本发明专利技术公开了一种超纯硝酸的制备方法。以工业硝酸为原料，经二苯骈－１８－冠－６与固相载体复合膜组成的膜过滤器进行第一级过滤，滤液经二级串联连续化精馏，分别收集重质废酸和轻质废酸，再用膜过滤器进行第二级过滤，即得到目标产物超纯硝酸。经分析检测，金属离子杂质的含量均低于１ｐｐｂ，大于０．５μｍ的尘埃颗粒低于５个／毫升，符合ＳＥＭＩ?Ｃ８标准。本发明专利技术采用二苯骈－１８－冠－６与固相载体复合膜组成的膜过滤器进行二级过滤，克服了现有方法中产品质量不稳定的难题，采用二级连续化精馏技术，有效地提高了超纯硝酸产品的纯度，用本发明专利技术方法获得的超纯硝酸产品质量稳定，纯度高，适于大规模连续化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别是涉及一种达到国际半导体设备和材 料组织制定的化学材料部分8级-SEMI C8标准(简称SEMI C8标准)超纯硝酸的制备方法。
技术介绍
超纯硝酸又称电子级超净高纯硝酸，是微电子化学试剂中很重要的品种之一，广 泛用于半导体元件生产、超大规模集成电路装配和加工过程中的清洗和腐蚀等方面。随着 电子工业的迅猛发展，对硝酸纯度的要求越来越高，由高纯硝酸(单个阳离子含量为ppm 级)发展到超纯硝酸(单个阳离子含量为PPb级)，各项指标要求达到国际半导体制定的化 学材料部分8级一SEMI C8标准或SEMIC8以上标准，用于控制超纯硝酸制备中金属离子杂 质、非金属离子杂质以及硝酸原料中的废酸杂质。现有技术中，传统高纯度硝酸的制备方法主要分为亚沸蒸馏法和精馏法，目前未 有成熟的规模化生产方法。美国专利US2005/0074389A1披露了用循环蒸馏的方法制备得 到超纯硝酸，该方法能耗大，成本高，没有工业化生产的前景。中国专利200810023538. 9公 开了一种超高纯硝酸连续生产的工艺，将硝酸原料与双烯丙基18-冠-6-醚有机硅高分子 络合剂混合，用微过滤方法过滤后精馏，制备得到超高纯硝酸。由于该方法采用传统一级精 馏条件，因而导致产品质量不稳定，产品纯度波动较大，应用受到一定限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供，以克服现有技术 中能耗大，成本高，产品质量不稳定，纯度波动较大的不足。本专利技术的技术构思是这样的工业硝酸经二次膜过滤，滤液经二级串联精馏，排除 重质、轻质二级废酸，得到目标产物超纯硝酸。即以工业硝酸为原料，经二苯骈-18-冠-6 与固相载体复合膜组成的膜过滤器进行第一级过滤，滤液经二级串联连续化精馏，分别收 集重质废酸和轻质废酸，再用膜过滤器进行第二级过滤，最终得到本专利技术的目标产物超纯 硝酸。所述超纯硝酸的制备方法，包括如下步骤将70_71wt%工业级硝酸在室温，0. 1-0. 5MPa的条件下通过二苯骈_18_冠_6与 固相载体复合膜组成的膜过滤器进行一级过滤，滤液在120-140°C条件下进行二级串联精 馏，同时收集重质废酸和轻质废酸，再用膜过滤器进行二级过滤，最后收集目标产物超纯硝 酸上述制备方法中，所述固相载体为硅胶、分子筛或高岭土中的一种，优选高岭土 ； 所述二苯骈-18-冠-6与固相载体的质量比为1 3-10，所述复合膜的孔径为0. 1-0. 2 μ m。本专利技术制备过程中，工业级硝酸、超纯硝酸接触的容器或管壁以高纯石英材料制 作，储槽以高纯全氟材料制作。本专利技术所述的二苯骈-18-冠-6可按照文献王海荣，张平，李传博，王建晨，陈靖， 《二环己基并-18-冠-6合成工艺的改进》，化学试剂，2007，29 (3)，184-186的方法制备得 至IJ，固相载体的原料硅胶、分子筛或高岭土可由市场上采购得到。 本专利技术所述的二苯骈-18-冠-6与固相载体复合膜的制备过程是将双苯 骈-18-冠-6与硅胶、分子筛或高岭土(主要成分是二氧化硅、三氧化二铝以及水)按质量 配比混合，研磨成200-300目的细粉粒，然后与粘结剂(聚乙烯醇)混合均勻，成坯，低温干 燥，在800-900°C高温下烧结制备得到所需孔径二苯骈-18-冠-6与固相载体的复合膜。用本专利技术方法得到的超纯硝酸，其含量达到(70.0士 1.0)wt%，经分析检测，其中 金属离子杂质的含量均低于lppb，大于0. 5 μ m的尘埃颗粒低于5个/毫升，符合SEMI C8 标准。本专利技术与现有技术相比较，具有如下优点本专利技术采用二苯骈-18-冠-6与固相载体复合膜组成的膜过滤器进行一级过滤， 可有效除去硝酸原料中的杂质离子，解决了超纯硝酸产品中杂质离子含量偏高的不足。本专利技术采用二级串联连续化精馏技术，有效地提高了超纯硝酸产品的纯度，克服 了现有方法中产品质量不稳定的难题。本专利技术二级精馏的同时分别收集重质废酸和轻质废酸，并对废酸进行处理和回收 再利用，提高了产品的质量和产能。用本专利技术方法获得的超纯硝酸产品质量稳定，纯度高，适于大规模连续化生产。 附图说明图1为本专利技术的生产工艺流程图，其中1为工业硝酸原料槽，2为一级膜过滤器，3 为一级精馏塔，4为重质废酸槽，5为二级串联精馏塔，6为轻质废酸槽，7为二级膜过滤器，8 为成品槽。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明，但实施例并不限制本专利技术的保护范围。实施例1(1) 二苯骈-18-冠-6与固相载体复合膜的制备将双苯骈-18-冠_6与高岭土 (主要成分是二氧化硅、三氧化二铝以及水)按质量比1 3的配比混合，研磨成200-300目 的勻，成坯，低温干燥，在800-900°C高温下烧结制备得到孔径为0. 1 μ m 二苯骈-18-冠-6 与固相载体的复合膜。(2)71. Owt %工业级硝酸在室温、0. 5MPa的压力下通过0. 1 μ m 二苯骈-18-冠-6 与固相载体复合膜组成的膜过滤器，过滤得到的滤液在120°C下进行一级精馏，130°C下进 行二级串联精馏，分别收集重质废酸和轻质废酸(回收后进行综合利用)，冷凝得到的液体 通过膜过滤器进行二级过滤，得到的超纯硝酸浓度为70. 5wt%0经检测，金属离子杂质的含 量均小于lppb，大于0. 5 μ m的尘埃颗粒低于5个/毫升，符合SEMI C8标准，具体结果参见 表1。实施例2(1) 二苯骈-18-冠-6与固相载体复合膜的制备将双苯骈-18-冠_6与硅胶、分子筛或高岭土(主要成分是二氧化硅、三氧化二铝以及水)按质量比为1 6的配比混 合，研磨成200-300目的细粉粒，然后与粘结剂(聚乙烯醇)混合均勻，成坯，低温干燥，在 800-900°C高温下烧结制备得到孔径为0. 15 μ m 二苯骈-18-冠-6与固相载体的复合膜。(2) 70. 7wt %工业级硝酸在室温、0. 25MPa的压力下通过0·15μπι 二苯 骈-18-冠-6与固相载体复合膜组成的膜过滤器，过滤得到的滤液在45°C下进行一级精馏， 55°C下进行二级串联精馏，同时收集重质废酸和轻质废酸(回收后进行综合利用)，冷凝得 到的液体通过膜过滤器进行二级过滤，得到的超纯硝酸浓度为70. 4wt%0经检测，金属离子 杂质的含量lppb，大于0. 5 μ m的尘埃颗粒低于5个/毫升，符合SEMI C8标准，具体结果参 见表1。实施例3(1) 二苯骈-18-冠_6与固相载体复合膜的制备将双苯骈-18-冠_6与高岭土(主要成分是二氧化硅、三氧化二铝以及水)按质量比为1 10的配比混合，研磨成 200-300目的细粉粒，然后与粘结剂(聚乙烯醇)混合均勻，成坯，低温干燥，在800-90(TC 高温下烧结制备得到孔径为0. 2 μ m 二苯骈-18-冠-6与固相载体的复合膜。(2)70. 5wt%工业级硝酸在室温、0. IMPa的压力下通过0. 2 μ m 二苯骈-18-冠_6 与固相载体组成的膜过滤器，过滤得到的滤液在50°C下进行一级精馏，60°C下进行二级串 联精馏，同时收集重质废酸和轻质废酸(回收后进行综合利用)，冷凝得到的液体在通过膜 过滤器进行二级过滤，得到的超纯硝酸浓度为70. 5wt%0经检测，金属离子杂质的含量均小 于lppb，大于0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超纯硝酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将７０－７１ｗｔ％工业级硝酸在室温、０．１－０．５ＭＰａ的条件下通过二苯骈－１８－冠－６与固相载体复合膜组成的膜过滤器进行一级过滤，滤液在１２０－１４０℃条件下进行二级串联精馏，同时收集重质废酸和轻质废酸，再用膜过滤器进行二级过滤，最后收集目标产物超纯硝酸。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：詹家荣，杨光，周励，
申请(专利权)人：上海华谊微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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