MACHINE機器情報
超純水製造装置 - 純水装置
超純水製造装置は、原水に含まれる不純物を段階的に取り除き、極めて高純度な超純水を精製する装置です。超純水とは、純水をさらに精製し、塩類やイオン、有機物、微粒子などを限りなく除いた水を指します。
水質は電気抵抗率で判断され、一般に18MΩ・cm前後が目安です。半導体製造や医療、研究、産業など、わずかな不純物も許されない分野で広く使われています。装置は複数の精製工程を組み合わせ、用途に合った水質の超純水を安定して供給します。
水質は電気抵抗率で判断され、一般に18MΩ・cm前後が目安です。半導体製造や医療、研究、産業など、わずかな不純物も許されない分野で広く使われています。装置は複数の精製工程を組み合わせ、用途に合った水質の超純水を安定して供給します。
超純水製造装置の用途
超純水は、不純物をほとんど含まないという性質から、高い純度が求められる分野で幅広く利用されています。求められる水質は分野ごとに異なります。導入の際は、使用目的に合った水質を満たせるかどうかを確認することが大切です。代表的な用途は、以下の5つです。
■研究・開発分野
研究や開発の現場では、試薬の調製や各種分析、実験用の水として超純水が使われています。水に含まれるわずかな不純物が実験データに影響するため、再現性の高い結果を得る上で欠かせません。化学や生物、環境分野まで領域を問わず導入されています。
■半導体系製造業
半導体の製造では、シリコンウェハーの洗浄に大量の超純水が用いられます。微粒子や金属イオンが回路に付着すると、製品の性能低下や歩留まりの悪化を招きます。安定した品質を保つため、洗浄工程では不純物を徹底的に除いた超純水が不可欠です。
■発電設備のボイラー・蒸気発生器
発電所のボイラーや蒸気発生器では、給水に超純水が利用されています。シリカや塩類などの不純物が残ると、配管内のスケール付着や金属の腐食、タービンの障害につながります。高圧で運転する設備ほど、より高い純度の水が必要です。
■医薬品産業の注射用水
医薬品分野では、注射剤の溶解や希釈に用いる注射用水の製造に超純水が使われます。人体に直接投与されるため、不純物に加えて微生物やエンドトキシンも厳しく管理する必要があります。日本薬局方の基準を満たす高い水質が前提です。
■微量分析用ブランク水
ICP質量分析やイオンクロマトグラフなどの微量分析では、空試験に用いるブランク水として超純水が使われます。ブランク水に不純物が含まれると、測定値の誤差や検出下限の悪化につながるため、極めて清浄な水が必要です。
超純水製造装置の選び方
超純水製造装置は、製品によって処理能力や得られる水質、設置方法が異なります。複数の観点を組み合わせて検討すると、目的と運用に合った装置を選びやすくなります。導入後に後悔しないため、以下の6つの観点から選ぶとよいでしょう。
■使用量で選ぶ
1日あたりや1回あたりに必要な水量を基準に、装置の処理能力を確認します。採水量が能力を上回ると待ち時間が増えるため、少量向けの卓上型から大量供給向けの据置型まで、使用量に見合った機種を選びます。
■水質で選ぶ
用途によって求められる水質は変わります。電気抵抗率に加え、有機物量の指標であるTOCや微生物、微粒子の管理レベルなど、必要な指標を満たす機種を選びます。過剰な水質は費用の増加につながるため、目的に合った水準の見極めが大切です。
■使用目的で選ぶ
分析用、細胞培養用、半導体製造用など、装置には目的別のタイプがあります。同じ超純水でも、求められる純度や管理項目は用途で異なります。導入前に、自社の作業内容に適したタイプかを確認することが大切です。
■トータルコストで選ぶ
本体価格だけでなく、ランニングコストも考慮します。カートリッジやフィルターの交換費用、電気代、水道代などが継続的に発生するためです。初期費用と運用費用を合わせて比較すると、導入後の負担を抑えやすくなります。
■設置スペースで選ぶ
装置の大きさや設置方式も確認します。卓上型や据置型、水道に直接つなぐ水道直結型など、設置環境に合わせた選択が必要です。給排水や電源の位置、メンテナンス時の作業スペースまで含めて検討すると、設置後の使い勝手が向上します。
■アフターサービス・信頼性で選ぶ
超純水製造装置は、消耗品の交換や定期点検といった継続的な保守が前提です。消耗品が安定して供給されるか、トラブル時に迅速な対応を受けられるかは、長く使う上で欠かせない視点です。保守体制やサポートの充実度も合わせて確認します。
超純水製造装置の使い方
超純水製造装置を使用するときは、原水を装置に供給し、内部の精製工程を通して不純物を取り除きます。装置の種類によって操作方法や工程の組み合わせは異なりますが、一般的には以下の工程を経て目的に合った水質の超純水を採取します。
実際の操作では、装置の仕様に従って原水の供給、運転開始、採水、水質確認を行います。安定して目的の水質を保つためには、取扱説明書に沿って使用し、カートリッジやフィルターなどの消耗品を定期的に交換することが大切です。
実際の操作では、装置の仕様に従って原水の供給、運転開始、採水、水質確認を行います。安定して目的の水質を保つためには、取扱説明書に沿って使用し、カートリッジやフィルターなどの消耗品を定期的に交換することが大切です。
1. 濾過
はじめに、原水に含まれる比較的大きな不純物を取り除きます。前処理カートリッジや活性炭を通すことで、砂やさびなどの微粒子、濁りの原因となる成分、水道水に含まれる遊離塩素などを除去します。最初の濾過の工程により、後の逆浸透膜やイオン交換樹脂への負担を抑え、装置を安定して使用しやすくなります。
2. 逆浸透
続いて、逆浸透膜を使って原水をさらに精製します。膜に圧力をかけて水を通過させることで、塩類や有機物、微粒子、微生物といった不純物の多くを取り除きます。ここで不純物を大きく減らすことで、後の工程の負担が軽くなり、効率よく高純度の水を得やすくなります。
3. イオン交換
最後に、イオン交換樹脂を通して水中に残ったイオンを除去します。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に水を接触させることで、水中のイオンを取り除き、電気抵抗率の高い水へと仕上げます。用途によっては、紫外線照射や最終フィルターを組み合わせ、微量の有機物や微粒子をさらに低減します。
超純水製造装置についてのよくある質問
■純水と超純水はどう違いますか？
どちらも不純物を取り除いた水ですが、純度に差があります。両者に明確な定義はなく、一般には電気抵抗率で区別されます。超純水は18MΩ・cm前後、純水は0.1～1.5MΩ・cm程度が目安です。超純水は、純水をさらに精製して不純物を限りなく除いた水であり、純水よりも高い純度を持ちます。
■蒸留水と純水は同じですか？
蒸留水は純水の一種です。純水とは、不純物を除いた水の総称で、精製方法は問いません。蒸留やイオン交換、逆浸透など複数の方法があり、水を加熱して蒸発させ再び冷やして集める蒸留法でつくった水が蒸留水です。つまり蒸留水は、純水を得る方法の1つによってつくられた水を指します。
■超純水の採取時に気を付けることは何ですか？
採取後の純度低下に注意が必要です。超純水は空気中の二酸化炭素や不純物を吸収しやすく、時間の経過とともに純度が下がります。採取したら早めに使い切ることが基本です。また、容器からの溶け出しを防ぐため清浄な容器を用い、採取口から最初に出る水は流してから採取すると、より清浄な水を得られます。
■超純水製造装置の管理で気を付けることは何ですか？
消耗品の管理と水質の確認が中心となります。カートリッジやフィルター、逆浸透膜、紫外線ランプは、性能が低下する前の定期的な交換が基本です。あわせて電気抵抗率などの水質を定期的に確認し、変化があれば早めに対処します。長期間使わない場合は、滞留した水を排出してから使い始めると安心です。
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