特開 2015-136685 被処理水の処理装置、純水の製造装置および被処理水の処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-136685(P2015-136685A)

(43)【公開日】2015年7月30日

(54)【発明の名称】被処理水の処理装置、純水の製造装置および被処理水の処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/42 20060101AFI20150703BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20150703BHJP

   C02F 1/469 20060101ALI20150703BHJP

   C02F 9/00 20060101ALI20150703BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/42 E

   C02F1/44 J

   C02F1/44 A

   C02F1/46 103

   C02F9/00 502F

   C02F9/00 502G

   C02F9/00 502H

   C02F9/00 502J

   C02F9/00 502L

   C02F9/00 502N

   C02F9/00 503B

   C02F9/00 504B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-11436(P2014-11436)

(22)【出願日】2014年1月24日

(71)【出願人】

【識別番号】000232863

【氏名又は名称】三菱レイヨンアクア・ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 朋法

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 有紀

【テーマコード（参考）】

4D006

4D025

4D061

【Ｆターム（参考）】

4D006GA03

4D006GA06

4D006GA17

4D006GA41

4D006HA01

4D006HA47

4D006HA93

4D006JA30C

4D006JA42Z

4D006JA43Z

4D006JA44Z

4D006KA01

4D006KA26

4D006KA53

4D006KA55

4D006KA57

4D006KA72

4D006KB04

4D006KB11

4D006KB12

4D006MA01

4D006MA03

4D006MA13

4D006MA14

4D006MA22

4D006MC54

4D006MC62

4D006PA01

4D006PB05

4D006PB06

4D006PB62

4D006PB64

4D006PC02

4D006PC11

4D006PC42

4D025AA04

4D025AB33

4D025BA14

4D025BA17

4D025BB03

4D025BB04

4D025BB07

4D025BB08

4D025CA10

4D025DA01

4D025DA03

4D025DA04

4D025DA05

4D025DA06

4D061DA02

4D061DA03

4D061DB13

4D061EA09

4D061EB01

4D061EB04

4D061EB13

4D061EB16

4D061EB19

4D061FA03

4D061FA06

4D061FA07

4D061FA08

4D061FA09

(57)【要約】

【課題】ホウ素を含む被処理水を処理する被処理水の処理装置においてホウ素選択性イオン交換樹脂を使用する場合でも、ホウ素選択性イオン交換樹脂の耐用期間を長くしやすい被処理水の処理装置等を提供する。
【解決手段】イオン交換樹脂Ｉを充填するための空間Ｋを内部に有する外殻部２３１と、外殻部２３１に被処理水を導入するための導入部２３２と、外殻部２３１から被処理水を排出するための排出部２３３と、を備え、イオン交換樹脂Ｉは、導入部２３２側に充填される強塩基性アニオン交換樹脂Ａと、排出部２３３側に充填されるホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂとからなることを特徴とする第１イオン交換樹脂塔２３。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホウ素を含む被処理水を処理するための被処理水の処理装置であって、
イオン交換樹脂を充填するための空間を内部に有する外殻部と、
前記外殻部に前記被処理水を導入するための導入部と、
前記外殻部から前記被処理水を排出するための排出部と、
を備え、
前記イオン交換樹脂は、前記導入部側に充填される強塩基性アニオン交換樹脂と、前記排出部側に充填されるホウ素選択性イオン交換樹脂とからなることを特徴とする被処理水の処理装置。

【請求項2】

前記強塩基性アニオン交換樹脂と前記ホウ素選択性イオン交換樹脂とは積層されて充填されることを特徴とする請求項１に記載の被処理水の処理装置。

【請求項3】

前記強塩基性アニオン交換樹脂は、層高を２００ｍｍ〜４００ｍｍとし、前記ホウ素選択性イオン交換樹脂は、層高を８００ｍｍ〜１０００ｍｍとすることを特徴とする請求項１または２に記載の被処理水の処理装置。

【請求項4】

前記被処理水は、前記外殻部内を通水線速度として１５ｍ／ｈ〜２０ｍ／ｈで通水されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の被処理水の処理装置。

【請求項5】

原水に含まれる濁質を取り除く除濁装置と当該原水に対し脱塩処理を行なう脱塩装置とを含む一次純水系と、
前記一次純水系により処理され、ホウ素を含む水を処理する非再生式イオン交換装置を含む二次純水系と、
を備え、
前記二次純水系に含まれる前記非再生式イオン交換装置は、
イオン交換樹脂を充填するための空間を内部に有する外殻部と、
前記外殻部に被処理水を導入するための導入部と、
前記外殻部から前記被処理水を排出するための排出部と、
を備え、
前記イオン交換樹脂は、前記導入部側に充填される強塩基性アニオン交換樹脂と、前記排出部側に充填されるホウ素選択性イオン交換樹脂とからなることを特徴とする純水の製造装置。

【請求項6】

ホウ素を含む被処理水を処理するための被処理水の処理方法であって、
前記被処理水を強塩基性アニオン交換樹脂に通水して処理する第１の処理工程と、
前記第１の処理工程により処理された前記被処理水をホウ素選択性イオン交換樹脂に通水して処理する第２の処理工程と、
を含み、
前記被処理水は、積層された状態の前記強塩基性アニオン交換樹脂と前記ホウ素選択性イオン交換樹脂に順に通水されることを特徴とする被処理水の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被処理水の処理装置等に関し、より詳しくは、ホウ素を含む被処理水をイオン交換樹脂に通して処理する被処理水の処理装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体デバイスの製造工程では、製造工程中における洗浄等の用途に純水が使用される。この純水を製造する装置において、設備コストや製造コストの低減化、設備設置面積の縮小化のような一般的に要求される事項の他に、純水を製造する際に発生する排水の減容化が要求されることがある。
純水を製造する際に使用される脱塩装置として、再生式のイオン交換装置を用いるとイオン交換樹脂を再生するときに薬品を使用するため、排水を多く発生しやすい。よって替わりに、例えば、逆浸透膜装置、電気再生式脱塩装置等と、非再生式のイオン交換装置とを組合せて使用することが提案されている。

【0003】

また近年、製造された純水中にホウ素が含まれる場合があることが注目されている。純水にホウ素が含まれると、製品に不具合が生じやすくなるため、除去を行なう必要がある。しかし逆浸透膜装置、電気再生式脱塩装置では装置の特性上十分に除去することが困難である。そのため非再生式のイオン交換装置において、純水中に含まれるホウ素が予め定められた濃度以下になるように除去を行なう必要がある。そしてこのイオン交換樹脂としてホウ素を選択的に除去することができるホウ素選択性イオン交換樹脂が使用される場合がある。

【0004】

特許文献１には、膜処理手段等を備えて前処理装置の処理水から純水を得る１次純水処理系と、この１次純水を貯水するタンクと、イオン交換手段、膜処理手段等を備えてタンクを経た１次純水から超純水を得る２次純水処理系とからなり、ほう素選択性イオン交換樹脂を、１次純水処理系中の２床３塔式イオン交換装置の塔内に強酸性陽イオン交換樹脂の上流に位置するように積層して設ける純水製造装置が開示されている。
また特許文献２には、前処理装置、脱塩装置、非イオン性物質除去装置を有する超純水製造装置の脱塩装置として、２段ＲＯ装置を備えるが、薬品再生型のイオン交換装置を備えていない超純水製造装置において、２段ＲＯ装置に通水した被処理水をほう素選択性イオン交換樹脂に接触させるほう素除去装置を設けたものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−８４９８６号公報

【特許文献2】特開平９−１９２６６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、非再生式イオン交換装置では、ホウ素選択性イオン交換樹脂の再生を行なわないため、ホウ素選択性イオン交換樹脂を順に交換していく必要がある。また半導体デバイスの製造工程等で使用するために必要な濃度以下になるようにホウ素を除去するためには、ホウ素を非常に低い濃度とする高度処理が必要である。この場合、ホウ素よりホウ素選択性イオン交換樹脂に吸着しやすいアニオンが含まれると、ホウ素選択性イオン交換樹脂にこのアニオンが優先的に吸着し、ホウ素選択性イオン交換樹脂へのホウ素の吸着を阻害する場合がある。そのためホウ素を吸着する分のホウ素選択性イオン交換樹脂が足りなくなり、早期にホウ素の漏出が生じやすい。よってホウ素選択性イオン交換樹脂を頻繁に交換する必要があり、装置の安定的な運用や純水の製造費用の点で問題が生じやすい。

【0007】

本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ホウ素を含む被処理水を処理する被処理水の処理装置においてホウ素選択性イオン交換樹脂を使用する場合でも、ホウ素選択性イオン交換樹脂の耐用期間を長くしやすい被処理水の処理装置等を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

かくして本発明によれば、ホウ素を含む被処理水を処理するための被処理水の処理装置であって、イオン交換樹脂を充填するための空間を内部に有する外殻部と、外殻部に被処理水を導入するための導入部と、外殻部から被処理水を排出するための排出部と、を備え、イオン交換樹脂は、導入部側に充填される強塩基性アニオン交換樹脂と、排出部側に充填されるホウ素選択性イオン交換樹脂とからなることを特徴とする被処理水の処理装置が提供される。

【0009】

ここで、強塩基性アニオン交換樹脂とホウ素選択性イオン交換樹脂とは積層されて充填されることが好ましい。
また強塩基性アニオン交換樹脂は、層高を２００ｍｍ〜４００ｍｍとし、ホウ素選択性イオン交換樹脂は、層高を８００ｍｍ〜１０００ｍｍとすることが好ましく、被処理水は、外殻部内を通水線速度として１５ｍ／ｈ〜２０ｍ／ｈで通水されることが好ましい。

【0010】

また本発明によれば、原水に含まれる濁質を取り除く除濁装置と原水に対し脱塩処理を行なう脱塩装置とを含む一次純水系と、一次純水系により処理され、ホウ素を含む水を処理する非再生式イオン交換装置を含む二次純水系と、を備え、二次純水系に含まれる非再生式イオン交換装置は、イオン交換樹脂を充填するための空間を内部に有する外殻部と、外殻部に被処理水を導入するための導入部と、外殻部から被処理水を排出するための排出部と、を備え、イオン交換樹脂は、導入部側に充填される強塩基性アニオン交換樹脂と、排出部側に充填されるホウ素選択性イオン交換樹脂とからなることを特徴とする純水の製造装置が提供される。

【0011】

さらに本発明によれば、ホウ素を含む被処理水を処理するための被処理水の処理方法であって、被処理水を強塩基性アニオン交換樹脂に通水して処理する第１の処理工程と、第１の処理工程により処理された被処理水をホウ素選択性イオン交換樹脂に通水して処理する第２の処理工程と、を含み、被処理水は、積層された状態の強塩基性アニオン交換樹脂とホウ素選択性イオン交換樹脂に順に通水されることを特徴とする被処理水の処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ホウ素を含む被処理水を処理する被処理水の処理装置においてホウ素選択性イオン交換樹脂を使用する場合でも、ホウ素選択性イオン交換樹脂の耐用期間を長くしやすい被処理水の処理装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施の形態が適用される純水の製造装置について説明した図である。

【図2】第１イオン交換樹脂塔の構成について説明した図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。

【0015】

（純水）
本実施の形態で製造される純水は、上述の通り半導体デバイス製造工程等において洗浄などの用途に使用される。この場合、純水中に含まれるホウ素の濃度は、例えば、１ｐｐｔ未満〜１０ｐｐｔ未満とする必要がある。なおこの場合、純水は、超純水と呼ばれることがある。
ただし、本実施の形態において製造される純水は、半導体デバイス製造工程で使用される場合に限らず、例えば、薬品製造工程、食品製造工程等においても使用可能である。

【0016】

（被処理水）
本実施の形態では、被処理水は、特に限られるものではないが、例えば、井水、河川水、水道水等を原水とし、これを後述する一次純水系で処理された後で生成される水である。この場合、被処理水中には、ホウ素が、数十ｐｐｂ程度含まれていることが多い。また被処理水中で、ホウ素は、ホウ素イオンとなっており、具体的には、例えば、ＢＯ_３⁻、ＢＯ_２⁻、Ｂ_４Ｏ_７^２−等の形態が挙げられる。

【0017】

（強塩基性アニオン交換樹脂）
本実施の形態で使用される強塩基性アニオン交換樹脂は、特に限られるものではないが、例えば、四級アンモニウム基を交換基として有するものが使用できる。また後述する第１イオン交換樹脂塔２３や第２イオン交換樹脂塔２６のようにイオン交換装置を二次純水系において使用する場合は、アニオン交換樹脂から有機体炭素（ＴＯＣ）や金属が溶出することを押さえた低溶出グレードのものであることが好ましい。
本実施の形態では、強塩基性アニオン交換樹脂として、三菱化学株式会社製のダイヤイオンＳＡＴ２０Ｌ等を使用することができる。

【0018】

（ホウ素選択性イオン交換樹脂）
本実施の形態で使用されるホウ素選択性イオン交換樹脂は、Ｎ−メチルグルカミン基を交換基として有するキレート樹脂からなるものである。ホウ素選択性イオン交換樹脂は、ホウ素イオンをより吸着しやすい性質を有するが、ホウ素イオンに限らず他のアニオンも吸着する場合がある。
本実施の形態では、ホウ素選択性イオン交換樹脂として、三菱化学株式会社製のダイヤイオンＣＲＢＴ０３等を使用することができる。

【0019】

次に、図面に基づき、本実施の形態が適用される純水の製造装置について説明を行う。

【0020】

＜純水の製造装置全体の説明＞
図１は、本実施の形態が適用される純水の製造装置について説明した図である。
図示する純水製造ユニット１は、この純水の製造装置の一例である。この純水製造ユニット１は、一次純水系１０と二次純水系２０とに大別される。

【0021】

一次純水系は、一般的に原水の濁質除去を目的とした凝集ろ過装置や除濁膜装置といった除濁装置と、溶存イオン成分を脱塩するための逆浸透膜装置（ＲＯ）、電気再生式脱塩装置、再生式イオン交換装置（例えば２床３塔式イオン交換装置や混床式イオン交換装置）といった原水に対し脱塩処理を行なう脱塩装置とを設置した設備である。また他に炭酸成分を除去する脱炭酸装置が設置される場合がある。

【0022】

また二次純水系は、一般的には、一次純水系で処理された水を、ＴＯＣ（全有機体炭素）を分解するための紫外線酸化装置と、微量のイオン成分を除去する非再生式イオン交換装置と、溶存酸素を除去する脱気装置と、微粒子を除去する限外ろ過膜装置で処理する設備である。本実施の形態では、非再生式イオン交換装置で、一次純水系により処理され、ホウ素を含む水を処理する。

【0023】

本実施の形態の一次純水系１０は、原水槽１１と、除濁膜装置１２と、濾過水槽１３と、活性炭濾過装置（ＣＦ）１４と、逆浸透膜装置（ＲＯ）１５と、脱気装置１６と、電気再生式脱塩装置（ＥＤＩ：Electrodeionization）１７と、一次純水槽１８とを備える。

【0024】

原水槽１１は、原水である井水、河川水、水道水等を一時的に貯留する水槽である。
除濁膜装置１２は、内部に限外濾過膜（ＵＦ膜）を備え、原水をこの限外濾過膜に通すことで、原水に含まれる濁質を取り除く。この場合、濁質は、原水に含まれる汚れであり、泥、シルト等の夾雑物やプランクトン等の水生生物などの微粒子から構成される。

【0025】

濾過水槽１３は、除濁膜装置１２により処理された原水を一時的に貯留する水槽である。
活性炭濾過装置１４は、内部に活性炭を備える装置である。そして、除濁膜装置１２で処理後の原水をこの活性炭に通水して接触させることで、原水中に含まれる塩類や有機物を活性炭に吸着させる。本実施の形態では、例えば、粒状の活性炭を使用し、これに除濁膜装置１２で処理後の原水を通過させることで、濾過を行なう。

【0026】

逆浸透膜装置１５は、内部に逆浸透膜（ＲＯ膜）を備える装置である。逆浸透膜は、例えば、大きさが１ｎｍ〜２ｎｍの孔を多数設けたポリアミド膜であり、この膜を通過させることで、原水中に含まれるイオンなどの塩類を除去することができる。

【0027】

脱気装置１６は、中空糸状の気体分離膜を備え、この中空糸中に逆浸透膜装置１５で処理後の原水を通すことで、原水中のガスを取り除く。即ち、中空糸の外部は、真空となっており、そのため中空糸中に原水を通水すると内部に含まれるガスが、中空糸状の気体分離膜を透過して外部に排出される。一方、原水は、そのまま中空糸を通り抜けるため、これにより原水中のガスを取り除くことができる。ここで取り除かれるガスは、主に二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスである。

【0028】

電気再生式脱塩装置１７は、陽イオンを通過させる陽イオン交換膜と陰イオンを通過させる陰イオン交換膜の間に陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を充填した構造を一単位とし、この単位を複数並べる構成を採る。そしてこれらが並ぶ方向の両側に陽電極と陰電極を設け、これらの電極間に直流電圧を印可する。

【0029】

この場合、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が充填された箇所（脱塩室）に脱気装置１６で処理後の原水を通水すると、この中に含まれる陽イオンと陰イオンが、それぞれ陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂により除去される。さらに陽イオン交換樹脂により除去された陽イオンは、直流電圧の作用により陰電極側に引きつけられ、陽イオン交換膜を通過して、上記単位間の空間（濃縮室）に染み出てくる。また陰イオンも同様に、直流電圧の作用により陽電極側に引きつけられ、陰イオン交換膜を通過して、濃縮室に染み出てくる。その結果、脱塩室からは、脱気装置１６で処理後の原水から陽イオンおよび陰イオンが除去された精製水が得られる。一方、濃縮室からは、陽イオンおよび陰イオンを多く含む水が、排水として装置外に排出される。

【0030】

これにより一次純水系における純水が生成する。
一次純水槽１８は、電気再生式脱塩装置１７により処理され、生成された純水を一時的に貯留する水槽である。

【0031】

また本実施の形態の二次純水系２０は、第１脱気装置２１と、第１紫外線酸化装置（ＴＯＣ−ＵＶ）２２と、第１イオン交換樹脂塔２３と、第１カートリッジポリッシャ（ＣＰ）２４と、第２紫外線酸化装置２５と、第２イオン交換樹脂塔２６と、第２脱気装置２７と、第２カートリッジポリッシャ（ＣＰ）２８と、限外濾過装置（ＵＦ）２９とを備える。

【0032】

第１脱気装置２１、第２脱気装置２７は、上述した脱気装置１６と同様の構造を有する装置である。ただし取り除かれるガスは、主に酸素（Ｏ_２）ガスであり、第１脱気装置２１、第２脱気装置２７によって純水中の溶存酸素が除去される。

【0033】

第１紫外線酸化装置２２、第２紫外線酸化装置２５は、内部に低圧紫外線ランプを備え、この紫外線ランプにより照射される紫外線により純水中の有機物を分解し除去する。この紫外線は、例えば１８５ｎｍの波長を有する。そしてこの紫外線の照射により生成するヒドロキシルラジカル（ＯＨ・）により純水中の微量有機物を酸化分解する。

【0034】

第１イオン交換樹脂塔２３、第２イオン交換樹脂塔２６は、非再生式イオン交換装置である。そして第１イオン交換樹脂塔２３、第２イオン交換樹脂塔２６は、内部にイオン交換樹脂を備え、このイオン交換樹脂に第１紫外線酸化装置２２や第２紫外線酸化装置２５で処理された後の純水を通水することで、純水中に含まれる塩類を吸着する。なお本実施の形態では、この第１イオン交換樹脂塔２３、第２イオン交換樹脂塔２６は、塩類のうち特にホウ素イオンを取り除くために使用する。よって本実施の形態では、ホウ素を含む被処理水を処理するための被処理水の処理装置として機能する。第１イオン交換樹脂塔２３、第２イオン交換樹脂塔２６の詳しい構成については、後述する。

【0035】

第１カートリッジポリッシャ２４、第２カートリッジポリッシャ２８は、内部に陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂が混合して充填されている。そして装置内に第１イオン交換樹脂塔２３や第２イオン交換樹脂塔２６で処理された後の純水を通水することで、純水中に含まれる微量の陽イオンおよび陰イオンを更に除去することができる。

【0036】

限外濾過装置２９は、純水に含まれる微細な固形物を除去するために設けられる。このために限外濾過装置２９内部には、限外濾過膜（ＵＦ膜）が備えられている。限外濾過膜は、例えば、大きさが２ｎｍ〜２００ｎｍの孔を多数設けたポリアミドやポリスルホンからなる膜であり、この膜を通過させることで、微粒子等の固形物を除去することができる。

【0037】

このようにして一次純水系で製造された純水は、二次純水系でさらに純度が上げられる（ポリッシング）。二次純水系で製造された純水は、ユースポイントに送られ、予め定められた工程中で洗浄等の用途に使用される。
なお第２紫外線酸化装置２５と、第２イオン交換樹脂塔２６と、第２脱気装置２７と、第２カートリッジポリッシャ（ＣＰ）２８は、ユースポイントで要求される純水の純度等のレベルにより設置されない場合もある。

【0038】

＜第１イオン交換樹脂塔２３、第２イオン交換樹脂塔２６の説明＞
次に第１イオン交換樹脂塔２３、第２イオン交換樹脂塔２６についてさらに詳しく説明を行う。なお以下、第１イオン交換樹脂塔２３を例に採り説明を行うが、第２イオン交換樹脂塔２６でも装置構成は、同様である。
図２は、第１イオン交換樹脂塔２３の構成について説明した図である。
図示するように第１イオン交換樹脂塔２３は、イオン交換樹脂を充填するための空間Ｋを内部に有する外殻部２３１と、外殻部２３１に被処理水を導入するための導入部２３２と、外殻部２３１から被処理水を排出するための排出部２３３とを備える。

【0039】

外殻部２３１は、内部にイオン交換樹脂Ｉが充填され、被処理水をこのイオン交換樹脂Ｉに通水することで、被処理水中に含まれるホウ素イオンを吸着する。外殻部２３１は、材質として例えば、ステンレスなどからなるが、これに限られるものではなく、被処理水に対し耐久性を備えるものであれば、特に限定されることはない。また外殻部２３１の形状としては特に限られるものではないが、本実施の形態では、例えば、略円筒形状としている。

【0040】

被処理水は、ここでは、図１で説明したように第１紫外線酸化装置２２で処理された後の純水である。この被処理水は、第１紫外線酸化装置２２から送られ、導入部２３２から導入される。そして外殻部２３１内部のイオン交換樹脂によりホウ素が除去された後、排出部２３３から排出されて、第１カートリッジポリッシャ２４に送られる。この場合、通水方向は、下方向となる。

【0041】

本実施の形態で外殻部２３１に充填されるイオン交換樹脂Ｉは、強塩基性アニオン交換樹脂Ａとホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂの２種類である。そして強塩基性アニオン交換樹脂Ａは、導入部２３２側に充填され、ホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂは、排出部２３３側に充填される。さらに具体的には、強塩基性アニオン交換樹脂Ａとホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂとは積層されて充填され、このとき強塩基性アニオン交換樹脂Ａは、通水方向に対し上流側に配され、ホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂは、通水方向に対し下流側に配される。そして通水方向を下方向とすることで、イオン交換樹脂Ｉが被処理水により撹拌されにくくなり、強塩基性アニオン交換樹脂Ａとホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂとの積層構造が維持しやすくなる。

【0042】

このとき強塩基性アニオン交換樹脂Ａの層高Ｈ_Ａを２００ｍｍ〜４００ｍｍとし、ホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂの層高Ｈ_Ｂを８００ｍｍ〜１０００ｍｍとすることが好ましい。強塩基性アニオン交換樹脂Ａやホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂの層高がこの範囲より小さいと、十分にホウ素を取り除くことが困難となりやすい。また強塩基性アニオン交換樹脂Ａやホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂの層高がこの範囲より大きいと、第１イオン交換樹脂塔２３の大きさが過剰に大きくなりやすくなる。

【0043】

さらにこのとき被処理水の通水線速度は、１５ｍ／ｈ〜２０ｍ／ｈであることが好ましい。被処理水の通水線速度が１５ｍ／ｈ未満であると、第１イオン交換樹脂塔２３による被処理水の処理速度が遅くなりすぎ、また被処理水の通水線速度が２０ｍ／ｈを超えると、十分にホウ素を取り除くことが困難となりやすい。

【0044】

以上説明したように２種類のイオン交換樹脂を充填することで、被処理水は、まず強塩基性アニオン交換樹脂Ａと接触し、次にホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂに接触することになる。そのため被処理水中に含まれるアニオンは、まず強塩基性アニオン交換樹脂Ａと接触してその多くが取り除かれる。そして次にホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂに接触して、特にホウ素イオンが選択的に取り除かれる。つまりアニオンの中には、ホウ素イオンよりホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂに吸着しやすいものがあり（特に炭酸イオン（ＣＯ^２−））、ホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂへのホウ素イオンの吸着を阻害する場合がある。しかし本実施の形態では、ホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂに被処理水が到達する段階で、ホウ素イオンの吸着を阻害する他のアニオンが大部分取り除かれているため、ホウ素イオンをより効率的に吸着することができる。

【0045】

そしてその結果、ホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂの耐用期間がより長くなる。そしてホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂを頻繁に交換する必要性が少なくなり、装置の安定的な運用が可能となり、純水の製造費用が低減される。

【0046】

これが強塩基性アニオン交換樹脂Ａとホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂとを混合したり、強塩基性アニオン交換樹脂Ａより先にホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂが被処理水と接触する場合には、この効果は得ることができない。さらに強塩基性アニオン交換樹脂Ａやホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂを単独で使用する場合でもこの効果は得ることができない。

【0047】

なお上述した例では、強塩基性アニオン交換樹脂Ａとホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂとを二層積層した場合について説明したが、被処理水が、強塩基性アニオン交換樹脂Ａと接触した後に、ホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂに接触する形態になれば、これに限られるものではない。例えば、ホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂの排出部２３３側にさらに強塩基性アニオン交換樹脂Ａを設け、三層としてもよく、またさらに強塩基性アニオン交換樹脂Ａやホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂを積層して四層以上としてもよい。

【0048】

また外殻部２３１内部に、被処理水は通過可能であるが、強塩基性アニオン交換樹脂Ａとホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂは通過できない構造の仕切り板を設け、この仕切り板より導入部２３２側に強塩基性アニオン交換樹脂Ａを充填し、排出部２３３側にホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂを充填してもよい。即ちこれらを積層する形態に限られるものではない。

【0049】

またさらに上述した例では、第１イオン交換樹脂塔２３や第２イオン交換樹脂塔２６は、二次純水系２０に設置されていたが、これに限られるものではない。即ち、一次純水系１０に設置することを妨げるものではなく、さらに純水製造ユニット１で使用する以外の用途に使用してもよい。

【0050】

また上述した例では、第１イオン交換樹脂塔２３と第２イオン交換樹脂塔２６は、双方とも図２に示す構成であるものとして説明を行なったが、何れか一方が図２に示す構成のものにすればよい。

【0051】

なお上述した第１イオン交換樹脂塔２３で被処理水を処理する方法は、被処理水を強塩基性アニオン交換樹脂Ａに通水して処理する第１の処理工程と、第１の処理工程により処理された被処理水をホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂに通水して処理する第２の処理工程と、を含み、被処理水は、積層された状態の強塩基性アニオン交換樹脂Ａとホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂとに順に通水されることを特徴とする被処理水の処理方法であると捉えることもできる。

【実施例】

【0052】

以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。

【0053】

（実施例１）
本実施例では、第１イオン交換樹脂塔２３として、図２で示すものを用いた。このとき外殻部２３１としては、直径が２０ｍｍφで、高さが１０００ｍｍのサイズのものを用いた。
そして第１イオン交換樹脂塔２３の外殻部２３１内部に、強塩基性アニオン交換樹脂Ａとホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂを図２で示すように充填した。このとき強塩基性アニオン交換樹脂Ａとして三菱化学株式会社製のダイヤイオンＳＡＴ２０Ｌを使用し、層高Ｈ_Ａが３００ｍｍとなるようにした。またホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂとして、三菱化学株式会社製のダイヤイオンＣＲＢＴ０３を使用し、層高Ｈ_Ｂが８７０ｍｍとなるようにした。
そして被処理水としてホウ素濃度が１ｐｐｂのものを、通水流量６．２８Ｌ／ｈ、通水線速度２０ｍ／ｈで通水した。

【0054】

（比較例１）
本比較例では、第１イオン交換樹脂塔２３として実施例１と同様のものを用いた。
そして第１イオン交換樹脂塔２３の外殻部２３１内部に、強塩基性アニオン交換樹脂Ａとして実施例１と同様の三菱化学株式会社製のダイヤイオンＳＡＴ２０Ｌを充填した。このとき層高Ｈ_Ａを、４６８ｍｍとなるようにした。またホウ素選択性イオン交換樹脂Ｂは充填しなかった。
そして被処理水としてホウ素濃度が１ｐｐｂのものを、通水流量１４．１Ｌ／ｈ、通水線速度２０ｍ／ｈで通水した。

【0055】

（評価）
第１イオン交換樹脂塔２３の排出部２３３から排出される処理後の水について、オンライン型ホウ素計およびＩＣＰ−ＭＳ分析計（誘導結合プラズマ質量分析計）を用いてホウ素の濃度を測定した。そして通水を継続し耐用期間（ライフ）について調査した。

【0056】

またイオン交換樹脂１Ｌあたりのホウ素吸着量として平衡吸着量を算出した。これは処理後のイオン交換樹脂をマイクロウェーブで酸分解後、ＩＣＰ−ＭＳ分析計を用いて吸着したホウ素の量を測定し、それから算出することで行なった。平衡吸着量は、大きい値である方が、より多くのホウ素を吸着できたことを表し、良い結果であると言える。

【0057】

結果を表１に示す。

【0058】

【表1】

【0059】

表１に示したように、排出部２３３から排出される水に含まれるホウ素の濃度は、実施例１の場合でも比較例１の場合でも、１ｐｐｔ未満となった。ただし耐用期間（ライフ）については、実施例１の場合は、４２５日経過しても、１ｐｐｔ以上のホウ素の漏出は認められなかった。対して比較例１の場合は、３９日経過後にホウ素の漏出が増加し、１ｐｐｔ以上となった。

【0060】

さらに平衡吸着量は、実施例１の方が、比較例１に比較して、良い結果となった。

【符号の説明】

【0061】

１…純水製造ユニット、１０…一次純水系、１１…原水槽、１２…除濁膜装置、１３…濾過水槽、１４…活性炭濾過装置、１５…逆浸透膜装置、１６…脱気装置、１７…電気再生式脱塩装置、１８…一次純水槽、２０…二次純水系、２１…第１脱気装置、２２…第１紫外線酸化装置、２３…第１イオン交換樹脂塔、２４…第１カートリッジポリッシャ、２５…第２紫外線酸化装置、２６…第２イオン交換樹脂塔、２７…第２脱気装置、２８…第２カートリッジポリッシャ、２９…限外濾過装置、２３１…外殻部、２３２…導入部、２３３…排出部

【図1】

【図2】