[发明专利]电子级高纯氢氟酸的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工生产领域，特别涉及一种电子级高纯氢氟酸的制备方法。

背景技术

氢氟酸(hydrofluoric，HF)，相对分子量20.1，为无色透明液体，强酸性；其对金属、玻璃有强烈的腐蚀性，为剧毒。氢氟酸密度(25℃)为1.13g/ml(40重量％)。超净电子级氢氟酸为强酸性清洗、腐蚀剂，主要用于超大规模集成电路生产。目前超净电子级氢氟酸主要的生产方法为，用水吸收无水氟化氢调配成浓度为40重量％的氢氟酸，再通过精馏釜精馏和氟化氢吸收制成氢氟酸半成品，再通过超净过滤制成超净氢氟酸；该生产方法利用大多数杂质具有很高的沸点除去，但氢氟酸中三氟化砷杂质比较难以分离出去，其容易和氢氟酸一起共沸出来。

专利CN101003361、CN101125639、CN1931709等用工业无水氟化氢液体通入精馏釜，加入高锰酸钾，将出精馏釜的纯化的氟化氢气体通入冷却器进行冷却和过滤；但未能对氢氟酸进行深度金属离子进行脱除，难以保证产品质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种电子级高纯氢氟酸的制备方法，此方法能有效去除各种金属杂质、有机物，并能深度脱除氢氟酸中的金属离子和固体粒子。

本发明的另一目的在于提供一种上述方法制备的电子级高纯氢氟酸。

本发明的再一目的在于提供上述的电子级高纯氢氟酸的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种电子级高纯氢氟酸的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)液体无水氯化氢的预处理：向液体无水氟化氢中加入质量百分比浓度为2～5％(w/w)的高锰酸钾(KMnO₄)溶液和质量百分比浓度为2～5％(w/w)的氢氧化钠(NaOH)溶液，搅拌，静置；

(2)液体无水氯化氢的精馏：在19～35℃的温度条件下进行精馏、纯化，得到氟化氢气体；

(3)氢氟酸半成品的制备：用超纯水对步骤(2)所得氟化氢气体进行吸收，得到氢氟酸半成品；

(4)氢氟酸半成品的预处理：用高分子螯合剂对步骤(3)所得氢氟酸半成品进行吸附处理；

(5)氢氟酸半成品中金属离子的去除：将经过预处理的氢氟酸半成品通过混合床阴阳离子体系，去除金属离子；

(6)电子级高纯氢氟酸的获得：将去除金属离子的氢氟酸半成品进行超滤处理，得到电子级高纯氢氟酸。

步骤(1)所述所述高锰酸钾溶液的加入量为液体无水氯化氢质量的2～4％(w/w)；所述氢氧化钠溶液的加入量为液体无水氯化氢质量的2～4％(w/w)；所述静置的时间为0.5～1小时。

步骤(6)所述超滤是采用膜分离进行超滤处理。

一种上述方法制备的电子级高纯氢氟酸。

上述电子级高纯氢氟酸应用于超精密集成电路材料。

本发明的原理是：本发明将液体无水氯化氢预处理后进行精馏纯化，最大限度在预处理过程中除去各种金属杂质、SO₂、SO₃、SiF₆^2-等无机物和微量有机污染物，在精馏过程中，三氟化砷杂质、二氧化硫、三氧化硫、氟硅酸根离子等物质转化为难挥发的化合物，并富集于精馏塔釜底残液中得以除去；经过精馏预处理后，大部分金属和能水合的杂质得以除去，但仍含有少量金属杂质，采用高分子鳌合剂对氢氟酸进行吸附处理，以除去氢氟酸中的少量的金属离子(Fe³⁺、Cu²⁺、Al³⁺、SiF₆^2-等)，以低降离子交换树脂负荷，延长离子交换树脂的寿命，有利于离子交换系统的平稳运行，同时也能极大的降低生产的成本；通过混合床多循环阴阳离子交换体系，深度驱除金属离子，确保产品的质量；通过膜分离超滤，确保氢氟酸溶液中颗粒杂质达到超净电子级产品质量标准。