[發(fā)明專利]一種超高純硝酸的制備工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010607023.0
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102001635A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈哲瑜;魏永明;蔣旭亮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海化學(xué)試劑研究所
• 主分類號: C01B21/46
• 分類號: C01B21/46
• 代理公司: 上海開祺知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31114
• 代理人: 費(fèi)開逵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超高純硝酸的制備工藝，特別是涉及一種電子級超高純硝酸的制備工藝。

背景技術(shù)

電子級試劑又稱微電子化學(xué)品，是微電子精細(xì)加工過程中不可缺少的關(guān)鍵基礎(chǔ)化工材料之一，主要品種有超高純硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、氫氟酸、醋酸、氫氧化銨、過氧化氫、無水乙醇、異丙醇、丙酮、二甲苯等。主要用于芯片的清洗和腐蝕，其清潔度和純度對IC產(chǎn)品的成品率、電性能及可靠性等都有著十分重要的影響。

超高純硝酸常用于硅的濕法腐蝕中，如某些金屬化學(xué)-機(jī)械刨光、貴金屬腐蝕及用于缺陷腐蝕等。HNO₃-H₂O體系具有高沸點(diǎn)恒沸物(68.5％，恒沸點(diǎn)為122℃)，超高純硝酸的制備可以高于恒沸濃度的硝酸為原料，通過可冷凝回流的精餾塔來實(shí)現(xiàn)，也可以通過亞沸蒸餾得到高純度硝酸，但亞沸蒸餾生產(chǎn)速度慢，一次投資成本較高，難于實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

目前，國內(nèi)外超高純硝酸的制備主要采用精餾法。美國專利US6214173B1公開了一種現(xiàn)場制備超高純硝酸的方法，該方法采用對硝酸進(jìn)行提純，然后通過管道直接將硝酸輸送到使用點(diǎn)。中國專利CN101264869A公開了一種超高純硝酸連續(xù)生產(chǎn)工藝，將硝酸原料與雙烯丙基18-冠-6醚有機(jī)硅高分子絡(luò)合劑在預(yù)處器里混合，再經(jīng)微濾膜過濾，濾液進(jìn)入到精餾塔，從精餾塔塔頂收集得到的餾分在稀釋裝置中用超純水進(jìn)行稀釋，待稀釋結(jié)束后，在吹白裝置中用高純氮?dú)廒s除游離的二氧化氮，所得吹白液再經(jīng)納濾膜過濾后進(jìn)入成品接受器，得到超高純硝酸。中國專利CN201010232449.2公開了一種超純硝酸的制備方法。將硝酸原料經(jīng)二苯駢-18-冠-6與固相載體復(fù)合膜組成的膜過濾器進(jìn)行第一級過濾，濾液經(jīng)二級串聯(lián)連續(xù)化精餾，分別收集重質(zhì)廢酸和輕質(zhì)廢酸，再用膜過濾器進(jìn)行第二級過濾，即得到目標(biāo)產(chǎn)物超純硝酸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種分離效果好、雜質(zhì)含量低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的超高純硝酸的制備工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)中能耗大，成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，純度波動較大的不足。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是這樣的：以工業(yè)硝酸為原料，加入硝酸金屬鹽，與工業(yè)硝酸中雜質(zhì)陰離子Cl^-和SO₄^2-反應(yīng)，析出沉淀，膜過濾凈化，精餾去除無機(jī)鹽，精餾液用超純水調(diào)配到濃度為69-70wt％硝酸，在吹白塔中用凈化空氣吹白，用飽和氫氧化鈉水溶液吸收吹脫的氮氧化物，吹白液進(jìn)入粗品槽，經(jīng)膜過濾得到符合SEMI?C8標(biāo)準(zhǔn)的超高純硝酸。

本發(fā)明所述的超高純硝酸的制備工藝，具體包括如下步驟：

將工業(yè)硝酸與硝酸金屬鹽在室溫下攪拌、沉淀、全氟膜過濾器過濾去除工業(yè)硝酸中的雜質(zhì)陰離子Cl^-和SO4^2-，得到的預(yù)處理液以1.0-3.0kg/h的流量進(jìn)入精餾塔，在塔釜溫度125-127℃，回流比為1-3的條件下進(jìn)行精餾，經(jīng)精餾塔頂設(shè)置的全氟磺酸樹脂組成的親水微孔膜除霧器去除氣相中的霧狀雜質(zhì)顆粒，然后經(jīng)塔頂冷凝器進(jìn)行熱交換，冷凝后進(jìn)入中間槽，用超純水稀釋調(diào)配到含量為69-70wt％的硝酸，用凈化空氣吹白，產(chǎn)生的氮氧化物經(jīng)吹掃后被飽和氫氧化鈉水溶液吸收，吹白液進(jìn)入粗品槽，通過全氟膜過濾器過濾，得到目標(biāo)產(chǎn)物。

按照本發(fā)明，所述的硝酸金屬鹽為硝酸銀和硝酸鋇，其溶液通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：用電阻率大于16MΩ·CM的超純水分別配制濃度為1-10wt％的硝酸銀和濃度為1-10wt％的硝酸鋇溶液，使用時將硝酸銀和硝酸鋇溶液加入工業(yè)硝酸中，與雜質(zhì)陰離子Cl^-和SO₄^2-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉淀出氯化銀和硫酸鋇，然后用全氟膜過濾器進(jìn)行膜過濾，即得到預(yù)處理液。

本發(fā)明所述的全氟膜器過濾的全氟膜由全氟磺酸離子交換樹脂組成，孔徑0.1-0.2μm。

本發(fā)明在精餾制備超高純硝酸前，先將精餾裝置用超純水、預(yù)處理液進(jìn)行清洗，清洗完成后將預(yù)處理液送入精餾塔進(jìn)行精餾。

本發(fā)明所述的凈化空氣是分別經(jīng)全氟磺酸樹脂親水微孔膜過濾器和聚醚砜中空纖維氣體分離膜過濾器凈化的空氣。以此凈化空氣作為吹白的吹掃氣體，即將精餾過程中產(chǎn)生的氮氧化物經(jīng)吹掃、匯集后由飽和氫氧化鈉水溶液吸收。

本發(fā)明對精餾過程中產(chǎn)生的廢酸進(jìn)行收集，回收再利用，與工業(yè)硝酸、超高純硝酸接觸的容器管壁均為高純石英玻璃材料，儲槽均為高純?nèi)牧稀?/p>