[發明專利]一種超純過氧化氫水溶液的制備方法

有效

• 申請號: 201310413603.X
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103466557A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 汪永超;白秀君;周繼業
• 申請（專利權）人: 杭州精欣化工有限公司
• 主分類號: C01B15/013
• 分類號: C01B15/013
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術領域

本發明涉及一種超純過氧化氫水溶液的制備方法；特別是符合SEMI?C12標準的超純過氧化氫水溶液的制備方法。

背景技術

超純過氧化氫是電子技術微細加工制作過程中不可缺少的關鍵性基礎化工材料之一，主要用做半導體晶體片的清洗劑、腐蝕劑和光刻膠的去除劑，電子工業制取高級絕緣層、去除電鍍液中無機雜質，以及銅、銅合金和半導體材料鎵、鍺及顯像管制造工序的處理等，它的純度對集成電路的成品率、電性能及可靠性都有著十分重要的影響。近年來，隨著電子工業的不斷發展，超純過氧化氫水溶液的需求也日益增長。

超純過氧化氫一般是以廉價易得的工業級過氧化氫產品為原料，經一系列的提純、凈化過程而獲得。目前工業級過氧化氫幾乎無一例外的采用蒽醌法制備。蒽醌法生產的工業級過氧化氫含有一定量的有機物雜質與無機物雜質，這些有機物雜質主要來源于生產中添加劑、物料加工、運輸、儲存等過程，包括蒽醌化合物、酯、醇、酚、酮類化合物等，一般有機物含量在100-500mg/L范圍內；無機物雜質通常來自構成所用反應器及合成設備的材料，包括硅化合物、鋁、鐵、鉻、鎳等。電子領域對過氧化氫的雜質含量都有嚴格的要求，因此，過氧化氫水溶液需要經過提純處理，去除這些雜質，達到符合實際應用的質量要求。

為了去除工業級過氧化氫產品中的這些雜質，自20世紀50年代以來，人們相繼開發了許多凈化方法，主要包括減壓蒸餾法、反滲透法、離子交換法以及幾種方法的組合；但是這些方法都存在一定問題，其中蒸餾法汽液分離不完全及霧狀液體攜帶，使過氧化氫的純度一般不能達到很高，能耗高，過氧化氫分解較快，物耗高，安全性差，生產成本較高；反滲透提純過氧化氫技術操作壓力高，膜使用壽命短，生產成本較高，技術還不成熟；目前，在國內雖有報道通過樹脂交換法可以得到符合國際半導體設備和材料組織SEMI?C12標準的超純過氧化氫產品，但常規離子交換法中過氧化氫與陰樹脂接觸易分解而形成危險，生產過程存在安全隱患；而碳酸氫根型陰樹脂選擇性較差，再生過程中很難使樹脂中吸附的其他陰離子完全置換下來，影響樹脂的再生效果，提純過程中產生大量氣泡，使過氧化氫與樹脂接觸面積下降影響提純效果，樹脂與過氧化氫接觸時，也容易分解而在生產過程中存在安全隱患。

發明內容

本發明的目的是克服上述背景技術的不足，提供一種超純過氧化氫水溶液的制備方法，該方法應能提供超純過氧化氫水溶液，并具有安全性高、再現性好的特點。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種超純過氧化氫水溶液的制備方法，包括如下步驟：

將含雜質較多的食品級過氧化氫作為原料先通過膜預過濾器過濾，接著通過至少一組串聯的吸附樹脂柱去除有機物雜質；然后再通過串聯相接的至少一組陽離子交換樹脂柱與至少一組陰離子交換樹脂柱去除離子雜質，或者再通過至少一組混合陰陽離子交換樹脂柱去除離子雜質；最后進入膜精細過濾器過濾，收集目標產物超純過氧化氫。

所述的吸附樹脂柱內的吸附樹脂均為大孔吸附樹脂。

進一步，所述大孔吸附樹脂為非極性大孔吸附樹脂和極性大孔吸附樹脂，并采用兩種吸附樹脂柱串聯配合使用。

所述的至少一組是指1～8組；優選2-7組。

所述非極性大孔吸附樹脂與極性大孔吸附樹脂，均配置兩種孔徑；分別為和。

所述的大孔吸附樹脂材質為含酰胺基或氰基或酚羥基極性基團的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。

所述的陰離子交換樹脂為氯離子型陰離子交換樹脂轉化成含羥基的弱堿性陰離子交換樹脂。

所述的混合陰陽離子交換樹脂柱中的陰陽離子交換樹脂的體積比為1:3～1。

上述制備過程的運行壓力在0.1-0.5Mpa，溫度在5-30℃，生產流量控制在300-500kg/h。

所述超純過氧化氫是指水溶液中過氧化氫濃度是27.5%-50%，優選30-50%。

所述含羥基的弱堿性陰離子交換樹脂的制備方法是：

1）將一定量的強堿水溶液輸入氯離子型陰離子交換樹脂柱并使該強堿水溶液單向流動經過該離子交換樹脂柱進行處理，靜置6-24h；接著再輸入一定量的強堿水溶液并使其同方向流動經過該離子交換樹脂柱進行處理；然后輸入純水并使其繼續同方向經過該離子交換樹脂柱進行流動對該離子交換樹脂柱清洗；本步驟中的強堿水溶液與純水的流動方向相同；