本发明涉及超纯化学品制备
技术领域：
，具体涉及一种电子级盐酸中杂质砷的去除方法。
背景技术：
：超净高纯电子化学品是超大规模集成电路制造的关键集成性材料，其纯度、洁净度对成品率、电性能以及可靠性等有十分重要的影响。当前，半导体尖端技术已经达到7-22纳米水平，相对的，对电子化学品纯度的要求也越来越高。高纯盐酸是半导体制造行业应用的电子化学品之一，主要应用于硅片的标准rca清洗工艺中，用于去除及清洗硅片表面的金属及有机物杂质。盐酸的纯度决定了清洗过后表面金属残留的量，进而决定了半导体产品的成品率及效能。目前工业上的高纯盐酸是由高纯氢气及高纯氯气的燃烧制得，但在氢气与氯气燃烧过程中以及氯气的腐蚀性下，盐酸在生产过程中会掺杂有很多杂质离子，这些杂质离子必须去除才能达到半导体行业的要求。盐酸沸点低，容易蒸馏，与其他杂质离子的盐类沸点均有一定差距，为达到产品要求需进行蒸馏操作才能将混入盐酸中的杂质离子去除，以达到产品标准。蒸馏方法可以去除绝大多数离子。但是，杂质中的砷离子在盐酸中呈现正三价，三价砷与氯离子形成三氯化砷，三氯化砷沸点为130.2℃，这与盐酸蒸馏时的温度极为相似，因此砷离子无法用蒸馏的方法去除，从而如果仅仅用蒸馏方法去除杂质离子则会导致产品不合格。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种简单快捷的电子级盐酸中杂质砷的去除方法，能够高效去除盐酸中的杂质砷，去除过程中不会带入其他杂质离子，在保证连续稳定生产的前提下可生产出砷含量达标的高纯盐酸。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种电子级盐酸中杂质砷的去除方法，包括如下步骤：(1)将原料浓盐酸放入氧化装置中，然后加入氧化剂，再进行匀速搅拌，以氧化盐酸中的砷；(2)搅拌后，在氧化装置上盖上密封盖，以对搅拌后的溶液进行密封，然后静置，静置过程中，对气压进行调节，以保证稳定的气压；(3)静置后，将氧化装置开盖，然后向溶液中加入吸附剂以进行加压吸附；(4)将吸附剂取出，将溶液进行过滤，经过过滤后的溶液进入蒸发装置中；(5)利用蒸发装置将溶液进行高温蒸馏，得到氯化氢气体；(6)在蒸发装置的蒸馏管道内设置吸收槽对氯化氢气体进行吸附过滤；(7)将经过步骤(6)处理的氯化氢气体进行冷凝，得到电子级纯盐酸。优选的，所述步骤(1)中的氧化剂为氯气、次氯酸、过氧化氢及臭氧中的一种或几种的混合物。优选的，步骤(1)中，所述氧化剂的用量为原料浓盐酸溶液质量的0.05％～1.0％，且所述氧化剂为电子级超纯试剂。优选的，氧化装置的密封盖上设有压力平衡装置以及在线压力检测装置，以实时监控氧化装置内的压力。优选的，所述步骤(1)中的搅拌时间为30分钟以上。优选的，所述步骤(2)中的静置时间为3小时以上。优选的，吸附剂为活性炭、碳分子筛、石墨烯纳米管中的一种或几种的混合物。优选的，所述步骤(3)中的吸附剂用量为原料浓盐酸溶液质量的2％～5％。优选的，步骤(6)中的吸收槽为圆柱形立体罐，该立体罐中加入高纯的α-氧化铝、锡锭、二氧化钛中的一种或几种的混合物。优选的，步骤(7)利用0-5℃的超纯水对氯化氢气体进行冷凝。本发明的有益效果是：本发明通过在浓盐酸原料中加入氧化剂，促使盐酸中的砷离子由三价氧化为五价的高沸化合物，从而大大减少盐酸蒸馏后氯化氢气体中砷离子的含量，可以有效去除最终超纯盐酸中的砷杂质。同时氧化剂选自过氧化氢、氯气、次氯酸、臭氧，可以保证没有其他杂质离子的注入，保证产品品质的稳定。吸附剂可以将未反应的氧化剂分解和吸附，保证生产过程的安全稳定。同时，反应过程中产生的氯气会经由吸附剂及吸收槽进行吸收，不会影响最终产品质量。具体实施方式下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。实施例1(1)将1000kg的浓度为35％的盐酸溶液原料放入氧化装置中，并加入为盐酸溶液原料质量0.05％的氯气，然后利用机械臂进行缓慢均匀的搅拌，搅拌时间为30min，以对盐酸中的砷进行氧化；其中，氧化装置为钢制的一体容器，氧化装置的内壁设有高分子内衬，底部具有聚四氟乙烯材质的衬底；(2))搅拌后，在氧化装置上盖上密封盖，以对搅拌后的溶液进行密封，然后静置，静置时间为3小时，在静置过程中，根据在线压力检测装置的压力值随时对气压进行调节，以保证稳定的气压；(3)静置后，将氧化装置开盖，然后向溶液中分两次分别加入为原料浓盐酸溶液质量的2％的活性炭吸附剂，并充入高纯氮气进行加压吸附，每次加入吸附剂后均密封搅拌2小时；(4)将吸附剂取出，然后将溶液进行过滤，去除溶液中残留的吸附剂，经过过滤后的溶液进入蒸发装置中；(5)利用蒸发装置将溶液进行高温蒸馏，蒸馏温度在130℃，并控制压力在0.25±0.05mpa，蒸馏后得到氯化氢气体，由于砷离子转化为五价的高沸化合物，不会被蒸馏成气体而进入氯化氢气体中；(6)氯化氢气体沿蒸发装置的蒸馏管道流出，流速为450±50l/h，在蒸发装置的蒸馏管道内设置吸收槽对氯化氢气体进行吸附过滤，其中，吸收槽为圆柱形立体罐，该立体罐中加入高纯的α-氧化铝和锡锭的混合物，且吸收槽是利用孔径为0.1μm的过滤材料制成；(7)将经过步骤(6)处理的氯化氢气体利用0-5℃的超纯水进行冷凝，得到电子级纯盐酸，对得到的盐酸检测砷含量。实施例2(1)将1000kg的浓度为35％的盐酸溶液原料放入氧化装置中，并加入为盐酸溶液原料质量0.1％的过氧化氢溶液，然后利用机械臂进行缓慢均匀的搅拌，搅拌时间为40min，以对盐酸中的砷进行氧化；(2))搅拌后，在氧化装置上盖上密封盖，以对搅拌后的溶液进行密封，然后静置，静置时间为3小时，在静置过程中，根据在线压力检测装置的压力值随时对气压进行调节，以保证稳定的气压；(3)静置后，将氧化装置开盖，然后向溶液中分两次分别加入为原料浓盐酸溶液质量的4％的活性炭吸附剂，并充入高纯氮气进行加压吸附，每次加入吸附剂后均密封搅拌2小时；(4)将吸附剂取出，然后将溶液进行过滤，去除溶液中残留的吸附剂，经过过滤后的溶液进入蒸发装置中；(5)利用蒸发装置将溶液进行高温蒸馏，蒸馏温度在130℃，并控制压力在0.25±0.05mpa，蒸馏后得到氯化氢气体，由于砷离子转化为五价的高沸化合物，不会被蒸馏成气体而进入氯化氢气体中；(6)氯化氢气体沿蒸发装置的蒸馏管道流出，流速为450±50l/h，在蒸发装置的蒸馏管道内设置吸收槽对氯化氢气体进行吸附过滤，其中，吸收槽为圆柱形立体罐，该立体罐中加入高纯的α-氧化铝和锡锭的混合物，且吸收槽是利用孔径为0.1μm的过滤材料制成；(7)将经过步骤(6)处理的氯化氢气体利用0-5℃的超纯水进行冷凝，得到电子级纯盐酸，对得到的盐酸检测砷含量。实施例3(1)将1000kg的浓度为35％的盐酸溶液原料放入氧化装置中，并加入为盐酸溶液原料质量0.3％的次氯酸溶液，然后利用机械臂进行缓慢均匀的搅拌，搅拌时间为50min，以对盐酸中的砷进行氧化；(2))搅拌后，在氧化装置上盖上密封盖，以对搅拌后的溶液进行密封，然后静置，静置时间为3小时，在静置过程中，根据在线压力检测装置的压力值随时对气压进行调节，以保证稳定的气压；(3)静置后，将氧化装置开盖，然后向溶液中分两次分别加入为原料浓盐酸溶液质量的5％的碳分子筛吸附剂，并充入高纯氮气进行加压吸附，每次加入吸附剂后均密封搅拌3小时；(4)将吸附剂取出，然后将溶液进行过滤，去除溶液中残留的吸附剂，经过过滤后的溶液进入蒸发装置中；(5)利用蒸发装置将溶液进行高温蒸馏，蒸馏温度在130℃，并控制压力在0.25±0.05mpa，蒸馏后得到氯化氢气体，由于砷离子转化为五价的高沸化合物，不会被蒸馏成气体而进入氯化氢气体中；(6)氯化氢气体沿蒸发装置的蒸馏管道流出，流速为450±50l/h，在蒸发装置的蒸馏管道内设置吸收槽对氯化氢气体进行吸附过滤，其中，吸收槽为圆柱形立体罐，该立体罐中加入高纯的α-氧化铝，且吸收槽是利用孔径为0.1μm的过滤材料制成；(7)将经过步骤(6)处理的氯化氢气体利用0-5℃的超纯水进行冷凝，得到电子级纯盐酸，对得到的盐酸检测砷含量。实施例4(1)将1000kg的浓度为35％的盐酸溶液原料放入氧化装置中，并加入为盐酸溶液质量0.03％的氯气和为盐酸溶液质量0.02％的次氯酸溶液，然后利用机械臂进行缓慢均匀的搅拌，搅拌时间为30min，以对盐酸中的砷进行氧化；(2))搅拌后，在氧化装置上盖上密封盖，以对搅拌后的溶液进行密封，然后静置，静置时间为3小时，在静置过程中，根据在线压力检测装置的压力值随时对气压进行调节，以保证稳定的气压；(3)静置后，将氧化装置开盖，然后向溶液中分两次分别加入为原料浓盐酸溶液质量的5％的碳分子筛吸附剂，并充入高纯氮气进行加压吸附，每次加入吸附剂后均密封搅拌3小时；(4)将吸附剂取出，然后将溶液进行过滤，去除溶液中残留的吸附剂，经过过滤后的溶液进入蒸发装置中；(5)利用蒸发装置将溶液进行高温蒸馏，蒸馏温度在130℃，并控制压力在0.25±0.05mpa，蒸馏后得到氯化氢气体，由于砷离子转化为五价的高沸化合物，不会被蒸馏成气体而进入氯化氢气体中；(6)氯化氢气体沿蒸发装置的蒸馏管道流出，流速为450±50l/h，在蒸发装置的蒸馏管道内设置吸收槽对氯化氢气体进行吸附过滤，其中，吸收槽为圆柱形立体罐，该立体罐中加入锡锭和二氧化钛的混合物，且吸收槽是利用孔径为0.1μm的过滤材料制成；(7)将经过步骤(6)处理的氯化氢气体利用0-5℃的超纯水进行冷凝，得到电子级纯盐酸，对得到的盐酸检测砷含量。实施例5(1)将1000kg的浓度为35％的盐酸溶液原料放入氧化装置中，并加入为盐酸溶液质量0.5％的臭氧和为盐酸溶液质量0.5％的过氧化氢溶液，然后利用机械臂进行缓慢均匀的搅拌，搅拌时间为50min，以对盐酸中的砷进行氧化；(2))搅拌后，在氧化装置上盖上密封盖，以对搅拌后的溶液进行密封，然后静置，静置时间为3小时，在静置过程中，根据在线压力检测装置的压力值随时对气压进行调节，以保证稳定的气压；(3)静置后，将氧化装置开盖，然后向溶液中分两次分别加入为原料浓盐酸溶液质量的5％的石墨烯纳米管吸附剂，并充入高纯氮气进行加压吸附，每次加入吸附剂后均密封搅拌3小时；(4)将吸附剂取出，然后将溶液进行过滤，去除溶液中残留的吸附剂，经过过滤后的溶液进入蒸发装置中；(5)利用蒸发装置将溶液进行高温蒸馏，蒸馏温度在130℃，并控制压力在0.25±0.05mpa，蒸馏后得到氯化氢气体，由于砷离子转化为五价的高沸化合物，不会被蒸馏成气体而进入氯化氢气体中；(6)氯化氢气体沿蒸发装置的蒸馏管道流出，流速为450±50l/h，在蒸发装置的蒸馏管道内设置吸收槽对氯化氢气体进行吸附过滤，其中，吸收槽为圆柱形立体罐，该立体罐中加入锡锭和二氧化钛的混合物，且吸收槽是利用孔径为0.1μm的过滤材料制成；(7)将经过步骤(6)处理的氯化氢气体利用0-5℃的超纯水进行冷凝，得到电子级纯盐酸，对得到的盐酸检测砷含量。实施例6(1)将1000kg的浓度为35％的盐酸溶液原料放入氧化装置中，并加入为盐酸溶液质量0.04％的过氧化氢溶液、为盐酸溶液质量0.02％的臭氧、为盐酸溶液质量0.03％的氯气和为盐酸溶液质量0.03％的次氯酸溶液，然后利用机械臂进行缓慢均匀的搅拌，搅拌时间为30min，以对盐酸中的砷进行氧化；(2))搅拌后，在氧化装置上盖上密封盖，以对搅拌后的溶液进行密封，然后静置，静置时间为3小时，在静置过程中，根据在线压力检测装置的压力值随时对气压进行调节，以保证稳定的气压；(3)静置后，将氧化装置开盖，然后向溶液中分两次分别加入为原料浓盐酸溶液质量的3％的碳分子筛吸附剂，并充入高纯氮气进行加压吸附，每次加入吸附剂后均密封搅拌3小时；(4)将吸附剂取出，然后将溶液进行过滤，去除溶液中残留的吸附剂，经过过滤后的溶液进入蒸发装置中；(5)利用蒸发装置将溶液进行高温蒸馏，蒸馏温度在130℃，并控制压力在0.25±0.05mpa，蒸馏后得到氯化氢气体，由于砷离子转化为五价的高沸化合物，不会被蒸馏成气体而进入氯化氢气体中；(6)氯化氢气体沿蒸发装置的蒸馏管道流出，流速为450±50l/h，在蒸发装置的蒸馏管道内设置吸收槽对氯化氢气体进行吸附过滤，其中，吸收槽为圆柱形立体罐，该立体罐中加入锡锭和二氧化钛的混合物，且吸收槽是利用孔径为0.1μm的过滤材料制成；(7)将经过步骤(6)处理的氯化氢气体利用0-5℃的超纯水进行冷凝，得到电子级纯盐酸，对得到的盐酸检测砷含量。对比例将1000kg的浓度为35％的盐酸溶液原料直接加入高温蒸馏装置中，预热后进行蒸馏处理，维持蒸馏温度在130℃，控制压力在0.25±0.05mpa。蒸馏产生的氯化氢气体通过滤径为0.1μm的过滤器，之后由0-5℃的超纯水冷却吸收，得到高纯盐酸，对得到的盐酸检测砷含量。实施例1至6以及对比例1得到的盐酸中砷含量见下表1。表1实施例以及对比例所得盐酸中的砷含量实验序列砷含量(ppb)对比例＞100实施例1＜0.5实施例2＜0.6实施例3＜0.6实施例4＜0.6实施例5＜0.5实施例6＜0.5从表1可以得出，利用本发明的去除方法，可以有效去除最终超纯盐酸中的砷杂质，且整个过程简单快捷，生产成本低，生产效率高，同时又比较环保。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12