CN117985656A - 制备电子级双氧水的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及双氧水技术领域,具体涉及一种制备电子级双氧水的方法,一种制备电子级双氧水的装置。所述方法包括:将工业双氧水作为原料经预处理后吸附性树脂进行吸附,得到的脱有机物双氧水进入装填有至少一组串联的H+型交换树脂和OH‑型交换树脂的双极膜电渗析装置中进行离子交换,得到的初级提纯双氧水进行纳滤,得到电子级双氧水;所述工业双氧水、脱有机物双氧水、初级提纯双氧水和电子级双氧水的温度各自独立地≤20℃。该方法制得的电子级双氧水满足SEMI G1等级标准要求,甚至满足SEMI G1等级以上标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及双氧水技术领域,具体涉及一种制备电子级双氧水的方法,一种制备电子级双氧水的装置。
背景技术
电子级双氧水是电池行业、半导体、显示器和高精尖电路行业制造过程中必不可少的清洗剂和氧化剂,主要用于硅晶片的氧化及清洗工艺,同时可与水、无机酸、有机稳定剂等配成蚀刻液,对一些金属进行蚀刻。
据统计,每生产5千万块集成电路约需使用38-45t电子级双氧水,占生产过程中消耗高纯液体化学品总量的10-13%。2020年我国集成电路板产量约为2613亿块,同比增长16.2%,消耗电子级双氧水约21万吨,预计2025年电子级双氧水消费量将达到34万吨,年增长率为10.2%。2020年我国电子级双氧水产能约为9.5万吨,产量仅为5.9万吨,进口依存度超过70%。随着我国半导体行业的快速发展,电子级双氧水对外依存度将进一步加大。
电子双氧水根据纯度等指标可分为5级(SEMI标准),G1等级属于低档产品,用于清洗电子线路板和电子管;G2等级属于中低档产品,用于清洗6英寸和8英寸硅片;G3等级属于中高档产品,可用于清洗8英寸和12英寸硅片,还可应用在平板显示和LED等领域;G4和G5等级则属于高档产品,可清洗12英寸和18英寸硅片。2019年我国G1级电子级双氧水销售份额为58.17%,G2级销售份额为17%,其余为G3以上级销售份额,中低端电子级双氧水消费量占比超过75%。
电子级双氧水一般是由工业级双氧水通过分离纯化去除有机物及各种金属、非金属杂质而获得的。去除工业级过氧化氢产品中含有的有机、无机杂质,国内、外的主要采用的净化技术包括精馏法、树脂法、膜分离技术以及超临界和重结晶技术。
CN107902630A公开了一种高纯过氧化氢的生产设备剂生产设备,从上至下设置有高位储罐,吸附树脂柱,离子交换树脂柱,中间储罐,纳滤膜组件,成品储罐;高位储罐出料口通过管道与吸附树脂柱上入口连接,吸附树脂柱下出口与离子交换树脂柱上入口通过管道连接,离子交换树脂柱下出口与中间储罐入口连接,中间储罐连接有真空泵和放空阀;中间储罐出口通过管道与中空纤维纳滤膜组件入口相连,管道上设有阀门和增压泵;中空纤维纳滤膜组件下出口与成品储罐入口相连。
CN103466557A公开了一种超纯过氧化氢水溶液的制备方法,将食品级过氧化氢作为原料先通过膜过滤杂质,接着通过至少一组串联的吸附树脂柱去除有机杂质,然后在通过串联的至少一组阳离子交换树脂柱与至少一组阴离子交换树脂柱去除离子杂质,或在通过至少一组混合阴阳离子树脂柱去除杂质,最后进入膜精细过滤器过滤,得到超纯过氧化氢。
上述方法均涉及过氧化氢与离子交换树脂和膜分离的离子交换与过滤,但经过交换后失效的树脂的处理方法都是用无机酸或无机碱的水溶液再生,此过程会产生大量含盐、含酸、含碱的洗涤废水,不经济也不环保。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有制备电子级双氧水过程中,树脂和膜的再生阶段产生大量需要处理的含盐、含酸和含碱废水的问题,提供一种制备电子级双氧水的方法和装置,该方法制得的电子级双氧水满足SEMI G1等级标准要求;同时,该方法具有操作简单、废水排放少和低成本等特点。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种制备电子级双氧水的方法,所述方法包括:将工业双氧水作为原料经预处理后吸附性树脂进行吸附,得到的脱有机物双氧水进入装填有至少一组串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置中进行离子交换,得到的初级提纯双氧水进行纳滤,得到电子级双氧水;
其中,所述工业双氧水、脱有机物双氧水、初级提纯双氧水和电子级双氧水的温度各自独立地≤20℃。
优选地,所述方法包括以下步骤:
(1)将吸附性树脂依次进行醇洗、水洗,直至水洗液的电导率≤2μs/cm,得到所述预处理后吸附性树脂;
(2)将所述工业双氧水通过所述预处理后吸附性树脂进行所述吸附,得到所述脱有机物双氧水;
(3)将双极膜电渗析装置进行双极膜电渗析,使所述双极膜电渗析装置装填的至少一组串联的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别转变为所述H+型交换树脂和OH-型交换树脂;
(4)将所述脱有机物双氧水通过装填有至少一组串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置进行所述离子交换,得到所述初级提纯双氧水;
(5)将所述初级提纯双氧水进行所述纳滤,得到所述电子级双氧水。
本发明第二方面提供一种制备电子级双氧水的装置,所述装置包括:依次连接的工业双氧水储罐、离子交换柱、双极膜电渗析装置、纳滤装置和双氧水产品罐;
其中,所述离子交换柱装填的吸附性树脂经醇洗和水洗后,得到的预处理后吸附性树脂用于将工业双氧水进行吸附,得到脱有机物双氧水;
所述双极膜电渗析装置装填的至少一组串联的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂经双极膜电渗析分别转变为H+型交换树脂和OH-型交换树脂,用于将所述脱有机物双氧水进行离子交换,得到初级提纯双氧水;
所述纳滤装置用于将所述初级提纯双氧水进行纳滤,得到电子级双氧水。
相比现有技术,本发明具有以下优势:
(1)本发明提供的方法,以工业双氧水为原料,采用吸附-离子交换-纳滤的技术手段,尤其是将阴/阳离子交换树脂和双极膜电渗析结合,使得电子级双氧水满足SEMI G1等级标准要求,甚至满足SEMI G1等级以上标准要求,即,电子级双氧水中阳离子含量≤200ppb,阴离子含量≤10ppb,有机物含量≤20ppm;
(2)本发明提供的方法简化工艺路线,降低生产成本,并减少废水排放,便于工业化生产。
附图说明
图1是本发明提供的一种制备电子级双氧水的装置结构示意图。
附图标记说明
I、工业双氧水储罐 II、离子交换柱 III、双极膜电渗析装置
IV、纳滤装置 V、双氧水产品罐 VI、中间储罐
VII、制冷机 VIII、废液储罐
01、工业双氧水 02、吸附性树脂 03、脱有机物双氧水
04、初级提纯双氧水 05、电子级双氧水 06、杂质浓缩液
07、醇/水 08、水洗液
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种制备电子级双氧水的方法,所述方法包括:将工业双氧水作为原料经预处理后吸附性树脂进行吸附,得到的脱有机物双氧水进入装填有至少一组串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置中进行离子交换,得到的初级提纯双氧水进行纳滤,得到电子级双氧水;
其中,所述工业双氧水、脱有机物双氧水、初级提纯双氧水和电子级双氧水的温度各自独立地≤20℃。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述方法包括以下步骤:
(1)将吸附性树脂依次进行醇洗、水洗,直至水洗液的电导率≤2μs/cm,得到所述预处理后吸附性树脂;
(2)将所述工业双氧水通过所述预处理后吸附性树脂进行所述吸附,得到所述脱有机物双氧水;
(3)将双极膜电渗析装置进行双极膜电渗析,使所述双极膜电渗析装置装填的至少一组串联的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别转变为所述H+型交换树脂和OH-型交换树脂;
(4)将所述脱有机物双氧水通过装填有至少一组串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置进行所述离子交换,得到所述初级提纯双氧水;
(5)将所述初级提纯双氧水进行所述纳滤,得到所述电子级双氧水。
在本发明中,为确保生产安全连续进行。优选地,所述工业双氧水、脱有机物双氧水、初级提纯双氧水和电子级双氧水各自独立地满足:浓度为5-50wt%,优选为20-40wt%;温度≤15℃,优选为0-10℃。
在本发明的一些实施方式中,优选地,步骤(1)中,所述醇洗的过程包括:将所述吸附性树脂和醇进行所述醇洗,得到醇洗后吸附性树脂;所述水洗的过程包括:将所述醇洗后吸附性树脂和水进行所述水洗,得到所述预处理后吸附性树脂和水洗液。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述吸附性树脂选自大孔结构的吸附性树脂,包括并不局限于D3520树脂、D4006树脂、D101树脂和SP207树脂。在本发明中,所述吸附性树脂可通过商购得到,本发明对此不作赘述。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述醇选自C1-5的醇,优选选自甲醇和/或乙醇,更优选选自浓度≥70wt%的甲醇或乙醇。
在本发明中,对所述醇洗和水洗的条件不作限定,只要所述水洗液的水洗液的电导率≤2μs/cm即可。在本发明中,没有特殊情况说明下,电导率参数采用电导率仪测得。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述醇洗和水洗的条件各自独立地包括:流速为5-100mL/min,优选为5-50mL/min;时间为0.1-5h,优选为0.5-3h。
在本发明中,所述吸附旨在除去所述工业双氧水中有机物。优选地,步骤(2)中,所述吸附的流速≥1mL/min,优选为1-20mL/min。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述脱有机物双氧水中有机物含量≤20ppm,优选为10-20ppm。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分开单独装填,即,分别装填在双极膜的两侧。所述双极膜电渗析装置中,所述阳离子交换膜和双极膜之间形成净化室,所述阴离子交换膜和双极膜之间形成净化室,所述阴离子交换膜树脂和阳离子交换膜树脂之间形成浓水室。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述双极膜电渗析装置装填的至少一组串联的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂是指所述双极膜电渗析装置装填有至少一组阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,且多组阳离子交换树脂和阴离子交换树脂通过串联连接,即,阳离子交换树脂-双极膜-阴离子交换树脂-阳离子交换树脂-双极膜-阴离子交换树脂。
在本发明中,对所述双极膜电渗析的具体操作具有较宽的选择范围,只要将所述阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别转变为所述H+型交换树脂和OH-型交换树脂即可。优选地,步骤(3)中,所述双极膜电渗析的条件包括:电流密度为1-10000A/cm2,优选为100-5000A/cm2,更优选为500-1000A/cm2;时间为0.1-10h,优选为0.5-5h,更优选为0.5-2h。在本发明中,电流密度参数是指施加给所述双极膜电渗析装置的对电极的电流与所述双极膜电渗析装置的膜堆的横截面积的比值。
在本发明中,需要注意的是,为确保所述双极膜电渗析装置中装填的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别转变为所述H+型交换树脂和OH-型交换树脂,当双极膜电渗析的电流密度较大时,那么双极膜电渗析的时间较短;当双极膜电渗析的电流密度较小时,那么双极膜电渗析的时间较长。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述阳离子交换树脂选自大孔结构的强酸性阳离子交换树脂,优选选自D61树脂、001-7树脂、D001树脂、252H树脂、IR100树脂、1200Na树脂、IR-120树脂、PK228树脂和50树脂中的至少一种。在本发明中,所述阳离子交换树脂可通过商购得到。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述阴离子交换树脂选自大孔结构的强碱性阴离子交换树脂,优选选自301R树脂、296树脂、D201树脂、D392树脂、IRA900树脂、IRA958树脂和WA-30树脂中的至少一种。在本发明中,所述阴离子交换树脂可通过商购得到。
在本发明的一些实施方式中,优选地,步骤(4)中,所述离子交换的条件包括:流速为5-50mL/min,优选为5-20mL/min;时间为0.1-5h,优选为0.5-2h。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述脱有机物双氧水依次进入所述阳离子交换树脂和双极膜之间的净化室、所述阴离子交换树脂和双极膜之间的净化室、所述阳离子交换树脂和双极膜之间的净化室、所述阴离子交换树脂和双极膜之间的净化室……,得到的初级提纯双氧水从所述阴离子交换树脂和双极膜之间的净化室排出,得到的杂质浓缩液从所述阴离子交换树脂和阳离子交换树脂之间的浓水室排出。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述初级提纯双氧水中阴离子含量≤200ppb,阳离子含量≤10ppb;否则,重复步骤(4),使得所述初级提纯双氧水中阴离子含量≤200ppb,阳离子含量≤10ppb。在本发明中,没有特殊情况说明下,阴离子含量是指单项阴离子含量,阳离子含量是指单项阳离子含量。
在本发明中,没有特殊情况说明下,只有当所述初级提纯双氧水中阴离子含量≤200ppb,阳离子含量≤10ppb时,进行步骤(5)所述纳滤。
在本发明的一些实施方式中,优选地,步骤(5)中,所述纳滤的条件包括:流速为5-100mL/min,优选为5-50mL/min。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述纳滤的过程包括:将所述初级提纯双氧水和纳滤膜接触并进行所述纳滤;进一步优选地,所述纳滤膜的孔径≥1nm,优选为1-5nm。
本发明第二方面提供一种制备电子级双氧水的装置,如图1所示,所述装置包括:依次连通的工业双氧水储罐I、离子交换柱II、双极膜电渗析装置III、纳滤装置IV和双氧水产品罐V;
其中,所述离子交换柱II装填的吸附性树脂02经醇洗和水洗后,得到的预处理后吸附性树脂用于将工业双氧水01进行吸附,得到脱有机物双氧水03;
所述双极膜电渗析装置III装填的至少一组串联的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂经双极膜电渗析分别转变为H+型交换树脂和OH-型交换树脂,用于将所述脱有机物双氧水03进行离子交换,得到初级提纯双氧水04;
所述纳滤装置IV用于将所述初级提纯双氧水04进行纳滤,得到电子级双氧水05。
在本发明中,没特殊情况说明下,所述工业双氧水储罐I用于储存工业双氧水;所述双氧水产品罐V用于储存电子级双氧水。
根据本发明,如图1所所示,采用醇/水07依次对离子交换柱II装填的吸附性树脂02进行醇洗和水洗,使得水洗液08的电导率≤2μs/cm,得到的预处理后吸附性树脂对工业双氧水进行吸附。
根据本发明,优选地,如图1所示,所述装置还包括:连接所述离子交换柱II和双极膜电渗析装置III的管道上还设置有中间储罐VI,用于储存所述脱有机物双氧水03。
根据本发明,优选地,如图1所示,所述装置还包括:连接所述离子交换柱II和双极膜电渗析装置III的管道上还设置有制冷机VII,且所述制冷机VII设置在所述中间储罐VI和双极膜电渗析装置III之间,用于将调控所述脱有机物双氧水03的温度。
根据本发明,优选地,如图1所示,所述装置还包括:连接所述双极膜电渗析装置III的废液储罐VIII,用于储存所述离子交换得到的杂质浓缩液06。
根据本发明一种特别优选的实施方式,一种制备电子级双氧水的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)将吸附性树脂依次进行醇洗、水洗,直至水洗液的电导率≤2μs/cm,得到预处理后吸附性树脂;
(2)将工业双氧水通过所述预处理后吸附性树脂进行吸附,得到有机物含量≤20ppm的脱有机物双氧水;
(3)将双极膜电渗析装置进行双极膜电渗析,使所述双极膜电渗析装置装填的至少一组串联的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别转变为所述H+型交换树脂和OH-型交换树脂;
(4)将所述脱有机物双氧水通过装填有至少一组串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置进行所述离子交换,重复步骤(4),得到阴离子含量≤200ppb和阳离子含量≤10ppb的初级提纯双氧水;
(5)将所述初级提纯双氧水进行纳滤,得到电子级双氧水;
其中,所述工业双氧水、脱有机物双氧水、初级提纯双氧水和电子级双氧水各自独立地满足:浓度为20-40wt%;温度为0-10℃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
离子交换柱的直径为15mm,高度为250mm。吸附性树脂的填充高度为220mm。
实施例1-7和对比例3制得的电子级双氧水(S1-S7和DS3)的物性参数均列于表1。
实施例1
(1)将吸附性树脂(D101树脂)和99wt%的乙醇进行醇洗(流速为15mL/min;时间为50min),再用去离子水进行水洗(流速为25mL/min;时间为30min),直至水洗液的电导率≤2μs/cm,得到预处理后吸附性树脂;
(2)将工业双氧水(浓度为35wt%,温度为5℃,具体参数见表1)通过上述预处理后吸附性树脂进行吸附(流速为3mL/min),得到有机物含量为20ppm的脱有机物双氧水;
(3)将双极膜电渗析装置进行双极膜电渗析(电流密度为1000A/cm2,时间为60min),使双极膜电渗析装置装填串联的阳离子交换树脂(PK228树脂)和阴离子交换树脂(IRA900树脂)分别转变为H+型交换树脂和OH-型交换树脂;
(4)将上述脱有机物双氧水(浓度为35wt%,温度为5℃)通过装填有串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置进行离子交换(流速为20mL/min,时间为30min),循环步骤(4),使得初级提纯双氧水中阴离子含量≤200ppb,阳离子含量≤10ppb;
(5)将上述初级提纯双氧水(浓度为32wt%,温度为5℃)和孔径为1nm的纳滤膜接触并进行纳滤(流速为5mL/min),得到电子级双氧水S1。
实施例2
(1)将吸附性树脂(SP207树脂)和99wt%的乙醇进行醇洗(流速为10mL/min;时间为50min),再用去离子水进行水洗(流速为20mL/min;时间为30min),直至水洗液的电导率≤2μs/cm,得到预处理后吸附性树脂;
(2)将工业双氧水(浓度为35wt%,温度为5℃,具体参数见表1)通过上述预处理后吸附性树脂进行吸附(流速为3mL/min),得到有机物含量为13ppm的脱有机物双氧水;
(3)将双极膜电渗析装置进行双极膜电渗析(电流密度为1000A/cm2,时间为60min),使双极膜电渗析装置装填串联的阳离子交换树脂(D61树脂)和阴离子交换树脂(IRA958树脂)分别转变为H+型交换树脂和OH-型交换树脂;
(4)将上述脱有机物双氧水(浓度为35wt%,温度为5℃)通过装填有串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置进行离子交换(流速为20mL/min,时间为35min),循环步骤(4),使得初级提纯双氧水中阴离子含量≤200ppb,阳离子含量≤10ppb;
(5)将上述初级提纯双氧水(浓度为31wt%,温度为5℃)和孔径为1nm的纳滤膜接触并进行纳滤(流速为5mL/min),得到电子级双氧水S2。
实施例3
(1)将吸附性树脂(D4006树脂)和99wt%的乙醇进行醇洗(流速为20mL/min;时间为50min),再用去离子水进行水洗(流速为30mL/min;时间为15min),直至水洗液的电导率≤2μs/cm,得到预处理后吸附性树脂;
(2)将工业双氧水(浓度为35wt%,温度为5℃,具体参数见表1)通过上述预处理后吸附性树脂进行吸附(流速为3mL/min),得到有机物含量为18ppm的脱有机物双氧水;
(3)将双极膜电渗析装置进行双极膜电渗析(电流密度为1000A/cm2,时间为60min),使双极膜电渗析装置装填串联的阳离子交换树脂(1200Na树脂)和阴离子交换树脂(296树脂)分别转变为H+型交换树脂和OH-型交换树脂;
(4)将上述脱有机物双氧水(浓度为35wt%,温度为5℃)通过装填有串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置进行离子交换(流速为30mL/min,时间为40min),循环步骤(4),使得初级提纯双氧水中阴离子含量≤200ppb,阳离子含量≤10ppb;
(5)将上述初级提纯双氧水(浓度为30wt%,温度为5℃)和孔径为1nm的纳滤膜接触并进行纳滤(流速为5mL/min),得到电子级双氧水S3。
实施例4
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(3)中,将双极膜电渗析的电流密度替换为100A/cm2,时间替换为3h;其余条件相同,得到电子级双氧水S4。
实施例5
按照实施例1的方法,不同的是,将工业双氧水、脱有机物双氧水、初级提纯双氧水和电子级双氧水的温度各自独立地替换为15℃,其余条件相同,得到电子级双氧水S5。
实施例6
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(1)中,将水洗液的电导率替换为3μs/cm,其余条件相同,得到电子级双氧水S6。
实施例7
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(4)中,初级提纯双氧水中阴离子含量>200ppb,阳离子含量>100ppb,直接进行纳滤,得到电子级双氧水S7。
对比例1
按照实施例1的方法,不同的是,没有步骤(1),即,直接将工业双氧水(浓度为35wt%,温度为5℃)通过吸附性树脂(D101树脂)进行吸附(流速为30mL/min),得到有机物含量为34ppm的脱有机物双氧水,未进行后续实验。
对比例2
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(4)中,将脱有机物双氧水的温度替换为25℃,其余条件相同,得到的初级提纯双氧水的温度升高了5℃,用于双氧水明显分解产生气泡,实验停止。
对比例3
按照实施例1的方法,不同的是,没有步骤(5),直接将步骤(4)得到的初级提纯双氧水作为电子级双氧水DS3。
表1
续表1
通过表1的结果可以看出,相比对比例3,实施例1-7制得的电子级双氧水均满足SEMI G1等级标准要求,尤其是实施例1-4制得的电子级双氧水均满足SEMI G2等级标准要求。
相比实施例5,实施例1通过调控双氧水的温度在优选保护范围的方案,制得的电子级双氧水的性能参数更优,满足SEMI G2等级标准要求。
相比实施例6,实施例1通过限定水洗液的电导率在优选保护范围的方案,制得的电子级双氧水的性能参数更优,满足SEMI G2等级标准要求。
相比实施例7,实施例1通过调控初级提纯双氧水中阴阳离子含量在优选保护范围的方案,制得的电子级双氧水的性能参数更优,满足SEMI G2等级标准要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制备电子级双氧水的方法,其特征在于,所述方法包括:将工业双氧水作为原料经预处理后吸附性树脂进行吸附,得到的脱有机物双氧水进入装填有至少一组串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置中进行离子交换,得到的初级提纯双氧水进行纳滤,得到电子级双氧水;
其中,所述工业双氧水、脱有机物双氧水、初级提纯双氧水和电子级双氧水的温度各自独立地≤20℃。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述方法包括以下步骤:
(1)将吸附性树脂依次进行醇洗、水洗,直至水洗液的电导率≤2μs/cm,得到所述预处理后吸附性树脂;
(2)将所述工业双氧水通过所述预处理后吸附性树脂进行所述吸附,得到所述脱有机物双氧水;
(3)将双极膜电渗析装置进行双极膜电渗析,使所述双极膜电渗析装置装填的至少一组串联的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂分别转变为所述H+型交换树脂和OH-型交换树脂;
(4)将所述脱有机物双氧水通过装填有至少一组串联的H+型交换树脂和OH-型交换树脂的双极膜电渗析装置进行所述离子交换,得到所述初级提纯双氧水;
(5)将所述初级提纯双氧水进行所述纳滤,得到所述电子级双氧水。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述工业双氧水、脱有机物双氧水、初级提纯双氧水和电子级双氧水各自独立地满足:浓度为5-50wt%,优选为20-40wt%;温度≤15℃,优选为0-10℃。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其中,步骤(1)中,所述醇洗的过程包括:将所述吸附性树脂和醇进行所述醇洗,得到醇洗后吸附性树脂;所述水洗的过程包括:将所述醇洗后吸附性树脂和水进行所述水洗,得到所述预处理后吸附性树脂和水洗液;
优选地,所述吸附性树脂选自大孔结构的吸附性树脂,优选选自D3520树脂、D4006树脂、D101树脂和SP207树脂中的至少一种;
优选地,所述醇洗和水洗的条件各自独立地包括:流速为5-100mL/min,优选为5-50mL/min;时间为0.1-5h,优选为0.5-3h。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的方法,其中,步骤(2)中,所述吸附的流速≥1mL/min,优选为1-20mL/min;
优选地,所述脱有机物双氧水中有机物含量≤20ppm,优选为10-20ppm。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的方法,其中,步骤(3)中,所述双极膜电渗析的条件包括:电流密度为1-10000A/cm2,优选为100-5000A/cm2,更优选为500-1000A/cm2;时间为0.1-10h,优选为0.1-5h,更优选为0.5-2h;
优选地,所述阳离子交换树脂选自大孔结构的强酸性阳离子交换树脂,优选选自D61树脂、001-7树脂、D001树脂、252H树脂、IR100树脂、1200Na树脂、IR-120树脂、PK228树脂和Dowex-50树脂中的至少一种;
优选地,所述阴离子交换树脂选自大孔结构的强碱性阴离子交换树脂,优选选自301R树脂、296树脂、D201树脂、D392树脂、IRA900树脂、IRA958树脂和WA-30树脂中的至少一种。
7.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法,其中,步骤(4)中,所述离子交换的条件包括:流速为5-50mL/min,优选为5-20mL/min;时间为0.1-5h,优选为0.5-2h;
优选地,所述初级提纯双氧水中阴离子含量≤200ppb,阳离子含量≤10ppb;否则,重复步骤(4),使得所述初级提纯双氧水中阴离子含量≤200ppb,阳离子含量≤10ppb。
8.根据权利要求2-7中任意一项所述的方法,其中,步骤(5)中,所述纳滤的条件包括:流速为5-100mL/min,优选为5-50mL/min;
优选地,所述纳滤的过程包括:将所述初级提纯双氧水和纳滤膜接触并进行所述纳滤。
9.一种制备电子级双氧水的装置,其特征在于,所述装置包括:依次连接的工业双氧水储罐、离子交换柱、双极膜电渗析装置、纳滤装置和双氧水产品罐;
其中,所述离子交换柱装填的吸附性树脂经醇洗和水洗后,得到的预处理后吸附性树脂用于将工业双氧水进行吸附,得到脱有机物双氧水;
所述双极膜电渗析装置装填的至少一组串联的阳离子交换树脂和阴离子交换树脂经双极膜电渗析分别转变为H+型交换树脂和OH-型交换树脂,用于将所述脱有机物双氧水进行离子交换,得到初级提纯双氧水;
所述纳滤装置用于将所述初级提纯双氧水进行纳滤,得到电子级双氧水。
10.根据权利要求9所述的装置,其中,所述装置还包括:连接所述离子交换柱和双极膜电渗析装置的管道上还设置有中间储罐,用于储存所述脱有机物双氧水;
优选地,所述装置还包括:连接所述离子交换柱和双极膜电渗析装置的管道上还设置有制冷机,且所述制冷机设置在所述中间储罐和双极膜电渗析装置之间,用于将调控所述脱有机物双氧水的温度;
优选地,所述装置还包括:连接所述双极膜电渗析装置的废液储罐,用于储存所述离子交换得到的杂质浓缩液。
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