[发明专利]纯净醇类试剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种醇类化合物的提纯方法，尤其是采用吸附材料除去醇类化合物中微量金属阳离子和非金属阴离子的方法。

背景技术

高纯醇类化合物由于与水混溶，沸点低，易挥发，是集成电路、晶圆片、印刷线路版、精密元器件等生产过程中大规模使用的清洗剂。也是太阳能电池和高能电池重要原料。高纯醇类化合物主要包括甲醇、乙醇和异丙醇等低碳链醇，全球年需求量有数十万吨之巨，国内市场也有数万吨的规模。

目前国内外制备超净高纯试剂的常用提纯技术主要有精馏、蒸馏、亚沸蒸馏、等温蒸馏、减压蒸馏、低温蒸馏、化学处理、树脂交换、膜处理等技术。

CN1600762介绍了精馏法制备的高纯度甲醇的方法，目的是将纯度为95.50wt％的合成甲醇精制为高纯度的甲醇。上述这些专利主要研究的对象是醇类化合物中水分分离技术，而对微量的阴阳离子的分离方法没有涉及。

中国专利公开说明书CN1431984公开了一种连续精馏法生产高纯异丙醇的方法。该方法包括在从分离塔取出高纯异丙醇以后将高纯异丙醇通过离子交换树脂的步骤，将多级蒸馏与阴阳离子交换树脂处理技术结合，可以制备阳离子在ppt级的异丙醇。单纯的多级精馏法受本身能力极限制约，在制备高纯醇类化合物过程中无论在设备、工艺设计和生产应用上都存在诸多困难，多级蒸馏也存在能耗过高的问题。该方法将多级蒸馏与阴阳离子交换树脂吸附技术组合为醇类化合物的纯化提供了一种有效的方法，但存在的问题是：1、经活化处理后的树脂存在相当多的水分，醇类化合物通过离子交换树脂后会引入了高含量的水分。例如采用含水量0.05％的无水乙醇在未经烘干的凝胶型阴阳离子交换树脂处理后的产物水分含量达5％，在经80℃烘干2小时的凝胶型阴阳离子交换树脂处理后的产物水分含量达2％，在经100℃烘干2小时的凝胶型阴阳离子交换树脂处理后的产物仍然有0.5％的水分；2、随着树脂的干燥，树脂的交换效果和交换能力会快速下降，对生产效率产生不利的影响；3、树脂用于处理有机溶媒时，会有微量的低聚物溶解，尤其是对热的有机溶剂的处理，溶解的低聚物更多，导致不挥发物指标超标；4、树脂的抗氧化性较差。当醇类化合物存在过氧化物时，使用树脂处吸附纯化会对树脂本身造成氧化破碎、失效。5、特定树脂引用到具有氧化性超净高纯化学品如过氧化氢的吸附纯化也需在冷冻条件和防爆设备中进行。

发明内容

本发明的目的在于克服多级精馏以及多级蒸馏与树脂法组合法的上述缺陷，提供一种不引入水分的制备超净高纯醇类化合物的方法。

为实现上述目的，本发明采用经氧化剂处理过的改性碳纤维作为吸附剂，将经过蒸馏后的醇类试剂与改性碳纤维接触吸附后得到的超净高纯醇类试剂；所述改性碳纤维是在酸性环境中，将碳纤维在20～60℃，浓度为2～4mol/L的氧化剂水溶液中浸泡7～8小时后，用稀硝酸洗涤，再用纯水洗涤至洗涤液无酸根离子，干燥，再在80～250℃下烘干活化；所述氧化剂是：重铬酸盐、高锰酸盐，高氯酸或其盐中的一种或一种以上的混合物；所述醇类试剂是常温常压下为液态的戊醇、丙三醇。

本发明中，上述烘干温度优选为220～250℃。醇类化合物与改性碳纤维接触吸附的温度可以在10～85℃之间。

上述方法的一个优选方案是：经过两次蒸馏后的醇类试剂流经一个或一个以上的改性碳纤维柱后得到的醇类试剂。醇类化合物流经改性碳纤维柱的流速优选是2～22ml/分钟/50克改性碳纤维。

上述方法的另一优选方案是：所述改性碳纤维加入到醇类试剂中，摇动，过滤取出改性碳纤维得到醇类试剂，改性碳纤维与醇类化合物的重量比优选为1∶10～100。

本发明改性碳纤维是有机纤维特别是纤维素材料经800～1000℃碳化而成的一种多孔性纤维状吸附材料。微孔宽度大多数分布在0.5～1.5nm之间，微孔体积占总孔体积的90％左右。因此，碳纤维具有很大的比表面积，一般为800～1500m2/g，适当的活化条件可使比表面积达3000m2/g以上。通过氧化剂在碳纤维表面进行氧化，形成一层带部分负电荷的氧化碳层，因而具备吸附阳离子的能力，同时由于改性碳纤维的氧化碳表层是一个共价键，吸附过程是在改性碳纤维表面形成一个等电荷层，在吸附阳离子的同时，也将等电荷的阴离子一并清除。因此本发明采用改性碳纤维作为吸附剂吸附醇类化合物中的阴离子和阳离子，可以很方便地制备金属离子含量极低的超净高纯醇类化合物。使用后失效的吸附剂可以再生，重复使用。

这种改性碳纤维具有如下的结构和性能优势：