一种由蒽醌法工业级双氧水制备电子级双氧水的方法

技术领域

本发明涉及双氧水提纯技术领域，尤其涉及一种由蒽醌法工业级双氧水制备电子级双氧水的方法。

背景技术

目前，工业上生产双氧水的方法主要蒽醌法。蒽醌法固定床双氧水生产工艺是以2-乙基蒽醌为工作载体并配制成工作液，该工作液先与氢气进行氢化反应，生成的氢化液后再与空气中的氧气进行氧化反应，得到的氧化液经纯水萃取、净化得到成品双氧水(工业级双氧水)。

由于工业级双氧水标准要求不高，使的工业级双氧水含有各种有机/金属/非金属杂质，其中有机杂质主要来自引入的工作溶剂及生产过程中所产生的可溶性降解物等，无机杂质主要来自过氧化氢生产过程中反应器、管线管道、贮存槽等表面的污染。随着电子工业的迅速发展，特别是伴随集成电路的高集成化，对电子级双氧水的需求量呈急剧增长态势。因此，需要对工业级双氧水进行提纯，制备符合电子级要求的高纯度双氧水。

现在最为常用的提纯工艺是使用吸附树脂或者离子交换树脂，多级串联方式提纯，或者蒸馏浓缩等方式，但是这种方法提纯效果有限，还是无法达到电子级双氧水的使用标准。

有鉴于此，有必要对现有技术中的工业级双氧水提纯技术予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种电子级双氧水的制备方法，该方法以工业级双氧水为原料，采取多级处理方式，依次经过过滤/萃取、相分离、过滤/吸附、精过滤等步骤，实现工业级双氧水制备电子级双氧水。

为实现上述目的，本发明提供了一种由蒽醌法工业级双氧水制备电子级双氧水的方法，包括以下步骤：

步骤一：将工业级双氧水通入至第一净化机内进行一级净化处理；

步骤二：经步骤一净化后的双氧水再通入至第二净化机内并向第二净化机内添加萃取剂进行二级净化处理，除去其中有机物，产生的萃取液用于工业级双氧水制备；

步骤三：经步骤二净化后的双氧水通入至聚结过滤器内进行相分离处理，其中油相返回至第二净化机内；

步骤四：经步骤三相分离后的双氧水降温处理析出蒽醌晶体后通入第一膜过滤器内除去蒽醌晶体，产生的蒽醌晶体用于工业级双氧水制备；

步骤五：经步骤四过滤后的双氧水升温后进入第二膜过滤器，去除双氧水中的金属离子及有机物，浓缩液返回至第一净化机处理；

步骤六：经步骤五过滤后的双氧水降温后进入树脂床进一步除去金属离子；

步骤七：经步骤六处理后的双氧水再经多级过滤器处理，除去双氧水中的微小颗粒后，即可得到电子级双氧水。

在一些实施方式中，所述步骤一中的一级净化处理采取过滤处理、吸附处理和萃取处理中一种或几种。

在一些实施方式中，所述第一净化机和第二净化机是常规重力设备或者超重力设备。

在一些实施方式中，所述第一净化机和第二净化机是旋转盘萃取塔或者离心萃取塔。

在一些实施方式中，所述步骤二中萃取剂选择芳烃和磷酸三幸脂，所述芳烃和磷酸三幸脂比例为1:1～4:1。

在一些实施方式中，所述步骤四中第一膜过滤器为超滤膜过滤器，所述超滤膜精度为1～100nm。

在一些实施方式中，所述步骤四中双氧水降温至5～15℃。

在一些实施方式中，所述步骤五中第二膜过滤器为RO膜过滤器，所述RO膜过滤器采用抗氧化RO膜。

在一些实施方式中，所述步骤五中双氧水升温至20～40℃。

在一些实施方式中，所述步骤六中的树脂床为多级树脂床，所述多级树脂床中树脂依次为螯合树脂、阳离子交换树脂和/或阴离子交换树脂。

在一些实施方式中，所述步骤六中的双氧水流速为150～220L/h。

在一些实施方式中，所述步骤六中双氧水降温至15～25℃。

在一些实施方式中，所述步骤七中多级过滤器为采用2～4级过滤且过滤精度由大至小布置，所述过滤精度为0.01～0.5μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)该方法通过多级处理，一级净化机和二级净化机配合能够除去工业级双氧水中的绝大部分有机物，一级净化机可以选择过滤、吸附和/或萃取方式；(2)制备过程多次升降温能够提高提纯效率；(3)经两级膜过滤器处理，能够除去绝大部分金属离子等杂质，产生的蒽醌晶体、浓缩液可以用于工业级双氧水的制备原料；(4)最后经过树脂床、多级过滤器处理得到电子级工业双氧水。

附图说明

图1为本发明由蒽醌法工业级双氧水制备电子级双氧水的方法的工艺示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

一种由蒽醌法工业级双氧水制备电子级双氧水的方法，包括以下步骤：

步骤一：将工业级双氧水通入至第一净化机内进行一级净化处理。

所述步骤一中的一级净化处理采取过滤处理、吸附处理和萃取处理中一种或几种。本实施优选过滤处理，第一净化机可选择集束式过滤器或者动态陶瓷膜过滤器。通过一级净化处理后，除去工业级双氧水中的絮状物等杂质。

此外，在此步骤中还可以添加稳定剂以保证双氧水的稳定性，稳定剂可选择苯甲酸溶液。

步骤二：经步骤一净化后的双氧水再通入至第二净化机内并向第二净化机内添加萃取剂进行二级净化处理，除去其中有机物，产生的萃取液用于工业级双氧水制备。

第二净化机可以是常规重力设备或者超重力设备。本实施例，第二净化机优选旋转盘萃取塔或者离心萃取塔。所述步骤二中萃取剂选择芳烃和磷酸三幸脂，所述芳烃和磷酸三辛酯比例为1:1～4:1，本实施例优选1:1。

由于工业级双氧水中含有少量芳烃，通过第二净化机的萃取处理，可有效除去芳烃等有机物。

步骤三：经步骤二净化后的双氧水通入至聚结过滤器内进行相分离处理，其中油相返回至第二净化机内。

步骤四：经步骤三相分离后的双氧水降温处理析出蒽醌晶体后通入第一膜过滤器内除去蒽醌晶体，产生的蒽醌晶体用于工业级双氧水制备。

所述步骤四中第一膜过滤器为超滤膜过滤器，所述超滤膜精度为1～100nm，所述步骤四中双氧水降温至5～15℃。本实施例优选精度为1nm的超滤膜。双氧水先经过降温处理(降温至5℃)析出蒽醌晶体，然后进行膜过滤处理。蒽醌晶体可以作为工业级双氧水制备原料回用，膜过滤浓缩液返回至步骤一循环处理。

步骤五：经步骤四过滤后的双氧水升温后进入第二膜过滤器，去除双氧水中的金属离子及有机物，浓缩液返回至第一净化机处理。

所述步骤五中第二膜过滤器为RO膜过滤器，所述RO膜过滤器采用抗氧化RO膜材料，更换周期为1～6个月，步骤五中双氧水升温至20～40℃。本实施升温至20℃，以提高RO膜过滤器的膜通量。

步骤六：经步骤五过滤后的双氧水降温后进入树脂床进一步除去金属离子。

所述步骤六中的树脂床为多级树脂床，所述多级树脂床中树脂依次为螯合树脂、阳离子交换树脂和/或阴离子交换树脂。所述步骤六中的双氧水在树脂床中的流速控制在150～220L/h。所述步骤六中双氧水降温至15～25℃。

该步骤中，螯合树脂优选PVDF和PTFE材质，阳离子交换树脂采用苯乙烯系列树脂或者强酸型阳离子树脂，阴离子交换树脂采用氟型阴离子交换树脂。本实施中，树脂床选用螯合树脂+阳离子型交换树脂+阴离子交换树脂，树脂床中双氧水流速为150L/h。

步骤七：经步骤六处理后的双氧水再经多级过滤器处理，除去双氧水中的微小颗粒后，即可得到电子级双氧水。

所述步骤七中多级过滤器为采用2～4级过滤且过滤精度由大至小布置，所述过滤精度为0.01～0.5μm。经过多级过滤处理，除去树脂床中可能带出的颗粒物，实现双氧水的再次净化。最终可通过超纯水稀释至20～40Wt％备用。

一种由蒽醌法工业级双氧水制备电子级双氧水的方法，包括以下步骤：

步骤一：将工业级双氧水通入至第一净化机内进行一级净化处理。

所述步骤一中的一级净化处理采取过滤处理、吸附处理和萃取处理中一种或几种。本实施例优选吸附处理，第一净化机可以选择活性炭和/或者大孔吸附树脂串联方式的装置，除去双氧水中的不溶性杂质和有机物。

第一净化机还可以选择过滤+吸附方式的装置，优选地，采用集束式过滤/旋转陶瓷膜+活性炭和/或大孔吸附树脂串联方式的装置。

步骤二：经步骤一净化后的双氧水再通入至第二净化机内并向第二净化机内添加萃取剂进行二级净化处理，除去其中有机物，产生的萃取液用于工业级双氧水制备。

第二净化机可以是常规重力设备或者超重力设备。本实施例，第二净化机优选旋转盘萃取塔或者离心萃取塔。所述步骤二中萃取剂选择芳烃和磷酸三幸脂，所述芳烃和磷酸三辛酯比例为1:1～4:1，本实施例优选2:1。

步骤三：经步骤二净化后的双氧水通入至聚结过滤器内进行相分离处理，其中油相返回至第二净化机内。

步骤四：经步骤三相分离后的双氧水降温处理析出蒽醌晶体后通入第一膜过滤器内除去蒽醌晶体，产生的蒽醌晶体用于工业级双氧水制备。

所述步骤四中第一膜过滤器为超滤膜过滤器，所述超滤膜精度为1～100nm，所述步骤四中双氧水降温至5～15℃。本实施例优选精度为50nm的超滤膜。双氧水先经过降温处理(降温至10℃)析出蒽醌晶体，然后进行膜过滤处理。蒽醌晶体可以作为工业级双氧水制备原料回用，膜过滤浓缩液返回至步骤一循环处理。

步骤五：经步骤四过滤后的双氧水升温后进入第二膜过滤器，去除双氧水中的金属离子及有机物，浓缩液返回至第一净化机处理。

所述步骤五中第二膜过滤器为RO膜过滤器，所述RO膜过滤器采用抗氧化RO膜材料，更换周期为1～6个月，步骤五中双氧水升温至20～40℃。本实施升温至30℃，以提高RO膜过滤器的膜通量。本实施例RO膜过滤器可选择蝶管式RO膜装置。

步骤六：经步骤五过滤后的双氧水降温后进入树脂床进一步除去金属离子。

所述步骤六中的树脂床为多级树脂床，所述多级树脂床中树脂依次为螯合树脂、阳离子交换树脂和/或阴离子交换树脂。所述步骤六中的双氧水在树脂床中的流速控制在150～220L/h。所述步骤六中双氧水降温至15～25℃。

该步骤中，螯合树脂优选PFA材质，阳离子交换树脂采用含磺酸基的苯乙烯或二乙烯基苯共聚物树脂，阴离子交换树脂采用含季铵盐的苯乙烯树脂。本实施中，树脂床选用螯合树脂+阳离子型交换树脂+阴离子交换树脂，树脂床中双氧水流速为200L/h。

步骤七：经步骤六处理后的双氧水再经多级过滤器处理，除去双氧水中的微小颗粒后，即可得到电子级双氧水。

所述步骤七中多级过滤器为采用2～4级过滤且过滤精度由大至小布置，所述过滤精度为0.01～0.5μm。经过多级过滤处理，除去树脂床中可能带出的颗粒物，实现双氧水的再次净化。最终可通过超纯水稀释至30～50Wt％备用。

一种由蒽醌法工业级双氧水制备电子级双氧水的方法，包括以下步骤：

步骤一：将工业级双氧水通入至第一净化机内进行一级净化处理。

所述步骤一中的一级净化处理采取过滤处理、吸附处理和萃取处理中一种或几种。本实施例优选萃取处理。

步骤二：经步骤一净化后的双氧水再通入至第二净化机内并向第二净化机内添加萃取剂进行二级净化处理，除去其中有机物，产生的萃取液用于工业级双氧水制备。

所述第一净化机和第二净化机是常规重力设备或者超重力设备。所述第一净化机和第二净化机是旋转盘萃取塔或者离心萃取塔。所述步骤二中萃取剂选择芳烃和磷酸三幸脂，所述芳烃和磷酸三幸脂比例为1:1～4:1。本实施例中，第一净化机内萃取剂比例为1:1，第二净化机内萃取剂比例为4:1。

步骤三：经步骤二净化后的双氧水通入至聚结过滤器内进行相分离处理，其中油相返回至第二净化机内。

步骤四：经步骤三相分离后的双氧水降温处理析出蒽醌晶体后通入第一膜过滤器内除去蒽醌晶体，产生的蒽醌晶体用于工业级双氧水制备。

所述步骤四中第一膜过滤器为超滤膜过滤器，所述超滤膜精度为1～100nm，所述步骤四中双氧水降温至5～15℃。本实施例优选精度为100nm的超滤膜。双氧水先经过降温处理(降温至15℃)析出蒽醌晶体，然后进行膜过滤处理。蒽醌晶体可以作为工业级双氧水制备原料回用，膜过滤浓缩液返回至步骤一循环处理。

步骤五：经步骤四过滤后的双氧水升温后进入第二膜过滤器，去除双氧水中的金属离子及有机物，浓缩液返回至第一净化机处理。

所述步骤五中第二膜过滤器为RO膜过滤器，所述RO膜过滤器采用抗氧化RO膜材料，更换周期为1～6个月，步骤五中双氧水升温至20～40℃。本实施升温至40℃，以提高RO膜过滤器的膜通量。

步骤六：经步骤五过滤后的双氧水降温后进入树脂床进一步除去金属离子。

所述步骤六中的树脂床为多级树脂床，所述多级树脂床中树脂依次为螯合树脂、阳离子交换树脂和/或阴离子交换树脂。所述步骤六中的双氧水在树脂床中的流速控制在150～220L/h。所述步骤六中双氧水降温至15～25℃。

该步骤中，螯合树脂优选PFA材质，阳离子交换树脂采用含磺酸基的苯乙烯或二乙烯基苯共聚物树脂，阴离子交换树脂采用含季铵盐的苯乙烯树脂。本实施中，树脂床选用螯合树脂+阳离子型交换树脂+阴离子交换树脂，树脂床中双氧水流速为220L/h。

步骤七：经步骤六处理后的双氧水再经多级过滤器处理，除去双氧水中的微小颗粒后，即可得到电子级双氧水。

所述步骤七中多级过滤器为采用2～4级过滤且过滤精度由大至小布置，所述过滤精度为0.01～0.5μm。经过多级过滤处理，除去树脂床中可能带出的颗粒物，实现双氧水的再次净化。最终可通过超纯水稀释至20～50Wt％备用。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。