專利名稱：超純水制造用子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種設(shè)置于超純水的制造裝置中的子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工藝等中，在從一次純水制造超純水的子系統(tǒng)中，采用了去除溶入純水中的氣體的脫氣裝置、降解有機(jī)物的UV裝置、去除離子性物質(zhì)的連續(xù)電再生除鹽裝置或離子交換樹脂裝置、去除微粒子的膜(MF或UF)裝置。作為從如此操作所制造的超純水中進(jìn)一步去除微量存在的雜質(zhì)(特別是金屬離子)的純水處理裝置，可采用褶式離子交換過濾器或者離子交換樹脂塔。該褶式離子交換過濾器，是將無紡布或多孔膜等平板膜設(shè)成褶式而成的離子交換過濾器。褶式離子交換過濾器，具有壓力損失小的特征，而另一方面，由于膜厚薄而漏泄發(fā)生快，存在壽命短的問題 (專利文獻(xiàn)I)。另一方面，對(duì)填充有離子交換樹脂(粒徑約50 μ m)的離子交換樹脂塔而言，存在壓力損失大的問題。若純水處理裝置的壓力損失大，則在使用地點(diǎn)的抵達(dá)壓力降低，因此需要使用升壓泵。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2004-73924號(hào)
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種在UF膜裝置(超濾膜裝置)的后級(jí)中具有壓力損失低的吸附裝置的超純水制造用子系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案I的超純水制造用子系統(tǒng)，其是從一次純水制造超純水的子系統(tǒng)，其至少包括UV裝置、脫氣裝置、離子交換樹脂裝置以及UF膜裝置，其特征在于，在該UF膜裝置的后級(jí)中，具有填充了粒徑為I 3mm的粒狀吸附體的吸附裝置，通過來自該UF膜裝置的流出水壓，在不使用升壓泵的情況下向該吸附裝置中通水。本實(shí)用新型的技術(shù)方案2的超純水制造用子系統(tǒng)，其是在技術(shù)方案I所述的超純水制造用子系統(tǒng)中，所述粒狀吸附體具有離子交換基或者螯合基。本實(shí)用新型的技術(shù)方案3的超純水制造用子系統(tǒng)，其是在技術(shù)方案I或2所述的超純水制造用子系統(tǒng)中，在所述吸附裝置的后級(jí)還設(shè)置有MF膜裝置或UF膜裝置。在本實(shí)用新型的子系統(tǒng)中，在UF膜裝置的后級(jí)，具有填充了粒徑為Imm以上的粒狀吸附體的吸附裝置，通過子系統(tǒng)所獲得的超純水的水質(zhì)良好。本實(shí)用新型中，吸附體的粒徑為Imm以上，吸附裝置的通水壓力損失小。因此，不使用升壓泵，而通過UF膜裝置的流出水壓，能夠向該吸附裝置中進(jìn)行通水，并且使設(shè)備成本變得低廉。并且，也不存在來自升壓泵所產(chǎn)生的雜質(zhì)混入超純水中的現(xiàn)象。
圖I是超純水制造裝置的流程圖。[0014]圖2是超純水制造裝置的流程圖。圖3是超純水制造裝置的流程圖。圖4是填充體的立體圖，并且，其中的(a)、(b)是粒子填充體的模型，(a)為圓筒狀、(b)為圓柱狀。圖5是吸附裝置的構(gòu)成圖，并且，其中的(a)是吸附裝置18的剖面圖，其中，在具有流入口 31和流出口 32的圓筒狀外殼30內(nèi)，通過支撐體21以同軸狀方式設(shè)置了多個(gè)(此例有2個(gè))填充體(吸附體的填充體)20 ； (b)是支撐體21的分解剖面圖；(c)是支撐體21的分解俯視圖。圖6是吸附裝置的構(gòu)成圖，并且，其中，(a)是省略了吸附裝置18的外殼30的流入 側(cè)的端蓋(end plate)的吸附裝置18'，(b)是將該吸附裝置18'配置在耐壓容器40內(nèi)，將流出口 32連接于耐壓容器出口部42，并且，將水從耐壓容器40的供給口 41出發(fā)流入耐壓容器40內(nèi)，從出口部42取出吸附裝置18'的處理水。附圖標(biāo)記的說明I預(yù)處理系統(tǒng) 18吸附裝置2—次純水系統(tǒng)20填充體3子系統(tǒng)30外殼17UF 膜裝置具體實(shí)施方式
下面，通過參照附圖，詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。本實(shí)用新型的子系統(tǒng)，在UF膜裝置的后級(jí)一側(cè)，設(shè)置了填充有粒徑為I 3mm的吸附體的吸附裝置。將具有該子系統(tǒng)的超純水制造裝置的一個(gè)整體流程的實(shí)例示于圖I 圖3中。圖I 圖3的各超純水制造裝置，均由預(yù)處理系統(tǒng)I、一次純水系統(tǒng)2和子系統(tǒng)3來構(gòu)成。在由混凝、加壓懸浮(沉淀)、過濾裝置等構(gòu)成的預(yù)處理系統(tǒng)I中，對(duì)原水中的懸浮物質(zhì)或膠態(tài)物質(zhì)進(jìn)行去除。在具有逆滲透(RO)膜分離裝置、脫氣裝置和離子交換裝置(混床式、2床3塔式或者4床5塔式)的一次純水系統(tǒng)2中，對(duì)原水中的離子或有機(jī)成分進(jìn)行去除。此外，在RO膜分離裝置中，除了去除鹽類以外，還對(duì)離子性、膠性的TOC進(jìn)行去除。在離子交換裝置中，除了去除鹽類以外，還對(duì)通過離子交換樹脂吸附或者離子交換的TOC成分進(jìn)行去除。在脫氣裝置(氮脫氣或者真空脫氣)中，對(duì)溶解氧進(jìn)行去除。在圖I的超純水制造裝置中，將通過如此操作所獲得的一次純水(通常情況下，TOC濃度為2ppb以下的純水),依次通水于水位計(jì)平衡器(sub tank)ll、泵P、熱交換器12、UV氧化裝置13、催化劑式氧化性物質(zhì)降解裝置14、脫氣裝置15、混床去離子裝置(離子交換裝置)16、微粒子分離用UF膜裝置17以及吸附裝置18中，并將所獲得的超純水輸送給使用地點(diǎn)19。吸附裝置18，是填充有粒徑為I 3mm、尤其是I I. 5mm的吸附體的吸附裝置，其通水壓力損失小。因此，在UF膜裝置17與吸附裝置18之間不設(shè)置升壓泵，而通過來自UF膜裝置17的流出水壓來向吸附裝置18通水。作為UV氧化裝置13，能夠采用通常應(yīng)用于超純水制造裝置中的照射具有185nm附近的波長(zhǎng)的UV的UV氧化裝置，例如使用了低壓汞燈的UV氧化裝置?；谏鲜鯱V氧化裝置13，使一次純水中的TOC降解為有機(jī)酸、進(jìn)而降解為C02。并且，在上述UV氧化裝置13中，在過量照射UV的情況下，從水中產(chǎn)生H2O2。接著，將UV氧化裝置的處理水，向催化劑式氧化性物質(zhì)降解裝置14中通水。作為催化劑式氧化性物質(zhì)降解裝置14的氧化性物質(zhì)降解催化劑，已知有作為氧化還原催化劑的貴金屬催化劑，例如金屬鈀、氧化鈀、氫氧化鈀等鈀(Pd)化合物或者鉬(Pt)，其中，能夠優(yōu)選使用還原作用力強(qiáng)的鈀催化劑?；谏鲜龃呋瘎┦窖趸晕镔|(zhì)降解裝置14，使UV氧化裝置13中所產(chǎn)生的H2O2及其它氧化性物質(zhì)，通過催化劑有效地進(jìn)行降解來去除。并且，基于H2O2的分解會(huì)生成水，但幾乎沒有像陰離子交換樹脂或活性炭那樣生成氧的情況，不會(huì)成為DO增加的原因。接著，將催化劑式氧化性物質(zhì)降解裝置14的處理水，向脫氣裝置15通水。作為脫氣裝置15，能夠使用真空脫氣裝置、氮脫氣裝置或者膜式脫氣裝置。通過該脫氣裝置15，可有效去除水中的DO、CO2。接著，將脫氣裝置15的處理水，向混床離子交換裝置16中通水。作為混床離子交換裝置16，使用了一種根據(jù)離子負(fù)荷來混合填充了陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂的非再生型混床離子交換裝置。通過該混床離子交換裝置16來去除水中的陽離子和陰離子，提高了水的純度。接著，將混床離子交換裝置16的處理水向UF膜裝置17通水。在該UF膜裝置17中，去除水中的微粒子、例如來自混床離子交換裝置16的離子交換樹脂所流出的微粒子等，接著向吸附裝置18中通水。吸附裝置18，是在柱內(nèi)填充有粒徑為I 3mm的粒狀吸附體、優(yōu)選填充有離子交換樹脂或者螯合樹脂的吸附裝置。通過基于該吸附裝置18來進(jìn)行吸附處理，能夠獲得T0C、C02、D0、H202、離子性物質(zhì)和微粒子被高度去除的高純度超純水。另外，吸附裝置18，填充粒子的粒徑大，通水壓力損失小，因此，在UF膜裝置17與吸附裝置18之間不需要升壓泵，設(shè)備成本低，并且也沒有混入來自升壓泵的雜質(zhì)。此外，吸附體，在以去除離子作為目的來設(shè)定的情況下，采用離子交換樹脂。作為離子交換基，可以舉出磺基、羧基、I 4級(jí)銨基(伯胺基、仲胺基、叔胺基、季銨基)。另外，吸附體，在以去除中性溶質(zhì)或有機(jī)物作為目的來設(shè)定的情況下，采用賦予了非電荷性官能團(tuán)的樹脂。也能夠通過混合離子交換樹脂和螯合樹脂使用。作為樹脂的基材，能夠舉出聚苯乙烯(f 'J ^>)、聚烯烴、聚砜等；作為其結(jié)構(gòu)，可以舉出凝膠狀、多孔狀的結(jié)構(gòu)。圖I的構(gòu)成是本實(shí)用新型的超純水制造裝置的一個(gè)實(shí)例，本實(shí)用新型的超純水制造裝置，與以往的裝置同樣地，由預(yù)處理系統(tǒng)、一次純水系統(tǒng)、子系統(tǒng)來構(gòu)成，只要是在其一連串的構(gòu)成單元裝置內(nèi)的子系統(tǒng)中在UF膜裝置17的后級(jí)設(shè)置有吸附裝置18即可，能夠與各種儀器進(jìn)行組合搭配。例如，如圖2所示，也可以將來自UV氧化裝置13的UV照射處理水直接導(dǎo)入到混床去離子裝置16中。如圖3所示，也可以設(shè)置陰離子交換塔19來代替催化劑式氧化性物質(zhì)降解裝置14。并且，也可以在混床離子交換裝置的后面設(shè)置RO膜分離裝置(未圖示)。另外，還可以集成如下裝置其在PH4. 5以下的酸性條件下并且在氧化劑的存在下，通過加熱降解處理原水，以使原水中的尿素及其它TOC成分發(fā)生降解，然后進(jìn)行去離子處理。還可以對(duì)UV氧化裝置、混床離子交換裝置、脫氣裝置等進(jìn)行多級(jí)設(shè)置。并且，對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)I或一次純水系統(tǒng)2而言，也均不受這些圖示的任何限定，可以采用與其它各種裝置的組合搭配。作為吸附裝置18下游中的分離膜裝置，也可以設(shè)置MF膜裝置、UF膜裝置。當(dāng)提高粒子去除性能時(shí)，設(shè)定膜的孔徑為O. 02 I μ m，優(yōu)選設(shè)定為O. 05 O. I μ m。優(yōu)選厚度為O. 01 1mm。對(duì)材質(zhì)而言，可以舉出聚烯烴、聚苯乙烯、聚砜、聚酯、聚酰胺、纖維素類、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等。接著，示出通過設(shè)定吸附裝置18的粒狀吸附體的粒徑為Imm以上來減小通水壓力損失的計(jì)算實(shí)例。圖4 (a)、(b)是粒子填充體的模型，(a)為圓筒狀、(b)為圓柱狀。(a)中，將水從外周面向內(nèi)周面通水，經(jīng)過內(nèi)孔來取出。L為外徑(半徑)與內(nèi)徑(半徑)的差，Ds為內(nèi)孔直徑，D。為填充體直徑。(b)中，將水從一端面向另一端面通水。L。表示圓柱的高度。針對(duì)如圖4所示的粒子填充體和通水方向的純水裝置中，研究了粒徑與壓力損失 的關(guān)系。通常,粒子填充體的阻力(R[l/m])能夠根據(jù)Kozeny-Carman方程來求出。符號(hào)為粒子填充體的空隙率(ε [_])、流道長(zhǎng)度(L[m])、粒徑(d[m])。R=180(l- ε )2L/( ε 3d2) (I)壓力損失(AP[Pa])，能夠根據(jù)阻力與水的粘度(μ [Pa · s])、流量(Q[m3/s])、截面積(A[m2])按下式求出。Δ P= (Q/A) μ R (2)基于式(I)、(2)計(jì)算在如圖4的(a)、(b)的兩種通水方式下的粒徑和壓力損失，并將求得結(jié)果示于表I中。將水溫設(shè)為25°C、流量設(shè)為20L/min，標(biāo)準(zhǔn)的填充體的尺寸設(shè)為8cm直徑、22. 4cm長(zhǎng)度。如(a)所示,從外周面向中心通水時(shí)，即使設(shè)定粒徑為130μηι也能夠使壓力損失保持在50kPa以下。但是，在結(jié)構(gòu)上無法設(shè)定流道長(zhǎng)度為4cm以上，并且表面積大，存在壽命問題或者偏流發(fā)生時(shí)處理水質(zhì)降低的問題。另一方面，如(b)所示，當(dāng)從一端面向其它端面進(jìn)行通水時(shí)，能夠設(shè)定流道長(zhǎng)度為22. 4cm,從壽命觀點(diǎn)出發(fā)這是有利的。為了使此時(shí)的壓力損失在50kPa以下，需要使粒徑達(dá)到Imm以上。表I(從外周面向中心通水時(shí))
權(quán)利要求1.一種超純水制造用子系統(tǒng)，其是從一次純水制造超純水的子系統(tǒng)，其至少包括UV裝置、脫氣裝置、離子交換樹脂裝置以及UF膜裝置，其特征在于， 在該UF膜裝置的后級(jí)中，具有填充了粒徑為I 3mm的粒狀吸附體的吸附裝置； 通過來自該UF膜裝置的流出水壓，能夠在不使用升壓泵的情況下向該吸附裝置中通水。
2.如權(quán)利要求I所述的超純水制造用子系統(tǒng)，其特征在于，在所述吸附裝置的后級(jí)還設(shè)置有MF膜裝置或UF膜裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種在UF膜裝置即超濾膜裝置的后級(jí)中具有壓力損失低的吸附裝置的超純水制造用子系統(tǒng)。一種超純水制造用子系統(tǒng)，其是從一次純水制造超純水的子系統(tǒng)(3)，其中，至少包括UV裝置(13)、脫氣裝置(15)、離子交換樹脂裝置(16)和UF膜裝置(17)、以及在該UF膜裝置的后級(jí)設(shè)置的填充了粒徑為1～3mm的粒狀吸附體的吸附裝置(18)，基于來自該UF膜裝置(17)的流出水壓，在不使用升壓泵的情況下向吸附裝置(18)中通水。
文檔編號(hào)C02F9/08GK202705158SQ201220101480
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者川勝孝博, 福井長(zhǎng)雄 申請(qǐng)人:栗田工業(yè)株式會(huì)社