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JP2888185B2 - 紫外線酸化装置 - Google Patents

紫外線酸化装置

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JP2888185B2
JP2888185B2 JP8009918A JP991896A JP2888185B2 JP 2888185 B2 JP2888185 B2 JP 2888185B2 JP 8009918 A JP8009918 A JP 8009918A JP 991896 A JP991896 A JP 991896A JP 2888185 B2 JP2888185 B2 JP 2888185B2
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JP
Japan
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ultraviolet
oxidation
lamp
pure water
wall
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JP8009918A
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JPH09192659A (ja
Inventor
雅彦 蓑島
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超純水の製造工程
において、純水中に含まれる有機物の紫外線酸化処理に
用いる紫外線酸化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工業等において、洗浄水等の
用途に有機物、各種イオン等の不純物を極めて低いレベ
ルにまで低下させた純水の利用が盛んになってきてお
り、純水を更に高純度化した超純水も利用されるに至っ
ている。
【0003】超純水の製造工程においては、ppbレベ
ルの全有機炭素(TOC)での有機物の混入までも問題
視されるようになってきており、近年微量有機分の除去
方法についての種々の検討がなされ、その結果として、
紫外線(UV)酸化処理を利用した有機物の分解除去工
程が盛んに導入されている。
【0004】純水の製造装置は一般的にはイオン交換装
置を主体として構成されており、ppbレベルでの有機
物の除去効果は期待できない。そこで、イオン交換装置
での各種イオンを除去して得られる純水中に含まれる有
機物に、紫外線を照射してこれを酸化分解し、COOH
-、H2CO3 -等の陰イオンに変化させる工程を紫外線
(UV)酸化装置によって行い、この紫外線酸化処理に
よって生じたイオンを後段に設けたイオン交換装置で除
去することでTOCのppbレベルまでの低下を実現す
る方法が注目されている。
【0005】UV酸化装置自体の構造は、図3に示すと
おりで、ステンレス製のUV処理層31の中に管状の高
圧紫外線(UV)ランプ32が設置されており、被処理
水中の微量有機物がUV照射により分解される。また、
その酸化分解を促進する目的で、被処理水中には槽の前
段の過酸化水素注入口30から過酸化水素が混合され、
さらには、槽内に設けたエアバブラ33からエアまたは
オゾンが槽内の被処理水中にバブリングされる。
【0006】UV酸化装置内で処理された水は、処理槽
31の後段に設置されたイオン交換装置34に送り込ま
れ、有機物の酸化分解で生じた陰イオンがイオン交換樹
脂35によって除去される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したUV酸化装置
における紫外線照射手段としての紫外線(UV)ランプ
としては、通常、高圧UVランプが使われている。しか
し、高圧UVランプを用いた酸化処理では、 a)高圧UVランプの消費電力が大きい、 b)高圧UVランプには寿命があり、定期的な交換が必
要であるにも拘らず単価が高い、 c)高圧UVランプによる紫外線照射での酸化効果を十
分なものにするためには過酸化水素の混合や、エアやオ
ゾンのバプリングが必要である、等の理由によってラン
ニングコストが高いという問題があった。
【0008】本発明はかかる従来技術における問題に鑑
みなされたものであり、その目的はランニングコストの
低減を可能とするUV酸化装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得る本
発明の紫外線(UV)酸化装置は、半導体製造に用いら
れる純水を処理水とし、その純水中に含まれる有機物を
酸化分解する紫外線ランプと、前記純水を内包し、前記
紫外線ランプの中心軸と同軸をなした内壁に光酸化触媒
を保持させた紫外線処理槽と、前記紫外線ランプ近傍で
空気のバブリングを発生させて前記有機物の酸化を促進
して該有機物をイオン化させるエアバブラとを有するこ
とを特徴とする。
【0010】UV処理槽内壁に光酸化触媒を保持させた
ことで、UVランプの近傍だけでなくUV処理槽内壁表
面においても有機物のUV酸化が効率的に行われ、被処
理水としての微量有機物を含む純水の単位処理流量当り
のUVランプの出力を低減させたり、前段で混合する過
酸化水素の量や被処理水にバブリングするエアやオゾン
の量を低減させることが可能となる。また、同一照射条
件において、光酸化触媒をUV処理槽内壁に保持させな
い場合と比べて、本発明のUV酸化装置では酸化処理時
間を短縮したり、UV処理槽の容積を拡大でき、単位時
間当りの処理量を増大させることが可能となる。その結
果、UV酸化処理におけるランニングコストの総合的な
低減が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】光酸化触媒としては、例えばTi
2等を挙げることができる。UV処理槽内壁への光酸
化触媒の保持は、光酸化触媒自体が吸着性のものであれ
ば、それを適当な方法で処理槽内壁に吸着させて行うこ
とができる。また、光酸化触媒がそれ自身吸着性を有さ
ない場合でも、本発明の効果を損なわない範囲内で、吸
着性を有する適当な担体やバインダーと混合して処理槽
内壁への保持を達成できる。バインダーとしては、例え
ばポリテトラフルオロエチレン(例えばデュポン社の商
品名:テフロン)等を用いることができる。光酸化触媒
のUV処理槽内壁への保持には、例えば、適当な溶媒
に、光酸化触媒を、必要に応じてバインダーと共に分散
あるいは溶解させた塗布用液を調製し、これをUV処理
槽内壁の所定の位置に塗布して乾燥等の処理によって被
膜化させる方法などが利用できる。
【0012】UV処理槽内壁への光酸化触媒の保持にお
いては、光酸化触媒が関与する酸化反応がUV処理装置
内の広範にわたって生じる、すなわち、被処理水と光酸
化触媒との接触面積ができる限り広くなる位置に保持さ
せることが好ましい。更に、UV処理槽の構造自体をそ
の内壁面積が、UVランプと内壁との距離が必要以上に
遠くならない範囲内で最大となるようにすることで、よ
り効率良い酸化処理を達成することができる。
【0013】本発明のUV酸化装置での処理は、有機物
を含む純水からの有機物の除去工程に好適に利用でき、
なかでも、純水のTOCをppbレベルにまで低下させ
るための処理に特に好適である。処理する純水のグレー
ドとしては、例えばASTMD 5127−90で規定
されているType E−1レベルの超純水での純度向
上に有効である。
【0014】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 実施例1 図1は、本発明の第1の実施例の概要をイオン交換装置
との接続状態において示す図である。このUV酸化装置
は、過酸化水素注入口10、ステンレス等の材料で構成
されたUV処理槽11、高圧UVランプ12、エアバブ
ラ13及びTiO2膜14を有して構成されている。過
酸化水素注入口にはバルブが設置されており、被処理水
に混合される過酸化水素の供給量が調節できるようにな
っている。エアバブラ13はポンプ等を有する気体供給
手段と接続されており、酸化処理を促進可能な空気を、
所定の圧力及び通気量で被処理水中へバブリング可能と
なっている。
【0015】UV処理槽11は、長管状の高圧UVラン
プの中心軸と同軸をなす、すなわち周側面内壁の各点が
UVランプと等距離をなす円筒状の形状を有する。高圧
UVランプとUV処理槽の円筒状部分における周側面内
壁との距離は、TiO2膜による光酸化触媒作用が効果
的に得られる距離とされ、UVランプの照射強度、被処
理水中の有機物量等に応じて設定される。
【0016】この装置では、酸化槽内壁全面にTiO2
膜を設けたことで、酸化槽内壁に設けられたTiO2
上でも光酸化が行われ、TiO2膜がない場合に比べて
より効率的な光酸化処理が可能となる。その結果、Ti
2膜を設けない場合に比較して、処理時間の短縮、過
酸化水素やバブリングの量の低減、UVランプ出力の低
減あるいは酸化槽容積の拡大などを図ることができ、ラ
ンニングコストの効果的な低減が可能となる。
【0017】UV処理槽の内壁に設けられたTiO2
は、塗布法により形成されたものである。
【0018】この装置におけるUV酸化処理は、例え
ば、過酸化水素注入口10のバルブを開放して、過酸化
水素溶液の所定量を注入しつつUV処理槽11内にイオ
ン交換処理等によって得た微量の有機物を含む純水を充
填し、ポンプを作動してエアバブラ13からエアまたは
オゾンを所定の通気量でバブリングしながらUVランプ
12からUV照射することによって行うことができる。
【0019】この酸化処理は、所定の処理時間経過後に
処理済みの純水の全量を後段のイオン交換工程へ移行さ
せるバッチ式、槽内への被処理水の供給と処理済み水の
排出を所定の滞留時間が得られるように調節して連続的
に行う連続式などの種々の制御方式で行うことができ
る。
【0020】UV酸化処理された純水は、後段のイオン
交換装置34に送られ、UV酸化で有機物から生じた陰
イオンが陰イオン交換樹脂35によって除去され、pp
bレベルまでTOCが低下した超純水を得ることができ
る。
【0021】実施例2 図2は本発明の第2の実施例の概要をイオン交換装置と
の接続状態において示す図である。このUV酸化装置
は、基本的には図1で示した装置と同じ構成を有する
が、UV処理槽21の円筒状部分の周側面の内壁部分に
凹凸を設けることで、被処理水とTiO2膜との接触面
積をより大きくして、更に効果的な酸化処理を可能とし
たものである。
【0022】図2の例では、円筒形状部分の軸方向にお
ける断面が波形となるようにその周側面を成型したもの
が利用されているが、この凹凸形状はこれに限定され
ず、例えば、円筒状部分の中心軸に垂直な断面において
波形を形成するものであってもよい。更に、凹凸の形状
自身も、凸部の頂部や凹部の底部が曲面を構成するもの
や、角部からなるものなど種々の形状とすることができ
る。加工性等を考慮した場合は、図2に示すような断面
が波形のものが好ましい。
【0023】凹凸を設ける場合のこれらの間隔あるいは
凹部と凸部との高低差は、高圧UVランプとの距離が最
大となる位置において所望の光酸化触媒効果が得られ、
しかもTiO2膜と被処理水との接触面積を最大にする
ことができるものが好ましい。このように、UV処理槽
の内壁面に凹凸を設けたことにより、TiO2膜の表面
積をより大きく、すなわち被処理水とTiO2膜との接
触面積をより大きくして、酸化処理効率を更に上昇させ
ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のUV酸化
装置によれば、UV処理槽内壁面に光酸化触媒を保持さ
せたことにより、光酸化反応をUVランプ近傍だけでな
くUV処理槽内壁面上でも盛んに進行させることがで
き、従来法に比較し、単位流量当りのUVランプの出力
を減少させることができ、更には酸化促進のために前段
で混合される過酸化水素量及びエアもしくはオゾンのバ
ブリング量を減少させることが可能となる。また、同一
出力のUVランプを用いた場合にはUV処理槽の容積を
より大きくしたり、処理時間を短縮することで単位時間
当りの処理量を増加させることができる。その結果、U
V酸化処理で問題となっているランニングコストの総合
的な低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の概要を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施例の概要を示す断面図であ
る。
【図3】従来におけるUV酸化装置の概要を示す断面図
である。
【符号の説明】
10 過酸化水素注入口 11 UV処理槽 12 高圧UVランプ 13 エアバブラ 14 TiO2膜 15 イオン交換装置 16 イオン交換樹脂 20 過酸化水素注入口 21 UV処理槽 22 高圧UVランプ 23 エアバブラ 24 TiO2膜 25 イオン交換装置 26 イオン交換樹脂 30 過酸化水素注入口 31 UV処理槽 32 高圧UVランプ 33 エアバブラ 34 イオン交換装置 35 イオン交換樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C02F 1/32 B01J 21/06 B01J 35/02 C02F 1/42 C02F 1/74

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造に用いられる純水中に含まれ
    る有機物を酸化分解する紫外線ランプと、前記純水を内
    包し、前記紫外線ランプの中心軸と同軸をなした内壁に
    光酸化触媒を保持させた紫外線処理槽と、前記紫外線ラ
    ンプ近傍で空気のバブリングを発生させて前記有機物の
    酸化を促進して該有機物をイオン化させるエアバブラと
    を有することを特徴とする紫外線酸化装置。
  2. 【請求項2】 前記紫外線処理槽の周側面の前記内壁に
    凹凸を設け、前記純水と前記光酸化触媒との接触面積を
    より大きくした請求項1に記載の紫外線酸化装置。
  3. 【請求項3】 前記光酸化触媒が、TiO2である請求
    項1または2に記載の紫外線酸化装置。
  4. 【請求項4】 前記光酸化触媒が、前記紫外線処理槽内
    壁上に形成した被膜中に含まれる請求項1〜3のいずれ
    かに記載の紫外線酸化装置。
  5. 【請求項5】 前記光酸化触媒が、前記紫外線処理槽内
    壁上に被膜を形成している請求項1〜4のいずれかに記
    載の紫外線酸化装置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の紫外線
    酸化装置と、該紫外線酸化装置から供給される純水をイ
    オン交換処理して超純水を得るためのイオン交換装置と
    を有することを特徴とする純水からの有機物除去装置。
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