CN101314573A - 离子交换树脂处理四甲基碳酸铵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子交换树脂处理四甲基碳酸铵的方法，将树脂用酸活化后，用不溶于水和耐酸碱的树脂处理四甲基碳酸铵水溶液，通过离子交换吸附溶液中的金属离子，使四甲基碳酸铵水溶液中单个金属离子含量降低到ppm级，处理后的树脂经过酸处理再生，可以循环利用。本发明方法能够高效、节能地脱除金属离子，吸附率高，并且离子交换树脂容易再生，循环利用，节约成本。

Description

离子交换树脂处理四甲基碳酸铵的方法
技术领域
本发明涉及一种离子交换净化技术，具体地是一种用离子交换树脂处理四甲基碳酸铵的方法。
背景技术
电子级四甲基氢氧化铵(Tetramethyl Ammonium Hydroxide，简称TMAH)作为液晶和半导体芯片生产过程中的显影液，是用量最大的电子化学品之一。电子级四甲基氢氧化铵的主要制备方法是通过电解四甲基碳酸铵(Tetramethyl Ammonium Carbonate，简称TMAC)制得。由于电子级四甲基氢氧化铵要求单个金属离子含量小于10ppb，因此，完全靠离子膜电解控制金属离子浓度无法实现，必须对电解原料用TMAC进行金属离子的脱除和控制。
离子交换树脂是一种比较温和、节能的去除金属离子的方法。
中国发明专利申请CN1446755公开了属于水处理技术中的一种弱碱性阴离子交换树脂吸附重金属方法。该方法是采用的不是传统的离子交换理论，而是以树脂胺基官能团上的氨原子和重金属离子形成络合物的配位化学理论为基础，将水通过弱碱性阴离子交换树脂在常温、常压下即可达到目的。解决了微量重金属污染天然水体的净化处理问题。
M·D·拉曼等提出多个发明专利申请，如中国发明专利CN1155889、CN1171847等，利用离子交换树脂制造半导体所用光刻胶。但是，M·D·拉曼等提出的离子交换树脂是不溶于水，但溶于碱水溶液的树脂。
发明内容
本发明提供了一种离子交换树脂处理四甲基碳酸铵的方法，用一种不溶于水和耐酸碱的树脂处理TMAC水溶液，通过离子交换吸附溶液中的金属离子，使TMAC水溶液中单个金属离子含量降低到ppm级。
一种离子交换树脂处理四甲基碳酸铵的方法，包括以下步骤：
(1)树脂活化：将树脂加入去离子水清洗至中性，滤去水，加入质量百分含量为2-10％的无机酸，加入的酸体积是树脂体积的3-8倍，搅拌2-8小时，用去离子水清洗至中性，滤去水备用；
(2)树脂处理四甲基碳酸铵：用活化好的树脂加入质量百分含量为30-65％四甲基碳酸铵水溶液，搅拌后过滤；
(3)树脂再生：将吸附四甲基碳酸铵中金属离子饱和后的树脂加去离子水，清洗至中性，滤去水，加入质量百分含量为2-10％的无机酸，加入的酸体积是树脂体积的3-8倍，搅拌2-8小时脱吸再生，用去离子水清洗至中性，滤去水，备用。
所述的步骤(2)中，将加入树脂的TMAC水溶液20-65℃搅拌2-8小时达到四甲基碳酸铵中金属离子被吸附平衡。
所述的无机酸通常采用盐酸。
本发明的树脂采用螯合离子交换树脂，可选用漂莱特C100，C100E，拜尔TP208，TP2000等螯合离子交换树脂，它的活性基团是多基配位体，含有两个或两个以上的键合原子，如N.O.S等，且键合原子间最好隔着两个或者三个非键合原子，这样的树脂在适合条件下，与能接受键合原子的电子对的离子形成具有环状结构的内络合物-螯合物。
经初始活化后的树脂经吸附和脱吸再生循环处理TMAC。
本发明方法用一种不溶于水和耐酸碱的树脂处理TMAC水溶液，通过离子交换吸附溶液中的金属离子，使TMAC水溶液中单个金属离子含量降低到ppm级，能够高效、节能地脱除金属离子，吸附率高，并且离子交换树脂容易再生，循环利用，节约成本。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
树脂活化：将300ml树脂加入4L塑料桶内，加去离子水2000ml后搅拌2小时清洗至中性，滤去水；加入2-10％高纯盐酸2000ml后搅拌4小时，用高纯水清洗至中性，滤去水备用。
树脂再生：300ml处理TMAC后的树脂放入4L塑料桶内，加去离子水2000ml，搅拌1-2小时，清洗至中性，滤去水；加入2-10％高纯盐酸2000ml，搅拌6小时，用去离子水清洗至中性，滤去水；备用。
实施例1
温度40℃，将20kg浓度50％TMAC，加入活化后的C100树脂10kg，循环处理2小时。
处理前金属离子含量(单位：ppb)为：Li＜0.05，Na 0.53，Mg 0.38，Al 0.25，K 0.95，Ca 0.72，Cr 61.3，Mn 4.35，Fe 220.5，Ni 38.0，Co 1.07，Cu 1.36，Zn 1.89，Mo 4.98，Cd＜0.05，Pb＜0.5，Ag 0.07，Ti 0.87；
处理后金属离子含量(单位：ppb)为：Li 0.07，Na 0.5，Mg 0.21，Al 0.44，K 0.9，Ca 0.9，Cr 40.9，Mn 2.35，Fe 180.5，Ni 1.87，Co 1.62，Cu 0.53，Zn 1.92，Mo 2.21，Cd＜0.05，Pb＜0.5，Ag 0.05，Ti 0.56。
树脂再生。
实施例2
温度50℃，将20kg浓度50％TMAC，加入活化后的C100E树脂10kg，循环处理6小时。
处理前金属离子含量(单位：ppb)为：Li＜0.05，Na 0.53，Mg 0.38，Al 0.25，K 0.95，Ca 0.72，Cr 61.3，Mn 4.35，Fe 220.5，Ni 38.0，Co 1.07，Cu 1.36，Zn 1.89，Mo 4.98，Cd＜0.05，Pb＜0.5，Ag 0.07，Ti 0.87；
处理后金属离子含量(单位：ppb)为：Li＜0.05，Na 0.54，Mg 0.16，Al 0.14，K 1.02，Ca 0.32，Cr 50.9，Mn 0.98，Fe 7.8，Ni 1.5，Co 1.45，Cu0.34，Zn 1.87，Mo 2.11，Cd＜0.05，Pb＜0.5，Ag 0.05，Ti 0.44。
树脂再生。
实施例3
温度65℃，将20kg浓度30％TMAC，加入活化后TP208树脂10kg，循环处理8小时。
处理前金属离子含量(单位：ppb)为：Li＜0.05，Na 0.53，Mg 0.38，Al 0.25，K 0.95，Ca 0.72，Cr 61.3，Mn 3.35，Fe 165.5，Ni 38.0，Co 0.98，Cu 1.36，Zn 1.89，Mo 2.98，Cd＜0.05，Pb＜0.5，Ag 0.07，Ti 0.67；
处理后金属离子含量(单位：ppb)为：Li＜0.05，Na 0.54，Mg 0.18，Al 0.11，K 1.02，Ca 0.32，Cr 40.9，Mn 0.98，Fe 117.8，Ni 1.5，Co 1.45，Cu 0.34，Zn 1.27，Mo 2.11，Cd＜0.05，Pb＜0.5，Ag 0.05，Ti 0.34。
树脂再生。
实施例4
温度20℃，将20kg浓度65％TMAC，加入活化后的TP2000树脂10kg，循环处理6小时。
处理前金属离子含量(单位：ppb)为：Li＜0.05，Na 0.53，Mg 0.38，Al 0.25，K 0.95，Ca 0.72，Cr 61.3，Mn 3.35，Fe 165.5，Ni 38.0，Co 0.98，Cu 1.36，Zn 1.89，Mo 2.98，Cd＜0.05，Pb＜0.5，Ag 0.07，Ti 0.67；
处理后金属离子含量(单位：ppb)为：Li＜0.05，Na 0.54，Mg 0.18，Al 0.11，K 1.02，Ca 0.32，Cr 40.9，Mn 0.98，Fe 37.8，Ni 1.5，Co 1.23，Cu 0.24，Zn 1.27，Mo 2.11，Cd＜0.05，Pb＜0.5，Ag 0.05，Ti 0.32。
树脂再生。

Claims (4)

1、一种离子交换树脂处理四甲基碳酸铵的方法，包括以下步骤：
(1)树脂活化：将树脂加入去离子水清洗至中性，滤去水，加入质量百分含量为2-10％的无机酸，加入的酸体积是树脂体积的3-8倍，搅拌2-8小时，用去离子水清洗至中性，滤去水备用；
(2)树脂处理四甲基碳酸铵：用活化好的树脂加入质量百分含量为30-65％四甲基碳酸铵水溶液，搅拌后过滤；
(3)树脂再生：将吸附四甲基碳酸铵中金属离子饱和后的树脂加去离子水，清洗至中性，滤去水，加入质量百分含量为2-10％的无机酸，加入的酸体积是树脂体积的3-8倍，搅拌2-8小时脱吸再生，用去离子水清洗至中性，滤去水，备用。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，将加入树脂的TMAC水溶液在20-65℃搅拌2-8小时达到四甲基碳酸铵中金属离子被吸附平衡。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的无机酸为盐酸。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的树脂为螯合离子交换树脂。
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