专利名称：一种制备电子级四甲基氢氧化铵的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备电子级四甲基氢氧化铵的方法，属电化学领域。
背景技术：
四甲基氢氧化铵(TMAH)是与苛性碱同等强度的强碱。由于其具有强碱性，同时加热分解后不残留任何物质，特别是不留下可导电的离子物质，因此，它在电子工业领域有着广泛的用途。随着大规模集成电路的不断发展，对高纯电子级TMAH的需求量日益增大，但传统制备TMAH的方法存在成本高和杂质离子含量高等缺陷。目前TMAH的制备方法主要有沉淀法、离子交换树脂法、加成法、离子膜法和离子膜电解法等。沉淀法存在工艺成本高、产品纯度不高等缺点。离子交换树脂法存在树脂用量很大，预处理和再生会消耗大量高纯酸碱，同时产生大量废酸废碱，污染环境等缺点。加成法反应需在高压密闭的环境中进行，中间产物很不稳定，副产物较多，产品纯度也不高。离子膜法存在离子交换速度慢，产品中杂质离子含量高、纯度不高等缺点。这些传统方法所得产品存在的缺陷，严重影响了 TMAH的品质和适用范围。例如中国专利200510047043. 6报道了通过季铵盐和无机碱制备季铵碱，为非电解法，产品纯度不高。离子膜电解法是一种新型制备高纯度电子级TMAH的方法，该方法工艺简单、产品纯度高、具有成本较低、没有污染等优点，是一种清洁生产技术，也是目前制备电子级产品 TMAH最好的方法。中国专利011046 . 5、03106227. X及US4776^9均采用离子膜电解法制备高纯电子级TMHA，但所采用的是单膜电解法，与双膜电解法工艺不同。单膜电解法与双膜电解法相比较，存在产品纯度和电流效率不够高的缺点；中国专利200910099696. 7采用三室两膜电解法，但专利中对于电解槽的结构、材质、膜材料、电极材料和电解槽的运行方式均未进行说明。为了制备纯度更高的电子级TMHA，提高过程的电流效率，减少三废，仍需对电子级TMHA的制备方法进行研究与改进，满足工业化生产需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种制备电子级四甲基氢氧化铵的方法，解决传统工艺方法生产四甲基氢氧化铵产品纯度和电流效率低的问题，满足工业化生产需求。为实现本发明的目的，本发明技术解决方案如下
本发明采用四甲基碳酸氢铵为原料，在双膜电解装置中电解制备电子级TMHA。所述阴极槽中阴极液组成为TMAH溶液，0. 2-0. 5 mol/L ；缓冲槽中缓冲液组成为TMAHCO3溶液， 1. 0-3. 0 mol/L ；阳极槽中阳极液组成为Na2SO4溶液，0. 2-0. 6 mol/L。电解温度为40 60 °C，电流密度为400 1000 A/m2。阴极材料为不锈钢或石墨，阳极材料为钛基钌系氧化物或钛基铱系氧化物；阴极槽中阳离子交换膜由F4403D、F4402或F4602等全氟阳离子膜构成，阳极槽中阴离子交换膜由季铵碱型阴离子交换膜构成。本发明所述的电子级TMHA制备方法，在电解过程发生下列反应 阳极反应
权利要求
1.一种制备电子级四甲基氢氧化铵的方法，其特征在于在双膜电解装置中，以四甲基碳酸氢铵为电解原料制备电子级TMAH ；阴极槽中阴极液组成为0. 2-0. 5 mol/L的四甲基氢氧化铵溶液；缓冲槽中缓冲液组成为1. 0-3. 0 mol/L的四甲基碳酸氢铵溶液；阳极槽中阳极液组成为0. 2-0. 6 mol/L的Na2SO4溶液。
2.根据权利要求1所述的制备电子级四甲基氢氧化铵的方法，其特征在于所述电解槽阴极材料为不锈钢或石墨，阳极材料为钛基钌系氧化物或钛基铱系氧化物；阳离子交换膜为F4403D、F4402或F4602全氟阳离子膜，阴离子交换膜为季铵碱型阴离子交换膜。
3.根据权利要求1或2所述的制备电子级四甲基氢氧化铵的方法，其特征在于电解温度为40 60 °C，电解电流密度为400 1000 A/m2。
4.根据权利要求3所述的制备电子级四甲基氢氧化铵的方法，其特征在于优选条件为阴极槽中0.2-0. 5 mol/L四甲基氢氧化铵溶液，缓冲槽1.5 mol/L四甲基碳酸氢铵溶液，阳极槽中0. 4 mol/L Na2SO4溶液，电解温度为45 °C，电解电流密度采用800 A/m2。
全文摘要
本发明公开了一种制备电子级四甲基氢氧化铵(TMAH)的方法，属电化学领域。该方法以四甲基碳酸氢铵为电解原料，采用双膜电解装置制备电子级TMAH，整个电解装置采用外循环实现电解过程电解液的循环搅拌。电解条件为阴极槽TMAH溶液，0.2～0.5mol/L；缓冲槽TMAHCO3溶液，1.0～3.0mol/L；阳极槽Na2SO4溶液，0.2～0.6mol/L，电解温度为40～60℃，电流密度为，400～1000A/m2。本发明工艺流程简单，原材料成本低，产品收率高，产品金属离子含量小于4ppm，达到电子级TMAH标准，电解电流效率高，达到80～90%，工艺绿色环保，无污染，生产安全。
文档编号C25B3/00GK102206832SQ20111010967
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者任保增, 刘振峰, 宋怀俊, 李伟然, 李涛, 许小荣, 雒廷亮 申请人:郑州大学