特許 7368310 ホウ素除去装置及びホウ素除去方法、並びに、純水製造装置及び純水の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】ホウ素除去装置及びホウ素除去方法、並びに、純水製造装置及び純水の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/469 20230101AFI20231017BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20231017BHJP

   B01D 61/48 20060101ALI20231017BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20231017BHJP

   B01D 61/02 20060101ALI20231017BHJP

   C02F 1/42 20230101ALI20231017BHJP

   C02F 1/32 20230101ALI20231017BHJP

   C02F 9/00 20230101ALI20231017BHJP

【ＦＩ】

C02F1/469

C02F1/44 D

C02F1/44 A

C02F1/44 H

B01D61/48

B01D61/58

B01D61/02 500

C02F1/42 A

C02F1/32

C02F9/00

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020087982

(22)【出願日】2020-05-20

(65)【公開番号】P2021181069

(43)【公開日】2021-11-25

【審査請求日】2023-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】高橋 一重

(72)【発明者】

【氏名】須藤 史生

(72)【発明者】

【氏名】中村 勇規

(72)【発明者】

【氏名】柴崎 賢治

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 慶介

【審査官】相田 元

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０６８６３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１９８７２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１３０４５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－０４２３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００３／０３１０３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１９６５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３６６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１８４０４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１１６５０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００－７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／３２

Ｃ０２Ｆ １／４２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ １／４６９

Ｃ０２Ｆ ９／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水が供給される第１の電気再生式脱イオン装置と、
前記第１の電気再生式脱イオン装置で処理された水が供給される紫外線酸化装置と、
前記紫外線酸化装置で処理された水が供給される酸化物除去装置と、
前記酸化物除去装置で処理された水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置と、
を有するホウ素除去装置。

【請求項2】

前記酸化物除去装置が白金族金属触媒を備える、請求項１に記載のホウ素除去装置。

【請求項3】

前記酸化物除去装置で処理された水の過酸化水素濃度が１ｐｐｂ未満である、請求項１または２に記載のホウ素除去装置。

【請求項4】

被処理水が供給される低圧型逆浸透膜装置と、
前記低圧型逆浸透膜装置からの透過水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、
前記ｐＨ調整装置によってｐＨ調整された調整水が供給される高圧型逆浸透膜装置と、
前記高圧型逆浸透膜装置からの透過水が供給される第１の電気再生式脱イオン装置と、
前記第１の電気再生式脱イオン装置で処理された水が供給される紫外線酸化装置と、
前記紫外線酸化装置で処理された水が供給される酸化物除去装置と、
前記酸化物除去装置で処理された水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置と、
前記第２の電気再生式脱イオン装置で処理された水が供給されるカートリッジポリッシャーと、
を有する純水製造装置。

【請求項5】

前記ｐＨ調整装置によって前記透過水のｐＨが５．０～９．０に調整される、請求項４に記載の純水製造装置。

【請求項6】

前記酸化物除去装置が白金族金属触媒を備える、請求項４または５に記載の純水製造装置。

【請求項7】

（ａ）被処理水を第１の電気再生式脱イオン装置に供給して処理するステップと、
（ｂ）前記第１の電気再生式脱イオン装置からの処理水を紫外線酸化装置に供給して処理するステップと、
（ｃ）前記紫外線酸化装置からの処理水を酸化物除去装置に供給して酸化物を除去するステップと、
（ｄ）前記酸化物除去装置からの処理水を第２の電気再生式脱イオン装置に供給して処理するステップと、
を有するホウ素の除去方法。

【請求項8】

前記ステップ（ｃ）における酸化物の除去が、白金族金属触媒によって行われる、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記ステップ（ｃ）において、過酸化水素濃度が１ｐｐｂ未満となるように酸化物を除去する、請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

（ａ）被処理水を低圧型逆浸透膜装置に供給して処理するステップと、
（ｂ）前記低圧型逆浸透膜装置からの透過水をｐＨ調整装置に供給してｐＨを調整するステップと、
（ｃ）前記ｐＨ調整装置によってｐＨ調整された調整水を高圧型逆浸透膜装置に供給して処理するステップと、
（ｄ）前記高圧型逆浸透膜装置からの透過水を第１の電気再生式脱イオン装置に供給して処理するステップと、
（ｅ）前記第１の電気再生式脱イオン装置からの処理水を紫外線酸化装置に供給して処理するステップと、
（ｆ）前記紫外線酸化装置からの処理水を酸化物除去装置に供給して酸化物を除去するステップと、
（ｇ）前記酸化物除去装置からの処理水を第２の電気再生式脱イオン装置に供給して処理するステップと、
（ｈ）前記第２の電気再生式脱イオン装置からの処理水をカートリッジポリッシャーに供給して処理するステップと、
を有する純水の製造方法。

【請求項11】

前記ステップ（ｂ）において、ｐＨが５．０～９．０に調整される、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ステップ（ｆ）において、酸化物の除去に用いられる触媒が白金族金属触媒である、請求項１０または１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホウ素除去装置及びホウ素除去方法、並びに、純水製造装置及び純水の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体装置の製造工程や液晶装置の製造工程における洗浄水等の用途として、有機物、イオン成分、微粒子、細菌等が高度に除去された超純水等の純水が使用されている。特に、半導体装置を含む電子部品を製造する際には、その洗浄工程において多量の純水が使用されており、その水質に対する要求も年々高まっている。
例えば、微量の不純物として全有機炭素（ＴＯＣ：Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）やホウ素の低減が求められている。一般的に、ＴＯＣ成分は紫外線酸化処理により、ホウ素は逆浸透膜装置やホウ素選択性イオン交換樹脂、電気再生式脱イオン装置で除去されることが知られている。特許文献１には、前処理した水を逆浸透膜装置、電気再生式脱イオン装置、紫外線酸化装置、ホウ素樹脂混合イオン交換装置の順で処理してＴＯＣやホウ素が除去された一次純水を製造することが記載されている。また、特許文献２には、一次純水システムが、高圧型逆浸透膜分離装置と脱気装置と紫外線酸化装置とイオン交換装置とをこの順で備えること、高圧型逆浸透膜は低圧型又は超低圧型逆浸透膜に比べてホウ素、シリカ及び非荷電性有機物などの弱電解質成分や非荷電性成分の除去率が高いこと、イオン交換装置は電気再生式脱イオン装置を１段又は複数段直列に接続した再生型イオン交換装置でもよいことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－４７４９６号公報

【文献】特開２０１７－１２７８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１、２の方法では、紫外線酸化装置で発生したオゾンや過酸化水素などの酸化剤により、後段のホウ素樹脂や電気再生式脱イオン装置内のイオン交換樹脂が酸化され、劣化してしまうおそれがある。その結果、ホウ素樹脂混合イオン交換装置や電気再生式脱イオン装置のホウ素除去率の低下を招き、ホウ素を極低濃度まで低減することができないという問題もあった。
そこで、本発明の目的は、被処理水中のホウ素濃度を低減する装置及び方法を提供すること、並びにホウ素濃度が低減された純水の製造装置及び製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明者らは、複数の電気再生式脱イオン装置と、紫外線酸化装置、酸化物除去装置を適切に組み合わせることにより、ホウ濃度を大きく低減できることを見出した。
すなわち、本発明は、被処理水が供給される第１の電気再生式脱イオン装置と、前記第１の電気再生式脱イオン装置で処理された水が供給される紫外線酸化装置と、前記紫外線酸化装置で処理された水が供給される酸化物除去装置と、前記酸化物除去装置で処理された水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置と、を有するホウ素除去装置及び前記装置を用いたホウ素除去方法に関する。

【0006】

また、本発明は、被処理水が供給される低圧型逆浸透膜装置と、前記低圧型逆浸透膜装置からの透過水のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、前記ｐＨ調整装置によってｐＨ調整された調整水が供給される高圧型逆浸透膜装置と、前記高圧型逆浸透膜装置からの透過水が供給される第１の電気再生式脱イオン装置と、前記第１の電気再生式脱イオン装置で処理された水が供給される紫外線酸化装置と、前記紫外線酸化装置で処理された水が供給される酸化物除去装置と、前記酸化物除去装置で処理された水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置と、前記第２の電気再生式脱イオン装置で処理された水が供給されるカートリッジポリッシャーと、を有する純水製造装置及び前記装置を用いた純水の製造方法に関する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ホウ素含有量を大幅に低減できるホウ素除去装置及びホウ素除去方法が提供される。また、高純度の純水を製造することができる純水製造装置及び純水の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施態様に係るホウ素除去装置の構成を示す概念図である。

【図2】本発明の一実施態様に係る純水製造装置の構成を示す概念図である。

【図3】比較例１に用いた装置の概念図である。

【図4】比較例１における通水時間と触媒塔出口の過酸化水素濃度の関係を示すグラフである。

【図5】比較例１における通水時間と第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）の脱塩室の差圧の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明を説明するが、本発明は図面に記された構成に限定されるものではない。

【0010】

図１において、本発明に係るホウ素除去装置１００は、被処理水１０が供給される第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）３０と、前記電気再生式脱イオン装置３０で処理された水が供給される紫外線酸化装置４０と、前記紫外線酸化装置４０で処理された水が供給される酸化物除去装置（触媒塔）５０と、前記酸化物除去装置（触媒塔）５０で処理された水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）６０と、を備える。
そして、被処理水１０は、前記第１の電気再生式脱イオン装置３０によって被処理水中のイオン成分およびホウ素が除去され、次いで、その処理水が前記紫外線酸化装置４０に供給され、有機物（ＴＯＣ成分等）が分解される。前記紫外線酸化装置４０では、有機物を分解して過酸化水素やオゾン等の酸化性物質を発生させる。この酸化性物質は、後述する第２の電気再生式脱イオン装置６０内のイオン交換樹脂の劣化を引き起こすため、前記紫外線酸化装置４０で処理された水は、酸化物除去装置（触媒塔）５０で酸化性物質を除去した後に、第２の電気再生式脱イオン装置６０に供給される。

【0011】

本発明に用いられる紫外線酸化装置４０は、有機物を除去する目的で設置される。そのため、１８５ｎｍ以下の波長を含む紫外線を照射して、紫外線酸化処理を行う紫外線酸化装置を用いることが好ましい。なお、サブシステムにおいても紫外線酸化装置を備える場合があるが、例えば超純水のＴＯＣ濃度として１μｇ／Ｌ以下が求められるような設備においては、溶存酸素（ＤＯ）濃度の比較的高い１次純水システムに紫外線酸化装置を設置することにより、全体としてのエネルギーコストを抑えることが可能となる。溶存酸素が存在することにより、紫外線照射により溶存酸素からヒドロキシラジカルや過酸化水素が生成し、ＴＯＣ分解効率が向上することが期待できる。
紫外線酸化装置を第１の電気再生式脱イオン装置の前段に設置した場合は、紫外線酸化装置で発生したラジカルの重合により生成した酸化性物質である過酸化水素が第１の電気再生式脱イオン装置のイオン交換樹脂を劣化させ性能低下を引き起こす可能性があるため、第１の電気再生式脱イオン装置の後段に設置する。また第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）の前段に設置することで、サブシステム内のカートリッジポリッシャー（ＣＰ）の負荷を低減し、高純度な純水を得ることができる。

【0012】

酸化物除去装置（触媒塔）５０は、酸化性物質分解能を有する触媒が充填されている。これにより、紫外線酸化装置で発生した酸化性物質が触媒により分解されて、後述する第２の電気再生式脱イオン装置内のイオン交換樹脂の劣化を防止する。触媒は、溶出物の少ない白金族金属触媒を用いることが好ましい。ここでいう白金族金属とは、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）のことであり、これらの一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。これら白金族金属のうち、ＰｔやＰｄなどを好ましく使用することができ、コスト等の観点からはＰｄが好ましい。また用いる担体としてはアニオン交換体が望ましい。アニオン交換体は粒状のアニオン交換樹脂であってもよいし、アニオン交換樹脂が一体のものとして成形されたモノリス状有機多孔質アニオン交換体であってもよい。ここで用いることができるモノリス状有機多孔質アニオン交換体は、例えば、特開２００２－３０６９７６号公報、特開２００９－６２５１２号公報に記載されている。アニオン交換体に白金族金属触媒を担持することにより、高い触媒能力の発揮と、触媒からの溶出物の低減に効果がある。またアニオン交換体はＯＨ形の強塩基性アニオン交換樹脂にパラジウム（Ｐｄ）を担持したものがより好ましい。

【0013】

第２の電気再生式脱イオン装置６０は、紫外線酸化装置４０で処理しきれなかった有機物及びイオン成分を除去する。

【0014】

次に、本発明に係る純水製造装置について説明する。図２において、本発明に係る純水製造装置２００は、被処理水が供給される低圧型逆浸透膜装置７０と、前記低圧型逆浸透膜装置７０からの透過水が供給されるｐＨ調整装置７５と、前記ｐＨ調整装置７５によってｐＨ調整された調整水がポンプ４５を介して供給される高圧型逆浸透膜装置８０と、前記高圧型逆浸透膜装置８０からの透過水が供給される第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）３０と、前記第１の電気再生式脱イオン装置３０で処理された水を紫外線酸化処理する紫外線酸化装置４０と、前記紫外線酸化装置４０で処理された水を処理する触媒塔５０と、前記触媒塔５０で処理された水が供給される第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）６０と、カートリッジポリッシャー（ＣＰ）９０と、を備える。

【0015】

そして、被処理水１０は、前記低圧型逆浸透膜装置７０によって被処理水中のイオン成分および有機物等の懸濁物質が除去され、次いで、その透過水が前記ｐＨ調整装置７５によってｐＨ＝５．０～９．０、好ましくは、ｐＨ＝５．５～８．５に調整される。その後、前記ｐＨ調整水が、前記高圧型逆浸透装置８０及び前記第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）３０で処理されることによって効率的にホウ素が除去される。その処理水中に残存した全有機炭素（ＴＯＣ）成分は紫外線酸化装置（ＵＶ）４０により有機酸及び二酸化炭素に分解される。一方、紫外線酸化装置４０は、全有機炭素（ＴＯＣ）成分を分解して過酸化酸素やオゾン等の酸化性物質を発生させるので、後段の触媒塔５０で酸化性物質を除去した後、第２の電気再生式脱イオン装置６０によりイオン交換処理され、最終的に純水９５が製造される。半導体製造等においては、純水９５を一次純水として、サブシステムに供給されて超純水が製造される。

【0016】

次に、本発明に用いられる逆浸透膜装置について説明する。逆浸透膜装置は、逆浸透膜や流路材といった部材から構成された逆浸透膜エレメントと、それが一つ以上装填された、一つ以上の圧力容器（ベッセル）から構成される。膜エレメントが装填されたベッセルに被処理水を圧送することで、有効圧力に見合った量の透過水がベッセルから得られる。また、膜エレメントを透過せず、ベッセル内で濃縮された水は、濃縮水としてベッセルから排出される。逆浸透膜エレメントの形状に特に制限はなく、チューブラー型、スパイラル型、中空糸型使用することができる。同一ベッセル内で複数の逆浸透膜エレメントを使用する場合は、各逆浸透膜エレメントは直列に接続される。逆浸透装置で複数本のベッセルを用いる場合、ベッセルは並列もしくは直列に設置することができる。たとえば、圧送された被処理水を、並列に設置された複数本のベッセルに供給し、各ベッセルの透過水および濃縮水を合流させて装置から排出することができる。さらに、各ベッセルから排出された濃縮水を、別のベッセルに供給する、いわゆるクリスマスツリー方式のようなベッセル構成にすることができる。

【0017】

これら逆浸透膜装置のエレメント構成、ベッセル構成は、求められる透過水質、透過水量、水回収率、フットプリント等によって、適切なものを設計、選定することができる。

【0018】

本発明で用いられる各逆浸透膜装置の水回収率は、各逆浸透膜装置の被処理水と、各逆浸透膜装置で得られる透過水の比率によって算出される。すなわち、各逆浸透膜装置の回収率＝（各逆浸透膜装置により得られる透過水量）／（各逆浸透膜装置に供給される被処理水量）である。水回収率は、被処理水の水質、求められる透過水質、透過水量、水回収率、フットプリント等によって、適切なものを設計、選定することができる。これらに特に制限はないが、低圧型逆浸透装置の回収率は５０～９０％、好ましくは６５～８５％、高圧型逆浸透膜装置の回収率は８０～９９％、好ましくは８５～９５％である。特に、高圧型逆浸透膜の水回収率は、低圧型逆浸透膜処理により不純物濃度が低下していることから、高い値を設定することができる。

【0019】

また、逆浸透膜装置では、一般的な逆浸透膜装置に用いられる薬品（例えば、還元剤、ｐＨ調整剤、スケール分散剤、殺菌剤等）を用いることができる。

【0020】

本発明で用いる低圧型逆浸透装置（ＢＷＲＯ装置）に使用される膜は、比較的低い圧力で運転が可能である低圧膜、超低圧膜が好適に使用される。
低圧膜、超低圧膜としては、有効圧力１ＭＰａ、水温２５℃における純水の透過流束が０．６５～１．８ｍ／ｄ、好ましくは０．６５～１．０ｍ／ｄのものを使用することができる。

【0021】

ここで、透過流束は、透過水量を逆浸透膜面積で割ったものである。「有効圧力」とは、ＪＩＳ Ｋ３８０２：２０１５「膜用語」に記載の、平均操作圧から浸透圧差及び２次側圧を差し引いた、膜に働く有効な圧である。なお、平均操作圧は、逆浸透膜の１次側における膜供給水の圧力（運転圧力）と濃縮水の圧力（濃縮水出口圧力）の平均値であり、以下の式により表される。

平均操作圧＝（運転圧力＋濃縮水出口圧力）／２

有効圧力１ＭＰａあたりの透過流束は、膜メーカーのカタログに記載の情報、例えば、透過水量、膜面積、評価時の回収率、ＮａＣｌ濃度等から計算することができる。また、１つ又は複数の圧力容器に同一の透過流束である逆浸透膜が複数本装填されている場合、圧力容器の平均操作圧／２次側圧力、被処理水の水質、透過水量、膜本数等の情報より、装填された膜の透過流束を計算することができる。

【0022】

低圧～超低圧型逆浸透膜としては、例えば、ＮＩＴＴＯ製ＥＳシリーズ（ＥＳ１５－Ｄ８、ＥＳ２０－Ｕ８）(商品名)、ＨＹＤＲＡＮＡＵＴＩＣＳ製ＥＳＰＡシリーズ（ＥＳＰＡＢ、ＥＳＰＡ２、ＥＳＰＡ２－ＬＤ－ＭＡＸ）(商品名)、ＣＰＡシリーズ（ＣＰＡ５‐ＭＡＸ、ＣＰＡ７－ＬＤ）(商品名)、東レ製ＴＭＧシリーズ（ＴＭＧ２０‐４００、ＴＭＧ２０Ｄ－４４０）（商品名）、ＴＭ７００シリーズ（ＴＭ７２０－４４０、ＴＭ７２０Ｄ－４４０）（商品名）、ダウケミカル社製ＢＷシリーズ（ＢＷ３０ＨＲ、ＢＷ３０ＸＦＲ－４００／３４ｉ）、ＳＧシリーズ（ＳＧ３０ＬＥ－４４０、ＳＧ３０－４００）（商品名）、ＦＯＲＴＩＬＩＦＥ ＣＲ１００（商品名）などが挙げられる。

【0023】

本発明で用いる高圧型逆浸透膜装置（ＳＷＲＯ装置）に用いられる「高圧型」の定義としては、おおよそ、次の性質を示すものを挙げることができる。すなわち、有効圧力１ＭＰａ、水温２５℃における純水の透過流束が０．２～０．６５ｍ／ｄのものである。高圧型逆浸透膜の有効圧力は、１．５～２．０ＭＰａであることが好ましい。有効圧力を１．５ＭＰａ以上にすることで、高圧型逆浸透膜のほう素阻止率を十分に高めることができる。なお、有効圧力を２．０ＭＰａ以上にすることで更なるホウ素阻止率向上効果が見込めるが、装置の耐久圧力を高める必要があるため、設備費用が増加する場合がある。

【0024】

高圧型逆浸透膜としては、例えば、ＨＹＤＲＡＮＡＵＴＩＣＳ社製ＳＷＣシリーズ（ＳＷＣ４、ＳＷＣ５、ＳＷＣ６）（商品名）、東レ社製ＴＭ８００シリーズ（ＴＭ８２０Ｖ、ＴＭ８２０Ｍ）（商品名）、ダウケミカル社製ＳＷシリーズ（ＳＷ３０ＨＲＬＥ、ＳＷ３０ＵＬＥ）（商品名）などが挙げられる。

【0025】

このように、第１の電気再生式脱イオン装置の前段に低圧型逆浸透装置－高圧型逆浸透膜装置を備えることで、処理水のホウ素濃度をより低減できる。

【0026】

次に、本発明に用いられるＥＤＩについて説明する。ＥＤＩは、イオン交換膜にて区画され、イオン交換体が充填された脱塩室と、脱塩室にて脱塩されたイオンを濃縮する濃縮室と、電流を通電するための陽極と陰極を有する装置であり、電流を通電して運転することで、イオン交換体による被処理水の脱イオン化（脱塩）処理と、イオン交換体の再生処理とを同時に行う装置である。ＥＤＩに通水された被処理水は、脱塩室に充填されたイオン交換体によって脱塩され、ＥＤＩ処理水としてＥＤＩ外部に排出される。同様に、イオン類が濃縮された濃縮水は、ＥＤＩ濃縮水として外部に排出される。

【0027】

ＥＤＩの回収率は、ＥＤＩに供給される被処理水量と、得られる処理水量によって算出される。すなわち、ＥＤＩ回収率＝（ＥＤＩ処理水流量）／（ＥＤＩ被処理水量）である。ＥＤＩ回収率に特に制限はないが、９０～９５％であることが好ましい。

【0028】

ＲＯ－ＥＤＩシステムの回収率は、被処理水量と、ＥＤＩによって得られる処理水量の比率によって算出される。すなわち、ＲＯ－ＥＤＩシステムの回収率＝ＥＤＩ処理水量／被処理水量である。本ＲＯ－ＥＤＩシステムの水回収率に特に制限はないが、８０～９９％、好ましくは８５～９５％である。本システムでは高圧型逆浸透装置の濃縮水、ＥＤＩ濃縮水を回収しつつ、系内の濃縮がかからないため、高いシステム回収率と水回収率の両方を満足することができる。

【0029】

カートリッジポリッシャー９０は、イオン交換体が充填された非再生型のイオン交換装置であり、紫外線酸化装置で生成した有機酸や二酸化炭素を除去する。なお、サブシステムにおいてもカートリッジポリッシャーを備える場合があるが、本願におけるＣＰ装置を設置することで、サブシステムの紫外線酸化装置への有機酸や二酸化炭素の流入を防ぐことができるため、サブシステムの紫外線酸化装置で分解すべきＴＯＣ濃度が低減でき、エネルギーコストを抑えることが可能となる。またＣＰ装置へのイオン負荷も低減できるため交換頻度を削減できる。

【0030】

また、高圧型逆浸透膜装置８０と第１の電気再生式脱イオン装置３０との間に、脱気膜装置（不図示）を設けてもよい。脱気膜装置を備えることにより電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ）への炭酸負荷が軽減できるため、共存イオンを除去しホウ素除去率を向上させることが期待できる。
また酸化物除去装置への炭酸負荷を軽減でき、強塩基性アニオン交換樹脂のイオン形をＯＨ形に維持することができるため、長期にわたって酸化性物質の除去能力を維持することが可能となる。
さらに、ＤＯ濃度が大過剰に存在すると紫外線酸化装置に対してはラジカルスカベンジャーとなりＴＯＣ分解効率が低下するため、脱気膜装置の気体側の真空度やスイープガス流量を制御するといったＤＯ調整機構を設けてもよい。

【0031】

本発明に用いられる被処理水としては、特に制限はないが、工水、地下水、表層水、水道水、海水、海水を逆浸透法または蒸発法等によって脱塩した海水淡水化処理水、下水、下水処理水、各種排水、例えば半導体製造工程で使用された排水、これらの混合水が挙げられる。なお、被処理水成分としては、導電率１０～１０００μＳ／ｃｍ、ＴＤＳ＝５～５００ｐｐｍ、ホウ素濃度１０ｐｐｂ～１０ｐｐｍのいずれか一つ以上を満たすことが好ましく、これらを満たさない場合は、凝集沈殿処理、ろ過処理、軟化処理、脱炭酸処理、活性炭処理、等の前処理を行うのが好ましい。

【0032】

本発明で得られる高圧型逆浸透膜装置の処理水の水質としては、導電率２μＳ/ｃｍ以下、ナトリウム濃度２００ｐｐｂ以下、あるいはその両方を満たすことが好ましい。ＲＯ透過水（ＥＤＩ供給水）のナトリウム濃度が高いと、対となるアニオンもナトリウムとともにＲＯからリークする。そのため、ＥＤＩに充填されているイオン交換樹脂におけるホウ素の選択性が下がり、ＥＤＩ処理水のホウ素が十分に低減できなくなる。また、本発明で得られる純水の水質としては、特に制限はないが、比抵抗１７ＭΩ・ｃｍ以上、ホウ素濃度５０ｐｐｔ以下、シリカ濃度５０ｐｐｔ以下、ＴＯＣ濃度５ｐｐｂ以下のものを挙げることができる。

【実施例】

【0033】

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

【0034】

（実施例１）
無機炭素（ＩＣ：Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ）３００ｐｐｂ、イオン状シリカ１４ｐｐｂ、ホウ素１４ｐｐｂ、ＴＯＣ濃度１３ｐｐｂの被処理水１００Ｌ／ｈに対し、図１に示す装置を用いて、約２０００時間の通水試験を実施した。第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）および第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）はともにＥＤＩ－ＸＰ（商品名、オルガノ社製）を用い、回収率９０％とした。運転電流値の設定は５Ａとした。紫外線化装置は、ＪＰＷ（日本フォトサイエンス社製）を用いた。酸化物除去装置（触媒塔）は、円筒容器（内径２５ｍｍ、高さ６００ｍｍ）内に触媒樹脂２００ｍＬ（層高約４００ｍｍ）充填したものを用いた。触媒樹脂は、Ｐｄ担持量が１００ｍｇ－Ｐｄ／Ｌ－Ｒ（ゲル形、ＯＨ形：９５％以上）を用いた。ＥＤＩ－１、ＵＶ酸化装置、触媒塔、ＥＤＩ－２のそれぞれの出口の水質を表１に示す。

【0035】

ここで、過酸化水素濃度について着目してみると、被処理水およびＥＤＩ－１出口において＜１ｐｐｂであったものが、ＵＶ酸化装置出口では２５ｐｐｂに上昇している。これは、ＵＶ酸化装置によって生成したＯＨラジカルの重合やＥＤＩ－１出口において９ｐｐｂあったＴＯＣの分解時に過酸化水素が生成したものと考えられる。その過酸化水素が触媒塔により分解され、触媒塔出口では１ｐｐｂ未満の値なっている。これにより、ＥＤＩ－２には、過酸化水素がほとんど流入せず、過酸化水素の影響を受けることなく、ホウ素及びＴＯＣが除去されることを示す。このことは、ＥＤＩ－１、ＥＤＩ－２いずれも脱塩室差圧は通水初期と同じ０．１６ＭＰａであることからも裏付けられる。
なお通水前後の触媒のイオン形を分析したところ、通水前のＯＨ形の割合は＞９９％であり、通水後のＯＨ形の割合は９７%と、大きな差は見られなかった。

【0036】

【表1】

【0037】

（比較例１）
図３に示す装置を用いた他は実施例１と同様の条件で５０００分の通水試験を実施した。ＥＤＩ－１、ＵＶ酸化装置、触媒塔、ＥＤＩ－２のそれぞれの出口の水質を表２に示す。
ＥＤＩ－１の脱塩室差圧は通水初期の０．１６ＭＰａから０．１８ＭＰａに上昇した。また、過酸化水素濃度はＥＤＩ－１入口（触媒塔出口）で１６ｐｐｂ、ＥＤＩ－１出口で１２ｐｐｂとなっており、ＥＤＩ－１内部で過酸化水素が消費されていることがわかった。すなわち、ＥＤＩ－１のイオン交換樹脂が酸化され、劣化する可能性があることが示唆される。

【0038】

【表2】

【0039】

また、比較例１において、通水時間における触媒塔出口の過酸化水素濃度及びＥＤＩ－１脱塩室差圧の推移を、それぞれ図４、図５に示す。図４からわかるように、通水時間の経過とともに、触媒の過酸化水素除去性能が大きく低下する傾向が見られた。また、図５からわかるように、過酸化水素が触媒塔出口にリークし始めた２０００分以降からＥＤＩ脱塩室差圧の上昇傾向が始まり、２０００分から３５００分の間に０．００６ＭＰａの上昇が確認され、さらに、３５００分から５０００分の間に０．０１４ＭＰａの上昇が確認された。２０００分以降は、差圧が加速度的に上昇しているため、このまま運転を継続してもＥＤＩ装置の耐圧を超えてしまうおそれや、供給水の圧力不足により目的の水量が通水できない状況に至ると考えられ、実際のシステムへの適用が不可能と判断して運転を停止した。
通水停止時の触媒のイオン形を分析したところ、通水前のＯＨ形の割合は＞９９％であったのに対して、通水後のＯＨ形の割合は８５％まで低下していた。すなわち触媒のイオン形がＯＨ形を維持できなくなり、反応速度が低下し過酸化水素がリークし始めたことが分かる。

【0040】

上述のように、本発明のホウ素除去装置においては、複数のＥＤＩと、紫外線酸化装置、酸化物除去装置を適切に組み合わせることにより、２０００時間に亘って安定的に、被処理水のホウ素濃度を低減することができる。一方、比較例１では、わずか５０００分の運転でもホウ素除去に支障をきたすことがわかった。

【符号の説明】

【0041】

１０ 被処理水
２０ 処理水
３０ 第１の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－１）
４０ 紫外線酸化装置（ＵＶ）
４５ ポンプ
５０ 酸化物除去装置（触媒塔）
６０ 第２の電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ－２）
７０ 低圧型逆浸透膜装置（ＢＷＲＯ）
７５ ｐＨ調整装置
８０ 高圧型逆浸透膜装置（ＳＷＲＯ）
９０ カートリッジポリッシャー（ＣＰ）
９５ 純水
１００ ホウ素除去装置
２００ 純水製造装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】