[發明專利]一種超純硝酸的制備方法

無效

• 申請號: 201010232449.2
• 申請日: 2010-07-21
• 公開（公告）號: CN101870460A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 詹家榮;楊光;周勵
• 申請（專利權）人: 上海華誼微電子材料有限公司
• 主分類號: C01B21/46
• 分類號: C01B21/46
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 費開逵

技術領域

本發明涉及一種超純硝酸的制備方法，特別是涉及一種達到國際半導體設備和材料組織制定的化學材料部分8級-SEMI?C8標準(簡稱SEMI?C8標準)超純硝酸的制備方法。

背景技術

超純硝酸又稱電子級超凈高純硝酸，是微電子化學試劑中很重要的品種之一，廣泛用于半導體元件生產、超大規模集成電路裝配和加工過程中的清洗和腐蝕等方面。隨著電子工業的迅猛發展，對硝酸純度的要求越來越高，由高純硝酸(單個陽離子含量為ppm級)發展到超純硝酸(單個陽離子含量為ppb級)，各項指標要求達到國際半導體制定的化學材料部分8級--SEMI?C8標準或SEMIC8以上標準，用于控制超純硝酸制備中金屬離子雜質、非金屬離子雜質以及硝酸原料中的廢酸雜質。

現有技術中，傳統高純度硝酸的制備方法主要分為亞沸蒸餾法和精餾法，目前未有成熟的規模化生產方法。美國專利US2005/0074389A1披露了用循環蒸餾的方法制備得到超純硝酸，該方法能耗大，成本高，沒有工業化生產的前景。中國專利200810023538.9公開了一種超高純硝酸連續生產的工藝，將硝酸原料與雙烯丙基18-冠-6-醚有機硅高分子絡合劑混合，用微過濾方法過濾后精餾，制備得到超高純硝酸。由于該方法采用傳統一級精餾條件，因而導致產品質量不穩定，產品純度波動較大，應用受到一定限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種超純硝酸的制備方法，以克服現有技術中能耗大，成本高，產品質量不穩定，純度波動較大的不足。

本發明的技術構思是這樣的：工業硝酸經二次膜過濾，濾液經二級串聯精餾，排除重質、輕質二級廢酸，得到目標產物超純硝酸。即以工業硝酸為原料，經二苯駢-18-冠-6與固相載體復合膜組成的膜過濾器進行第一級過濾，濾液經二級串聯連續化精餾，分別收集重質廢酸和輕質廢酸，再用膜過濾器進行第二級過濾，最終得到本發明的目標產物超純硝酸。

所述超純硝酸的制備方法，包括如下步驟：

將70-71wt％工業級硝酸在室溫，0.1-0.5MPa的條件下通過二苯駢-18-冠-6與固相載體復合膜組成的膜過濾器進行一級過濾，濾液在120-140℃條件下進行二級串聯精餾，同時收集重質廢酸和輕質廢酸，再用膜過濾器進行二級過濾，最后收集目標產物超純硝酸

上述制備方法中，所述固相載體為硅膠、分子篩或高嶺土中的一種，優選高嶺土；所述二苯駢-18-冠-6與固相載體的質量比為1∶3-10，所述復合膜的孔徑為0.1-0.2μm。

本發明制備過程中，工業級硝酸、超純硝酸接觸的容器或管壁以高純石英材料制作，儲槽以高純全氟材料制作。

本發明所述的二苯駢-18-冠-6可按照文獻：王海榮，張平，李傳博，王建晨，陳靖，《二環己基并-18-冠-6合成工藝的改進》，化學試劑，2007，29(3)，184-186的方法制備得到，固相載體的原料硅膠、分子篩或高嶺土可由市場上采購得到。

本發明所述的二苯駢-18-冠-6與固相載體復合膜的制備過程是將雙苯駢-18-冠-6與硅膠、分子篩或高嶺土(主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁以及水)按質量配比混合，研磨成200-300目的細粉粒，然后與粘結劑(聚乙烯醇)混合均勻，成坯，低溫干燥，在800-900℃高溫下燒結制備得到所需孔徑二苯駢-18-冠-6與固相載體的復合膜。

用本發明方法得到的超純硝酸，其含量達到(70.0±1.0)wt％，經分析檢測，其中金屬離子雜質的含量均低于1ppb，大于0.5μm的塵埃顆粒低于5個/毫升，符合SEMI?C8標準。

本發明與現有技術相比較，具有如下優點：

本發明采用二苯駢-18-冠-6與固相載體復合膜組成的膜過濾器進行一級過濾，可有效除去硝酸原料中的雜質離子，解決了超純硝酸產品中雜質離子含量偏高的不足。

本發明采用二級串聯連續化精餾技術，有效地提高了超純硝酸產品的純度，克服了現有方法中產品質量不穩定的難題。

本發明二級精餾的同時分別收集重質廢酸和輕質廢酸，并對廢酸進行處理和回收再利用，提高了產品的質量和產能。

用本發明方法獲得的超純硝酸產品質量穩定，純度高，適于大規模連續化生產。

附圖說明

圖1為本發明的生產工藝流程圖，其中：1為工業硝酸原料槽，2為一級膜過濾器，3為一級精餾塔，4為重質廢酸槽，5為二級串聯精餾塔，6為輕質廢酸槽，7為二級膜過濾器，8為成品槽。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明作進一步說明，但實施例并不限制本發明的保護范圍。

實施例1