專利名稱：光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高純度化合物的提純方法，特別是用于光纖生產(chǎn)的高純四氯化鍺的提純方法。
背景技術(shù)：
光纖是光通訊科技與產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，高純四氯化鍺是高品級石英系光纖不可缺少的關(guān)鍵原料，四氯化鍺作為石英系光纖中的主要摻雜劑，其用途是提高光纖的折射指數(shù)，降低光損耗，進(jìn)而提高光纖的傳輸距離。鍺在光纖中的分布和含量決定了光纖的關(guān)鍵性能指標(biāo)，所以其本身的質(zhì)量直接影響光纖的性能和質(zhì)量。
根據(jù)德國專利DE-AS No.1263730報道，四氯化鍺可由氯化氫來提純。這個過程可以去除砷和其他類似的雜質(zhì)。另一份德國專利DE-ASNo.1948911報道，在-30℃到30℃的溫度范圍內(nèi)用無水氯氣來提純，但這個方法不能除去含氫雜質(zhì)。根據(jù)美國專利4,842,839報道，在1000℃高溫下四氯化鍺中的氫原子被氯氣氯化成氯化氫，從而去除含氫雜質(zhì)。另一份美國專利6,110,258報道，采用沸石來除去氣體(包括四氯化鍺氣體)中的水分子，但是效果不能達(dá)到6N的水平。綜合上述各項專利或是單獨使用氯化氫氣體或是單獨使用氯氣或是在極高的溫度下處理四氯化鍺，這些方法都是在一定條件下去除某幾種雜質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，利用四氯化鍺的特性，提出一種能夠一次性去除Ge-OH鍵和C-H鍵上的含氫雜質(zhì)及金屬雜質(zhì)，從而得到合格產(chǎn)品的高純四氯化鍺的純化方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟1、將精餾裝置處于無氧無水狀態(tài)；2、在惰性氣體保護下，加入催化劑和四氯化鍺粗品，其中催化劑占1-10％(重量比)；3、通入反應(yīng)所需鹵化物氣體；4、使用光照反應(yīng)釜或使用光引發(fā)劑回流、蒸餾；5、在惰性氣體的保護下轉(zhuǎn)移出產(chǎn)品。
其中在步驟4中，在50-90℃回流2-8小時、80-100℃蒸餾、300℃以上高溫分解并低溫收集餾出液，所述低溫為20℃以下。
在步驟2中，所述催化劑為含鋁、鈣、磷、或鎂化合物。
四氯化鍺為無色油狀液體，空氣中發(fā)煙，遇水會立即發(fā)生分解，對金屬有比較強烈的腐蝕作用。針對這個特點本專利提出了一種簡單的純化方法。通過向一套裝置同時加入氯化氫與氯氣的混合氣體，并且用光照或加入光引發(fā)劑從而能夠一次性去除Ge-OH鍵和C-H鍵上的含氫雜質(zhì)及金屬雜質(zhì)得到合格產(chǎn)品。
因為四氯化鍺遇水會立即發(fā)生分解，當(dāng)含有水的體積分?jǐn)?shù)大于1×10-2mol/L時，就會在3400cm-1附近出現(xiàn)吸收峰。這是由于存在如下反應(yīng)(當(dāng)水的體積分?jǐn)?shù)小于1×10-2mol/L時)；(n＝2，3)(當(dāng)水的體積分?jǐn)?shù)大于1×10-2mol/L時)。要想得到高純四氯化鍺，必須保證四氯化鍺所接觸的系統(tǒng)十分干燥，采用的方法是在加熱條件下將整個裝置抽真空再沖入惰性氣體。同樣為了保證系統(tǒng)干燥，在加料和出料時都要在惰性氣體的保護下進(jìn)行。這里的惰性氣體可以是氮氣或氬氣。用光照氯氣或加入光引發(fā)劑可產(chǎn)生氯自由基，使產(chǎn)生的氫離子氯化。氯化反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫及加入的氯化氫氣體可以使含氫氧根的化合物轉(zhuǎn)化為氯化物。光源可以是碘鎢燈或溴鎢燈，可長時間照射，也可以間歇式照射?；亓?-8小時，回流溫度為50℃-90℃。經(jīng)過回流的液體再蒸餾，其間繼續(xù)通入氯氣及氯化氫，其氣相經(jīng)過高溫處理后冷凝。高溫處理是用電阻絲將石英管加熱到300℃至1000℃，蒸餾氣體在石英管內(nèi)停留時間為5秒至1分鐘。冷凝溫度為-10℃至20℃。餾出液中所含的氯化物氣體在低溫下用真空泵抽除，并用惰性氣體置換。所指低溫為-50℃到-5℃。所需真空度為760mmHg到700mmHg。經(jīng)上述步驟處理可以得到純度為6N以上的產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是工藝過程簡單，將幾個步驟在一套裝置中完成，避免了在處理過程中溶液轉(zhuǎn)移而造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。這一點對高純四氯化鍺溶液特別重要，因為它遇水極易分解，即使是空氣中的一點水分也會影響其在光纖的應(yīng)用。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述實施例1本發(fā)明所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟l、加熱整套裝置，用電吹風(fēng)吹熱各個部分并抽真空，達(dá)到極限真空后再抽一段時間，沖入氮氣至大氣壓；反復(fù)共三次。
2、在氮氣保護氣氛下，加入無水氯化鈣約50克，四氯化鍺粗品約500克。
3、加熱四氯化鍺粗品至80℃，通入氯化氫及氯氣，并用碘鎢燈進(jìn)行光照，回流4小時。
4、加熱石英管，溫度為400℃。
5、將分餾柱保溫進(jìn)行蒸餾，冷凝液為低溫鹽水。
6、接前餾分30ml左右，得到中餾分150ml左右。
7、在氮氣保護下，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至500ml圓底燒瓶。
8、在用液氮制造的低溫(-20℃左右)環(huán)境下抽出氯化氫及氯氣。
實施例2本發(fā)明所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其步驟是1、加熱整套裝置，用電吹風(fēng)吹熱各個部分并抽真空，達(dá)到極限真空后再抽一段時間，沖入氮氣至大氣壓，反復(fù)共三次。
2、在氬氣保護氣氛下，加入無氧化二磷約50克，四氯化鍺粗品約1000克。
3、加熱四氯化鍺粗品至60℃，通入氯化氫及氯氣，并用溴鎢燈進(jìn)行光照，回流6小時。
4、加熱石英管，溫度為600℃。
5、將分餾柱保溫進(jìn)行蒸餾，冷凝液為自來水。
6、接前餾分50ml左右，得到中餾分400ml左右。
7、在氬氣保護下，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至1000ml圓底燒瓶。
8、在用液氮制造的低溫(-20℃左右)環(huán)境下抽出氯化氫及氯氣。
實施例3本發(fā)明所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其步驟是1、加熱整套裝置，用電吹風(fēng)吹熱各個部分并抽真空，達(dá)到極限真空后再抽一段時間，沖入氮氣至大氣壓；反復(fù)共三次。
2、在氮氣保護氣氛下，加入鎂化合物約10克，四氯化鍺粗品約1000克。
3、加熱四氯化鍺粗品至90℃，通入氯化氫及氯氣，使用光引發(fā)劑，回流2小時。
4、加熱石英管，溫度為300℃。
5、將分餾柱保溫進(jìn)行蒸餾，冷凝液為低溫鹽水。
6、接前餾分50ml左右，得到中餾分400ml左右。
7、在氮氣保護下，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至1000ml圓底燒瓶。
8、在用液氮制造的低溫(-20℃左右)環(huán)境下抽出氯化氫及氯氣。
權(quán)利要求
1.一種光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟(1)將精餾裝置處于無氧無水狀態(tài)；(2)在惰性氣體保護下，加入催化劑和四氯化鍺粗品，其中催化劑占1-10％(重量比)；(3)通入反應(yīng)所需鹵化物氣體；(4)使用光照反應(yīng)釜或使用光引發(fā)劑回流、蒸餾；(5)在惰性氣體的保護下轉(zhuǎn)移出產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于在(4)中，在50-90℃回流2-8小時、80-100℃蒸餾、300℃以上高溫分解并低溫收集餾出液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述低溫為20℃以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于在(1)中，反復(fù)向裝置通入惰性氣體，加溫抽真空操作，使整套精餾裝置處于無氧無水狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述惰性氣體為氮氣或氬氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于在(2)中，所述催化劑為含鋁、鈣、磷、或鎂化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于在(3)中，所述鹵化物氣體為氯化氫與氯氣的混合氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其特征在于在(4)中，所用光源為碘鎢燈或溴鎢燈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖級高純四氯化鍺的生產(chǎn)工藝，其步驟是將精餾裝置處于無氧無水狀態(tài)；在惰性氣體保護下，加入催化劑和四氯化鍺粗品，其中催化劑占1－10％(重量比)；通入反應(yīng)所需鹵化物氣體；使用光照反應(yīng)釜或使用光引發(fā)劑回流、蒸餾；在惰性氣體的保護下轉(zhuǎn)移出產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點是工藝過程簡單，將幾個步驟在一套裝置中完成，避免了在處理過程中溶液轉(zhuǎn)移而造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。這一點對高純四氯化鍺溶液特別重要，因為它遇水極易分解，即使是空氣中的一點水分也會影響其在光纖的應(yīng)用。
文檔編號C01G17/00GK1597533SQ200410041500
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月27日
發(fā)明者潘毅, 趙蕾, 呂寶源, 曹季 申請人:南京大學(xué)