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JP2568617B2 - 給水中の有機物質および細菌を分解する方法 - Google Patents

給水中の有機物質および細菌を分解する方法

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JP2568617B2
JP2568617B2 JP63054719A JP5471988A JP2568617B2 JP 2568617 B2 JP2568617 B2 JP 2568617B2 JP 63054719 A JP63054719 A JP 63054719A JP 5471988 A JP5471988 A JP 5471988A JP 2568617 B2 JP2568617 B2 JP 2568617B2
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オツォニア アクチェンゲゼルシャフト
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、化学的、物理的かつ生物学的観点で純度に
関して極めて厳しい条件を満たさねばならない特別な産
業に使用する水の調製方法に関する。
本発明は、電子産業の半導体−構成要素の製造に於い
て主に洗浄目的で最も純粋な水を供給することに関す
る。この様な目的に供給されうる給水は、純度並びに有
機含有物質、細菌及びガスの除去に極めて大きい要求を
有する。したがって脱塩、軟化、濾過、脱ガス、有機成
分の除去、除菌及び殺菌の装置が不可欠である。
特に本発明は固体電解質を備えた電気化学槽の陽極域
中で生じるオゾン−これを一定の滞留時間の維持下で給
水中に含有される物質及び（又は）細菌と接触させる−
の使用下に、純水循環のための前処理された給水中の有
機物質及び（又は）細菌を分解する方法に関する。
〔従来の技術〕
水の調製に於ては、古典的な濾過及び軟化の他にオゾ
ン処理又は紫外歩領域での照射が重要な役割を果す。エ
レクトロニクス産業に於て高度の集積回路の仕上げに関
連して、洗浄水への要求が新たに増している。細菌数及
び残存酸素含有量に関する許容値はもっとも低下してい
る。水の前処理も含めて純水循環の従来技術は、多くの
文献に記載されている〔R.A.ハンゴ（Hango）、“脱イ
オン化された水素”、ソリッド・スティト・テクノロジ
ー、1983年、７月、第107-111頁参照〕。
一般に細菌に使用される紫外線−射光体はランプの光
線の進路内でしか作用せず、したがって完全に信頼でき
る援助とならない。オゾン処理はこの欠点を除けるが、
これによって所望されない酸素が循環中に入る。オゾン
と紫外線−照射の相乗作用は記載されている（たとえば
R.ベーカー（Barker）、F.M.タイラー（Taylor）、“UV
/オゾンによる希水性溶液中での２プロパノールの酸
化”、Proceedings of the Int.Conf.、−オゾン及び廃
水処理の役割、ロンドン、13-14、11月、1985年参
照〕。
酸素を室温で水素を用いて触媒（パラジウム）の存在
下に還元し、その際水を形成することは知られている
（特にF.マルチノーラ（Martinola）、S.オクエル（Oec
kl）、P.トーマス（Thomas）、“水中での酸素の接触還
元”、水から65、1985年、第163/72頁、翻訳参照）。
合成樹脂ポリマー（イオン交換体）から成る膜の形で
固体電解質を有する電気化学槽及びガス状生成物に関す
る適当な収得法は、多くの文献に述べられている。この
様な槽はオゾンの製造に有利に使用できる（たとえば米
国特許第4416747号明細書、ヨーロッパ特許公報第00685
22号;H.P.クライン（Klein）、S.スタキー（Stucki）、
電気分解によるオゾンの製造及び高純度の水素にこれを
使用する方法、会議公報第７回オゾン世界大会、第110-
115頁、1985年９月９日〜12日、東京）。
前述の方法及び装置は、一般に純水循環に対して常に
高まる要求をもはや満さない。したがって改良されかつ
更に発展された方法が必要である。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、純水循環の給水中の有機物質又は細菌ある
いは両方を分解する方法を提供することを課題とする。
この給水はエレクトロニック−構成要素の仕上げに於け
る洗浄水の高まる要求を、有機含有物質、細菌、酸素を
すべての形で及びいかなる有害な反応生成物も含ないこ
とで満足させる。この方法は簡単で、作業上安全かつ価
格上好都合でなければならず、再現性に優れたものでな
ければならない。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、最初に述べた方法に於て給水を滞留時間
の経過後付加的に紫外線−照射にさらすことで解決され
る。
更に、この課題は最初に述べた方法に於て給水を滞留
時間の経過後、電気化学槽の陰極域中で生じる水素の一
部と混合し、その際給水中に残存する酸素残部及びオゾ
ン残部を水素と反応させ、これらの成分を水の形成下に
完全に分解することによって解決される。
本発明の実施方法 本発明を下記の、添付図面によって詳述される実施例
で説明する。図面は処理の図式的なフローシートを示
す。１は矢印で示される。前処理装置２（給水調製）へ
の給水供給（生水）である。この装置は必要に応じて１
又は数種のフィルター、水の軟化、塩析及び逆浸透のた
めの装置、イオン交換体等々から及びこの様な装置の任
意の組合せから成ることができる。これから水を電気化
学槽３に導入する。この槽は固体電解質４を合成樹脂ポ
リマーから成る膜の形で備えている。陽極域５中で酸素
及びオゾンを、陰極域６中で水素を発生する。陽極で生
じるＯ2及びＯ3−これはＨ2Ｏと共に陽極域５から除去
される−を表示７で、陰極で生じるＨ2−これは陰極域
６から除去される−を表示８で表わす。９は場合によっ
て生じるＯ2−及びＯ3−排気用バルブであり、10はそれ
に接続された、Ｏ3からＯ2に変えるための装置である。
次いで水は滞留時間槽11中に導入される。ここでたとえ
ば有機物質及び（又は）微生物がＯ2及びＯ3の作用を受
けて、分解される。反応容器12で紫外線−照射（波線矢
印hvで示される。）が行われる。その容器中でＨ2Ｏと
Ｏ3との反応によってOH−ラジカルが生じる。このラジ
カルは過剰のＯ3をＯ2に還元し、細菌を破壊する。水は
次いで反応容器13中に導入され、そこで触媒（たとえば
パラジウム）の作用下にＨ2−添加によって残存するＯ2
及びＯ3の分解が室温で行われる。Ｈ2を好ましくは電気
化学槽３の陰極域６から取り出すことができる（表示
８）。別の水素の供給も選択的に行うことができ、これ
は破線及び表示20に相当する。14は混合床（イオン交換
体）であり、これは反応生成物の一部を保持する。後者
の残部をフィルター15中で保留する。15は限外濾過工程
及び（又は）逆浸透工程から成ることができる。矢印16
は最後の水供給（純水）を示し、これはその時使用槽17
に供給される。18は使用槽17から分かれる廃水放出であ
る。使用された水の一部を、水の返還19を経て再び前処
理装置２に供給する。
装置12及び13は破線の間にある。というのはこれらは
選択的に個々に又は組合せて使用することができる。す
なわち12又は13をいつでも省くことができるからであ
る。
実施例1: 変性（Ａ）による方法を、試験装置中で実施する。こ
れにはＯ2およびＯ3を分解するための触媒を有する反応
容器13はない。それ故この場合陰極で生じるＨ2８も別
の水素20も供給されない。
前処理装置２は逆浸透装置、カチオン−アニオン−交
換体を有する混合床及びフィルターから成る。供給され
る生水１を前もって軟化し、完全に脱塩する。固体電解
質４（合成樹脂ポリマー、商品名“ナフィオン”（Nafi
on）、デュポン社製）を有する電気化学槽３は、電極表
面積3cm2を有する。これを水量100l/hで作動させ、電流
4A（電流密度1.33A/cm3）で全電圧3.95V下で動かす。そ
の際前もって脱気された水中でＯ2−濃度9.4mg/l及びＯ
3−濃度2.2mg/lが生じる。滞留時間槽11は内容量1300ml
を有する。これから滞留時間約47秒が生じる。UV−照射
用反応容器12は1320ml内容量の石英ガラスより成る槽か
ら成る。この槽はヘロイス社（ドイツ）の水銀蒸気−低
圧−照射器TNN15/32を備えている。次いで水を混合床
（イオン交換体）14中に導入し、これは内容量1950mlを
有する（シブロンバーンステッド社のタイプウルトラプ
ュアー）。水精製の最後の装置としてフィルター15を備
える。この場合これは保留能0.8μｍを有する、ブラン
ズヴィック（Brunswick）社製キュンドルフィルタータ
イプPET-08-10-UN-15である。この装置を水の返還19が
生じない様に動かす。空気−及び同時に、空中酸素でも
−で飽和された水の100％を給水供給１を介して前処理
装置２に供給する。この理由からＯ3−濃度は電気化学
槽の後1.6mg/lにすぎない。一方Ｏ2−濃度は約10mg/lに
なる。紫外線−照射用反応容器12後のＯ3−濃度はまた
0.02mg/lである。試験的に給水に２−プロパノール2ppm
を混合し、有機炭素全量の分解を調べる。
実施例2: 変法Ｂによる方法をより一層大きい装置中で実施す
る。これは図に示した設備をすべて、Ｏ2及びＯ3の分解
用触媒を有する反応容器13も含めて備える。それに応じ
て反応容器13に陰極で電気化学槽３に生じるＨ2８を供
給する。
装置中、電気化学槽３に対して水流量10m3/hである。
槽３は電極表面積4dm2を有し、電流400Aで作動する。こ
れは電流密度1A/cm2に相当する。電池電圧は3.8Vであ
る。滞留時間槽11は内容量150lを有するので、平均停留
時間は約54秒である。水銀蒸気−低圧−高流灯５個を備
えた紫外線−照射用反応容器12は内容量160lを有する。
貴金属−触媒を有する反応容器13は内容量160lを有し、
合成樹脂担体の床から成る。この担体はパラジウムを担
持する。この場合これは商品名“レバタイト（Lewati
t）OC1045"（バイエル社、ドイツ）という製品である。
イオン交換体を有する混合床14は内容量200lである。フ
ィルター15の通過後、純水16を使用槽17、すなわち半導
体構成要素仕上げ装置に供給する。
この装置を、電気化学槽３から流出する水の90％が水
返還19を経て再び前処理装置２に導入され、一方10％が
生水として給水供給１を介して循環して導入される様に
動かす。
装置のガス保留は次の様になる： 装置の出口で 濃度（mg/l） O3 O2 H2 槽（３） 2.15 9.65 ０ 反応容器:UV（12） 0.01 10.5 1.31 反応容器：触媒（13） 0 0.02 ０ 実施例3: 変法Ｃによる方法をより一層小さい装置中で実施す
る。この際紫外線−照射用反応容器12は存在しない。水
の処理を実質上オゾンによって行う。この場合過剰の単
体酸素担体を陰極で生じるＨ2で還元して分解する。
装置中、電気化学槽３に対して水流量800l/hである。
この槽３は電極表面積25cm2を有し、電流30Aで作動す
る。これは電流密度1.2A/cm2に相当する。電池電圧は3.
9Vである。滞留時間槽11は内容量11を有するので、平
均滞留時間は約50秒である。貴金属−触媒を有する反応
容器13は内容量12lを有する。活性担体は商品名レバタ
イト（バイエル社）という製品である。イオン交換体を
有する混合床14は内容量16lを有する。
この装置を、予備的な初流相の後に電気化学槽３から
流出する水の100％が水返還19を経て前処理装置２に供
給され、一方給水供給１を介する生水の流入を阻止する
用に動かす。
装置のガス保留は次の様になる： 装置の出口で 濃度（mg/l） O3 O2 H2 槽（３） 2.2 9.4 ０ 滞留時間槽（11） 1.6 9.8 1.43 反応容器・触媒（13） ０ 0.02 ０ 本発明は実施例に限定されない。
オゾンで水処理した後（電気化学槽３を通過した後）
一定の最小滞留時間の維持に対する要求は、これに特有
な滞留時間槽11の存在と無関係である。ほんの僅かな水
量を循環する場合、一方で十分な供給が不可欠である場
合、−特に十分に激しい攪拌流で循環して−滞留時間槽
11を比較的僅かに省略するか又は全く除くことができ
る。
更にすべての場合、前処理装置２中で調製された水量
全体を電気化学槽３へ導入することは不必要である。要
求に従って決められた量を前処理装置２の後に分け、そ
のまま滞留時間槽11に供給することができる：分路（図
には示されていない。）。他方電気化学槽３から流出
後、溶解された及び（又は）泡として存在するＯ2及び
Ｏ3（場合によっては過剰の）の一部を水から除き、バ
ルブ９を介してＯ3をＯ2に変えるための装置10に導入す
ることができる。しかしＯ2及びＯ3を分解するための触
媒を有する反応容器13の入口でも、付加的に別の水素の
供給20（破線で示される。）を行うことができる。最後
に示した２つの操作は同一の最終効果を生じる：使用槽
17に対する最後の純水中で単体形でのすべての酸素含有
は回避される。滞留時間槽11及び紫外線−照射用反応容
器12は同一の共通の容器にまとめることができるので、
オゾンと水中に含有される物質及び（又は）細菌との接
触は同時にかつ紫外線−照射と同一場所で行われる。
原則的に紫外線−照射単独で又はＨ2によるＯ2−及び
Ｏ3−分解単独で又は二つの処理工程を同時に使用し
て、本方法を実施することができる。それ故に図中反応
容器12及び13は縦の破線の間にある。
【図面の簡単な説明】 図は、本発明による純水循環のための前処理された給水
中の有機物質及び（又は）細菌を分解する工程を示す。 １……給水供給（生水） ２……前処理装置（給水調製） ３……オゾン産出用の固体電解質を有する電気化学槽 ４……固体電解質 ５……陽極域 ６……陰極域 ７……陽極で生じるＯ2及びＯ3 ８……陰極で生じるＨ2 ９……Ｏ2−及びＯ3−排気用バルブ 10……Ｏ3をＯ2に変えるための装置 11……滞留時間槽 12……紫外線−照射用反応容器 13……Ｏ2及びＯ3を分解するための触媒を有する反応容
器 14……混合床（イオン交換体） 15……フィルター 16……水供給（純水） 17……使用槽 18……廃水放出 19……水返還 20……別の水素の供給
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５２０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５２０Ｂ ５３１ ５３１Ｒ ５４０ ５４０Ａ ５５０ ５５０Ｄ ５５０Ｈ ５６０ ５６０Ｃ ５６０Ｄ ５６０Ｅ ５６０Ｆ 1/58 1/58 Ｚ 1/70 1/70 Ｚ

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】純水循環のための前処理された給水中の有
    機物質及び／又は細菌を分解する方法において、 （ａ） 該前処理された給水の少なくとも一部を、固定
    電解質（４）、陽極域（５）及び陽極域（６）を有する
    電気化学槽（３）中で電気分解し、 （ｂ） 陽極域（５）でオゾンを生成させ、 （ｃ） 陰極域（６）で水素（８）を生成させ、 （ｄ） 精製すべき水を、その中に含まれる有機物質及
    び／又は細菌を分解するのに充分な時間、生成したオゾ
    ンと接触させ、 （ｅ） オゾン処理した水を電気分解により生成した水
    素（８）の少なくとも一部と接触させ、残留酸素と残留
    オゾンを分解することを特徴とする上記方法。
  2. 【請求項２】オゾン処理した水を紫外線照射してから、
    電気分解により生成した水素（８）の少なくとも一部と
    接触させることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】精製すべき水に、電気分解により生成した
    水素（８）に加えて、外来の水素を供給することを特徴
    とする請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】陰極で生成した水素（８）で処理した後、
    供給水を混合床のイオン交換体（14）に供給し、反応生
    成物を除去することを特徴とする請求項１、２又は３記
    載の方法。
  5. 【請求項５】精製すべき水の紫外線照射とオゾン処理を
    同時に行うことを特徴とする請求項２、３又は４記載の
    方法。
  6. 【請求項６】精製すべき水の紫外線照射とオゾン処理
    を、唯一の容器中の同一の場所で行うことを特徴とする
    請求項５記載の方法。
JP63054719A 1987-03-11 1988-03-08 給水中の有機物質および細菌を分解する方法 Expired - Lifetime JP2568617B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH00917/87-8 1987-03-11
CH917/87A CH674003A5 (ja) 1987-03-11 1987-03-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63236593A JPS63236593A (ja) 1988-10-03
JP2568617B2 true JP2568617B2 (ja) 1997-01-08

Family

ID=4198178

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