[發(fā)明專利]一種過氧化氫溶液提純方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810026783.5
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101239704A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢宇;耿建銘;林倩
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C01B15/013
• 分類號: C01B15/013
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種過氧化氫溶液提純方法，特別是涉及制備高純過氧化氫溶液的方法，具體涉及將螯合吸附和離子交換技術(shù)相結(jié)合運(yùn)用于工業(yè)級過氧化氫溶液提純精制的方法。

背景技術(shù)

目前，過氧化氫的工業(yè)生產(chǎn)絕大多數(shù)是采用蒽醌法，生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，使工業(yè)過氧化氫不可避免地含有各種有機(jī)、金屬、非金屬雜質(zhì)，其中有機(jī)雜質(zhì)主要來自引入的工作溶劑及生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的可溶性降解物等，主要有重芳烴、磷酸三辛酯以及蒽醌及其衍生物等，以總有機(jī)碳(TOC)計(jì)通常含量在100mg/l以上。無機(jī)雜質(zhì)主要來自過氧化氫生產(chǎn)過程中反應(yīng)器、管線管道、貯存槽等表面的污染，此外，生產(chǎn)過程中為了抑制過氧化氫分解加入的穩(wěn)定劑，也會增加相應(yīng)的金屬含量。其雜質(zhì)主要包括蒸發(fā)殘?jiān)⒂坞x酸、氮化合物、硝酸鹽、氯化合物、磷酸鹽、硫酸鹽、硅、金屬Fe、Al、Cr、Mg、Ca、Zn、Pt等。這些雜質(zhì)限制了過氧化氫在食品、半導(dǎo)體等工業(yè)上的使用。

過氧化氫是半導(dǎo)體制造工業(yè)中的一種重要加工化學(xué)品，通常和硫酸、氨水、鹽酸等配伍用于大規(guī)模集成電路的清洗工藝(濕化學(xué)處理過程)。該過程要求這些加工助劑(或試劑)具有極高的純度，包括有極低的有機(jī)物(TOC)，極小的金屬離子和各種陰離子含量。也就是要使用超凈高純的過氧化氫。過氧化氫在普通化學(xué)試劑和食品行業(yè)中的應(yīng)用，也要求有較高的純度。

由于過氧化氫分子所具有的非對稱鏈狀結(jié)構(gòu)及過氧鍵的存在，使過氧化氫分子易于自發(fā)分解。雜質(zhì)、PH值、溫度、輻射、容器的粗糙表面等均會加快過氧化氫分解從而造成安全隱患。這使得在過氧化氫的提純過程中，要特別考慮到過氧化氫本身的穩(wěn)定性問題。提純工藝主要有蒸餾、樹脂吸或吸附劑吸附、膜分離法、萃取法和重結(jié)晶法等。蒸餾法可以方便地進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，但能耗高，過氧化氫受熱時(shí)間長，易受熱分解，存在一定的安全隱患，另有機(jī)物也不易有效除去，過氧化氫的得率也不高。膜分離法雖然能去除有機(jī)物，設(shè)備及工藝簡單，生產(chǎn)條件溫和、操作可靠簡便。但對膜材料質(zhì)量要求高，使用壽命短。萃取法操作簡單，有機(jī)雜質(zhì)去除率高，物耗、能耗較低，但對設(shè)備要求高、投資較較大。而重結(jié)晶法可獲得高濃度、高純產(chǎn)品，但須在超低溫條件下進(jìn)行，耗能極高。樹脂吸附法除有機(jī)雜質(zhì)效果好，但對于離子雜質(zhì)的效果不好。離子交換法對于陰陽離子雜質(zhì)的脫除效果好，但對有機(jī)雜質(zhì)的脫除效果差且容易被有機(jī)物污染而影響離子雜質(zhì)的脫除且還易于造成安全隱患。對于純度較高的過氧化氫生產(chǎn)來說，可以采用多級石英玻璃塔連續(xù)蒸餾的方法得到，但得率較低。對于更高純度如SEMIC8級的過氧化氫而言，基本都使用吸附樹脂和離子交換樹脂提純的方法。由于工業(yè)級過氧化氫中含有較高的有機(jī)雜質(zhì)(用總有機(jī)碳TOC表示)，離子雜質(zhì)也較多，對于樹脂吸附和離子交換工藝所造成的負(fù)荷較大，所以從通常是都是先將工業(yè)級過氧化氫溶液通過蒸餾的方法先提純至一定程度，然后再用樹脂吸附和離子交換工藝生產(chǎn)較高純度的產(chǎn)品。如中國發(fā)明專利申請CN1919724就公開了此法，采用漂來特公司的MNm-220大孔吸附樹脂、SGC-650陽離子交換樹脂、SGA-550陰離子交換樹脂柱，在1～4℃下，得到了符合SEMI?C12級超純的過氧化氫產(chǎn)品。涉及利用吸附樹脂和離子交換工藝生產(chǎn)和設(shè)備的公開專利還有CN1285311A，此方法要求原料本身有一定純度，如達(dá)到化學(xué)試劑級水平，如果用工業(yè)級的過氧化氫作為原料，則由于有機(jī)雜質(zhì)、陰陽離子含量太高而會造成整個(gè)提純系統(tǒng)負(fù)荷加大。

總體來說，從工業(yè)過氧化氫溶液出發(fā)，其提純的方法較多，但這些方法都各有利弊，通常都是采用幾種技術(shù)的組合來解決問題，由于工藝的組合不同而各有特點(diǎn)。一般的技術(shù)是先將工業(yè)過氧化氫進(jìn)行減壓蒸餾得到化學(xué)試劑級產(chǎn)品，再進(jìn)行樹脂吸附、離子交換系統(tǒng)來純化的方法。存在的缺陷是減壓蒸餾部分能耗較高、對有機(jī)物雜質(zhì)脫除效果較差，還必須在后續(xù)工序加大孔吸附樹脂進(jìn)行有機(jī)雜質(zhì)的脫除。