[发明专利]一种利用BOE废液制备氟化氢铵的方法

说明书

本发明提供了一种利用BOE废液制备氟化氢铵的方法，其通过对BOE废液进行回收利用，不仅可避免直接排放BOE废液造成环境污染，而且回收制备的氟化氢铵产品纯度高、含水率低，且投资成本小、生产成本低；其采用半导体蚀刻工艺产生的BOE废液作为原料，使用氢氧化钡作为沉淀剂去除废液中的杂质，然后通入无水氟化氢将氟化铵转化为氟化氢铵，再采用蒸发、冷却结晶、离心分离和干燥即可得到高纯度且含水率低的氟化氢铵。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及BOE废液处理技术领域，具体为一种利用BOE废液制备氟化氢铵的方法。

背景技术

BOE缓冲蚀刻液是氟氢酸(HF)与氟化铵(NH₄F)依不同比例混合而成，HF为主要的蚀刻液，NH₄F则作为缓冲剂使用，用于半导体元件蚀刻工艺后，产生的BOE废液主要成分即为氟化铵(NH₄F)和氟化氢铵(NH₄HF₂)，同时含有少量的氟硅酸离子和硫酸根离子；若直接排放，则其中的氨氮与氟离子会对环境产生严重影响，例如，水体中氨氮浓度过高时，会导致水体富氧化，危害水生生态系统，而氟离子过高则会对饮用水、农作物以及人类健康带来很大危害。

氟化氢铵是白色或无色透明斜方晶系的晶体，熔点(Melting point)125.6℃，沸点(Boiling point)240℃，在空气中易潮解，极易溶于冷水，水溶液呈强酸性，在较高温度下能升华，能腐蚀玻璃，故主要用作玻璃刻蚀、发酵工业消毒剂和防腐剂等，是一种产量和用量都较大的无机氟盐；目前国内氟化氢铵的主要合成方法为气相法和液相法，气相法合成的氟化氢铵含水率较低、纯度高，但由于反应温度较高，通常达到氟化氢铵的沸点温度及以上，反应剧烈，故对设备的密封性以及耐腐蚀性要求较高，导致投资成本大；液相法虽然因工艺条件温和、投资成本较低，但是合成的氟化氢铵含水量高、易结块、不易储存；且无论是气相法还是液相法都需要采用大量氟化氢、液氨和氨气等原料，生产成本较高。

发明内容

针对现有氟化氢铵的制备方法或者对设备要求高、投资成本大，或者产品含水量高、易结块、不易保存，以及生产成本高的问题，本发明提供了一种利用BOE废液制备氟化氢铵的方法，其通过对BOE废液进行回收利用，不仅可避免直接排放BOE废液造成环境污染，而且回收制备的氟化氢铵产品纯度高、含水率低，且投资成本小、生产成本低。

本发明采用如下技术方案：其特征在于：其包括以下步骤：

S1：向含有质量分数为0.1％～5％氟硅酸铵、0.1％～5％硫酸铵、10％～30％氟化铵和5％～20％氟化氢铵的BOE废液中加入氢氧化钡，搅拌30～60min，然后过滤，得到滤液；

S2：将所述滤液置于水冷式反应釜中，通入无水氟化氢，所述无水氟化氢与所述滤液在30℃～60℃下混合均匀并反应、直至混合溶液的PH达到4～5，得到氟化氢铵溶液；

S3：在三效蒸发器内对所述氟化氢铵溶液进行减压蒸发，蒸发时间为30～60min，蒸发温度为70℃～120℃，压强为-0.03Mpa～-0.06Mpa，得到氟化氢铵浓缩液，然后在冷却结晶器中对所述氟化氢铵浓缩液冷却60～90min，冷却温度为5℃～20℃，得到氟化氢铵结晶溶液；

S4：在连续离心机内对所述氟化氢铵结晶溶液进行离心分离，所述连续离心机的转速为25000rpm～30000rpm，离心后的上清液回流至所述三效蒸发器，离心得到的氟化氢铵晶体在气流干燥机中干燥60～90min，干燥温度为50℃～70℃，得到质量分数为98.5％～99.5％的氟化氢铵。

其进一步特征在于：

S1中，所述氢氧化钡的加入量为理论值的90％～99％。