【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超高纯电子化学品领域，具体涉及一种降低电子级硫酸中金属离子杂质的新方法。
技术介绍
1、电子级硫酸又称高纯硫酸、超纯硫酸，属于超净高纯试剂，是一种微电子技术发展过程中不可缺少的关键基础化学试剂。根据国际标准semi c44-0618《specifications andguidelines for sulfuric acid》（硫酸规范与指南），电子级硫酸质量指标分g1、g2、g3、g4、g5五个等级，见表1。
2、表1 semi国际标准
3、 semi等级 ic线宽/μm <![cdata[金属杂质/10<sup>-9</sup>]]> 控制粒径/μm 颗粒/（个/ml） c1（grade1） ＞1.2 ≤1000（1ppm） ≤1.0 ≤25 c7（grade2） 0.8～1.2 ≤10
4、注：*表示指标没有统一规定，由试剂制造商根据客户具体需求确定；ppm为10-6，ppb为10-9，ppt为10-12；
5、semi（semiconductor equipment and materials international，国际半导体设备和材料协会）。
6、由表1可见，有害金属离子含量和颗粒的控制要求越来越严格。
7、目前，国内电子级硫酸的制备工艺主要是精馏法和气体吸收法。精馏法即通过对工业浓硫酸进行多次反复蒸馏和过滤得到。能耗高，设备材质要求高，适合小规模生产，难以达到产品中金属离子等级要求，还会产生大量对人体危害极大的废气、酸雾，不利于环境保护。气体吸收法是以发烟硫酸为原料，通过蒸发得到so3纯化后用超纯水或者超纯硫酸吸收。其中so3的纯化和硫酸精密过滤是产品达标的关键。未来的发展，精馏法将逐渐被工艺简单、能耗低、产品质量高、生产规模大的气体吸收法所替代。
8、现有产品多以低档及中低档的g1、g2级为主，而g3、g4、g5中高档产品较少，尤其是g5级产品，目前国内量产企业极少，依赖进口。核心技术被德国、日本、美国等国家垄断，其关键技术的国内外文献报道甚少。近年来国内研究主要在纯化、过滤、蒸发、冷却、除雾、脱气及尾气回收等技术或装置方面提出了改进，但很少有降低金属离子杂质有效方法的报道。
9、瓮福（集团）有限责任公司、贵州大学（降膜结晶生产电子级硫酸的方法，专利技术专利201210041680.7）提出采用减压蒸馏、降膜结晶工艺对工业硫酸进行净化提纯，可以制备出达到g2级的硫酸。
10、浙江建业化工股份有限公司和华东理工大学（膜吸收制备超净高纯硫酸的方法及所用装置，专利技术专利201510143568.3）提供了用于制备超净高纯硫酸的膜吸收装置：包括用于装液态so3的槽罐、脱除装置、膜吸收器、尾气回收装置、冷却器、低浓度硫酸贮槽、超净高纯硫酸贮槽和过滤装置，其目的是可以去除so3气体中颗粒和部分油。
11、湖北兴福电子材料有限公司（一种电子级硫酸生产的装置与方法，专利技术专利201910636090 .6）提出采用包括so3原料储罐、汽化器一、除雾器、冷却器一、缓冲罐一、汽化器二、吸收塔、缓冲罐二、冷却器二、气提塔等设备，其关键点是液相so3经过1次气化后除去杂质，接着冷却液化后再次气化分离杂质，然后进行循环吸收和脱气处理，得到g4级硫酸。
12、联仕（昆山）化学材料有限公司（电子级硫酸的生产工艺及生产用低温蒸发纯化吸收装置，专利技术专利202110000679.4）提供了一种电子级硫酸的生产工艺及生产用低温蒸发纯化吸收装置，其中装置能够实现低温蒸发和低温吸收，生产工艺利用该装置对工业级液体三氧化硫进行低温蒸发纯化和低温吸收，并进行增温脱气，能够在得到高品质电子级硫酸并保证产量和效率的同时，保证操作的安全性。
13、上述专利大多存在生产工艺和设备复杂，如多次反复蒸馏（汽化）、冷却或降温再升温、多次除雾和过滤等过程，导致生产效率低、操作成本高，难以达到g4级以上的硫酸，此外如何从金属离子分离原理方面着手进行研究成为人们关注的问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对电子级硫酸生产技术的特点和存在缺点，提供一种降低电子级硫酸中金属离子杂质的新方法——金属离子分离器及工艺。
2、本专利技术原理是采用膜分离的扩散渗析法，扩散渗析是通过浓度梯度提供动力，利用不同离子在膜中传递的阻力差异，实现离子的分离。由于h+的水化半径比较小，电荷较少，而金属离子的水化半径较大，电荷较多，因此h+会优先通过膜，这样硫酸中的金属离子被分离，达到降低电子级硫酸中金属离子杂质目的。
3、离子交换的反应过程：膜-h++金属离子+→膜-金属离子++h+
4、为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：降低电子级硫酸中金属离子杂质的新方法，采用膜分离的扩散渗析法，通过金属离子分离器，采用逆流操作，使硫酸中的金属离子被分离，降低电子级硫酸中金属离子杂质；所述金属离子分离器包括由阴离子均相复合膜、渗析室和扩散室组成的结构单元。
5、上述方案中，所述的金属离子分离器位于吸收塔下部出口经冷却器后连接，采用逆流操作，在阴离子均相复合膜（的两侧分别通入硫酸及超纯水，除去金属离子后的硫酸再打入吸收塔循环吸收，残液去工业硫酸系统。
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1.一种降低电子级硫酸中金属离子杂质的新方法，其特征在于采用膜分离的扩散渗析法，通过金属离子分离器，采用逆流操作，使硫酸中的金属离子被分离，降低电子级硫酸中金属离子杂质；所述金属离子分离器包括由阴离子均相复合膜、渗析室和扩散室组成的结构单元。
2.根据权利要求1所述的新方法，其特征在于金属离子分离器位于吸收塔下部出口经冷却器后连接，采用逆流操作，在阴离子均相复合膜的两侧分别通入硫酸及超纯水，除去金属离子后的硫酸再打入吸收塔循环吸收，残液去工业硫酸系统。
3.根据权利要求1或2所述的新方法，其特征在于所述阴离子均相复合膜为一种具有明显的分相结构以及热稳定性和酸稳定性的阴离子溴胺化或溴化聚苯醚离子交换聚合膜。
4.根据权利要求3所述的新方法，其特征在于聚合膜是通过静电喷涂引入聚四氟乙烯制备所得PTFE纳米纤维膜。
5.根据权利要求2所述的新方法，其特征在于进入金属离子分离器阴离子均相复合膜的一侧硫酸的硫酸浓度不大于50%。
6.根据权利要求2所述的新方法，其特征在于进入金属离子分离器阴离子均相复合膜的一侧硫酸的硫酸温度不大于
7.根据权利要求2述的新方法，其特征在于所述的超纯水质量要求：电阻率18.0MΩ·cm＠25℃；总有机碳（TOC）＜5ppb；细菌0.1cfu/mL。
8.权利要求1所述的新方法，其特征是用于吸收法生产电子级硫酸工艺。
...【技术特征摘要】
1.一种降低电子级硫酸中金属离子杂质的新方法，其特征在于采用膜分离的扩散渗析法，通过金属离子分离器，采用逆流操作，使硫酸中的金属离子被分离，降低电子级硫酸中金属离子杂质；所述金属离子分离器包括由阴离子均相复合膜、渗析室和扩散室组成的结构单元。
2.根据权利要求1所述的新方法，其特征在于金属离子分离器位于吸收塔下部出口经冷却器后连接，采用逆流操作，在阴离子均相复合膜的两侧分别通入硫酸及超纯水，除去金属离子后的硫酸再打入吸收塔循环吸收，残液去工业硫酸系统。
3.根据权利要求1或2所述的新方法，其特征在于所述阴离子均相复合膜为一种具有明显的分相结构以及热稳定性和酸稳定性的阴离子溴胺化或溴化聚苯醚离子...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁锋，纪罗军，金苏闽，陈延浩，张帆，熊长方，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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