[发明专利]采用次溴酸盐溶液的水处理

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理水的方法，特别是生产超纯水的方法，在该 方法中使水流经过多个处理级，水中存在的无机物和/或有机物在这些 处理级中被分离。此外，本发明还涉及一种用于实施这种方法的水处 理系统。

背景技术

当前，水处理的重要性正日益增加，特别是在获取饮用水的领域 中，以及在高纯度方法用水的生产中。尤其是在后者的情形中，对于 水的纯度有着特别高的要求，例如，在半导体生产所需方法用水的情 形中。举例而言，在半导体生产中，需要具有极其高纯度的水来冲洗 硅片，特别是在蚀刻方法之后。

生产所需高纯度水的起始点就是常见的地表水，例如，江水。地 表水在多级方法中被净化，该多级方法包括预处理段，被称作“补充 处理(make-up)”段，以及被称作“精处理”段。具体地，预处理一 般包括：用于去除微粒的一个或多个过滤操作、用于去除胶状物质及 非常微小的尘埃颗粒的絮凝步骤、原水的消毒、软化和除盐。随后， 被这样处理后的水在补充处理段中被除气，去离子，并采用紫外线 (UV)进行处理。在精处理期间可以提供进一步的UV处理。此外， 精处理一般包括进一步的去离子方法，并且还包括至少一个超滤步 骤。

待处理的原水一般都包含有有机成分或杂质，这些有机成分或杂 质在处理期间必需被尽可能去除。偶尔地，原水中有机成分的总含量 甚至可能会超过5ppm(百万分率)的数值。

对于打算被用在半导体生产中的水而言，所要求的总有机碳 (TOC)一般是最大数值为大约1ppb(十亿分率)的有机结合的碳。 这里要特别注意去除含氮有机化合物，特别是尿素和尿素衍生物，这 是因为这些物质已经被证实在半导体生产中是特别有妨碍的。然而， 经验已经显示在常规水处理方法中仅专门去除低分子量含氮有机化 合物有着巨大的难度。

地表水常常具有非常高浓度的含氮有机化合物，特别是在大规模 用于农业的区域中。在这些区域中，地表水中含氮有机化合物的浓度 的增加主要是由于氮基肥料的大规模使用。

Rydzewski等人(Ultrapure2003年11月，第20～26页) 提出将溴化钠和臭氧添加到水流中以便去除含氮有机化合物，特别是 去除尿素。通过臭氧，一部分所添加的溴化钠被氧化，并形成次溴酸 盐，次溴酸盐又能够与含氮有机化合物反应，因此将这些含氮有机化 合物转变到其更加易于被从水流中去除的状态。为此，将臭氧与溴化 钠独立添加到水流中，其中，根据Rydzewski等人所述，必需在臭氧 添加点的上游添加溴化钠，以便在水流中实现这两种组分的最佳混 合。Rydzewski等人发现，以这种方式水流中含氮有机化合物的一部 分在实际中可以被有效减少。然而，在他们的研究中他们得到的结论 是，只有通过非常高的次溴酸盐浓度(为了将尿素从25ppb分解至5 ppb，推荐大约20ppm的次溴酸盐浓度)才能够实现这部分的有效减 少。相应地，他们提出以非常高的量向水流中添加溴化钠和臭氧，这 当然非常不利地增大了水流的总离子量。离子装载会特别地、间或地、 以及显著地损害下游的分离级。而且，高浓度的强氧化剂次溴酸盐可 能导致相当多的材料问题。特别是在臭氧的情形中，臭氧是一种相对 昂贵的反应物，必需在使用前被新鲜生成，并且对设备资源具有较高 的要求。因此，由Rydzewski等人提出的程序从经济方面还能够被优 化。

通过次溴酸盐从水流中分离含氮有机化合物也是JP 09094585的 主题。从该文献中可知，向待处理的水流中添加溴化钠和次氯酸钠并 结合以絮凝剂。像臭氧一样，次氯酸钠能将溴化钠氧化成次溴酸盐。 在第一步骤中，絮凝剂和溴化钠被添加到水流中。直到通过过滤器已 将絮凝出的物质分离之后，才在另一步骤中将次氯酸钠单独加入到该 水流中。然而，因为在水处理方法中絮凝步骤一般在非常早期的级中 被执行，即在预处理范围中(参见上文所述)，所以该程序并不是最 佳的。在该早期的级中，待处理的水流还具有由于各种类型杂质所致 的多的污染物。因此，有机含氮杂质与次溴酸盐的定向反应是不可能 的，这意味着必需以非常高的浓度来生成次溴酸盐以便确保对有机含 氮杂质的有效去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理水特别是生成超纯水的技术方案， 在该技术方案中特别考虑到了含氮有机化合物定向分解的方面。与现 有技术中已知的程序相比，根据本发明的方案在具有至少相同效率的 情况时是更加经济的。