KR950008038B1 - 초순수(超純水)의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

초순수(超純水)의 제조장치 및 제조방법

제1도는 이 발명의 실시예에 의한 초순수의 제조장치를 표시하는 개략도.

제2도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 초순수의 제조장치를 표시하는 개략도.

제3도는 이 발명의 또 다른 실시예에 의한 초순수의 제조장치를 표시하는 개략도.

제4도는 제3도에 표시한 초순수의 제조장치의 요부측면단면도.

제5도는 종래의 초순수의 제조장치를 표시하는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1A : 반응탱크 1B : 반응탱크

2 : 폭기(曝氣)개스 주입관 4a : 메시(mesh)상 필터

4b,4c : 메시상필터 5a : 수(물)주입관

5b : 수주입관 6 : 배기관

7 : 배출관 8 : 배출펌프

9 : 기억분리탱크 10 : 폭기개스 제거수단

11 : 애스퍼레이터 11a : 노즐

11b : 용기 12 : 펌프

13 : 폭기개스혼합장치 14a : 간막이 판

14b : 간막이 판 14c : 간막이 판

15 : 기액분리조

이 발명은, 초순수의 제조장치 및 제조방법 특히 초순수를 제조할때 미처리수를 오존(O₂)로 폭기시켜, 유기물의 산화분해 및 콜로이드상 물질을 고형상으로 미립자화해서 불순물의 제거를 하는 초순수의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

제5도는 종래의 대표적인 초순수제조용의 폭기장치를 표시하는 개력도이다.

도면에서, 유기물의 산화분해 및 콜로이달(colloidal)상 물질의 고형상미립자화를 목적으로 한 처리를 하는 물(이하, 미처리수라고 함)은, 반응탱크(1)의 측면하부에 설치된 수주입관(5)으로부터 도시하지 않은 펌프에 의해 반응탱크(1)에 공급된다. 또 반응탱크(1)의 측면하부에는, 폭기개스 예를들면 오존(O₃)개스를 주입하는 폭기개스 주입관(2)이, 반응탱크(1)의 반대측 측면까지 도달하도록 설치되어 있다. 이 폭기개스주입관(2)에는 반응탱크(1)내에 폭기개스를 분출하는 세공(3)이 다수 설치되어 있다.

반응탱크(1)의 중앙부에는, 메시상필터(4a~4c)가 층상으로 설치되어 있고 반응탱크(1)의 측면상부에는, 폭기가 끝난 처리수(순수)를 배출하는 배출관(7)이 접속되어 있다.

이 배출관(7)에는 배출펌프(8)가 설치되어 있고, 처리수는 기액분리탱크(9)로 인도된다. 또, 반응탱크(1)의 천정부에는 과잉개스를 빼내는 배기관(6)에 폭기개스 제거수단(10)이 접속되어 있다.

종래의 초순수 제조장치는 상술한 것과같이 구성되고, 수주입관(5)에 의해 미처리수를 반응탱크(1)내에 주입하고, 이것을 적당량 저장해둔다.

수주입관(5)으로부터 미처리수를 주입하면서 폭기개스주입관(2)으로부터 폭기개스를 주입하고, 세공(3)으로부터 폭기개스를 분출시킨다. 이 폭기개스는 거품이 되어 반응탱크(1)내에 부상한다.

여기서, 폭기라는 것은, 미처리수중에 폭기개스를 혼합, 용해시킴으로서 함유하고 있는 유기물의 산화분해 및 콜로이달상 물질의 고형상 미립자화를 기도하는 것으로 기액접촉의 효율 폭기개스의 용해도 등의 폭기효율에 기여하게 된다.

여기서 세공(3)을 나온 거품은, 그 직경이 크기 때문에 거품을 잘게해서 그 표면적을 증대시킴과 동시에, 거품이 부상하는 속도를 저하시켜서 기액접촉의 효유를 높이기 위해, 복수매(腹數枚)의 메시상필터(4a~4c)가 설치되어 있다.

이렇게 해서 폭기개스의 작은(細)거품은, 반응탱크(1)내의 미처리수에 혼합, 용해되어 폭기가 진행한다. 폭기된 처리수는 배출펌프(8)에 의해 흡인되어 배출관(7)으로부터 배출되어 기액분리탱크(9)로 인도된다.

이 기액분리탱크(9)에서 처리수중에 용존해 있는 포기개스가 제거된다.

한편 미처리수중에 용해되지 않은 폭기개스는 배기관(6)으로부터 폭기개스제거수단(10) 예를들면, 허니콤(honey comb)상 O₃분해시스템인 고베세이고제「AKH2」를 통해 배기된다.

상술한 바와같은 초순수의 제조장치에서는, 메시상필터(4a~4c)를 사용하였다고 하더라고 폭기개스가 충분히 미세한 거품으로 안되고, 또 거품의 부력만의, 미처리수와 접촉하기 때문에, 폭기개스의 미처리수에 대한 용해도가 낮고, 폭기효율이 나쁘다는 문제점이 있었다.

또 폭기개스와 미처리수와의 접촉시산을 길게해서, 폭기개스의 용해도를 증대시키는데는, 반응탱크의 대형화가 필요하다는 문제점도 있었다.

이 발명은, 이들 문제점을 해결하기 위해 된 것으로, 폭기효율을 향시시킬 뿐 아니라, 반응탱크를 소형화할 수 있는 초순수의 제조장치 및 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다. 이 발명의 청구항 1에 관한 초순수의 제조장치는, 폭기개스를 미처리수중에 격렬하게 혼입시키는 폭기개스혼합수단을 반응탱크의 앞의 미처리 수주입관에 설치한 것이다. 또, 이 발명의 청구항 2에 관한 초순수의 제조장치는, 폭기개스를 미처리수중에 결렬하게 혼입시키는 폭기개스 혼합수단을 반응탱크의 앞의 미처리수주입관에 설치하고 또 상기 반응탱크내에 기액분리조를 설치한 것이다.

그리고 이 발명의 청구항 3에 관한 초순수의 제조방법은,폭기개스혼합수단에 의해 폭기개스를 미치러수중에 격렬하게 혼이시킨 후, 이 폭기개스가 혼입한 미처리수를 반응탱크로 인도해 미처리수중의 유기물의 산화분화 및 콜로이달상 물질의 고형미립자화를 하는 것이다.

이 발명에서는 폭기개스혼합수단에 의해, 유체가 갖는 에너지가 혼합에 직접 작용해 폭기개스가 미처리수중에 백탁하도록 격렬하게 혼합되므로, 폭기개스는 극히 작은 거품이되고, 미처리수에 대한 단위체적 당의 접촉면적을 증대시켜, 폭기개스를 미처리수중에 다량으로 용해시키게 되어, 고효율의 폭기가 가능해진다.

[실시예]

제1도는, 이 발명의 한 실시예에 의한 초순수의 제조장치를 표시하는 개략도이다.

또 각 도면중, 동일부호는 동일 또는 상당부분을 표시하고 있다.

도면에 미처리수의 수주입관(5a)에는, 폭기개스를 미처리수중에 격렬하게 혼입시키는 폭기개스혼합수단(인젝터)로서, 예를들면, 애스퍼레이터(수류펌프)(11)가 접속되어 있다. 이 애스퍼레이터(11)에는, 폭기개스를 주입하는 폭기개스주입관(2)이 접속되어 있다. 이 애스퍼레이터(11)는 소정의 길이의 수주입관(5b)을 통해서 반응탱크(1A)의 하부에 접속되어 있다.

상술한 바와같이 구성된 초순수의 제조장치에 있어서는, 도시하지 않은 펌프에 의해 수주입관(5a)으로부터 주입된 미처리수는 애스프레이터(11)를 통과한다.

이때 선단을 가늘게한 노즐(11a)로부터 힘차게 미처리수를 분출시키면, 애스프레이터(11)의 용기(11b)내가 감압이되어, 폭기개스가 미처리수중에 백탁하도록 격렬하게 혼합되게 된다. 따라서 폭기개스는 극히 작은 거품이 되어 미처리수에 대한 단위체적당의 접촉면적을 증대시켜, 폭기개스를 미처리수중에 다량으로 용해시키게 되어 고효율의 폭기가 가능하다. 또 폭기개스가 애스프레이터(11)로 미처리수중에 혼입된 직후부터 폭기가 개시되어, 폭기개스는 미처리수중에 용해를 계속해 미처리수가 반응탱크(11a)에 도달하기까지의 사이에서도 폭기가 진행된다. 폭기개스가 혼입된 미처리수는, 수주입관(5b)에 의해 반응탱크(1a)에 도입되어, 종래장치와 같이, 메시상필터(4a~4c)에 인도된다.

이 발명의 장치에서는, 폭기개스의 거품은 극히 잘게되어 있으나, 수주입관(5b)을 통과해서 오는 동안에 거품이 달라붙어서 거품이 커지는 경우가 있으므로, 이것을 작게 하기 위해 또 폭기개스의 거품이 부상하는 속도를 저하시켜서, 기액접촉의 효율을 높이기 위해, 메시상필터(4a~4c)를 설치하였다.

이렇게 해서 폭기개스는 미처리수에 혼합, 용해를 계속해 폭기가 진행한다. 폭기된 처리수는 배출펌프(8)에 의해 흡인되어 배출관(7)으로부터 배출되어 기액분리탱크(9)로 인도된다. 한편, 미처리수중에 용해되지 않았던 폭기개스는 배기관(6)으로부터 폭기개스제거수단(10)을 통해 배기된다.

다음에, 이 발명에 의한 초순수의 제조장치를 사용한 실시예에 대해 설명한다.

용량 200ℓ, 높이 1m의 반응탱크를 구비한 초순수의 제조장치를 사용해, 미처리수류량 3001/H, 미처리수주입압력 0.5~1.0kg/㎠로 오존 폭기를 하였다.

오존은 애스프레이터에 26g/H 도입되고, 그중 22g(85%)이 미처리수에 용해하였다.

한편, 종래장치를 사용해서 상술한 것과같은 조건하에서 처리하였을 때 오존은 미처리수에 7.9g(30%)만 용해하고, 이 발명에 의한 장치는 간편한 시스템으로 오존의 용해도를 약 3배로 할 수가 있었다. 따라서 폭기효율도 이에따라 대폭적으로 중대해, 반응탱크를 소형화할 수 가 있다. 또 애스퍼레이터를 사용하므로써, 수주입관(5a)을 흐르는 미처리수의 유량에 비례해서 폭기개스를 혼입할 수 있는 이점이 있었다.

또 상술한 실시예에서 폭기개스 혼합수단으로 애스퍼레이터(11)를 사용했을때를 표시하였으나 제2도에 표시한 바와같이 펌프(12)를 설치해 강제적으로 폭기개스를 미처리수중에 혼합시키는 폭기개스 혼합장치(13)를 사용해도 무방하고, 또 고효율로 폭기처리를 할 수가 있다.

또 폭기효율이 높아지고 반응탱크(1A)의 소형화가 도모되므로 종래의 것과 같은 크기의 반응탱크중에 기액분리조를 조립할 수도 있다.

따라서 스페이스를 유효하게 이용할 수가 있다. 간막이판(14a~14c)을 구비한 기액분리조(15)를 반응탱크(1B)내에 조립한 한예를, 제3도 및 제4도에 표시한다. 또 기액분리조(15)는 종래의 분리탱크와 같은 것이다.

또 상술한 실시예에서는, 유기물의 산화분해, 콜로이달상물질의 고형미립자화를 목적으로해 초순수제조용의 O₃폭기에 대해 설명하였으나, 산화력이 있는 개스, 예를들어 O₂(산소)를 사용한 O₂폭기를 해도되고, 상술한 바와같은 효과를 얻을 수있다.

또 초순수제조용에서 용존산소량을 감소시키는 것을 목적으로, 불활성개스 예를들면 N₂(질소)개스폭기에 대해서는 똑같이 적용할 수 있고, 상술한 것과 같은 효과를 얻는다. 또 다른개스를 혼입하는 경우에도 같이 적용할 수 가 있다.

이 발명은 이상 설명한대로, 폭기개스혼합수단에 의해 폭기개스를 미처리수중에 격렬하게 혼입시킨 후 이 미처리수를 반응탱크로 인도해 폭기처리를 하므로, 폭기개스는 극히 작은 거품이 되어, 미처리수에 대한 단위체적당의 접촉면적을 증대시켜, 폭기개스를 미처리수중에 다량으로 용해시키게 되므로 고효율의 폭기가 가능해지고, 따라서 반응탱크를 소형화할 수 있고 또 초순수폭기시스템의 간소화, 과효율화를 도모할 수 있다는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 제1간막이판과 제2간막이판으로 수직분리시켜 그 제1간이막판은 액체수용반응탱크의 전면에 입구를 형성하였으며, 또 제2간막이판은 반응탱크 저변에 출구를 형성하고 반응탱크의 제1간막이판에 설치한 다수의 스크린과 물을 애스프레이터로 유입하는 물유입관과 그 애스프레이터에 폭기개스를 공급하여 그 폭기개스와 물을 혼합시키는 개스 주입관과 폭기수를 그 반응탱크의 입구로 공급하는 물배출관을 구성시켜 그 폭기수의 콜로이달물질을 미립자화하는 애스퍼레이터와, 반응탱크의 제2간막이판에 설정하여 그 반응탱크의 제2간막이판에서 그 미립자를 용해하는 물로부터 폭기개스를 제거하는 기액분리수단과, 반응탱크의 출구에 접속시켜 물을 그 반응탱크로부터 배출시키는 수단을 형성함을 특징으로 하는 초순수의 제조장치.
2. 제1항에 있어서, 그 폭기개스는 오존임을 특징으로 하는 초순수의 제조장치.
3. 제1항에 있어서, 그 폭기개스는 산소임을 특징으로 하는 초순수의 제조장치.
4. 제1항에 있어서, 그 폭기개스는 질소임을 특징으로 하는 초순수의 제조장치.
5. 제1항에 있어서, 그 기액분리수관은 반응탱크의 복수의 간막이판에 물흐름통로에 따라 높이를 감소시키는 다수의 수직간막이를 구성시켜 반응탱크의 제1간막이판에서 그 반응탱크의 출구로 물흐름을 조절하는 것을 특징으로 하는 초순수의 제조장치.
6. 폭기개스 혼합수단에 의해 폭기개스를 미처리수중에 격렬하게 혼입시킨 후, 이 폭기개스가 혼입된 미처리수를 반응탱크로 인도해 미처리수중의 유기물의 산화분해 및 콜로이달상 물질의 고형미립자화를 행하는 것을 특징으로 하는 초순수의 제조장치.