[发明专利]一种四烷基氢氧化铵的制备方法

说明书

本发明属于电化学合成技术领域，涉及一种四烷基氢氧化铵的制备方法，采用三膜四隔室电渗析装置，以四烷基铵盐为原料制备四烷基氢氧化铵，先将四烷基铵盐水溶液、纯水、阳极液和酸液分别加入盐室、阴极室、阳极室和酸室中，打开电源，四烷基铵根阳离子透过第一阳离子膜进入阳极室，阴离子透过阴离子膜进入酸室；阳极液电解生成O₂和阳离子H⁺，H⁺进入酸室后与从盐室出来的阴离子结合成酸液；水分子在阴极板处进行电解，生成H₂和阴离子OH^－，阴离子OH^－与四烷基铵根阳离子结合形成四烷基氢氧化铵溶液；其工艺简单，操作方便，原理科学，成本低，环境友好，易于大规模工业化生产。

技术领域：

本发明属于电化学合成技术领域，涉及一种四烷基氢氧化铵的制备方法，特别是一种利用三膜四隔室电渗析装置制备高纯四烷基氢氧化铵的方法。

背景技术：

四烷基氢氧化铵是一类通式为R₁R₂R₃R₄NOH的化合物，其中R₁、R₂、R₃、R₄为四个相同或不相同的烷基，四烷基氢氧化铵类物质作为一种有机强碱，在多种行业中有着特定的用途，例如，四甲基氢氧化铵是结构最简单的四烷基氢氧化铵，其分解温度低，分解产物都是气态，不会残留杂质；而且四甲基氢氧化铵本身具有有机强碱、水中解离性好、无机杂质离子含量低的特点，可以作为优良的电子化学品，用于光刻胶的显影及半导体基板的清洗；四丙基氢氧化铵作为合成分子筛的导向剂，合成出分子筛Pentasil家族的第一个成员ZSM-5分子筛，由于ZSM-5分子筛良好的选择性、高水热稳定性和催化活性，可作为催化剂及催化剂载体，广泛应用于石油工业、煤化工、多功能材料灯行业；在丙烯腈(AN)电解二聚法合成己二腈的工艺中，四丁基氢氧化铵能保证反应顺利进行，四丁基氢氧化铵在电解过程中不仅可以作为电解液增加溶液的导电性同时作为一种表面活性剂增大了丙烯腈在水中的溶解度，更重要的是它可以跟电极形成双电层结构，大幅提升丙烯腈的选择性，使己二腈的产率和电流效率猛增到90％。作为上述用途的四烷基氢氧化铵，对其质量纯度都有着较高的要求，作为电子化学品，微量的杂质就能导致半导体基板的劣化；在使用分子筛合成的催化剂过程中，四烷基氢氧化铵引入的杂质会造成催化剂的失活，反应效率的降低；在己二腈的电合成反应中，杂质卤素离子会引起电解槽极板的腐蚀及电流效率的降低。

目前，四烷基氢氧化铵的制备方法主要包括氧化银法、离子交换树脂法和离子膜电解法，其中氧化银法采用氧化银作为原料，成本较高，同时最终产物中银离子含量较高；离子交换树脂法得到产品卤素含量较高，无法满足工业要求；离子膜电解法是将电解与离子膜技术相结合，该方法工艺简单、产品纯度高，是一种绿色合成工艺，专利CN201120132212公开了一种双膜法制备四甲基氢氧化铵的方法，采用的原料为四甲基碳酸氢铵，阴离子CO₃^2－透过阴离子膜到阳极与H⁺结合生成CO₂，工艺环保简单，但对于阴离子为卤素的四烷基铵盐，例如四甲基氯化铵、四甲基溴化铵时，会在阳极析出Cl₂、Br₂，由于阴离子膜耐氧化性能低，设备需要频繁更换阴离子膜，造成生产成本过高，同时系统也无法正常运行；专利CN201110446506公开了一种利用双极膜电渗析制备四丙基氢氧化铵的方法，在双膜法的基础上增加双极膜，利用双极膜解可以解离出H⁺和OH^－的性质，达到电渗析分离的目的，该方法利用新兴的双极膜代替极板，避免卤素单质的析出，同时降低能耗，但是双极膜成本较高，可通过电流较小，耐温性差，使用不当易出现阴阳膜的分离；同时，由于双极膜阻挡同离子透过的能力较低，产品中卤素含量较高，无法得到高纯的产品。

发明内容：