專利名稱：一種四氯化硅中三氯氫硅雜質(zhì)的去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種四氯化硅中三氯氫硅雜質(zhì)的去除方法。
背景技術(shù)：
四氯化硅是制作光纖的主要原料，占光纖成分總量的85% -95%。光纖原料的純度直接影響光纖的損耗特性，是控制光纖產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。為保證光纖具有低損耗，要求原料中雜質(zhì)含量不超過10_9的量級(jí)，也就是純度要求9個(gè)9以上。三氯氫硅是粗四氯化硅中常見的一種含氫雜質(zhì)，在合成石英玻璃時(shí)，能與氧作用生成水蒸汽，在玻璃中擴(kuò)散生成氫氧基。氫氧根離子有基頻和二、三、四次諧波頻率，在這些波長上會(huì)出現(xiàn)吸收峰，對(duì)光子會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)吸收，增加光的吸收損耗。因此，作為合成光導(dǎo)纖維材料的主要原料，四氯化硅必須經(jīng)過嚴(yán)格提純，以去除三氯氫硅雜質(zhì)。關(guān)于四氯化硅中三氯氫硅雜質(zhì)的去除方法，主要有等離子體法、水解法等。等離子體法是將粗四氯化硅原料加熱使其汽化，進(jìn)入冷等離子體反應(yīng)器。冷等離子體反應(yīng)器基于介質(zhì)受阻放電，由1 IXlO-6V的交流電或脈沖電壓產(chǎn)生，頻率1 30X IO9Hz,處理相的溫度為-40 200°C。放電在兩個(gè)金屬電極之間產(chǎn)生。粗四氯化硅從極間通過，流速0. 01 IOOm · S、然后冷凝，如此循環(huán)。此種方式處理的四氯化硅，再經(jīng)過蒸餾，得到高純四氯化硅。三氯氫硅雜質(zhì)含量為0. 6%的粗四氯化硅經(jīng)過提純后，含量可低至Ippm以下。等離子體法去除四氯化硅中的SiHCl3效果好，但是對(duì)技術(shù)及設(shè)備要求相對(duì)較高。水解法是將一定量的水加入到液態(tài)四氯化硅中水解生成膠體(水的加入方式最好是用一股含水的濕氣體通過四氯化硅)，再將膠體與四氯化硅分離，即可將金屬化合物、 含OH雜質(zhì)及SiHCl3除去，余下的含OH不純物以及HCl可通過精餾方式去除。水解法去除三氯氫硅效果明顯，但會(huì)導(dǎo)致四氯化硅中的OH含量增加，影響后續(xù)的提純工作。目前國內(nèi)多采用精餾法提純四氯化硅。經(jīng)過兩次精餾的四氯化硅，對(duì)于金屬雜質(zhì)而言可以達(dá)到較高的純度，但是對(duì)于三氯氫硅的去除仍存在一定的限度。本發(fā)明與專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910M3899. 9的“光纖用SiCl4制備方法”相比，具有以下特點(diǎn)針對(duì)四氯化硅中三氯氫硅的去除，反應(yīng)在液相中進(jìn)行；反應(yīng)過程中不需加熱，反應(yīng)過程壓力、溫度穩(wěn)定，無須進(jìn)行控制，安全性得到較大提高；反應(yīng)過程中不需要取料，不存在過渡產(chǎn)品的損耗，產(chǎn)品量與投入的原料量基本一直，四氯化硅利用率接近100% ；反應(yīng)裝置簡易，操作更為簡單、快捷。本發(fā)明采用光氯化法去除與四氯化硅沸點(diǎn)較為接近三氯氫硅極為有效。經(jīng)過本工藝提純的四氯化硅，其三氯氫硅含量完全滿足光纖用四氯化硅對(duì)三氯氫硅含量的要求，且反應(yīng)進(jìn)行的條件、完全程度較易控制，不會(huì)引入其它雜質(zhì)，可以較為有效和經(jīng)濟(jì)的方式以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種四氯化硅中三氯氫硅雜質(zhì)的去除方法，本方法快速、 高效。為達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用光氯化法去除四氯化硅中的三氯氫硅雜質(zhì)。光氯化反應(yīng)的原理是首先是氯氣分子在光照后離解為氯自由基，三氯氫硅與氯自由基發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為四氯化硅，從而達(dá)到將三氯氫硅去除的目的。其總反應(yīng)方程式為SiHCl3 + Cl2 —^ SiCl4 + HCl本發(fā)明提出的四氯化硅中三氯氫硅雜質(zhì)的去除方法，包括光氯化工藝的選擇，光氯化反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)，光源的選擇。本發(fā)明的除雜采用光氯化法，以市售四氯化硅為原料，工藝如下將粗四氯化硅原料壓入反應(yīng)容器，并通入不活潑或惰性氣體作為保護(hù)氣氛。在光照的情況下，通入與原料量呈相應(yīng)比例的氯氣，使三氯氫硅與氯氣進(jìn)行反應(yīng)。光照數(shù)小時(shí)， 停止反應(yīng)。反應(yīng)裝置圖見圖1。進(jìn)行光氯化反應(yīng)的容器采用透射相應(yīng)光源的波長材質(zhì)。本發(fā)明的進(jìn)行光氯化反應(yīng)的容器采用透射波長200 500nm的材質(zhì)。本發(fā)明采用波長為200 500nm的光源，光強(qiáng)為18 2KW/L。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用光氯化法去除四氯化硅中所含三氯氫硅雜質(zhì)極為有效。經(jīng)過本工藝提純的四氯化硅，其三氯氫硅含量完全滿足滿足光纖用四氯化硅對(duì)三氯氫硅含量的要求，且反應(yīng)進(jìn)行的條件、完全程度較易控制，不會(huì)引入其它雜質(zhì)，可以較為有效和經(jīng)濟(jì)的方式以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行。本發(fā)明去除四氯化硅中的三氯氫硅，是以粗四氯化硅為原料，粗四氯化硅中三氯氫硅含量0. 3 % 2 %。本發(fā)明提純后的四氯化硅紅外譜圖中三氯氫硅的基頻處未見有吸收，完全滿足光纖用四氯化硅對(duì)三氯氫硅含量的要求。


圖1光化反應(yīng)裝置示意1中，1-反應(yīng)容器；2-光源；3-冷凝器
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)例，具體描述本發(fā)明的實(shí)施方式。采用市售粗四氯化硅為原料，其三氯氫硅的含量0.5%，對(duì)粗四氯化硅中的三氯氫硅雜質(zhì)進(jìn)行去除，控制工藝條件如下實(shí)施例1 向反應(yīng)容器中壓入粗四氯化硅原料3. 5L，向系統(tǒng)通入氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣氛。向原料中通入過量的氯氣，在水銀燈下光照2小時(shí)30分。關(guān)閉光源，停止光照。實(shí)施例2 向反應(yīng)容器中壓入粗四氯化硅原料5L，向系統(tǒng)通入氬氣作保護(hù)氣氛。向原料中通入過量的氯氣，在水銀燈下照射3小時(shí)25分。關(guān)閉光源，停止光照。按上述工藝條件提純的四氯化硅，其紅外譜圖中三氯氫硅的基頻處未見有吸收， 完全滿足光纖用四氯化硅對(duì)三氯氫硅含量的要求。
權(quán)利要求
1.一種四氯化硅中三氯氫硅雜質(zhì)的去除方法，其特征在于它包括以下步驟1)、將粗四氯化硅原料壓入反應(yīng)容器，并通入不活潑或惰性氣體作為保護(hù)氣氛；2)、在光照的情況下，通入氯氣，使三氯氫硅與氯氣進(jìn)行反應(yīng)；3)、光照數(shù)小時(shí)，至反應(yīng)容器中的四氯化硅的三氯氫硅含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，停止反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)行光氯化反應(yīng)的容器采用透射相應(yīng)光源的波長材質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于光照所采用波長為200 500nm的光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于光照的光強(qiáng)為18 2KW/L。
全文摘要
本發(fā)明為一種四氯化硅中三氯氫硅雜質(zhì)的去除方法。它以市售粗四氯化硅為原料，以不活潑或惰性氣體作為保護(hù)氣氛，通入氯氣，在光照的情況下，使三氯氫硅與氯氣進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)化為四氯化硅，從而達(dá)到將三氯氫硅除去的目的。本方法快速、高效，經(jīng)過提純后的四氯化硅，其紅外譜圖中三氯氫硅的基頻處未見有吸收，滿足光纖用四氯化硅對(duì)三氯氫硅含量的要求。
文檔編號(hào)C01B33/107GK102557042SQ20101062112
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者劉福財(cái), 武鑫萍, 毛威, 王鐵艷, 蘇小平, 莫杰, 袁琴 申請(qǐng)人:北京國晶輝紅外光學(xué)科技有限公司, 北京有色金屬研究總院