JP4334755B2 - Gas-liquid mixing method using dissolution diffusion method - Google Patents
Gas-liquid mixing method using dissolution diffusion method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4334755B2 JP4334755B2 JP2000334275A JP2000334275A JP4334755B2 JP 4334755 B2 JP4334755 B2 JP 4334755B2 JP 2000334275 A JP2000334275 A JP 2000334275A JP 2000334275 A JP2000334275 A JP 2000334275A JP 4334755 B2 JP4334755 B2 JP 4334755B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- solution
- chamber
- porous medium
- dissolved water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 title claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 88
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 84
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 33
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 33
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 238000011978 dissolution method Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 56
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 27
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 25
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 24
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体と液体とを混合するための溶解拡散法を利用した気液混合方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、半導体、液晶等の製造工程で使用する洗浄液として、純水等に微量の炭酸やアンモニアを加えた機能水を使用したいという要望があった。炭酸やアンモニア等を微量含有する混合液すなわち機能水を製造する方法として、通常、純水等に炭酸ガスやアンモニアガス等の溶解性ガスを少量溶解させて機能水を得ることが考えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した気液を混合する方法でも、通常は所望の機能水を得ることができる。しかしながら、この気液を混合する方法で、ごく微量のアンモニアや炭酸を注入した混合液を得ようとすると、特に全体の液量が少量の場合に、連続式で少量の炭酸ガスやアンモニアガス等の溶解性ガスと多量の純水とを混合して気液混合液を得ることが難しい問題があった。
【0004】
また、溶解性ガスを溶解したガス溶解水と水とを混合することで気液混合液を得ようとする場合、コントロール弁、定量注入ポンプを使用することとなるが、混合比が大きくかつ全体の流量が少量の場合、装置として微小直径の配管を利用しなければならず、そのような配管にはコントロール弁、定量注入ポンプ等を使用できず、混合制御が困難となる問題もあった。
【0005】
本発明の目的は上述した課題を解消して、気体と液体とを混合させる場合特に微量の気体を液体に混合させる場合に有効な溶解拡散法を利用した気液混合方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法は、第1の溶液中へ着目成分の溶解性ガスを溶解し、得られたガス溶解水と着目成分の濃度がガス溶解水よりも低い第2の溶液とを多孔質媒体を介して接触させ、拡散によりガス溶解水を第2の溶液へ注入するに際し、多孔質媒体の一方に第1の溶液を貯留する第1の室を形成し、多孔質媒体の他方に第2の溶液を貯留する第2の室を形成し、第1の室において、溶解性ガスを第1の溶液に圧力を加えて注入することで第1の溶液中に溶解させ、得られたガス溶解水を多孔質媒体を介して第2の室中の第2の溶液へ注入するにあたり、ガス溶解水の第2の溶液中への圧注入量と、ガス溶解水を拡散させて第2の溶液中へ注入する拡散注入量との比を1:9以上とすることを特徴とするものである。
【0007】
本発明では、着目成分を含む溶解性ガスを一旦第1の溶液に溶解させ、得られたガス溶解水から第2の溶液への注入制御を多孔質媒体を介して拡散で行うことで、ごく微量の着目成分を含有する混合液を得ることができる。
【0008】
なお、本発明において、溶解性ガスを第1の室中の第1の溶液に圧力で供給する場合、ガス溶解水の第2の溶液中への圧注入量と、ガス溶解水を拡散させて第2の溶液中へ注入する拡散注入量との比を1:9以上とする。圧注入量と拡散注入量との比が1:9未満では、拡散注入による制御性よりも圧注入による制御性が全体の制御性を決めるものとなり、多孔質媒体を利用した拡散注入法の意味が無くなる場合があるためである。
【0009】
その際、多孔質媒体が一端を塞いだ有底円筒形状を有し、有底円筒形状の多孔質媒体の内部に第1の室を形成し、有底円筒形状の多孔質媒体の外部に第2の室を形成するよう構成する。または、多孔質媒体が円筒形状を有し、円筒形状の多孔質媒体の内部に第1の室を形成し、円筒形状の多孔質媒体の外部に第2の室を形成するとともに、円筒形状の多孔質媒体の一端を塞いだ構成とする。あるいは、多孔質媒体がフラットシート形状を有し、フラットシート形状の多孔質媒体の一方の側に第1の室を形成し、フラットシート形状の多孔質媒体の他方の側に第2の室を形成する。いずれの場合も本発明をより好適に実施することができる。
【0010】
また、本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法は、第1の溶液中へ着目成分の溶解性ガスを溶解し、得られたガス溶解水と着目成分の濃度がガス溶解水よりも低い第2の溶液とを多孔質媒体を介して接触させ、拡散によりガス溶解水を第2の溶液へ注入するに際し、多孔質媒体の一方に第1の溶液を貯留する第1の室を形成し、多孔質媒体の他方に第2の溶液を貯留する第2の室を形成し、第1の室において、溶解性ガスを第1の溶液に圧力を加えて注入することで第1の溶液中に溶解させ、得られたガス溶解水を多孔質媒体を介して第2の室中の第2の溶液へ注入するにあたり、ガス溶解水の第2の溶液中への圧注入量と、ガス溶解水を拡散させて第2の溶液中へ注入する拡散注入量との比を1:9以上とするとともに、前記多孔質媒体が一端を塞いだ有底円筒形状を有し、有底円筒形状の多孔質媒体の内部に第1の室を形成し、有底円筒形状の多孔質媒体の外部に第2の室を形成したことを特徴とするものである。
【0011】
さらに、本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法は、第1の溶液中へ着目成分の溶解性ガスを溶解し、得られたガス溶解水と着目成分の濃度がガス溶解水よりも低い第2の溶液とを多孔質媒体を介して接触させ、拡散によりガス溶解水を第2の溶液へ注入するに際し、多孔質媒体の一方に第1の溶液を貯留する第1の室を形成し、多孔質媒体の他方に第2の溶液を貯留する第2の室を形成し、第1の室において、溶解性ガスを第1の溶液に圧力を加えて注入することで第1の溶液中に溶解させ、得られたガス溶解水を多孔質媒体を介して第2の室中の第2の溶液へ注入するにあたり、ガス溶解水の第2の溶液中への圧注入量と、ガス溶解水を拡散させて第2の溶液中へ注入する拡散注入量との比を1:9以上とし、前記多孔質媒体が円筒形状を有し、円筒形状の多孔質媒体の内部に第1の室を形成し、円筒形状の多孔質媒体の外部に第2の室を形成するとともに、円筒形状の多孔質媒体の一端を塞いだことを特徴とするものである。
【0012】
本発明の好適な具体例として、第2の溶液が着目成分を含まないと、ガス溶解水と第2の溶液との間で着目成分の濃度差を大きくでき、多孔質媒体を介した着目成分の拡散をより効果的におこなうことができる。一例として、着目成分を含む溶解性ガスとして、炭酸ガス、アンモニアガス、水素、酸素を使用し、第1の溶液及び第2の溶液として純水、超純水を使用する場合が挙げられる。
【0013】
本発明の好適な他の具体例としては、多孔質媒体の平均孔径を、分画分子量3000以上で0.2μm以下、さらに好ましくは分画分子量1万以上で0.1μm以下とする。ここで、多孔質媒体の平均孔径が分画分子量3000未満、さらに好ましくは1万未満では、着目成分の拡散速度が小さく有効な移動量を得ることができない場合がある。また、多孔質媒体の平均孔径が0.2μmを超えると、さらに好ましくは0.1μmを超えると、着目成分を含むガス溶解水の補給時に起きる第2の溶液側への着目成分の圧移動量が増え、制御値に対する偏差が大きくなり制御精度が低下する場合がある。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法を実施する装置の一例を示す図である。図1に示す例において、容器1内に、シール2を介して有底円筒形状のセラミック膜フィルター3を設けている。容器1には、例えば炭酸、アンモニア等の着目成分を含まないあるいはごく微量に含む純水の入口4と出口5を設けている。純水の入口4には純水を容器1内に供給するための供給用配管6を接続するとともに、純水の出口5には純水に着目成分を微量注入した混合液を排出するための排出用配管7を接続し、さらに排出用配管7には混合液の比抵抗(炭酸ガス、アンモニアガスを混合する場合の制御の基本)、酸化還元電位(水素を混合する場合の制御の基本)、溶存酸素濃度(酸素を混合する場合の制御の基本)等を測定するためのモニター8を設けている。
【0015】
有底円筒形状のセラミック膜フィルター3の開口端部には入口9を形成する。この入口9には、例えば炭酸、アンモニア等の着目成分を含む溶解性ガスを供給するための供給用配管10を設け、さらに供給用配管10には遮断弁11、圧力調整弁14を設けている。図1に示す装置では、容器1の内部で、セラミック膜フィルター3の内側にガス溶解水を貯留する第1の室12を形成するとともに、セラミック膜フィルター3の外側に純水を貯留する第2の室13を形成している。
【0016】
図1に示す例において、多孔質媒体となるセラミック膜フィルター3は、最初の段階で第2の室13中の純水を第1の室12中に移送させる必要があるため親水性を有し、また、多孔質媒体となるセラミックフィルター3の平均孔径は、分画分子量3000以上で0.2μm以下、好ましくはそれよりも狭い範囲である分画分子量1万以上で0.1μm以下とすることが好ましい。なお、ここでは多孔質媒体の例として例えばアルミナからなるセラミック膜フィルター3を例示したが、接触する液に耐性を有するものであれば何でも使用でき、中空糸膜等の有機膜、金属膜も好適に使用することができる。また、着目成分として、アンモニア、炭酸、硫酸、水素、酸素を例示したが、その他オゾン等も好適に使用することができる。
【0017】
図2は本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法を実施する装置の他の例を示す図である。図2に示す例において、図1に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図2に示す例において、図1に示す例と異なる点は、円筒形状のセラミック膜フィルター3を使用している点である。そのため、セラミック膜フィルター3の入口9を設けた側と反対側の端部に、シール2を介して出口21を設けるとともに、この出口21に接続して排出用配管22、開閉弁23を設けている。図2に示す例でも、開閉弁23を閉じた状態では、図1に示す有底円筒形状のセラミック膜フィルター3と全く同じ動作をする。
【0018】
次に、上述した装置を使用した気液混合方法について説明する。まず、第2の室13内に、入口4から出口5に向かって一定の流量(途中で流量をステップ状に変化させることもできる)で純水を流通させる。この純水の流通は必須ではなく、流通させなくても良いが、流通させた方がより微量の着目成分を含む混合液を得ることができる。第2の室13内を純水が流通することで、セラミック膜フィルター3を通って第1の室12内へは純水が貯留される。もちろん、第1の室12と第2の室13とに異なる組成の溶液を貯留することもできる。
【0019】
この状態で、遮断弁11及び圧力調整弁14の開度をコントロールすることで、第1の室12内の純水に例えば炭酸ガスを加圧して供給し、加圧された炭酸ガスを第1の室12内の純水に溶解させて、第1の室12内にガス溶解水を得る。この時に、炭酸ガス溶解中は第1の室12内でガス溶解水は加圧された状態であり、セラミック膜フィルター3を透過してガス溶解水の一部が圧入により純水側へ注入される。その後、炭酸ガスの溶解が終了して圧力がなくなると、今度は第1の室12内のガス溶解水はセラミック膜フィルター3を介して拡散により第2の室13内の純水側へ移動する。なお、上記溶解と拡散について、溶解時には拡散移動も同時に起きるが、拡散移動時には溶解が同時に起こることもあるし、溶解が起きないこともある。また、炭酸ガス導入時に第1の室12内の炭酸を含んだガス溶解水の一部を開閉弁23を開けて排出することで、第2の室13内への圧注入を減少させ、目的濃度からの偏差を小さくすることもできる。
【0020】
拡散注入されるガス溶解水の量は、第1の室12内に貯留されるガス溶解水の液量で制限される。この際、溶解性ガスを第1の室12中に圧力で供給した場合のガス溶解水の第2の溶液中への圧注入量と、ガス溶解水を拡散させて第2の溶液中へ注入する拡散注入量との比を 1:9以上とすることが好ましい。この注入の1サイクルの状態を図3に示す。
【0021】
第1の室12内のガス溶解水の濃度が拡散で減少したときは、第1の室12内に溶解性ガスを加圧溶解させることで、 着目成分を補給する。この 着目成分の補給では、第1の室12内にある着目成分の濃度が低下したガス溶解水をセラミック膜フィルター3を介して第2の室13内の純水側へ圧入する(図1の装置の場合)か、開閉弁23を開けてセラミック膜フィルター3に接続した排出用配管22から排出する(図2の装置の場合)。 排出用配管22から排出した場合、第1の室12へは第2の室13から純水またはガス溶解水が浸透してくる。
【0022】
セラミック膜フィルター3の第1の室12に存在する純水 またはガス溶解水中への溶解性ガスの供給は、開閉速度0.1秒以下の開閉弁22を使用して間欠的に行う。弁の開閉速度は、ガス溶解水が圧注入される場合に制御値からのズレに影響し、開閉速度0.1秒以上の弁を使用すると制御精度が低下するので、電磁弁のような開閉速度の短いものを用いることが好ましい。この開閉制御は、排出用配管7に設けたセンサにより混合液の濃度を検知し、連結した制御装置からの開閉信号によって行うよう構成することが好ましい。
【0023】
図4は本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法を実施する装置のさらに他の例の構成を示す図である。図4に示す例において、図1及び図2に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図4に示す例において、図1及び図2に示す例と異なる点は、フラットシート形状のセラミック膜フィルター3を使用し、このフラットシート形状のセラミック膜フィルター3の一方の側に第1の室12を形成し、他方の側に第2の室13を形成した点である。
【0024】
図4に示す例でも基本的には図1及び図2に示す例と同様の方法で気液を混合することができ、その説明は省略する。図4に示す例では、炭酸ガスを第1の溶液に溶解する第1の室12に、気体−液体の接触面積を増すために、窒素ガスのような難溶解性ガスを一定量入れてガス室31を形成し、ガス室31内に炭酸ガスを供給することで、第1の室12中の超純水に炭酸ガスを溶解させている点で異なっている。
【0025】
なお、図1及び図2に示す例においても、気体−液体の接触面積を増すために、有底円筒形状または円筒形状のセラミック膜フィルター3の内部または外部に、気−液を分離する有底円筒形状または円筒形状の撥水性膜を挿入してガス室を形成し、ガス室に炭酸ガスを供給することで、第1の室12中の第1の溶液に炭酸ガスを溶解させることができることは言うまでもない。
【0026】
【実施例】
実際に、図1に示す構成の装置を用いて本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法に従い、超純水へ炭酸ガスを注入して微量の炭酸を含む炭酸水を製造した。すなわち、多孔質媒体として、管状(外径10mm×内径6mm×長さ200mm)の0.1μmセラミック膜フィルタ−3を使用して、超純水へ炭酸ガスを注入した。注入量のモニタ−8は比抵抗計で行い、注入量設定値は比抵抗値で2MΩ・cmとし、図5に示すように、これよりもモニタ−8が高い値を示すと炭酸ガスを1秒間隔のパルスで供給した。管状セラミック膜フィルタ−3の内側を第1の室12、外側を第2の室13とし、第2の室13に18MΩ・cm以上の超純水を供給することで、管状セラミック膜フィルター3を透して第1の室12にも超純水が充満する。この第1の室12に炭酸ガスを超純水よりも少し高い圧力で供給できるようにした。炭酸ガスの供給遮断弁11としては電磁弁を使用した。
【0027】
結果を図6に示す。図6において、超純水流量を10L/分→5L/分→1L/分→5L/分→10L/分と変化させたが、この流量範囲では、設定値±50%を上下限値とした範囲内で注入量を制御できた。超純水へ炭酸ガスを注入して比抵抗値を2MΩ・cmにするのに必要な炭酸ガス量は0.27ppmである。ゆえに、10L/分の超純水には、2.7mg/分の炭酸ガスを注入しなければならない。上記実施例は1秒間毎にデータを採取しているので、45μg/秒で供給する必要があることになる。1MΩ・cmに必要な炭酸ガスは0.9ppm程度であるので、本実施例では10〜1L/分の流量変化に対して、0.27〜0.9ppmの範囲で注入できていることになる。
【0028】
いずれの結果からも、本発明に従えば炭酸を微量含んだ炭酸水を連続して得ることができることがわかる。なお、以上の結果はセラミック膜フィルターを使用した例であるが、同じ平均孔径のポリスルフォン中空糸膜を使用しても、同様の結果を得ることができた。
【0029】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、着目成分を含む溶解性ガスを一旦第1の溶液に溶解させ、得られたガス溶解水から第2の溶液への注入制御を多孔質媒体を介して拡散で行うことで、ごく微量の着目成分を含有する混合液を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法を実施する装置の一例を示す図である。
【図2】本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法を実施する装置の他の例を示す図である。
【図3】本発明における注入の1サイクルを示す図である。
【図4】本発明の溶解拡散法を利用した気液混合方法を実施する装置のさらに他の例を示す図である。
【図5】本発明の実施例におけるモニターによる制御の一例を説明するための図である。
【図6】本発明において超純水へ炭酸ガスを注入した場合の実験結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
1 容器、2 シール、3 セラミック膜フィルター、4 入口、5 出口、6供給用配管、7 排出用配管、8 モニター、9 入口、10 供給用配管、11 遮断弁、12 第1の室、13 第2の室、14 圧力調整弁、21 出口、22 排出用配管、23 開閉弁、31 ガス室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas-liquid mixing method using a solution diffusion method for mixing a gas and a liquid.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, there has been a demand to use functional water obtained by adding a small amount of carbonic acid or ammonia to pure water or the like as a cleaning liquid used in a manufacturing process of semiconductors, liquid crystals and the like. As a method for producing a mixed liquid containing a small amount of carbonic acid, ammonia or the like, that is, functional water, it is usually considered to obtain a functional water by dissolving a small amount of a soluble gas such as carbon dioxide gas or ammonia gas in pure water or the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Even in the above-described method of mixing gas and liquid, desired functional water can be usually obtained. However, when trying to obtain a mixed liquid in which a very small amount of ammonia or carbonic acid is injected by this gas-liquid mixing method, especially when the total liquid volume is small, a continuous small amount of carbon dioxide gas or ammonia gas, etc. There is a problem that it is difficult to obtain a gas-liquid mixed solution by mixing the soluble gas and a large amount of pure water.
[0004]
In addition, when trying to obtain a gas-liquid mixture by mixing gas-dissolved water in which a soluble gas is dissolved and water, a control valve and a metering injection pump will be used. When the flow rate is small, a pipe having a small diameter must be used as the apparatus, and a control valve, a metering injection pump or the like cannot be used for such a pipe, and there is a problem that mixing control becomes difficult.
[0005]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a gas-liquid mixing method using a dissolution diffusion method effective when mixing a gas and a liquid, particularly when mixing a small amount of gas with a liquid. It is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the gas-liquid mixing method using the dissolution diffusion method of the present invention, the soluble gas of the target component is dissolved in the first solution, and the concentration of the obtained gas dissolved water and the target component is lower than that of the gas dissolved water. When the gas solution is brought into contact with the second solution via the porous medium and the gas-dissolved water is injected into the second solution by diffusion, a first chamber for storing the first solution is formed in one of the porous media, A second chamber for storing the second solution is formed on the other side of the porous medium, and a soluble gas is injected into the first solution by applying pressure to the first solution in the first chamber. In injecting the gas-dissolved water obtained by dissolution into the second solution in the second chamber via the porous medium, the pressure injection amount of the gas-dissolved water into the second solution, and the gas-dissolved water The ratio of the diffusion injection amount that is diffused and injected into the second solution is 1: 9 or more .
[0007]
In the present invention, the soluble gas containing the component of interest is once dissolved in the first solution, and injection control from the obtained gas-dissolved water to the second solution is performed by diffusion through the porous medium, A liquid mixture containing a trace amount of the component of interest can be obtained.
[0008]
In the present invention, when the soluble gas is supplied to the first solution in the first chamber under pressure, the pressure injection amount of the gas dissolved water into the second solution and the gas dissolved water are diffused. The ratio of the diffusion injection amount injected into the second solution is set to 1: 9 or more. If the ratio between the pressure injection amount and the diffusion injection amount is less than 1: 9, the controllability by pressure injection determines the overall controllability rather than the controllability by diffusion injection, meaning the diffusion injection method using a porous medium. This is because there is a case where there is no case.
[0009]
At that time, the porous medium has a bottomed cylindrical shape with one end closed, the first chamber is formed inside the bottomed cylindrical porous medium, and the first chamber is formed outside the bottomed cylindrical porous medium. Two chambers are formed. Alternatively, the porous medium has a cylindrical shape, the first chamber is formed inside the cylindrical porous medium, the second chamber is formed outside the cylindrical porous medium, and the cylindrical shape The porous medium is closed at one end. Alternatively, the porous medium has a flat sheet shape, the first chamber is formed on one side of the flat sheet-shaped porous medium, and the second chamber is formed on the other side of the flat sheet-shaped porous medium. Form. In either case, the present invention can be more suitably implemented.
[0010]
In addition, the gas-liquid mixing method using the dissolution diffusion method of the present invention dissolves the soluble gas of the target component in the first solution, and the concentration of the obtained gas-dissolved water and the target component is higher than that of the gas-dissolved water. When the low second solution is brought into contact with the second medium through the porous medium and the gas-dissolved water is injected into the second solution by diffusion, a first chamber for storing the first solution is formed in one of the porous media. Then, a second chamber for storing the second solution is formed on the other side of the porous medium, and the first solution is injected in the first chamber by applying a soluble gas under pressure to the first solution. In the injection of the obtained gas-dissolved water into the second solution in the second chamber through the porous medium , the pressure injection amount of the gas-dissolved water into the second solution, the gas dissolved water the ratio of the diffusion injection amount to be injected into the second solution by diffusing 1: 9 or more and thereby, the porous medium Has a bottomed cylindrical shape with one end closed, the first chamber is formed inside the bottomed cylindrical porous medium, and the second chamber is formed outside the bottomed cylindrical porous medium. It is characterized by this.
[0011]
Furthermore, the gas-liquid mixing method using the dissolution diffusion method of the present invention dissolves the soluble gas of the component of interest in the first solution, and the concentration of the obtained gas-dissolved water and the component of interest is higher than that of the gas-dissolved water. When the low second solution is brought into contact with the second medium through the porous medium and the gas-dissolved water is injected into the second solution by diffusion, a first chamber for storing the first solution is formed in one of the porous media. Then, a second chamber for storing the second solution is formed on the other side of the porous medium, and the first solution is injected in the first chamber by applying a soluble gas under pressure to the first solution. In the injection of the obtained gas-dissolved water into the second solution in the second chamber through the porous medium , the pressure injection amount of the gas-dissolved water into the second solution, the gas dissolving the ratio of the diffusion injection volume water is diffused is injected into the second solution 1: 9 or more and then, the porous medium is cylindrical The first chamber is formed inside the cylindrical porous medium, the second chamber is formed outside the cylindrical porous medium, and one end of the cylindrical porous medium is blocked. It is characterized by that.
[0012]
As a preferred specific example of the present invention, if the second solution does not contain the target component, the concentration difference of the target component can be increased between the gas-dissolved water and the second solution, and the target component via the porous medium can be increased. Can be more effectively diffused. As an example, carbon dioxide gas, ammonia gas, hydrogen, and oxygen are used as the soluble gas containing the component of interest, and pure water and ultrapure water are used as the first solution and the second solution.
[0013]
As another specific example of the present invention, the average pore diameter of the porous medium is set to a fractional molecular weight of 3000 or more and 0.2 μm or less, more preferably a fractional molecular weight of 10,000 or more and 0.1 μm or less. Here, when the average pore diameter of the porous medium is less than the fractional molecular weight of 3000, and more preferably less than 10,000, there are cases where the diffusion rate of the component of interest is small and an effective transfer amount cannot be obtained. Further, when the average pore diameter of the porous medium exceeds 0.2 μm, and more preferably exceeds 0.1 μm, the amount of pressure transfer of the target component to the second solution side that occurs when the gas dissolved water containing the target component is replenished. Increases, the deviation from the control value increases, and the control accuracy may decrease.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a view showing an example of an apparatus for carrying out a gas-liquid mixing method using the dissolution diffusion method of the present invention. In the example shown in FIG. 1, a bottomed cylindrical
[0015]
An
[0016]
In the example shown in FIG. 1, the
[0017]
FIG. 2 is a view showing another example of an apparatus for carrying out a gas-liquid mixing method using the dissolution diffusion method of the present invention. In the example shown in FIG. 2, the same members as those in the example shown in FIG. 2 is different from the example shown in FIG. 1 in that a cylindrical
[0018]
Next, a gas-liquid mixing method using the above-described apparatus will be described. First, pure water is circulated in the
[0019]
In this state, by controlling the opening degree of the shut-off
[0020]
The amount of gas-dissolved water to be diffused and injected is limited by the amount of gas-dissolved water stored in the
[0021]
When the concentration of the gas-dissolved water in the
[0022]
The supply of the soluble gas into the pure water or gas-dissolved water existing in the
[0023]
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of still another example of an apparatus for carrying out a gas-liquid mixing method using the dissolution and diffusion method of the present invention. In the example shown in FIG. 4, the same members as those in the examples shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The example shown in FIG. 4 is different from the example shown in FIGS. 1 and 2 in that a flat sheet-shaped
[0024]
In the example shown in FIG. 4, the gas and liquid can be mixed basically in the same manner as in the examples shown in FIGS. 1 and 2, and the description thereof is omitted. In the example shown in FIG. 4, in order to increase the gas-liquid contact area, a certain amount of a hardly soluble gas such as nitrogen gas is introduced into the
[0025]
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the bottomed cylinder that separates the gas-liquid inside or outside the bottomed cylindrical or cylindrical
[0026]
【Example】
Actually, carbonated water containing a small amount of carbonic acid was produced by injecting carbon dioxide gas into ultrapure water according to the gas-liquid mixing method using the dissolution and diffusion method of the present invention using the apparatus having the configuration shown in FIG. That is, as a porous medium, a tubular (
[0027]
The results are shown in FIG. In FIG. 6, the flow rate of ultrapure water was changed from 10 L / min → 5 L / min → 1 L / min → 5 L / min → 10 L / min. In this flow rate range, the set value ± 50% was set as the upper and lower limit values. The injection amount could be controlled within the range. The amount of carbon dioxide required for injecting carbon dioxide into ultrapure water to make the
[0028]
From either result, it can be seen that carbonated water containing a small amount of carbonic acid can be continuously obtained according to the present invention. In addition, although the above result is an example which used the ceramic membrane filter, the same result was able to be obtained even if it used the polysulfone hollow fiber membrane of the same average hole diameter.
[0029]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the soluble gas containing the target component is once dissolved in the first solution, and the injection control from the obtained gas-dissolved water to the second solution is porous. By performing diffusion through a medium, a mixed solution containing a very small amount of the target component can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an apparatus for carrying out a gas-liquid mixing method using the dissolution diffusion method of the present invention.
FIG. 2 is a view showing another example of an apparatus for carrying out a gas-liquid mixing method using the dissolution diffusion method of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing one cycle of injection in the present invention.
FIG. 4 is a view showing still another example of an apparatus for carrying out a gas-liquid mixing method using the dissolution diffusion method of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of control by a monitor in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing an example of experimental results when carbon dioxide is injected into ultrapure water in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 container, 2 seal, 3 ceramic membrane filter, 4 inlet, 5 outlet, 6 supply piping, 7 discharge piping, 8 monitor, 9 inlet, 10 supply piping, 11 shutoff valve, 12 first chamber, 13 first 2 chamber, 14 pressure regulating valve, 21 outlet, 22 discharge piping, 23 on-off valve, 31 gas chamber
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000334275A JP4334755B2 (en) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | Gas-liquid mixing method using dissolution diffusion method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000334275A JP4334755B2 (en) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | Gas-liquid mixing method using dissolution diffusion method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002136852A JP2002136852A (en) | 2002-05-14 |
| JP4334755B2 true JP4334755B2 (en) | 2009-09-30 |
Family
ID=18810225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000334275A Expired - Lifetime JP4334755B2 (en) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | Gas-liquid mixing method using dissolution diffusion method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4334755B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4994279B2 (en) * | 2008-03-19 | 2012-08-08 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | Microbubble generator |
| CN111921395B (en) * | 2020-07-30 | 2022-01-07 | 武汉大学 | Dissolved air type water jet device and dissolved air type water jet generation method |
-
2000
- 2000-11-01 JP JP2000334275A patent/JP4334755B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002136852A (en) | 2002-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100395081B1 (en) | Method of and apparatus for producing ozonized water | |
| KR100567116B1 (en) | Continuous dissolution device, continuous dissolution method and gas dissolved water supply device | |
| KR900005691B1 (en) | Method and apparatus for rapid carbonation | |
| Ferrari et al. | Adsorption kinetics of alkylphosphine oxides at water/hexane interface: 1. Pendant drop experiments | |
| US7537200B2 (en) | Controlled atmosphere gas infusion | |
| JP6477772B2 (en) | Washing water supply device | |
| JP2022122987A (en) | Systems and methods for producing a conductive liquid comprising deionized water with ammonia gas dissolved therein | |
| WO2002082509A8 (en) | Chemical concentration control device | |
| US20120024784A1 (en) | Fluid Gasification/Degasification Apparatuses, Systems, and Processes | |
| TWI268178B (en) | Gas-liquid mixing device mainly includes a mixer and a cylindrical container, wherein the mixer essentially consists of a coaxial pseudo-venturi and a gas diffusion chamber | |
| CN113856505B (en) | Method for adding high-concentration oxygen-enriched solution by adopting oxygen-enriched solution adding system | |
| JP4505234B2 (en) | Hydrogen water production apparatus and hydrogen water production method | |
| JP4334755B2 (en) | Gas-liquid mixing method using dissolution diffusion method | |
| JP4334757B2 (en) | Two-component mixing method using diffusion injection method | |
| JP2008161734A (en) | Functional water making apparatus and functional water making method using it | |
| US20010001511A1 (en) | Treatment chemical cartridge and method of manufacture | |
| JPH03238032A (en) | Apparatus for controlling contact mixing and dissolving amount of different kind of fluids | |
| CN114365269B (en) | Thin chemical liquid supply device | |
| JPS6244964B2 (en) | ||
| JPS63274488A (en) | Controlling device for specific resistance of ultrapure water | |
| JPH07251052A (en) | Carbonated water production equipment | |
| JPH039001Y2 (en) | ||
| JP2004230293A (en) | Mixing apparatus | |
| KR100242413B1 (en) | Device and method for preparing ozone contained water | |
| JP2000065710A (en) | Method and apparatus for measuring dissolved gas concentration in liquid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060728 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081020 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081028 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081225 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090303 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090430 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090602 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090624 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4334755 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |