[發明專利]一種利用BOE廢液制備氟化氫銨的方法

在審

• 申請號: 202011068273.1
• 申請日: 2020-10-08
• 公開（公告）號: CN112158858A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 郭維林;劉曉雨;李張成;劉圍
• 申請（專利權）人: 江蘇電科環保有限公司
• 主分類號: C01C1/16
• 分類號: C01C1/16
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 顧吉云;李衛萍

本發明提供了一種利用BOE廢液制備氟化氫銨的方法，其通過對BOE廢液進行回收利用，不僅可避免直接排放BOE廢液造成環境污染，而且回收制備的氟化氫銨產品純度高、含水率低，且投資成本小、生產成本低；其采用半導體蝕刻工藝產生的BOE廢液作為原料，使用氫氧化鋇作為沉淀劑去除廢液中的雜質，然后通入無水氟化氫將氟化銨轉化為氟化氫銨，再采用蒸發、冷卻結晶、離心分離和干燥即可得到高純度且含水率低的氟化氫銨。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，特別涉及BOE廢液處理技術領域，具體為一種利用BOE廢液制備氟化氫銨的方法。

背景技術

BOE緩沖蝕刻液是氟氫酸(HF)與氟化銨(NH₄F)依不同比例混合而成，HF為主要的蝕刻液，NH₄F則作為緩沖劑使用，用于半導體元件蝕刻工藝后，產生的BOE廢液主要成分即為氟化銨(NH₄F)和氟化氫銨(NH₄HF₂)，同時含有少量的氟硅酸離子和硫酸根離子；若直接排放，則其中的氨氮與氟離子會對環境產生嚴重影響，例如，水體中氨氮濃度過高時，會導致水體富氧化，危害水生生態系統，而氟離子過高則會對飲用水、農作物以及人類健康帶來很大危害。

氟化氫銨是白色或無色透明斜方晶系的晶體，熔點(Melting point)125.6℃，沸點(Boiling point)240℃，在空氣中易潮解，極易溶于冷水，水溶液呈強酸性，在較高溫度下能升華，能腐蝕玻璃，故主要用作玻璃刻蝕、發酵工業消毒劑和防腐劑等，是一種產量和用量都較大的無機氟鹽；目前國內氟化氫銨的主要合成方法為氣相法和液相法，氣相法合成的氟化氫銨含水率較低、純度高，但由于反應溫度較高，通常達到氟化氫銨的沸點溫度及以上，反應劇烈，故對設備的密封性以及耐腐蝕性要求較高，導致投資成本大；液相法雖然因工藝條件溫和、投資成本較低，但是合成的氟化氫銨含水量高、易結塊、不易儲存；且無論是氣相法還是液相法都需要采用大量氟化氫、液氨和氨氣等原料，生產成本較高。

發明內容

針對現有氟化氫銨的制備方法或者對設備要求高、投資成本大，或者產品含水量高、易結塊、不易保存，以及生產成本高的問題，本發明提供了一種利用BOE廢液制備氟化氫銨的方法，其通過對BOE廢液進行回收利用，不僅可避免直接排放BOE廢液造成環境污染，而且回收制備的氟化氫銨產品純度高、含水率低，且投資成本小、生產成本低。

本發明采用如下技術方案：其特征在于：其包括以下步驟：

S1：向含有質量分數為0.1％～5％氟硅酸銨、0.1％～5％硫酸銨、10％～30％氟化銨和5％～20％氟化氫銨的BOE廢液中加入氫氧化鋇，攪拌30～60min，然后過濾，得到濾液；

S2：將所述濾液置于水冷式反應釜中，通入無水氟化氫，所述無水氟化氫與所述濾液在30℃～60℃下混合均勻并反應、直至混合溶液的PH達到4～5，得到氟化氫銨溶液；

S3：在三效蒸發器內對所述氟化氫銨溶液進行減壓蒸發，蒸發時間為30～60min，蒸發溫度為70℃～120℃，壓強為-0.03Mpa～-0.06Mpa，得到氟化氫銨濃縮液，然后在冷卻結晶器中對所述氟化氫銨濃縮液冷卻60～90min，冷卻溫度為5℃～20℃，得到氟化氫銨結晶溶液；

S4：在連續離心機內對所述氟化氫銨結晶溶液進行離心分離，所述連續離心機的轉速為25000rpm～30000rpm，離心后的上清液回流至所述三效蒸發器，離心得到的氟化氫銨晶體在氣流干燥機中干燥60～90min，干燥溫度為50℃～70℃，得到質量分數為98.5％～99.5％的氟化氫銨。

其進一步特征在于：

S1中，所述氫氧化鋇的加入量為理論值的90％～99％。