EP4561939A1 - Procédé de purification d'une composition comprenant du peroxyde d'hydrogène - Google Patents

Procédé de purification d'une composition comprenant du peroxyde d'hydrogène

Info

Publication number
EP4561939A1
EP4561939A1 EP23776416.2A EP23776416A EP4561939A1 EP 4561939 A1 EP4561939 A1 EP 4561939A1 EP 23776416 A EP23776416 A EP 23776416A EP 4561939 A1 EP4561939 A1 EP 4561939A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrogen peroxide
treatment
membrane
aqueous solution
reverse osmosis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23776416.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Myriam GERBIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
Publication of EP4561939A1 publication Critical patent/EP4561939A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B15/00—Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
    • C01B15/01—Hydrogen peroxide
    • C01B15/013—Separation; Purification; Concentration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B01D61/026—Reverse osmosis; Hyperfiltration comprising multiple reverse osmosis steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/46—Apparatus therefor
    • B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • C02F1/4695—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis electrodeionisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/20—By influencing the flow
    • B01D2321/2083—By reversing the flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/26—Electrical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/12—Halogens or halogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/346—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from semiconductor processing, e.g. waste water from polishing of wafers

Definitions

  • TITLE Process for purifying a composition comprising hydrogen peroxide
  • the present invention relates to a process for purifying an aqueous solution of hydrogen peroxide, comprising at least one treatment on a reverse osmosis membrane and at least one electrodeionization treatment.
  • the invention also relates to a process for preparing an aqueous solution of hydrogen peroxide, comprising at least one step of synthesizing an aqueous solution of hydrogen peroxide, at least one treatment on a reverse osmosis membrane and at minus an electrodeionization treatment of said solution.
  • the invention also relates to an aqueous solution of hydrogen peroxide capable of being obtained by the purification process or the preparation process, as defined above.
  • the invention also relates to the use of said aqueous solution of hydrogen peroxide, as a cleaning agent, in the field of electronics.
  • Aqueous solutions of hydrogen peroxide can be used in various technical fields, for example in the textile field, the agri-food field, in particular to disinfect or sterilize packaging materials in contact with food. foodstuffs, or even in the field of electronics.
  • aqueous solutions of hydrogen peroxide can be used during the cleaning and etching phases of semiconductor wafers.
  • the hydrogen peroxide used must have a high degree of purity, that is to say, residual contents of mineral impurities, cations and anions, and organic impurities that are sufficiently low.
  • hydrogen peroxide may become contaminated with metallic impurities, such as iron (Fe), copper (Cu) or chromium (Cr), during its processing. transport and/or storage due to its corrosive nature in contact with metal surfaces.
  • metallic impurities such as iron (Fe), copper (Cu) or chromium (Cr)
  • one of the objectives of the present invention is to propose a process for purifying aqueous solutions of hydrogen peroxide, capable of significantly reducing the residual contents of impurities, in particular mineral and organic impurities, in order to allow the use of these solutions in applications in the field of electronics, in particular during the cleaning and/or etching phase of semiconductor wafers.
  • one of the aims of the present invention is to significantly reduce, or even eliminate, the impurities likely to come at least from a hydrogen peroxide synthesis process and, possibly, from the corrosion of hydrogen peroxide with metal surfaces during transport and/or storage.
  • one of the aims of the present invention is to reduce cationic and anionic mineral impurities, such as nitrates and sodium, as well as organic impurities, in particular the total organic carbon (TOC) content.
  • cationic and anionic mineral impurities such as nitrates and sodium
  • organic impurities in particular the total organic carbon (TOC) content.
  • the present invention therefore particularly relates to a process for purifying an aqueous solution of hydrogen peroxide, comprising at least one treatment on a reverse osmosis membrane and at least one electrodeionization treatment; the membrane being chosen from the group consisting of a polyamide, cellulose, polypiperazine, polyacrylonitrile and polysulfone type membrane.
  • the process according to the invention thus has the advantage of significantly reducing, or even eliminating, the content of organic impurities, in particular the content of total organic carbon (TOC), as well as the content of cationic and anionic mineral impurities. , in aqueous solutions of hydrogen peroxide.
  • organic impurities in particular the content of total organic carbon (TOC), as well as the content of cationic and anionic mineral impurities.
  • the process according to the invention leads to minimizing, or even eliminating, the content of organic impurities, in particular the content of total organic carbon (TOC), and the content of mineral impurities, in particular alkaline earth metals, in particular sodium, cationic ions chosen from the group consisting of metal ions, alkaline earth ions other than sodium, alkaline ions and non-metallic ions, anionic ions chosen from the group consisting of chlorides, sulfates, phosphates and nitrates, as well as silicon.
  • organic impurities in particular the content of total organic carbon (TOC)
  • mineral impurities in particular alkaline earth metals, in particular sodium, cationic ions chosen from the group consisting of metal ions, alkaline earth ions other than sodium, alkaline ions and non-metallic ions, anionic ions chosen from the group consisting of chlorides, sulfates, phosphates and nitrates, as well as silicon.
  • organic impurities in particular the content
  • the process according to the invention makes it possible to minimize, or even eliminate, the content of mineral impurities chosen from the group consisting of sodium and nitrates, chlorides, sulfates, phosphates, silicon, iron and chromium, particularly nitrates and sodium, and organic impurities, particularly total organic carbon (TOC) content.
  • mineral impurities chosen from the group consisting of sodium and nitrates, chlorides, sulfates, phosphates, silicon, iron and chromium, particularly nitrates and sodium, and organic impurities, particularly total organic carbon (TOC) content.
  • the process according to the invention makes it possible in particular to lead to a particularly advantageous rate of elimination of the impurities mentioned above, for example of at least 95%, in particular of at least 97%, or even of almost 99%.
  • the process according to the invention makes it possible in particular to lead to an elimination rate of almost 98% of the nitrates present in an aqueous solution of hydrogen peroxide.
  • the process according to the invention makes it possible to produce aqueous solutions of hydrogen peroxide having a very high degree of purity, thus allowing them to be used in applications in the field of electronics, for example during the phases of cleaning and etching of semiconductor wafers.
  • the process according to the invention leads to specialty grades of hydrogen peroxide used in electronic applications.
  • the process according to the invention reinforces the conditions of purity in which applications in the field of electronics are implemented, in particular, the aqueous solutions of hydrogen peroxide obtained by a process according to the invention do not impact not on the quality, crystal structure and purity of semiconductor wafers.
  • the process according to the invention advantageously makes it possible to satisfactorily reduce, or even eliminate, the contaminants resulting from the corrosion of hydrogen peroxide with metal surfaces during its transport and/or storage. Hydrogen peroxide can therefore be transported and stored safely under standard conditions without its degree of purity being irreversibly impacted for applications in the field of electronics.
  • the invention also relates to a process for preparing an aqueous solution of hydrogen peroxide, comprising: at least the production of an aqueous solution of hydrogen peroxide, preferably by an anthraquinone process, at least a membrane treatment, as described above, and at least one electrodeionization treatment of the aqueous hydrogen peroxide solution, as described above.
  • the purification process according to the invention can be advantageously implemented following a process aimed at manufacturing an aqueous solution of hydrogen peroxide.
  • the invention relates to an aqueous solution of hydrogen peroxide capable of being obtained by a purification process, as described above, or a preparation process, as defined previously.
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide, obtained or purified has a content of mineral, cationic and anionic impurities, preferably in the group consisting of nitrates, sodium, silicon, chromium and iron, and a content in organic impurities, in particular a content of total organic carbon, significantly reduced.
  • the present invention also relates to the use of an aqueous solution of hydrogen peroxide as described previously in the field of electronics, preferably as a cleaning agent.
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide intended to be treated by the process according to the invention, preferably comprises a hydrogen peroxide content ranging from 30 to 70% by weight, preferably ranging from 30 to 60% by weight. , and even more preferably ranging from 45 to 60% by weight, relative to the total of the aqueous solution.
  • the purification process according to the invention comprises at least one treatment on a reverse osmosis membrane and at least one electrodeionization treatment; the membrane being chosen from the group consisting of a polyamide, cellulose, polypiperazine, polyacrylonitrile and polysulfone type membrane.
  • the process according to the invention comprises the implementation of one or more purification steps of a reverse osmosis membrane separation method, combined with one or more purification steps of an electrodeionization method.
  • the process according to the invention makes it possible to reduce, or even eliminate, the content of organic impurities, and the content of cationic and anionic mineral impurities.
  • the content of organic impurities is in particular the content of total organic carbon (TOC).
  • Total organic carbon (TOC) content can be analyzed with a standard method, including a TOC analyzer.
  • the mineral impurities are in particular chosen from the group consisting of sodium, metal ions, alkaline earth ions other than sodium, non-metallic ions, chlorides, sulfates, phosphates and nitrates, as well as silicon, preferably chosen from the group consisting of nitrates and sodium.
  • the content of cationic impurities can be analyzed for example by inductively coupled plasma mass spectrometry.
  • the content of anionic impurities can be analyzed, for example, by ion chromatography (ion exchange chromatography).
  • the mineral, cationic and anionic impurities, as well as the organic impurities can come from the process for obtaining the aqueous solution of hydrogen peroxide, preferably from an anthraquinone process.
  • the reverse osmosis membrane treatment and the electrodeionization treatment are distinct treatments and can be implemented sequentially in a different order.
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide can be purified by at least one, preferably one or two, more preferably at least two, treatment on a reverse osmosis membrane, then by at least one treatment of electrodeionization.
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide can be purified by at least one electrodeionization treatment then by at least one, preferably one or two, treatment on a reverse osmosis membrane.
  • the purification process successively comprises at least one, preferably one or two, more preferably at least two, treatment on a reverse osmosis membrane and at least one electrodeionization treatment, of the aqueous solution of hydrogen peroxide .
  • the process according to the invention preferably comprises successively: at least one treatment on a reverse osmosis membrane of an aqueous solution of hydrogen peroxide; the membrane being chosen from the group consisting of a membrane of the polyamide, cellulose, polypiperazine, polyacrylonitrile and polysulfone type, at least one electrodeionization treatment of the permeate, resulting from the membrane treatment(s).
  • the reverse osmosis membrane treatment and the electrodeionization treatment can advantageously be carried out at a temperature below 20°C, preferably at a temperature below 15°C.
  • the purification process according to the invention comprises one or more membrane treatments of the aqueous hydrogen peroxide solution, preferably one or two membrane treatments.
  • the purification process according to the invention comprises at least two membrane treatments.
  • Membrane treatment is reverse osmosis membrane treatment.
  • the purification process according to the invention comprises one or more treatments on a reverse osmosis membrane of the aqueous solution of hydrogen peroxide, more preferably one or two treatments on a reverse osmosis membrane, more preferably at least two reverse osmosis membrane treatments.
  • the reverse osmosis membrane is chosen from the group consisting of a polyamide, cellulose, polypiperazine, polyacrylonitrile and polysulfone type membrane, more preferably the reverse osmosis membrane is a polyamide type membrane.
  • the polyamide type membrane advantageously has better chemical resistance to hydrogen peroxide and to impurities present in the hydrogen peroxide solution.
  • the membrane treatment is carried out at a temperature below 30°C, more preferably below 20°C.
  • the membrane treatment is carried out at a temperature above 0°C, more preferably above 5°C.
  • the membrane treatment is carried out at a pressure ranging from 10 to 70 bar, more preferably ranging from 20 to 40 bar.
  • the permeation flux during the membrane treatment can vary from 10 to 200 L/hm 2 , preferably from 30 to 120 L/hm 2 .
  • the volume concentration factor (FCV) corresponding to the ratio between the feed rate of the aqueous hydrogen peroxide solution and the concentrate flow rate (i.e. the flow of water rejected during the separation treatment) , varies from 1.1 to 15, more preferably from 2 to 10.
  • the process according to the invention comprises an electrodeionization treatment of an aqueous solution of hydrogen peroxide.
  • the electrodeionization treatment is implemented by means of an electrodeionization module comprising an anode (1), a cathode (2), a purification compartment (3), arranged between two concentration compartments (4 ) and (5), the walls of which are provided with a first anion exchange membrane (6) and a first cation exchange membrane (7).
  • the electrodeionization treatment can be implemented with an electrodeionization module, one embodiment of which is described in Figure 1.
  • the electrodeionization treatment is carried out at a temperature below 20°C, more preferably below 15°C.
  • the feed rate of the electrodeionization module varies depending on the capacity of the module.
  • the flow rate of the concentrate at the outlet of the electrodeionization module varies depending on the capacity of the module.
  • Figure 1 represents a particular embodiment of the electrodeionization module.
  • the EDI electrodeionization module comprises an anode (1), and a cathode (2), so that, upon application of a direct current source, an electric field is applied across the all the components of the module between the anode (1) and the cathode (2).
  • the electrodeionization module further comprises a purification compartment (3), in which the aqueous solution of hydrogen peroxide (14) circulates in a vertical direction in the direction shown in Figure 1.
  • the purification compartment (3) located centrally within the module, is arranged between two adjacent compartments, called concentration compartments (4) and (5).
  • concentration compartments (4) and (5) are located on either side of the purification compartment (3).
  • the purification compartment is arranged between a first anion exchange membrane (6) and a first cation exchange membrane (7).
  • the anion exchange membrane (6) adjoins the concentration compartment (12) and the cation exchange membrane (7) adjoins the concentration compartment (13).
  • the EDI electrodeionization module further comprises a second anion exchange membrane (8) arranged between the second concentration compartment (5) and the cathode (2).
  • the second anion exchange membrane (8) is arranged so as to be in contact with the wall of the second compartment of concentration (5).
  • the second concentration compartment (5) is arranged between the first cation exchange membrane (7) and the second anion exchange membrane (8) so that the walls of the second concentration compartment (5) are contiguous to the first membrane (8) and the second membrane (7).
  • the EDI electrodeionization module further comprises a second cation exchange membrane (9) arranged between the first concentration compartment (4) and the anode (1).
  • the second cation exchange membrane (9) is arranged so as to be in contact with the wall of the first concentration compartment (4).
  • the first concentration compartment (4) is arranged between the first anion exchange membrane (6) and the second cation exchange membrane (9) so that the walls of the first concentration compartment (4) are contiguous to the first membrane (6) and the second membrane (9).
  • the purification compartment (3) is further furnished with a resin bed provided with a mixture of anionic ion exchange resins (11) and cationic ion exchange resins (10). Such resins are regenerated electrochemically.
  • the cationic ion exchange resins (10) can adsorb the cations present in the solution, for example sodium, calcium, aluminum and/or l ions. hydrogen ion, and move them towards the first cation exchange membrane (7), under the influence of the applied electric field, so as to convey them into the second concentration compartment (5).
  • the anionic ion exchange resins (11) can adsorb anions present in the aqueous hydrogen peroxide solution, for example chloride, nitrate, sulfate and phosphate ions, and move them to the first exchange membrane. anions (6), under the influence of the applied electric field, so as to transport them into the first concentration compartment (4). Once in the first concentration compartment (4), the anions cannot reach the anode (1), because they are blocked by the second cation exchange membrane (9) adjoining the wall of the first concentration compartment (4 ).
  • water can be introduced into each of the concentration compartments (4) and (5) so as to respectively eliminate the anionic species and the cationic species from the concentration compartments.
  • the diluate obtained following the electrodeionization treatment comes from the purification compartment (3) of the electrodeionization module, and the concentrate comes from the concentration compartments (4) and (5).
  • the first concentrate and the second concentrate can be evacuated respectively through the outlet of each of the concentration compartments (4) and (5).
  • the feed rates in the dilution and concentration compartments can be equivalent or have a ratio of 5/10, preferably 3/10, more preferably 1/10 for the concentrate/diluate flows.
  • the purification compartment (3) of the electrodeionization module is supplied with the permeate resulting from the membrane treatment, i.e. the aqueous solution of hydrogen peroxide having already been purified by one or more treatments on a reverse osmosis membrane. , preferably one or two treatments on a reverse osmosis membrane, more preferably at least two treatments on a reverse osmosis membrane.
  • the purification process according to the invention does not include, before the treatment(s) on a reverse osmosis membrane, a treatment step on an ion exchange resin.
  • the purification process according to the invention may not include a treatment step on ion exchange resin.
  • the ion exchange resin processing step is different from the electrodeionization processing step.
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide after purification by the process according to the invention, comprises a nitrate content of less than 3 ppm, preferably less than 2 ppm, more preferably less than 1 ppm.
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide after purification by the process according to the invention, comprises a nitrate content of less than 0.5 ppm, better still less than 0.3 ppm.
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide after purification by the process according to the invention, comprises a content of organic impurities, in particular a content of total organic carbon (TOC) less than 6 ppm, a content of nitrate lower at 0.3 ppm and a sodium content less than 400 ppb, and optionally a chromium content less than 0.5 ppb and an iron content less than 2 ppb.
  • TOC total organic carbon
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide after purification by the process according to the invention, comprises a content of organic impurities, in particular a content of total organic carbon (TOC) less than 5ppm, a nitrate content less than 0.3 ppm and a sodium content less than 200 ppb, and optionally a chromium content less than 0.5 ppb and an iron content less than 2 ppb.
  • TOC total organic carbon
  • the process according to the invention makes it possible to obtain a high degree of purity from an aqueous solution of hydrogen peroxide and is particularly effective on nitrate impurities.
  • the present invention also relates to a process for preparing an aqueous solution of hydrogen peroxide, comprising: at least the production of an aqueous solution of hydrogen peroxide, preferably by an anthraquinone process, at least one treatment on reverse osmosis membrane and at least one electrodeionization treatment of the aqueous hydrogen peroxide solution, as described previously; the membrane being chosen from the group consisting of a polyamide, cellulose, polypiperazine, polyacrylonitrile and polysulfone type membrane.
  • the process thus leads to an aqueous solution of hydrogen peroxide having an improved degree of purity.
  • the production step results in a crude aqueous hydrogen peroxide solution.
  • the aqueous hydrogen peroxide solution produced before purification may comprise a hydrogen peroxide content ranging from 30 to 70% by weight, preferably ranging from 30 to 60% by weight, and even more preferably ranging from 45 to 60%. by weight, relative to the total aqueous solution.
  • the preparation process further comprises, before implementing the purification process according to the invention, one or more purification steps chosen from the group consisting of a liquid-liquid extraction, a treatment on adsorption resin and a distillation.
  • the purification process according to the invention does not include, before the treatment(s) on a reverse osmosis membrane, a treatment step on an ion exchange resin.
  • the purification process according to the invention may not include a treatment step on ion exchange resin.
  • the invention also relates to an aqueous solution of hydrogen peroxide capable of being obtained by a purification process, as described above, or a manufacturing process, as defined previously.
  • the aqueous hydrogen peroxide solution comprises a nitrate content of less than 3 ppm, preferably a nitrate content of less than 2 ppm, more preferably a nitrate content of less than 1 ppm.
  • the aqueous hydrogen peroxide solution comprises a nitrate content of less than 3 ppm, preferably less than 2 ppm, more preferably less than 1 ppm.
  • the aqueous hydrogen peroxide solution preferably comprises a content of organic impurities, in particular a total organic carbon (TOC) content of less than 6 ppm, a nitrate content of less than 0.3 ppm and a sodium content of less than 400.
  • TOC total organic carbon
  • ppb and possibly a chromium content of less than 0.5 ppb and an iron content of less than 2 ppb.
  • the aqueous hydrogen peroxide solution preferably comprises a content of organic impurities, in particular a total organic carbon (TOC) content of less than 5 ppm, a nitrate content of less than 0.3 ppm and a sodium content. less than 200 ppb, and possibly a chromium content less than 0.5 ppb and an iron content less than 0.5 ppb.
  • organic impurities in particular a total organic carbon (TOC) content of less than 5 ppm, a nitrate content of less than 0.3 ppm and a sodium content.
  • TOC total organic carbon
  • the aqueous solution of hydrogen peroxide is advantageously used, in the field of electronics, preferably as a cleaning agent, preferably for cleaning semiconductor wafers.
  • the present invention also relates to the use of an aqueous solution of hydrogen peroxide, as described above, in the field of electronics, preferably as a cleaning agent.
  • the aqueous hydrogen peroxide solution is used as a cleaning agent for semiconductor wafers.
  • Raw hydrogen peroxide at 60% by weight in water, resulting from an anthraquinone process, is subjected to membrane filtration.
  • Membrane separation is carried out using polyamide reverse osmosis membranes, at a temperature of 15°C and a pressure of 30 bar.
  • FCV applied volume concentration factor
  • the permeate thus obtained is then subjected to an electrodeionization treatment, at a temperature of 15°C, implemented with an electrodeionization module.
  • the electrodeionization module in particular as described in Figure 1, is used with a diluate feed rate of 3 L/h and a concentrate flow rate of 1 L/h.
  • Raw hydrogen peroxide at 60% by weight in water, resulting from an anthraquinone process, is subjected to membrane filtration.
  • the hydrogen peroxide is, firstly, purified by two treatments on a polyamide reverse osmosis membrane, at a temperature of 15°C and a pressure of 30 bar.
  • the volume concentration factor (VCF) during the first membrane treatment is 8 and the volume concentration factor during the second membrane treatment is 5.
  • the permeate coming from the two membrane treatments is then purified with an electrodeionization treatment, as in Example 1, but this time with a diluate feed rate of 10 L/h and a concentrate flow rate of 1 L/hr.
  • All of the treatments are carried out at a temperature of 15°C.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

La présente invention est relative à un procédé de purification d'une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène, comprenant au moins un traitement sur membrane d'osmose inverse et au moins un traitement d'électrodésionisation. L'invention concerne également un procédé de préparation d'une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène, comprenant au moins une étape de synthèse d'une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène, au moins un traitement sur membrane d'osmose inverse et au moins un traitement d'électrodésionisation de ladite solution. L'invention a aussi trait à une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène susceptible d'être obtenue par le procédé de purification ou le procédé de préparation, tels que définis précédemmen

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de purification d’une composition comprenant du peroxyde d’hydrogène
La présente invention est relative à un procédé de purification d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, comprenant au moins un traitement sur membrane d’osmose inverse et au moins un traitement d’électrodésionisation.
L’invention concerne également un procédé de préparation d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, comprenant au moins une étape de synthèse d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, au moins un traitement sur membrane d’osmose inverse et au moins un traitement d’électrodésionisation de ladite solution.
L’invention a aussi trait à une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène susceptible d’être obtenue par le procédé de purification ou le procédé de préparation, tels que définis précédemment.
L’invention a également pour objet l’utilisation de ladite solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, comme agent de nettoyage, dans le domaine de l’électronique.
Les solutions aqueuses de peroxyde d’hydrogène (aussi appelées eau oxygénée) peuvent être utilisées dans des domaines techniques variés, par exemple dans le domaine du textile, le domaine agroalimentaire, en particulier pour désinfecter ou stériliser les matériaux d’emballage en contact avec les denrées alimentaires, ou encore dans le domaine de l’électronique.
Dans le domaine de l’électronique, les solutions aqueuses de peroxyde d’hydrogène peuvent être utilisées au cours des phases de nettoyage et de gravure des plaquettes de semi-conducteurs. Pour ce faire, l’eau oxygénée employée doit présenter un degré de pureté élevé, c’est-à-dire des teneurs résiduelles en impuretés minérales, cations et anions, et en impuretés organiques suffisamment faibles.
Cependant, les procédés généralement mis en œuvre dans la synthèse de l’eau oxygénée brute, par exemple un procédé anthraquinone, conduisent à la présence d’impuretés minérales, cations et anions, et d’impuretés organiques dans des teneurs significativement trop élevées pour des applications aussi exigeantes en termes de pureté que dans le domaine de l’électronique.
En outre, le peroxyde d’hydrogène peut être contaminé par des impuretés métalliques, tels que le fer (Fe), le cuivre (Cu) ou le chrome (Cr), au cours de son transport et/ou de son stockage à cause de son caractère corrosif au contact des surfaces métalliques.
Ainsi la présence des impuretés minérales et organiques, issues des procédés de synthèse, et des contaminants, issus du transport et/ou du stockage, peut impacter sur la qualité, la structure cristalline et la pureté des plaquettes de semi-conducteurs.
Ainsi l’un des objectifs de la présente invention est de proposer un procédé de purification des solutions aqueuses de peroxyde d’hydrogène, capable de diminuer de manière significative les teneurs résiduelles en impuretés, notamment les impuretés minérales et organiques, afin de permettre l’utilisation de ces solutions dans des applications dans le domaine de l’électronique, en particulier au cours de la phase de nettoyage et/ou de gravure des plaquettes de semi-conducteurs.
Autrement dit, l’un des buts de la présente invention est de réduire de manière significative, voire d’éliminer, les impuretés susceptibles d’être au moins issues d’un procédé de synthèse du peroxyde d’hydrogène et, éventuellement, de la corrosion de l’eau oxygénée avec des surfaces métalliques au cours de son transport et/ou son stockage.
En particulier, l’un des buts de la présente invention est de réduire les impuretés minérales cationiques et anioniques, telles que les nitrates et le sodium, ainsi que les impuretés organiques, en particulier la teneur en carbone organique total (COT).
La présente invention a donc notamment pour objet un procédé de purification d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, comprenant au moins un traitement sur membrane d’osmose inverse et au moins un traitement d’électrodésionisation ; la membrane étant choisie dans le groupe constitué par une membrane de type polyamide, cellulose, polypipérazine, polyacrylonitrile et polysulfone.
Le procédé selon l’invention présente ainsi l’avantage de réduire de manière significative, voire d’éliminer, la teneur en impuretés organiques, en particulier la teneur en carbone organique total (COT), ainsi que la teneur en impuretés minérales cationiques et anioniques, dans des solutions aqueuses de peroxyde d’hydrogène.
De préférence, le procédé selon l’invention conduit à minimiser, voire éliminer, la teneur en impuretés organiques, en particulier la teneur en carbone organique total (COT), et la teneur en impuretés minérales, notamment les métaux alcalino-terreux, en particulier le sodium, les ions cationiques choisis dans le groupe constitué par les ions métalliques, les ions alcalino-terreux différents du sodium, les ions alcalins et les ions non-métalliques, les ions anioniques choisis dans le groupe constitué par les chlorures, sulfates, phosphates et nitrates, ainsi que le silicium.
De préférence, le procédé selon l’invention permet de minimiser, voire d’éliminer, la teneur en impuretés minérales choisies dans le groupe constitué par le sodium et les nitrates, les chlorures, les sulfates, les phosphates, le silicium, le fer et le chrome, en particulier les nitrates et le sodium, et les impuretés organiques, en particulier la teneur en carbone organique total (COT).
Le procédé selon l’invention permet notamment de conduire à un taux d’élimination des impuretés mentionnées précédemment particulièrement avantageux, par exemple d’au moins 95%, notamment d’au moins 97%, voire même de près de 99%.
Avantageusement, le procédé selon l’invention permet notamment de conduire à un taux d’élimination de près de 98% des nitrates présents dans une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène.
Le procédé selon l’invention permet de conduire à des solutions aqueuses de peroxyde d’hydrogène ayant un degré de pureté très élevé leur permettant ainsi d’être utilisées dans des applications dans le domaine de l’électronique, par exemple au cours des phases de nettoyage et de gravure des plaquettes de semi-conducteurs.
En d’autres termes, le procédé selon l’invention conduit à des grades de spécialité de l’eau oxygénée utilisés dans des applications électroniques.
Ainsi le procédé selon l’invention renforce les conditions de pureté dans lesquelles les applications dans le domaine de l’électronique sont mises en œuvre, en particulier, les solutions aqueuses de peroxyde d’hydrogène obtenues par un procédé selon l’invention n’impactent pas sur la qualité, la structure cristalline et la pureté des plaquettes de semi-conducteurs.
Autrement dit, les risques de contamination avec des impuretés, organiques et minérales, liés à l’utilisation de solutions aqueuses de peroxyde d’hydrogène sont minimisés grâce au procédé selon l’invention.
Par ailleurs, le procédé selon l’invention permet avantageusement de réduire de manière satisfaisante, voire d’éliminer, les contaminants issus de la corrosion de l’eau oxygénée avec des surfaces métalliques au cours de son transport et/ou son stockage. L’eau oxygénée peut donc être transportée et stockée en sécurité dans des conditions standard sans que, son degré de pureté ne soit impacté de manière, irréversible, pour des applications dans le domaine de l’électronique.
L’invention a également pour objet un procédé de préparation d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, comprenant : au moins la production d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, de préférence par un procédé à F anthraquinone, au moins un traitement sur membrane, tel que décrit précédemment, et au moins un traitement d’électrodésionisation de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, tel que décrit précédemment.
Ainsi le procédé de purification selon l’invention peut être avantageusement mis en œuvre à la suite d’un procédé visant à fabriquer une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène.
En outre, l’invention concerne une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène susceptible d’être obtenue par un procédé de purification, tel que décrit précédemment, ou un procédé de préparation, tel que défini précédemment.
Avantageusement, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, obtenue ou purifiée, comporte une teneur en impuretés minérales, cationiques et anioniques, de préférence dans le groupe constitué par les nitrates, le sodium, le silicium le chrome et le fer, et une teneur en impuretés organiques, en particulier une teneur en carbone organique total, significativement réduites.
De même, la présente invention concerne aussi l’utilisation d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène telle que décrite précédemment dans le domaine de l’électronique, de préférence comme agent de nettoyage.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description, de la figure et des exemples qui suivent.
Dans ce qui va suivre, et à moins d’une autre indication, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine, notamment dans les expressions « compris entre...et... » et « allant de... à... ».
L’expression « au moins un » est équivalente à l’expression « un ou plusieurs » et peut être substitué.
Procédé de purification de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène La solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, destinée à être traitée par le procédé selon l’invention, comprend de préférence une teneur en peroxyde d’hydrogène allant de 30 à 70% en poids, de préférence allant de 30 à 60% en poids, et encore plus préférentiellement allant de 45 à 60% en poids, par rapport au total de la solution aqueuse.
Comme indiqué précédemment, le procédé de purification selon l’invention comprend au moins un traitement sur membrane d’osmose inverse et au moins un traitement d’électrodésionisation ; la membrane étant choisie dans le groupe constitué par une membrane de type polyamide, cellulose, polypipérazine, polyacrylonitrile et polysulfone.
En d’autres termes, le procédé selon l’invention comprend la mise en œuvre d’une ou plusieurs étapes de purification d’une méthode de séparation membranaire d’osmose inverse, combinée(s) à une ou plusieurs étapes de purification d’une méthode d’électrodésionisation.
Le procédé selon l’invention permet de réduire, voire éliminer, la teneur en impuretés organiques, et la teneur en impuretés minérales cationiques et anioniques.
La teneur en impuretés organiques est en particulier la teneur en carbone organique total (COT).
La teneur en carbone organique total (COT) peut être analysée avec une méthode standard, notamment avec un analyseur de COT.
Les impuretés minérales sont en particulier choisies dans le groupe constitué par le sodium, les ions métalliques, les ions alcalino-terreux différents du sodium, les ions non métalliques, les chlorures, les sulfates, les phosphates et les nitrates, ainsi que le silicium, de préférence choisies dans le groupe constitué par les nitrates et le sodium.
La teneur en impuretés cationiques peut être analysée par exemple par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif.
La teneur en impuretés anioniques peut être analysée par exemple par chromatographie ionique (chromatographie par échange d’ions).
Comme indiqué précédemment, les impuretés minérales, cationiques et anioniques, ainsi que les impuretés organiques peuvent provenir du procédé d’obtention de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, de préférence d’un procédé anthraquinone. Conformément à la présente invention, le traitement sur membrane d’osmose inverse et le traitement d’électrodéionisation sont des traitements distincts et peuvent être mis en œuvre séquentiellement dans un ordre différent.
A titre d’exemple, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène peut être purifiée par au moins un, de préférence un ou deux, encore préférentiellement au moins deux, traitement sur membrane d’osmose inverse, puis par au moins un traitement d’électrodéionisation.
En variante, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène peut être purifiée par au moins un traitement d’électrodésionisation puis par au moins un, de préférence un ou deux, traitement sur membrane d’osmose inverse.
De préférence, le procédé de purification comprend successivement au moins un, de préférence un ou deux, encore préférentiellement au moins deux, traitement sur membrane d’osmose inverse et au moins un traitement d’électrodésionisation, de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène.
Autrement dit, le procédé selon l’invention comprend, de préférence, successivement : au moins un traitement sur membrane d’osmose inverse d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène; la membrane étant choisie dans le groupe constitué par une membrane de type polyamide, cellulose, polypipérazine, polyacrylonitrile et polysulfone au moins un traitement d’électrodésionisation du perméat, issu du ou des traitements sur membrane.
Le traitement sur membrane d’osmose inverse et le traitement d’électrodésionisation peuvent être avantageusement mis en œuvre à une température inférieure à 20°C, de préférence à une température inférieure à 15°C.
Traitement sur membrane
Le procédé de purification selon l’invention comprend un ou plusieurs traitements sur membrane de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, de préférence un ou deux traitements sur membrane.
De manière préférée, le procédé de purification selon l’invention comprend au moins deux traitements sur membrane.
Le traitement sur membrane est un traitement sur membrane d’osmose inverse. De préférence, le procédé de purification selon l’invention comprend un ou plusieurs traitements sur membrane d’osmose inverse de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, plus préférentiellement un ou deux traitements sur membrane d’osmose inverse, encore préférentiellement au moins deux traitements sur membrane d’osmose inverse.
La membrane d’osmose inverse est choisie dans le groupe constitué par une membrane de type polyamide, cellulose, polypipérazine, polyacrylonitrile et polysulfone, plus préférentiellement la membrane d’osmose inverse est une membrane de type polyamide.
La membrane de type polyamide présente avantageusement une meilleure résistance chimique au peroxyde d’hydrogène et aux impuretés présentes dans la solution de peroxyde d’hydrogène.
De préférence, le traitement sur membrane est mis en œuvre à une température inférieure à 30°C, plus préférentiellement inférieure à 20°C.
De préférence, le traitement sur membrane est mis en œuvre à une température supérieure à 0°C, plus préférentiellement supérieure à 5°C.
De préférence, le traitement sur membrane est mis en œuvre à une pression allant de 10 à 70 bar, plus préférentiellement allant de 20 à 40 bar.
De préférence, le flux de perméation au cours du traitement sur membrane peut varier de 10 à 200 L/h.m2, de préférence de 30 à 120 L/h.m2.
De préférence, le facteur de concentration volumique (FCV), correspondant au rapport entre le débit d’alimentation de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène et le débit de concentrât (i.e. le flux d’eau rejeté au cours du traitement de séparation), varie de 1,1 à 15, plus préférentiellement de 2 à 10.
Traitement d’électrodésionisation
De préférence, le procédé selon l’invention comprend un traitement d’électrodésionisation d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène.
De préférence, le traitement d’électrodésionisation est mis en œuvre au moyen d’un module d’électrodésionisation comprenant une anode (1), une cathode (2), un compartiment de purification (3), disposé entre deux compartiments de concentration (4) et (5), dont les parois sont pourvues d’une première membrane échangeuse d’ anions (6) et une première membrane échangeuse de cations (7). Le traitement d’électrodésionisation peut être mis en œuvre avec un module d’électrodésionisation dont un mode de réalisation est décrit dans la figure 1.
De préférence, le traitement d’électrodésionisation est mis en œuvre à une température inférieure à 20°C, plus préférentiellement inférieure à 15°C.
De préférence, le débit d’alimentation du module d’électrodésionisation varie en fonction de la capacité du module.
De préférence, le débit du concentrât en sortie du module d’électrodésionisation varie en fonction de la capacité du module.
Comme indiqué précédemment, la figure 1 représente un mode de réalisation particulier du module d’électrodésionisation.
Sur la figure 1, le module d’électrodésionisation EDI comprend une anode (1), et une cathode (2), de sorte que, lors de l’application d’une source de courant continu, un champ électrique est appliqué à travers l’ensemble des composants du module entre l’anode (1) et la cathode (2).
Entre l’anode (1) et la cathode (2), le module d’électrodésionisation comprend en outre un compartiment de purification (3), dans lequel la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène (14) circule selon un sens vertical dans la direction indiquée dans la figure 1.
Le compartiment de purification (3), situé centralement au sein du module, est disposé entre deux compartiments adjacents, appelés compartiments de concentration (4) et (5). En d’autres termes, les compartiments de concentration (4) et (5) sont situés de part et d’autre du compartiment de purification (3).
Le compartiment de purification est disposé entre une première membrane échangeuse d’ anions (6) et une première membrane échangeuse de cations (7). La membrane échangeuse d’ anions (6) est contigüe au compartiment de concentration (12) et la membrane échangeuse de cations (7) est contigüe au compartiment de concentration (13).
Conformément à cette configuration, seuls les ions contenus dans la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène peuvent passer à travers ces membranes (6) et (7), la partie liquide restant bloquée dans le compartiment de purification (3).
Le module d’électrodésionisation EDI comprend en outre une deuxième membrane échangeuse d’ anions (8) disposée entre le second compartiment de concentration (5) et la cathode (2). La deuxième membrane échangeuse d’ anions (8) est agencée de manière à être en contact avec la paroi du second compartiment de concentration (5). De cette manière, le second compartiment de concentration (5) est disposé entre la première membrane échangeuse de cations (7) et la deuxième membrane échangeuse d’ anions (8) de sorte que les parois du second compartiment de concentration (5) sont contigües à la première membrane (8) et la seconde membrane (7).
Le module d’électrodésionisation EDI comprend en outre une deuxième membrane échangeuse de cations (9) disposée entre le premier compartiment de concentration (4) et l’anode (1). La deuxième membrane échangeuse de cations (9) est agencée de manière à être en contact avec la paroi du premier compartiment de concentration (4). De cette manière, le premier compartiment de concentration (4) est disposé entre la première membrane échangeuse d’ anions (6) et la deuxième membrane échangeuse de cations (9) de sorte que les parois du premier compartiment de concentration (4) sont contigües à la première membrane (6) et la seconde membrane (9).
Le compartiment de purification (3) est en outre garni d’un lit de résines pourvu d’un mélange de résines échangeuses d’ions anioniques (11) et de résines échangeuses d’ions cationiques (10). De telles résines sont régénérées de manière électrochimique .
Ainsi lors de la circulation de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène (14), les résines échangeuses d’ions cationiques (10) peuvent adsorber les cations présents dans la solution, par exemple les ions sodium, calcium, aluminium et/ou l’ion hydrogène, et les déplacer vers la première membrane échangeuse de cations (7), sous l’influence du champ électrique appliqué, de manière à les acheminer dans le second compartiment de concentration (5).
Une fois dans le second compartiment de concentration (5), les cations ne peuvent pas atteindre la cathode (2), car ils sont bloqués par la deuxième membrane échangeuse d’ anions (8) contigüe à la paroi du second compartiment de concentration (5).
De manière similaire, les résines échangeuses d’ions anioniques (11) peuvent adsorber les anions présents dans la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, par exemple les ions chlorure, nitrates, sulfates et phosphates, et les déplacer vers la première membrane échangeuse d’ anions (6), sous l’influence du champ électrique appliqué, de manière à les acheminer dans le premier compartiment de concentration (4). Une fois dans le premier compartiment de concentration (4), les anions ne peuvent pas atteindre l’anode (1), car ils sont bloqués par la deuxième membrane échangeuse de cations (9) contigüe à la paroi du premier compartiment de concentration (4).
De cette façon, la présence des cations et anions au sein de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, circulant dans le compartiment de purification, est continuellement réduite pour être transférés dans les compartiments adjacents de concentration (4) et (5).
Parallèlement, de l’eau peut être introduite dans chacun des compartiments de concentration (4) et (5) de manière à éliminer respectivement les espèces anioniques et les espèces cationiques des compartiments de concentration.
Ainsi le diluât obtenu suite au traitement d’électrodésionisation provient du compartiment de purification (3) du module d’électrodésionisation, et le concentrât provient des compartiments de concentration (4) et (5).
En particulier, le premier concentrât et le second concentrât peuvent être évacués respectivement à travers la sortie de chacun des compartiments de concentration (4) et (5).
De préférence, les débits d’alimentation dans les compartiments de dilution et de concentration peuvent être équivalents ou présenter un ratio de 5/10, de préférence 3/10, plus préférentiellement 1/10 pour les flux concentrât/diluât.
De préférence, le compartiment de purification (3) du module d’électrodésionisation est alimenté par le perméat issu du traitement sur membrane, i.e. la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène ayant déjà été purifiée par un ou plusieurs traitements sur membrane d’osmose inverse, de préférence un ou deux traitements sur membrane d’osmose inverse, encore préférentiellement au moins deux traitements sur membrane d’osmose inverse.
De préférence, le procédé de purification selon l’invention ne comprend pas, avant le ou les traitements sur membrane d’osmose inverse, d’étape de traitement sur résine échangeuse d’ions.
Alternativement, le procédé de purification selon l’invention peut ne pas comprendre d’étape de traitement sur résine échangeuse d’ions.
Au sens de la présente invention, l’étape de traitement de résine échangeuse d’ions est différente de l’étape de traitement d’électrodésionisation. De préférence, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, après purification par le procédé selon l’invention, comprend une teneur en nitrates inférieure à 3 ppm, de préférence inférieure à 2 ppm, encore préférentiellement inférieure à 1 ppm.
Avantageusement, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, après purification par le procédé selon l’invention, comprend une teneur en nitrate inférieure à 0,5 ppm, mieux encore inférieure à 0,3 ppm.
De préférence, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, après purification par le procédé selon l’invention, comprend une teneur en impuretés organiques, en particulier une teneur en carbone organique total (COT) inférieure à 6 ppm, une teneur en nitrate inférieure à 0,3 ppm et une teneur en sodium inférieure à 400 ppb, et éventuellement une teneur en chrome inférieure à 0,5 ppb et une teneur en fer inférieure à 2 ppb.
Plus préférentiellement, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, après purification par le procédé selon l’invention, comprend une teneur en impuretés organiques, en particulier une teneur en carbone organique total (COT) inférieure à 5ppm, une teneur en nitrate inférieure à 0,3 ppm et une teneur en sodium inférieure à 200 ppb, et éventuellement une teneur en chrome inférieure à 0,5 ppb et une teneur en fer inférieure à 2 ppb.
Ainsi le procédé selon l’invention permet l’obtention d’un degré de pureté élevé d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène et est particulièrement efficace sur les impuretés en nitrates.
Procédé d’obtention d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène
La présente invention concerne également un procédé de préparation d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, comprenant : au moins la production d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, de préférence par un procédé à F anthraquinone, au moins un traitement sur membrane d’osmose inverse et au moins un traitement d’électrodésionisation de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, tels que décrits précédemment ; la membrane étant choisie dans le groupe constitué par une membrane de type polyamide, cellulose, polypipérazine, polyacrylonitrile et polysulfone. Le procédé conduit ainsi à une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène ayant un degré de pureté amélioré.
Conformément à la présente invention, l’étape de production conduit à une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène brute.
La solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène produite avant purification peut comprendre une teneur en peroxyde d’hydrogène allant de 30 à 70% en poids, de préférence allant de 30 à 60% en poids, et encore plus préférentiellement allant de 45 à 60% en poids, par rapport au total de la solution aqueuse.
De préférence, le procédé de préparation comprend en outre, avant de mettre en œuvre le procédé de purification selon l’invention, une ou plusieurs étapes de purification choisies dans le groupe constitué par une extraction liquide-liquide, un traitement sur résine d’ adsorption et une distillation.
De préférence, le procédé de purification selon l’invention ne comprend pas, avant le ou les traitements sur membrane d’osmose inverse, d’étape de traitement sur résine échangeuse d’ions.
Alternativement, le procédé de purification selon l’invention peut ne pas comprendre d’étape de traitement sur résine échangeuse d’ions.
Solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène
L’invention a également pour objet une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène susceptible d’être obtenue par un procédé de purification, tel que décrit précédemment, ou un procédé de fabrication, tel que défini précédemment.
De préférence, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène comprend une teneur en nitrate inférieure à 3 ppm, de préférence une teneur en nitrate inférieure à 2 ppm, plus préférentiellement une teneur en nitrate inférieure à 1 ppm.
Avantageusement, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène comprend une teneur en nitrate inférieure à 3 ppm, de préférence inférieure à 2 ppm, plus préférentiellement inférieure à 1 ppm. La solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène comprend préférentiellement une teneur en impuretés organiques, en particulier une teneur en carbone organique total (COT) inférieure à 6 ppm, une teneur en nitrate inférieure à 0,3 ppm et une teneur en sodium inférieure à 400 ppb, et éventuellement une teneur en chrome inférieure à 0,5 ppb et une teneur en fer inférieure à 2 ppb. De préférence, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène comprend préférentiellement une teneur en impuretés organiques, en particulier une teneur en carbone organique total (COT) inférieure à 5 ppm, une teneur en nitrate inférieure à 0,3 ppm et une teneur en sodium inférieure à 200 ppb, et éventuellement une teneur en chrome inférieure à 0,5 ppb et une teneur en fer inférieure à 0,5 ppb.
Par ailleurs, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène est avantageusement utilisée, dans le domaine de l’électronique, de préférence comme agent de nettoyage, de préférence pour le nettoyage des plaquettes de semi- conducteurs.
Utilisation
La présente invention a également trait à l’utilisation d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, telle que décrite précédemment, dans le domaine de l’électronique, de préférence comme agent de nettoyage. De préférence, la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène est utilisée comme agent de nettoyage des plaquettes de semi-conducteurs.
Les exemples suivants servent à illustrer l’invention sans toutefois présenter un caractère limitatif.
EXEMPLES
Exemple 1
De l’eau oxygénée brute à 60% en poids dans l’eau, issue d’un procédé à T anthraquinone est soumise à une filtration sur membranes.
La séparation membranaire est réalisée à l’aide de membranes d’osmose inverse en polyamide, à une température de 15°C et une pression de 30 bar.
Le facteur de concentration volumique (FCV) appliqué est de 8.
Le perméat ainsi obtenu est ensuite soumis à un traitement d’électrodésionisation, à une température de 15°C, mis en œuvre avec un module d’électrodésionisation.
Le module d’électrodésionisation, notamment tel que décrit dans la figure 1, est utilisé avec un débit d’alimentation de diluât de 3 L/h et un débit de concentrât de 1 L/h.
Le dosage des éléments indiqués dans le tableau ci-après conduit aux résultats suivants :
[Tableau 1]
Les résultats montrent que le procédé selon l’invention permet de réduire de manière significative les impuretés organiques et les impuretés minérales, notamment la teneur en carbone organique total (COT), les nitrates, le sodium, le silicium le chrome et le fer. Exemple 2
De l’eau oxygénée brute à 60% en poids dans l’eau, issue d’un procédé à F anthraquinone est soumise à une filtration sur membranes.
L’eau oxygénée est, dans un premier temps, purifiée par deux traitements sur une membrane d’osmose inverse en polyamide, à une température de 15°C et une pression de 30 bar.
Le facteur de concentration volumique (FCV) au cours du premier traitement sur membrane est de 8 et le facteur de concentration volumique au cours du deuxième traitement sur membrane est de 5.
Le perméat en provenance des deux traitements membranaires est alors purifié avec un traitement d’électrodésionisation, comme dans l’exemple 1, mais cette fois-ci avec un débit d’alimentation de diluât de 10 L/h et un débit de concentrât de 1 L/h.
L’ensemble des traitements (deux traitements sur membrane et le traitement d’électrodésionisation) est mis en œuvre à une température de 15°C.
Le dosage des éléments indiqués dans le tableau ci-après conduit aux résultats suivants :
[Tableau 2]
Les résultats montrent que le procédé selon l’invention permet de réduire de manière significative les impuretés organiques et les impuretés minérales, notamment la teneur en carbone organique total (COT), les nitrates, le sodium, le silicium le chrome et le fer.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de purification d’une solution aqueuse contenant du peroxyde d’hydrogène, comprenant au moins un traitement sur membrane d’osmose inverse et au moins un traitement d’électrodésionisation ; la membrane étant choisie dans le groupe constitué par une membrane de type polyamide, cellulose, polypipérazine, polyacrylonitrile et polysulfone.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane d’osmose inverse est une membrane de type polyamide.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le flux de perméation au cours du traitement sur membrane varie de 10 à 200 L/h.m2, de préférence de 30 à 120 L/h.m2.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend successivement au moins un traitement sur membrane d’osmose inverse et au moins un traitement d’électrodésionisation.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le facteur de concentration volumique varie de 1,1 à 15, plus préférentiellement de 2 à 10.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement d’électrodésionisation est mis en œuvre au moyen d’un module d’électrodésionisation comprenant une anode (1), une cathode (2), un compartiment de purification (3), disposée entre deux compartiments de concentration (4) et (5), dont les parois sont pourvues d’une première membrane échangeuse d’ anions (6) et une première membrane échangeuse de cations (7).
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le traitement sur membrane et le traitement d’électrodésionisation sont mis en œuvre à une température inférieure à 20°C, de préférence inférieure à 15°C.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un ou deux traitements sur membrane d’osmose inverse.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux traitements sur membrane d’osmose inverse.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, après purification, comprend une teneur en nitrates inférieure à 3 ppm, de préférence inférieure à 2 ppm, plus préférentiellement inférieure à 1 ppm.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il ne comprend pas, avant le ou les traitements sur membrane d’osmose inverse, d’étape de traitement sur résine échangeuse d’ions.
12. Procédé de préparation d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, comprenant : au moins la production d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, de préférence par un procédé à F anthraquinone, au moins un traitement sur membrane, tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 8 et 9 et au moins un traitement d’électrodésionisation, tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1, 6 et 7, de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène.
13. Solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène susceptible d’être obtenue par un procédé de purification, tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, ou un procédé de préparation tel que défini selon la revendication 12.
14. Solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène selon la revendication 13, caractérisée en ce que la teneur en nitrates est inférieure à 3 ppm, de préférence inférieure à 2 ppm, plus préférentiellement inférieure à 1 ppm.
15. Utilisation de la solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène, telle que définie selon la revendication 13 ou 14, dans le domaine de l’électronique, de préférence comme agent de nettoyage, de préférence pour le nettoyage des plaquettes de semi-conducteurs.
EP23776416.2A 2022-07-28 2023-07-27 Procédé de purification d'une composition comprenant du peroxyde d'hydrogène Pending EP4561939A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2207775A FR3138424A1 (fr) 2022-07-28 2022-07-28 Procédé de purification d’une composition comprenant du peroxyde d’hydrogène
PCT/FR2023/051189 WO2024023458A1 (fr) 2022-07-28 2023-07-27 Procédé de purification d'une composition comprenant du peroxyde d'hydrogène

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4561939A1 true EP4561939A1 (fr) 2025-06-04

Family

ID=84330977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23776416.2A Pending EP4561939A1 (fr) 2022-07-28 2023-07-27 Procédé de purification d'une composition comprenant du peroxyde d'hydrogène

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250352950A1 (fr)
EP (1) EP4561939A1 (fr)
CA (1) CA3252867A1 (fr)
FR (1) FR3138424A1 (fr)
WO (1) WO2024023458A1 (fr)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69904090T2 (de) * 1998-01-16 2003-09-04 Ausimont S.P.A., Mailand/Milano Verfahren zur industriellen Herstellung von hochreinem Wasserstoffperoxid
FR3022899B1 (fr) * 2014-06-30 2020-10-02 Arkema France Procede de purification de peroxyde d'hydrogene et solution de peroxyde d'hydrogene
KR102579673B1 (ko) * 2018-08-17 2023-09-18 오씨아이 주식회사 과산화수소의 정제 방법

Also Published As

Publication number Publication date
FR3138424A1 (fr) 2024-02-02
US20250352950A1 (en) 2025-11-20
CA3252867A1 (fr) 2024-02-01
WO2024023458A1 (fr) 2024-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6303037B1 (en) Reverse osmosis process and equipment
JP5911228B2 (ja) 電極製造工程におけるｎｍｐ精製システム
US9339766B2 (en) Method and apparatus for purifying alcohol
US6858145B2 (en) Method of removing organic impurities from water
US8491795B2 (en) Conversion of seawater to drinking water at room temperature
CN101827792A (zh) 纯水制造装置及纯水制造方法
EP3160900B1 (fr) Procede de purification de peroxyde d'hydrogene et solution de peroxyde d'hydrogene
EP0623561B1 (fr) Procédé et dispositif de décontamination d'effluents liquides contenant des métaux sous forme ionique
CN113613761A (zh) 纯水制造装置及纯水的制造方法
US5906738A (en) Apparatus and method for removing impurities from aqueous hydrogen peroxide
CN109437445B (zh) 高盐废水资源化再利用的方法
JP2010069399A (ja) ホウ素分離システム
WO2024023458A1 (fr) Procédé de purification d'une composition comprenant du peroxyde d'hydrogène
TWI424964B (zh) 從含磷酸水回收磷酸的方法與裝置
CA1097587A (fr) Decyanuration d'eaux residuaires
JP7192519B2 (ja) ホウ素超高純度除去型超純水製造装置及びホウ素超高純度除去超純水の製造方法
KR102867926B1 (ko) 초순수 제조 방법, 초순수 제조 장치 및 초순수 제조 시스템
JPH1119663A (ja) 有機物の除去方法
JP2004154713A (ja) 超純水製造装置
TWI876040B (zh) 超純水製造系統及超純水製造方法
JPH0378156B2 (fr)
Sharma et al. Removal of Cr (VI) and Pb from Electroplating Effluent Using Ceramic Membrane
JP2002045857A (ja) 純水の製造方法
KR20020049217A (ko) 초순수의 제조방법
KR20250024726A (ko) 순수용수의 제조 방법 및 제조 장치, 순수 제조 방법 및 순수 제조 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20241209

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)