本發(fā)明涉及氟銨鹽的純化，尤其涉及一種高效節(jié)能的氟化氫銨提純方法。

背景技術(shù)：

1、氟化氫銨（ammonium?fluorohydride,?nh4hf2）作為一種重要的無機(jī)化合物，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、玻璃蝕刻、金屬表面處理、陶瓷工業(yè)等多個領(lǐng)域。在半導(dǎo)體行業(yè)，氟化氫銨作為光刻膠去除劑、硅片表面清洗劑，對硅片的純度和表面質(zhì)量有著極其嚴(yán)格的要求；在玻璃加工領(lǐng)域，其獨(dú)特的蝕刻性能使其成為玻璃蝕刻和雕刻的首選化學(xué)品；而在金屬表面處理中，氟化氫銨常用于金屬表面的清潔和活化，提高金屬制品的耐腐蝕性和美觀度。因此，氟化氫銨的純度直接影響到終端產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，高純度氟化氫銨的需求日益增長。但是目前市場上的氟化氫銨原料中通常含有較高的金屬雜質(zhì)，純度最高只能達(dá)到99.9%，這是由于氟化氫銨的生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)致的。

2、因此，需要通過提純以提高氟化氫銨的純度。目前氟化氫銨的提純方法主要包括重結(jié)晶法、離子交換法、溶劑萃取法、蒸餾法等多種技術(shù)。然而，這些傳統(tǒng)提純方法在實(shí)際應(yīng)用中存在一些明顯的局限性，例如重結(jié)晶法雖然能提高純度，但多次重結(jié)晶會降低收率，且難以徹底去除所有類型的雜質(zhì)；離子交換法雖然能有效去除離子型雜質(zhì)，但由于樹脂的容量有限，需頻繁再生，難以適應(yīng)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的需要；溶劑萃取法雖然能夠有效分離和提純，但過程復(fù)雜，需要多次萃取和反萃取，且溶劑的回收和處理增加了額外的工序和成本；蒸餾法雖然能有效去除揮發(fā)性雜質(zhì)，但其高溫高壓的操作條件導(dǎo)致能耗極高，增加了生產(chǎn)成本。此外，上述方法在提純過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣等，若處理不當(dāng)，會對環(huán)境造成污染，這些問題制約了氟化氫銨在高技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

3、申請?zhí)枮?00610046503.8的專利公開了一種高純氟化氫銨的制備方法，采用重結(jié)晶步驟如下：[步驟1]、在超凈石英燒杯中，把500?ml水加熱到80?℃，將水倒入超凈大口聚丙烯容器中，將欲純化的nh4hf2360g放入超凈大口聚丙烯容器中，攪拌使其全部溶解；[步驟2]、將[步驟1]溶液，在充分保溫條件下在聚丙烯超凈濾器中超細(xì)過濾；[步驟3]、將[步驟2]濾液倒入超凈大口聚丙烯容器中，密閉放置于無塵處，保溫，保溫效果要達(dá)到接近恒溫；[步驟4]、經(jīng)常搖動結(jié)晶容器，以使結(jié)晶容器溫度分布均勻、濃度分布均勻，消除細(xì)小晶粒；[步驟5]、溫度降到室溫后，以水浴法繼續(xù)緩慢降溫直至溫度降到10?℃，結(jié)束結(jié)晶操作；[步驟6]、瀝去母液，一部分母液在要求不高的原料初溶時使用；[步驟7]、結(jié)晶離心脫水；再稱原料，再重復(fù)[步驟1]至[步驟7]的操作，直至由[步驟7]累計得到的結(jié)晶物達(dá)到nh4hf2360g。該方法需要重結(jié)晶3~4次才能達(dá)到要求，重復(fù)次數(shù)多，不僅生產(chǎn)周期長，還可能增加新的雜質(zhì)的風(fēng)險。

4、面對氟化氫銨純度需求的不斷提升和環(huán)保壓力的加大，現(xiàn)有的提純技術(shù)在能耗、操作復(fù)雜性、規(guī)?；a(chǎn)適應(yīng)性以及環(huán)境保護(hù)等方面暴露出明顯的不足。因此，開發(fā)一種低能耗、操作簡單、易于大規(guī)模生產(chǎn)的氟化氫銨提純工藝，對于滿足市場對高純度氟化氫銨的需求，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供了一種收率高、能耗低、高效、環(huán)保且操作簡單、易于大規(guī)模生產(chǎn)的氟化氫銨提純方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的高效節(jié)能的氟化氫銨提純方法，主要包括以下步驟：

3、s1、將氟化氫銨原料完全溶解于超純水中，制得氟化氫銨溶液，將制備的氟化氫銨溶液通過微濾膜過濾；

4、s2、將步驟s1中的濾液于恒溫的條件下，進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶后進(jìn)行固液分離得到氟化氫銨晶體和母液；

5、s3、將步驟s2中得到的氟化氫銨晶體進(jìn)行干燥處理后溶解于超純水中，完全溶解后將溶液置于恒溫條件下，進(jìn)行重結(jié)晶，重結(jié)晶后進(jìn)行固液分離得到氟化氫銨晶體和母液；

6、s4、將步驟s3中獲得的氟化氫銨晶體用低溫超純水洗滌后，進(jìn)行干燥處理，即制得高純氟化氫銨晶體。

7、優(yōu)選的，所述的氟化氫銨原料的純度為98.0%~99.9%。

8、優(yōu)選的，步驟s1和步驟s3中，為加速氟化氫銨原料的溶解速度，在溶解的過程中進(jìn)行加熱和攪拌。

9、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的加熱的溫度為45~70?℃。

10、在溶解過程中，通過加熱可以提高氟酸氫銨的溶解度，但是加熱溫度過高，氟酸氫銨的溶解度不能大幅提高，還會增加能耗以及安全隱患；但是加熱溫度過低，也起不到提高溶解度的效果。

11、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的攪拌的速率為120~150?r/min。

12、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的超純水與氟化氫銨原料的質(zhì)量比為1:1.0~1.5。

13、更進(jìn)一步優(yōu)選，所述的超純水與氟化氫銨原料的質(zhì)量比為1:1.25~1.5。

14、優(yōu)選的，步驟s1中，所述的微濾膜的過濾精度為0.1~5?μm，跨膜壓差為0.1~2.0bar，以去除不溶雜質(zhì)。

15、優(yōu)選的，步驟s1中，所述的微濾膜的材質(zhì)為ptfe、hdpe、pvdf或pes。

16、優(yōu)選的，步驟s2和步驟s3中，所述的恒溫的溫度為5~15?℃。

17、優(yōu)選的，步驟s2中的母液經(jīng)純化處理后和步驟s3中的母液均用于步驟s1中溶解氟化氫銨原料。

18、優(yōu)選的，所述的母液與氟化氫銨的質(zhì)量比為1:0.4~1.1。氟化氫銨原料與母液混合，其比例受母液中氟化氫銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響，母液中氟化氫銨的濃度越高，母液與氟化氫銨的質(zhì)量比值越小。

19、優(yōu)選的，步驟s2和步驟s3中，所述的母液中氟化氫銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%~40%。

20、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的純化處理，具體包括以下步驟：采用離子交換樹脂對母液純化，離子交換樹脂純化過程的過柱速率為4~10?bv/h。純化的作用是為了除去母液中ca、fe、k、na、cr等金屬離子雜質(zhì)。

21、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的離子交換樹脂為大孔弱酸性陽離子交換樹脂或大孔強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的一種或兩種。

22、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的母液經(jīng)純化處理后金屬雜質(zhì)含量低于5?ppm。

23、優(yōu)選的，步驟s3和步驟s4中，所述的干燥處理為離心干燥。

24、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的離心干燥，為采用平板式離心機(jī)進(jìn)行離心干燥。

25、進(jìn)一步優(yōu)選，所述的離心干燥的轉(zhuǎn)速為2500~3000?rmp/min，離心干燥時間為3~10min。

26、優(yōu)選的，步驟s4中，所述的低溫超純水洗滌的具體步驟包括：將步驟s3中獲得的氟化氫銨晶體置于離心機(jī)中，以1500~2000?rmp/min的轉(zhuǎn)速低速旋轉(zhuǎn)，噴灑溫度為2~5?℃的低溫超純水進(jìn)行5~10?s的洗滌。

27、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

28、（1）本發(fā)明提供的高效節(jié)能的氟化氫銨提純方法，不僅顯著降低了能耗，而且操作簡便，易于控制，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

29、（2）本發(fā)明提供的高效節(jié)能的氟化氫銨提純方法，適用于各種規(guī)模的化工生產(chǎn)，尤其對于需要大量使用高純度氟化氫銨的半導(dǎo)體制造、醫(yī)藥中間體生產(chǎn)等行業(yè)具有重要意義。通過實(shí)施本發(fā)明，企業(yè)可以有效降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)市場競爭力。

30、（3）本發(fā)明提供的高效節(jié)能的氟化氫銨提純方法，實(shí)現(xiàn)了高效、低成本、高質(zhì)量地生產(chǎn)氟化氫銨的目標(biāo)，具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)際推廣價值。