(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超純水中のＴＯＣ濃度を連続的に測定する装置であって、試料水中のＴＯＣ成分を分解する紫外線照射装置と、該紫外線照射処理水中の電解質を濃縮して濃縮水とする連続再生型イオン交換装置と、該濃縮水の電気伝導率を測定する電気伝導率計とを有することを特徴とする水中ＴＯＣモニター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中ＴＯＣ（有機体炭素）モニターに関する。さらに詳しくは、本発明は、電子工業用超純水のように、不純物濃度が極めて低い液体試料について、簡便かつ正確にそのＴＯＣ濃度を測定することができる水中ＴＯＣモニターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子工業用超純水は純度が極めて高く、そのＴＯＣ濃度は、数μｇ／リットルあるいはそれ以下の濃度のように極めて低い。このような試料水中に存在するＴＯＣ成分は、従来は、試料水に紫外線を照射してＴＯＣ成分を分解し、生成する二酸化炭素に由来する重炭酸イオンの濃度を、電気伝導度セルを用いて連続的に測定し、この値を指標としてＴＯＣ濃度をモニターしてきた。また、ＴＯＣ濃度をより正確に把握するためには、試料水を採水し、これに酸化剤を添加して加熱分解し、生成する二酸化炭素を赤外線ガス分析計により分析してＴＯＣ濃度を算出してきた。
しかし、従来の超純水のＴＯＣモニターに使用されている紫外線分解式ＴＯＣ計は、ＴＯＣ濃度が数μｇ／リットルまでしか測定感度と精度がないため、ＴＯＣ濃度が数μｇ／リットル以下の超純水については測定ができない。また、加熱分解式ＴＯＣ計は、数μｇ／リットル以下の超純水についても測定は可能であるが、装置が大きくなるため現場設置型のモニターとしては適していない。
そのため、ＴＯＣ濃度が極めて低い超純水について、小型軽量で、迅速、簡便かつ正確にＴＯＣ濃度を測定することができる水中ＴＯＣモニターが求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＴＯＣ濃度の極めて低い超純水について、迅速かつ正確に、そのＴＯＣ濃度を現場で連続的に測定することができる水中ＴＯＣモニターを提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、超純水中のＴＯＣ成分を紫外線照射により分解して得られる紫外線照射処理水中の電解質を、連続再生型イオン交換装置により濃縮したのち、得られる濃縮水の電気伝導率を測定することにより、迅速かつ正確に試料水中のＴＯＣ濃度を測定し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、超純水中のＴＯＣ濃度を連続的に測定する装置であって、試料水中のＴＯＣ成分を分解する紫外線照射装置と、該紫外線照射処理水中の電解質を濃縮して濃縮水とする連続再生型イオン交換装置と、該濃縮水の電気伝導率を測定する電気伝導率計とを有することを特徴とする水中ＴＯＣモニターを提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の水中ＴＯＣモニターは、ＴＯＣ濃度の低い超純水、特に電子工業において用いられる超純水のように、ＴＯＣ濃度が数μｇ／リットル以下であるような超純水に対して、好適に使用することができる。
図１は、本発明の水中ＴＯＣモニターの系統図である。本発明の水中ＴＯＣモニターは、紫外線照射装置１、連続再生型イオン交換装置２及び電気伝導率計３を有する。連続再生型イオン交換装置とは、イオン交換膜を陽陰交互に並べ、両端に電極を配して、膜間に混合型イオン交換樹脂を充填した装置で、膜面と垂直方向に印加電圧をかけながら、水試料を膜面と平行に通水することで、電解質（イオン）を除去すると同時に、樹脂を連続的に再生することができるイオン交換装置である。
試料水は、超純水配管から直接、あるいは、いったん試料水として採取したのち、紫外線照射装置１へ送られる。使用する紫外線照射装置は、超純水中のＴＯＣ成分を二酸化炭素まで分解し得るものであれば特に制限はなく、例えば、本態様の紫外線照射装置のように、周辺に設けられた紫外線ランプ４により、中央部の通水路５を流れる試料水に紫外線を照射し、試料水中に含まれるＴＯＣ成分を分解して二酸化炭素とし、水中に重炭酸イオンが存在する紫外線照射処理水とすることができる。
【０００６】
紫外線照射処理水は、次いで連続再生型イオン交換装置２に送られる。本態様の連続再生型イオン交換装置２においては、相対する面に陰極６及び陽極７が設けられ、その間が交互に設けた２枚の陰イオン交換膜８及び２枚の陽イオン交換膜９により仕切られて、２個の濃縮室１０、１個の脱イオン室１１、２個の電極室１２に分けられ、さらに混合型イオン交換樹脂１３が各室に充填されている。陽極と陰極の間に電位差を与えると、陽イオンは陽イオン交換膜を通るが、陰イオン交換膜によって阻止され、陰イオンは陰イオン交換膜を通るが、陽イオン交換膜によって阻止されるので、脱イオン室及び電極室から濃縮室に水中の重炭酸イオンが移動し、濃縮室において濃縮される。脱イオン室、濃縮室、電極室に充填された混合型イオン交換樹脂は、高い導電性を有するブリッジとして働き、重炭酸イオンの移動を促進する。水中の重炭酸イオンが移動し、イオンが除去された脱イオン室の水及び電極表面で化学反応が起こる可能性のある電極室の水は、ドレン配管１４を経由して放流される。
【０００７】
本発明において、ＴＯＣ成分の分解により生じた二酸化炭素に由来する重炭酸イオンの濃縮倍率には特に制限はなく、超純水中のＴＯＣ成分の濃度、電気伝導率計の測定精度などに応じて適宜選定することができる。重炭酸イオンの濃縮倍率は、例えば、濃縮室及び脱イオン室における紫外線照射処理水の流量を変えることにより選定することができる。重炭酸イオンの濃縮倍率は、濃縮水の電気伝導率と、脱イオン室から発生するドレン水の電気伝導率から、算出することができる。
連続再生型イオン交換装置において、重炭酸イオンが濃縮された濃縮水は、次いで、電気伝導率計３に送られる。超純水中のＴＯＣ成分に由来する重炭酸イオンは、連続再生型イオン交換装置により濃縮され、高濃度となっているので、電気伝導率計により精度よく測定することができる。あらかじめ、試料水中のＴＯＣ成分の量と、濃縮水の電気伝導率の関係を、濃縮倍率をパラメーターとして求め、検量線を作成しておくことにより、電気伝導率の値から、容易に試料水中のＴＯＣ成分の濃度を求めることができる。
【０００８】
本発明において、水中の重炭酸イオンを効率的に濃縮する手段であれば制限なく使用することができるが、連続再生型イオン交換装置を特に好適に使用することができる。
本発明の水中ＴＯＣモニターによれば、ＴＯＣ濃度の極めて低い超純水であっても、ＴＯＣ成分の分解により生成する水中の重炭酸イオンを濃縮して、超純水中のＴＯＣ濃度を精度よく求めることができる。本発明の水中ＴＯＣモニターを、超純水系統配管に接続し、試料水を連続的に採取することにより、試料水への有機物混入による汚染を防ぎ、モニター内での試料水の通水を停止させることなく、連続的にＴＯＣ濃度を測定することができる。本発明の水中ＴＯＣモニターは、構造も単純であるので、容易に現場に持ち運び、大きなスペースを占めることなく、簡便に使用することができる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の水中ＴＯＣモニターによれば、ＴＯＣ成分の分解により生成する水中の重炭酸イオンを濃縮して電気伝導率を測定するので、電子工業などで用いられる超純水中の数μｇ／リットル以下の極めて低濃度のＴＯＣ成分を、簡便かつ連続的に、しかも高感度で精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の水中ＴＯＣモニターの系統図である。
【符号の説明】
１  紫外線照射装置
２  連続再生型イオン交換装置
３  電気伝導率計
４  紫外線ランプ
５  通水路
６  陰極
７  陽極
８  陰イオン交換膜
９  陽イオン交換膜
１０  濃縮室
１１  脱イオン室
１２  電極室
１３  混合型イオン交換樹脂
１４  ドレン配管
【図１】
0003780627.tif 000002