CN102557042A - 一种四氯化硅中三氯氢硅杂质的去除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种四氯化硅中三氯氢硅杂质的去除方法。它以市售粗四氯化硅为原料，以不活泼或惰性气体作为保护气氛，通入氯气，在光照的情况下，使三氯氢硅与氯气进行反应转化为四氯化硅，从而达到将三氯氢硅除去的目的。本方法快速、高效，经过提纯后的四氯化硅，其红外谱图中三氯氢硅的基频处未见有吸收，满足光纤用四氯化硅对三氯氢硅含量的要求。
Description
技术领域
本发明属化工技术领域，具体涉及一种四氯化硅中三氯氢硅杂质的去除方法。
背景技术
四氯化硅是制作光纤的主要原料，占光纤成分总量的85％-95％。光纤原料的纯度直接影响光纤的损耗特性，是控制光纤产品质量的关键。为保证光纤具有低损耗，要求原料中杂质含量不超过10-9的量级，也就是纯度要求9个9以上。三氯氢硅是粗四氯化硅中常见的一种含氢杂质，在合成石英玻璃时，能与氧作用生成水蒸汽，在玻璃中扩散生成氢氧基。氢氧根离子有基频和二、三、四次谐波频率，在这些波长上会出现吸收峰，对光子会产生很大的振动吸收，增加光的吸收损耗。因此，作为合成光导纤维材料的主要原料，四氯化硅必须经过严格提纯，以去除三氯氢硅杂质。
关于四氯化硅中三氯氢硅杂质的去除方法，主要有等离子体法、水解法等。
等离子体法是将粗四氯化硅原料加热使其汽化，进入冷等离子体反应器。冷等离子体反应器基于介质受阻放电，由1～1×10-6V的交流电或脉冲电压产生，频率1～30×109Hz，处理相的温度为-40～200℃。放电在两个金属电极之间产生。粗四氯化硅从极间通过，流速0.01～100m·s-1，然后冷凝，如此循环。此种方式处理的四氯化硅，再经过蒸馏，得到高纯四氯化硅。三氯氢硅杂质含量为0.6％的粗四氯化硅经过提纯后，含量可低至1ppm以下。等离子体法去除四氯化硅中的SiHCl3效果好，但是对技术及设备要求相对较高。
水解法是将一定量的水加入到液态四氯化硅中水解生成胶体(水的加入方式最好是用一股含水的湿气体通过四氯化硅)，再将胶体与四氯化硅分离，即可将金属化合物、含OH杂质及SiHCl3除去，余下的含OH不纯物以及HCl可通过精馏方式去除。水解法去除三氯氢硅效果明显，但会导致四氯化硅中的OH含量增加，影响后续的提纯工作。
目前国内多采用精馏法提纯四氯化硅。经过两次精馏的四氯化硅，对于金属杂质而言可以达到较高的纯度，但是对于三氯氢硅的去除仍存在一定的限度。
本发明与专利申请号为200910243899.9的“光纤用SiCl4制备方法”相比，具有以下特点：针对四氯化硅中三氯氢硅的去除，反应在液相中进行；反应过程中不需加热，反应过程压力、温度稳定，无须进行控制，安全性得到较大提高；反应过程中不需要取料，不存在过渡产品的损耗，产品量与投入的原料量基本一直，四氯化硅利用率接近100％；反应装置简易，操作更为简单、快捷。
本发明采用光氯化法去除与四氯化硅沸点较为接近三氯氢硅极为有效。经过本工艺提纯的四氯化硅，其三氯氢硅含量完全满足光纤用四氯化硅对三氯氢硅含量的要求，且反应进行的条件、完全程度较易控制，不会引入其它杂质，可以较为有效和经济的方式以工业规模进行。
发明内容
本发明的目的在于提出一种四氯化硅中三氯氢硅杂质的去除方法，本方法快速、高效。
为达到上述发明的目的，本发明采用光氯化法去除四氯化硅中的三氯氢硅杂质。
光氯化反应的原理是：首先是氯气分子在光照后离解为氯自由基，三氯氢硅与氯自由基发生反应转化为四氯化硅，从而达到将三氯氢硅去除的目的。其总反应方程式为：
本发明提出的四氯化硅中三氯氢硅杂质的去除方法，包括光氯化工艺的选择，光氯化反应装置的设计，光源的选择。
本发明的除杂采用光氯化法，以市售四氯化硅为原料，工艺如下：
将粗四氯化硅原料压入反应容器，并通入不活泼或惰性气体作为保护气氛。在光照的情况下，通入与原料量呈相应比例的氯气，使三氯氢硅与氯气进行反应。光照数小时，停止反应。反应装置图见图1。
进行光氯化反应的容器采用透射相应光源的波长材质。
本发明的进行光氯化反应的容器采用透射波长200～500nm的材质。
本发明采用波长为200～500nm的光源，光强为18～2KW/L。
本发明的优点是：采用光氯化法去除四氯化硅中所含三氯氢硅杂质极为有效。经过本工艺提纯的四氯化硅，其三氯氢硅含量完全满足满足光纤用四氯化硅对三氯氢硅含量的要求，且反应进行的条件、完全程度较易控制，不会引入其它杂质，可以较为有效和经济的方式以工业规模进行。
本发明去除四氯化硅中的三氯氢硅，是以粗四氯化硅为原料，粗四氯化硅中三氯氢硅含量0.3％～2％。本发明提纯后的四氯化硅红外谱图中三氯氢硅的基频处未见有吸收，完全满足光纤用四氯化硅对三氯氢硅含量的要求。
附图说明
图1光化反应装置示意图
图1中，1-反应容器；2-光源；3-冷凝器
具体实施方式
下面通过实例，具体描述本发明的实施方式。
采用市售粗四氯化硅为原料，其三氯氢硅的含量0.5％，对粗四氯化硅中的三氯氢硅杂质进行去除，控制工艺条件如下：
实施例1：
向反应容器中压入粗四氯化硅原料3.5L，向系统通入氮气作保护气氛。向原料中通入过量的氯气，在水银灯下光照2小时30分。关闭光源，停止光照。
实施例2：
向反应容器中压入粗四氯化硅原料5L，向系统通入氩气作保护气氛。向原料中通入过量的氯气，在水银灯下照射3小时25分。关闭光源，停止光照。
按上述工艺条件提纯的四氯化硅，其红外谱图中三氯氢硅的基频处未见有吸收，完全满足光纤用四氯化硅对三氯氢硅含量的要求。
Claims (4)
1.一种四氯化硅中三氯氢硅杂质的去除方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1)、将粗四氯化硅原料压入反应容器，并通入不活泼或惰性气体作为保护气氛；
2)、在光照的情况下，通入氯气，使三氯氢硅与氯气进行反应；
3)、光照数小时，至反应容器中的四氯化硅的三氯氢硅含量达到标准要求，停止反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：进行光氯化反应的容器采用透射相应光源的波长材质。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：光照所采用波长为200～500nm的光源。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：光照的光强为18～2KW/L。
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