 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中該薄膜包含或 包括複數個中空纖維，每個纖維實質上具有管腔，其中每 個管腔實質上能和該真空及/或惰性氣源相通，其中該壓 200412331 差係藉由在該中空纖維管腔内部分別或合併施加真空及/ 或惰性或無反應性氣體之正壓來進行施加。 8.如申5月專利範圍帛7項之方法，#中該氣體為氮氣。 9·如申請專利範圍帛8項之方法，其中該氣體為純度 高於99· 995%之氮氣。 U).如申請專利範圍帛9項之方法，其中該真空介於 100 mmHg和50 mmHg的絕對壓力之間。 η.如申請專利範圍第1G項之方法，其中該纖維係利 用中央播板配置成纏繞於分配管之陣列，作為接觸器薄冑φ 單元。 如申請專利範圍第 接觸器薄膜單元。 13.如申請專利_ u項之方法，其中係存在一個 以上的接觸器薄膜單元’該單元係串聯或並聯配置。 u.如申請專利範圍第12或13項之方法其中該水系 、、先通過該接觸n薄臈單元之流率可控制在5至3()聊之間。 二5如申請專利議14項之方法，其中該流率更實 16·如上述申請專利範圍中任-項之方法，JL中藉由和 該薄臈接觸所移除的一 f TH 曰 ’、 種THM為虱仿及離開該薄膜單元之 :糸：之水中的氯仿含量係實質上低於於 早兀者的18%。 寻勝 =·厂請專利範㈣16項之方法，其中離開該薄膜 疋U之水中的總有機量係實f上低於或等於進入 27 200412331 該薄膜單元者的21%。 - — 專利範圍第17項之方法，其中離開該薄膜 二疋=水糸統之水中的溶氧量係實質上低於或等於進入該 薄膜單元者的0. 01%。 19. 如上述申請專利範圍中任一項之方法，其中在離子 父換去離子之前’可進行與沈澱有關的純化方法，使該水 糸統與該接觸器薄膜接觸之步驟的特徵為沈殿並非職移 除法的一部分。 20. 如申請專利範圍第18或19項之方法，其中在去離修 子之前，已經使該水系統之水中的有機物及/或氣及/或離 子雜質及/或重金屬及/或微生物污染物及/或其他雜 降低。 、 2!.如申請專利㈣第2〇項之方法，其中該有機物及/ 或風及/或其他雜質的量已通過一或多個活性碳過濾器加 以降低。 22.如申請專利範圍第21項之方法，其中該離子雜質 及/或重金屬及/或微生物污染物及/或有機物及/或其他雜 _ 質的量已通過逆滲透系統加以降低。 ^ 23·如申請專利範圍第22項之方法，其中該逆滲透系 統為二次通過（two-pass)的逆滲透系統。 24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該有機污染 物的量已進一步藉由通過ϋν總有機量減量器加以降低。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該水系統的 水在與該薄膜接觸之前已使用連續式電去離子器及/或混 28 合床去離子器之其中一 、T種或兩者進行去離子。 26.如申請專利範圍第25 甘山—py 貝之方法，其中該水系統的 水在去離子之後以及在盥 抑^ /、幻專臈接觸之前已通過浸沒加熱 裔進行加熱。 27· —種水純化之方法， 巴栝或包含下列操作： 一使該水進行去離子， 一 加熱該水， 降低该水中THMs的量，

   -其中降低該水中職的量之操作係藉由使加熱的 :離子水與氣體輪送接觸器薄膜接觸，同時對該薄膜施加 L差以’、’工由6亥薄膜排出該水系統之水中的T.而達成， 及其中該水係加熱至介於環境溫度與該薄膜分解溫度 之間的溫度。 28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該水係加熱 至30°C和50°C之間的範圍内。 29. 如巾請專利範圍帛28項之方法，其中該水係加熱 至實質為45°C 30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該壓差係分 別或合併使用真空及/或惰性或無反應性氣體之正壓來施 加於該薄膜上。 31.如申請專利範圍第30項之方法，其中該薄膜包含 或包括複數個中空纖維，每個纖維實質上具有管腔，其中 每個管腔實質上能和該真空及/或惰性氣源相通，其中該 壓差係藉由在該中空纖維管腔内部分別或合併施加真空及 29 200412331 /或惰性或無反應性氣體之正壓來進行施加。 32·如申請專利範圍第31項之方法，其中該氣體實質 為純氮氣。 33·如申請專利範圍第32項之方法，其中該真空介於 100 mmHg和50 mmHg的絕對壓力之間。 34·如申明專利範圍第33項之方法，其中該纖維為中 空聚丙稀纖維’更佳為利用中央播板配置成纏繞於分配管 之陣列，作為接觸器薄膜單元。

   35·如申請專利範圍帛34項之方法，其中係存在一個 接觸器薄膜單元。 36·如申請專利範圍第35項之方法，其中係存在一 以上的接觸器薄膜單元，該單元係串聯或並聯配置。 37·如申請專利範圍第35或36項之方法，其中該水 統通過該接觸器薄膜單元之流率係控制在5至3一之間 :如申請專利範圍第37項之方法，其中 統 過该接觸器薄膜單元之流率係實質上控制在7卿。

   39.如中請專利範圍第38項之方法 膜接觸所移除的一鍤Tfm炎a y 精由# 口亥' 種THMs為氣仿及離開該薄臈單元之水) 統之水中的氯仿含量係實曾 者的18%。 ’、Λ⑯於以於進人該薄膜單； 其中離開該薄膜 低於或等於進入 4〇·如申請專利範圍第39項之方法， 單元之水系统之水中的總有機量係實質上 該薄膜單元者的21%。 4i·如申請專利範圍第 40項之方法，其中離開該薄膜 30 200412331 單元之水系統之水中的溶氧量係實質上低於或等於進入該 薄膜單元者的0.01%。 乂 42·如申明專利範圍第41項之方法’其中該加熱操作 係藉由使該水系統的水通過浸沒加熱器。 43·如申請專利範圍第42項之方法，其中該去離子操 作係使用連續式電去離子器及/或混合床去離子器之其中 一種或兩者。 44·如申請專利範圍第43項之方法，其中該水純化之 法可包括在使水去離子之前的一或多個下列操作： - 通過一種活性碳過濾器， - 通過一種逆滲透系統， -通過一種UV總有機量去除器， 及/或在與該薄臈接觸之後的一或多個下列操作： -通過一種UV總有機量去除器， 、 - 通過一種精煉迴路。 45.如申請專利範圍帛44項之方法， 方法在杏所un ’、干口亥水純化之 套係貝貝上如弟1圖所說明者。 46· —種純化水，實暂 5 ^ 貝上係根據申睛專利範圍第27至 45項中任一項之方法所製備。 已圍弟27至 拾壹、圖式： 如次頁。 31