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순수/초순수제조시스템
순수제조장치
역삼투막(R.O Membrane)에 의한 초순수의 제조
초순수란 일반적으로 17㏁ /cm~18㏁ /cm 정도의 전기적 저항 (Electrical resistivity)을 가진 물리 ·화학적으로 화합물질 및 합성물질 등이 거의 존재하지 않는 고순도의 순수를 말한다 . 따라서 초순수 제조장치의 응용은 사용목적 및 요구되는 수질 (Quality)에 따라 System의 선택적 설계가 필요하며 목적에 적합한 초순수를 지속적으로 생산하기 위해서는 장치의 운전 및 유지관리가 용이하여야 한다 . 또한 정교한 System에 의해 생산된 초순수는 주위환경 및 조건에 의해 민감한 변화를 가져 올 수 있으므로 이의 보존 및 관리에 있어서 세심한 주의가 요구된다. |
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역삼투식 초순수 제조장치에 이용되는 반투막 (Membrane)은 거의 모든 공급원수에 대하여 85%~99.8%의 우수한 고형물질 제거 능력을 가지고 있다 . 따라서 역삼투압 처리장치에 의해 1차 처리된 공급원수를 2차 처리장치인 이온교환장치 (MBP-MIXED bed polisher sysstem)등에 통과시켜 잔류 고형물질 (이온물질 )을 제거함으로써 전기적 저항 (Electrical resistivity)10㏁ /cm~18.3㏁ /cm의 초순수를 생산해낼 수 있다 .
역삼투 반투막은 최적 조건하에서 2~3년간 지속적으로 사용이 가능하며 간단한 방법으로 교체할 수 있다 . 다만 무기성물질에 의한 Scale의 발생 또는 유기물질에 의한 미세공의 막힘 (Clogged)현상에 대비하여 공급원수의 연수화 (Softning),Scale 방지약품 (Anti-scalent solution)의 투입 및 전처리 여과필터의 사용 등 현장의 요건에 맞는 정확한 설계가 필요하다 . |
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종래의 복상식 이온교환 장치 (Two-bed Deionization System) + 혼상식 이온교환 장치 (Mixed-bed Deionization system)방식은 , 잦은 재생 (Regeneration)에 의한 비가동시간 (Shut down time), 재생 (Regeneration)에 의한 비가동시간 (Shut down time), 재생 약품비용의 과다지출 및 인력낭비
그리고 매 재생시마다 발생되는 악성폐수의 처리문제등 여러가지 불합리한 요소들을 안고 있다 .
역삼투 장치 (Reverse Osmosis system) + 혼상식 이온교환 장치 (Mixed-bed Deionization System)의 방식은 이와같은 문제점들을 획기적으로 보완한 공법이다 . 또한 연구 . 실험실용등의 소형 System의 경우 , 후처리로 비재생 방식 탈이온 장치를 사용하여 Polisher resin을 주기적으로 교환 충진하여 줌으로써 고순도의 초순수를 재생공정없이 지속적으로 생산할 수 있다 .
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| DESCRIOTION |
CAP |
ASTM |
ACS |
USP |
NCCLS |
| Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Ⅳ |
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ |
Conductance Micromhos/cm max. |
0.1 |
0.5 |
1.0 |
0.06 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
2.0 |
0.15 |
0.1 |
0.5 |
10 |
Resistivity
(비저항)
Megohm
(㏁)/cm |
10 |
2.0 |
0.1 |
16.67 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
- |
1.0 |
- |
- |
- |
Total Matter
mg/L max. |
- |
- |
- |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
2.0 |
- |
1.0 |
- |
- |
- |
Silicate ㎛
/L max. |
50 |
100 |
10000 |
ND |
ND |
ND |
|
10 |
|
50 |
1000 |
1000 |
KMnO4
retention
(과망간산칼륨
소비량 ) |
- |
- |
- |
60 |
60 |
10 |
10 |
60 |
10 |
- |
- |
- |
time minutes
min
Ammonia mg/L
max |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0.3 |
- |
- |
- |
Culture/
Colony Count |
10cf
m/m |
104cf
m/m |
no
lim it |
- |
- |
- |
- |
|
|
10cf
m/ml |
no
lim it |
no
lim it |
| pH |
not
used |
not
used |
5.0-
8.0 |
not
used |
not
used |
6.2-
7.5 |
5.0-
8.0 |
|
5.0-
7.0 |
not
used |
not
used |
5.0
-8.0 |
| Copper |
|
|
|
|
|
|
|
|
ND |
|
|
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Filter Rotings,
Microns |
0.2 |
|
|
0.2 |
|
0.45 |
|
|
0.45 |
0.2 |
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TOTAL MATTER
mg/L (Max.) |
- |
- |
- |
0.1 |
0.1 |
0.1 |
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PARTICLE
( 미립자 )
EA/L
0.2㎛ (Max.) |
0.0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
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0.0 |
- |
- |
BACTERIA
(세균)
CFU/ml (Max.) |
10 |
104 |
- |
0 |
10 |
- |
- |
- |
- |
0.05 |
0.1 |
1.0 |
SiO2( 실리카 )
mg/L (Max.) |
0.05 |
0.1 |
1.0 |
0.0 |
0.0 |
10.0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
CAP( 미국병리학자연구회 )
College of American Pathologists
ASTM( 미국표준협회 )
American Society for Testing and Materials
ACS( 미국화학연구회 )
American Chemical Socity
USP( 미국약학자협회 )
The United States Pharmacopia
NCCLS( 국립병리실험실표준협회 )
National Committee for Cinical Laboratory Standard
연구 , 실험실용 초순수 요구수질
각종 연구 및 실험의 목적으로 사용되는 초순수는 그 용도와 조건에 따라 요구되는 수질의 기준이 각국가 및관련기관별로다소차이가 있기는하지만미국의 경우 3가지형태 (ASTM, CAP, NCCLS)의 등급으로 분류하고 있다
▶Type 별 정립
Type Ⅰ
Laboratory ultra-pure Water
원자의 결합 측정 (Automic Absorption) 분광측정 (Flame Spectrometry) 효소처리 연구 (Enzyme Studies). 유전공학 연구 및 고도의 미생물 연구 실험 등에 사용되는 초순수로 적어도 Electrical Resistivity10㏁ /cm이상이어야 하며 TDS 환산치는 50ppb 이하 를 기준 .
Type Ⅱ
Laboratory ultra-pure Water
Electrical Resistivity1.0 ～ 2,0㏁ /㎝정도의 순수로써 CAP TypeⅡ , ASMT TypeⅡ～Ⅲ 또는 NCCLS 의 Type Ⅱ에 해당하는 것으로 실험 수 나 보다 높은 청결을 요하는 유리제품 및 용기의 세척에 사용되는 등급기준 .
Type Ⅲ
Laboratory ultra-pure Water
TDS 2.0 ～ 5.0ppm(Electrical Resistivity0.1～ 0.2㏁ /㎝ )사이의 순수로 , 간단한 실험이나 유리제품의 실험용구 및 청결을 요하는 각종 용기의 세척에 적합한 등급이다 .
CAP 의 TypeⅢ , ASTM의 TypeⅣ 또는 NCCLS 의 TypeⅢ 에 해당 .
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반도체 공업 (Semi conductor)
반도체 웨이퍼 (Micro-electronic wafer)세척용 초순수 .
(Silica, Microbe, Dissolved Oxygen, Pyrogen, Particle, CO2 , TOC 등의 제거 )
초음파세척 (Ultra sonic cleaning)
초음파 (Ultra sonic wave)분사 세척 및 Deeping 공정용 초순수 (Ca++ 및 Silica등에 의한 열풍 또는 자연건조시 발생하는 Spotted의 방지 )
-초음파 (Ultra sonic wave)세척
초음파의 음압과 Cavitation(공동空洞현상 )을 이용한 고 정밀도의 기계적 세척 방법이다 . Cavitatio n 에 의해 발생하는 기포의 진동 또는 기포의 분열에 의해 , 열러 형태의 물리적 또는 화학적 운동작용이 복합적으로 반복됨으로써 세척액의 화학반응이 촉진되고 분산작용이 증가하여 정밀도가 매우 높은 세척이 이루어진다 .
화학공업 (Chemical Industries)
화공약품의 Dilution 및 용기 세척용 초순수 금속이온 -Cation-및 비금속이온 -Anion-의 산화 , 반응등에 의한 생산제품의 Congelation 또는 Deterioration의 방지 )
제약공업 및 의료분야
(Pharmacy manufactures & Medical institutions)
링겔 , 기타 주사용 증류액의 제조 및 일회용 주사기 등의 의료링겔 , 기타 주사용 증류액의 제조 및 일회용 주사기 등의 의료용구 제조공정의 세정 , 또는 인공신장기에 의한 오염된 혈액의 정제용 초순수 .(세균에 의하나 감염 및 Pyrogen에 의한 부작용 방지 )
- Pyrogen( 발열성 물질 )
대부분의 Pyrogen은 박테리아의 세포벽으로부터 생성되어져 나온 다당류 (Polysaccharide)로서 대략적인 크기는 20,000MW로 부터 0.1㎛의 직경을 갖는 집합체들까지 있다 . Pyrogen은 가압멸균 , 정밀여과 또는 흡착 매개물에 의해서는 완벽하게 제거되지 않으며 한외여과 (Ultra Filtration)등의 특수한 여과과정에 의해서만이 제거될 수 있다 .
도료공업 (Paint industries)
수성 페인트 제조용 초순수 . (Oxidation물질에 의한 Deterioration 및 Congelation현상의 방지 )
도금공업 (Plating industries)
전기 도금용 탈이온수 . (용존 금속이온 -Cation- 및 비금속이온 -Anion-등에 의한 도착율의 저하방지 및 Dissolved Oxygen bubbling에 의한 도금막의 Spotted 현상의 방지
식품가공 (Food Proce ssing)
산화물질 및 미생물에 희한 생산제품의 부패 , 변질방지 또는 콜로이드물질 (Colloid matter)등에 의한 청량음료의 Pigment congelation현상의 방지 .
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