專利名稱：使用沸石凈化無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求申請(qǐng)于2004年3月19日的U.S.臨時(shí)申請(qǐng)No.60/554,768的權(quán)益，將其全部?jī)?nèi)容以引用的方式加入本文。
背景技術(shù)：
無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物，例如四氯化硅(SiCl4)、四氯化鍺(GeCl4)和氯氧化磷(POCl3)，在眾多行業(yè)包括光纖制造業(yè)和半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)中，是尤其令人感興趣的。這些物質(zhì)中的雜質(zhì)含量對(duì)于成品的外觀和/或性能通常是非常關(guān)鍵的。
用于生產(chǎn)電子級(jí)別的硅的SiCl4中的雜質(zhì)含量影響單晶硅片的純度，并限制在晶片上形成的電路的密度。用于半導(dǎo)體設(shè)備過程中以改善多晶硅的電導(dǎo)率的POCl3中的金屬污染物的存在可能在多晶硅層中產(chǎn)生缺陷，并有害地影響半導(dǎo)體設(shè)備的電子性能。被不可接受水平的金屬雜質(zhì)污染的半導(dǎo)體設(shè)備甚至?xí)捎谄湮㈦娮与娐返亩搪范兊貌豢刹僮鳌?br> 在光纖制造中，液體化合物例如SiCl4、GeCl4和POCl3被用于形成光纖和用于影響其性質(zhì)例如玻璃膨脹系數(shù)、熔融-粘度和折射率。這些液體化合物中的一些雜質(zhì)可能通過光纖對(duì)光傳輸造成破壞。帶有氧和烴類的雜質(zhì)可能通過光纖造成光傳輸損失。光纖中的金屬雜質(zhì)可能增加光纖中信號(hào)的衰減，降低有效的光纖長(zhǎng)度，并由此而需要使用放大器。光纖中的金屬雜質(zhì)也可能產(chǎn)生高度吸收的區(qū)域，這會(huì)影響通過光纖的光傳輸。包含O-H鍵的分子雜質(zhì)可能影響用于傳輸信息的波長(zhǎng)，并降低光纖的帶寬。結(jié)果是，通常需要在傳輸設(shè)備中加入額外的投資例如額外的放大器，以補(bǔ)償降低的性能。
為了避免雜質(zhì)可能引起的上述和其它的問題，生產(chǎn)商現(xiàn)在使用昂貴的高純度級(jí)別的無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物化合物。并且，高純度級(jí)別的化合物會(huì)再次聚集雜質(zhì)，例如在它們的運(yùn)輸、成品生產(chǎn)商的設(shè)備中的儲(chǔ)存和/或使用期間。雜質(zhì)的來(lái)源包括，例如化合物暴露于空氣中和從儲(chǔ)存和/或運(yùn)輸裝置中漏出的雜質(zhì)。
當(dāng)前用于凈化一些無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物化合物的方法包括氣相凈化。但是，氣相凈化一般需要相對(duì)大的能量輸入以氣化化合物并將它們維持在氣相。另外，氣相凈化系統(tǒng)一般并不適合被用來(lái)凈化無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物化合物。例如，在無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物化合物例如帶有載體氣體如O2的SiCl4氣化后，應(yīng)該維持在氣相中無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物化合物的濃度。然而，設(shè)置在氣化步驟下游的氣相凈化系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致氣流中無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物化合物的濃度的改變。并且，當(dāng)設(shè)置在無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物化合物氣化之后時(shí)，氣相凈化系統(tǒng)會(huì)具有不可接受的高的壓力下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括使無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物供料液體與沸石接觸以制備凈化的無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物液體。在一個(gè)實(shí)施方式中，沸石是以氫形式的Y型沸石。在另一方面，本發(fā)明包括用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物供料液體的裝置。所述裝置包括(a)包括液體入口和液體出口的液體過濾外殼；和(b)以氫形式的Y型沸石。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述液體過濾外殼由全氟烷氧化物(perfluoroalkoxy)(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE)組成。
使用包括沸石的過濾介質(zhì)可以從無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物供料液體去除分子的和/或離子(例如，金屬離子)的雜質(zhì)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，使用包括沸石的過濾介質(zhì)可以從供料液體中既去除分子雜質(zhì)也去除離子雜質(zhì)。
在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明中使用的沸石是以酸的或質(zhì)子的形式，具有二氧化硅/氧化鋁之比至少為約5，并包含低濃度的堿金屬或堿土金屬。在一個(gè)實(shí)施方式中，加熱沸石以去除揮發(fā)性物質(zhì)，然后在使沸石與無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物供料液體接觸之前進(jìn)行冷卻。
有利地，本發(fā)明的實(shí)施產(chǎn)生對(duì)液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物簡(jiǎn)單并有效的凈化，尤其在它們的使用時(shí)或生產(chǎn)時(shí)。通過實(shí)施在此描述的方法，可以避免與氣相凈化有關(guān)的困難，例如保持氣相無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物供料氣流的壓力和濃度。


從以下對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的更具體的描述，本發(fā)明的前述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)很明顯，如附圖所述，在不同的視圖中，相同的參考標(biāo)記指代相同的部件。所述附圖不必按比例繪制，重點(diǎn)在于描述本發(fā)明的原理。
圖1是顯示適合實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的示意圖。
圖2是液體SiCl4對(duì)比樣品的FT-IR光譜。
圖3顯示通過使沸石CBV 400與液體無(wú)機(jī)鹵化物接觸的凈化前后液體SiCl4的FT-IR光譜的差異。
圖4顯示通過使沸石CBV 780與液體無(wú)機(jī)鹵化物接觸的凈化前后液體SiCl4的FT-IR光譜的差異。
圖5顯示通過使硅膠與液體無(wú)機(jī)鹵化物接觸的凈化前后液體SiCl4的FT-IR光譜的差異。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括使無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物供料液體與沸石接觸以制備凈化的無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物液體。本發(fā)明是基于這樣一種發(fā)現(xiàn)，即使用包括沸石的過濾介質(zhì)可以從供料液體去除分子的和/或離子(例如金屬離子)的雜質(zhì)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，使用包括沸石的過濾介質(zhì)可以從供料液體既去除分子雜質(zhì)也去除離子雜質(zhì)。
由于特定雜質(zhì)的完全去除是不可實(shí)現(xiàn)的或者是不可能檢測(cè)的，在此使用的措辭“凈化”、“去除”等是指從供料液體去除雜質(zhì)的絕大部分或可檢測(cè)的部分。雜質(zhì)的絕大部分或可檢測(cè)部分的去除將取決于特定的雜質(zhì)和工藝條件。例如，無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物液體的雜質(zhì)濃度可以降到低于約每十億(109)分之10、8、6、4、2或1(ppb)。在一些實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物液體的雜質(zhì)濃度可以降到低于檢測(cè)限。
在一個(gè)實(shí)施方式中，通過本發(fā)明方法去除的分子雜質(zhì)可以包括脂族烴和化合物如那些含有選自C-H、Si-H、Si-OH、O-H、C-Cl和C-O的化學(xué)鍵的化合物。
另外，在基本上降低液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物中的分子雜質(zhì)的濃度的同時(shí)，用于在此所述的凈化方法中的沸石能夠去除金屬雜質(zhì)例如金屬離子雜質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明方法的實(shí)施能夠降低金屬的濃度，所述金屬例如，但不限于，鋁、銻、鋇、鈣、鉻、鈷、銅、鐵、鎂、錳、鎳、鉀、鈉、鍶、錫和鋅。這些金屬中的多數(shù)的濃度可以被降低以制備凈化的液體無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物。
本發(fā)明方法和裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以有效地從液體無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物既去除分子雜質(zhì)也去除離子雜質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以一步從無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物供料液體去除分子的和金屬的雜質(zhì)。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明的方法和裝置可以容易地集成到現(xiàn)有的無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物凈化工藝中，或集成到使用液體無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物的工業(yè)工藝中。
鹵化物和鹵氧化物在它們的使用時(shí)可以被凈化，并因此降低成品的生產(chǎn)成本。例如，生產(chǎn)商可以購(gòu)買價(jià)格通常更為低廉的低純度級(jí)別的液體鹵化物和鹵氧化物。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)在使用時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施可以降低鹵化物和鹵氧化物中的雜質(zhì)的濃度到更一致的水平，從而消除雜質(zhì)濃度的波動(dòng)。雜質(zhì)濃度的波動(dòng)例如可以由如下方式所致，例如被鹵化物和鹵氧化物生產(chǎn)工藝中的波動(dòng)所致，或被在先前凈化的鹵化物或鹵氧化物液體中的雜質(zhì)的隨機(jī)再聚集所致。在使用時(shí)的凈化可以通過降低生產(chǎn)工藝中凈化點(diǎn)和使用點(diǎn)之間的時(shí)間和/或空間距離降低化合物向雜質(zhì)源的暴露。通過提高凈化的液體無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物的一致性，例如利用在使用時(shí)的凈化降低液體暴露于雜質(zhì)源，可以生產(chǎn)具有更多可再現(xiàn)特性的成品。
本發(fā)明的實(shí)施可以降低在傳統(tǒng)的氣相凈化方案上用于無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物凈化所需的能量。例如，在此所述的創(chuàng)造性的方法可以是一種基本上無(wú)能源工藝，需要極少的或不需要能量輸入(除去任何所需的泵能量)來(lái)凈化感興趣的化合物。這樣，本發(fā)明可以在室溫下實(shí)施。本發(fā)明包括用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物液體的方法和裝置。從液體組合物去除雜質(zhì)是需要的，原因是很多工業(yè)方法被設(shè)計(jì)而使得在使用時(shí)進(jìn)行氣相凈化是不實(shí)際的，因此本發(fā)明有利于在使用時(shí)凈化無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物液體。
適合用于實(shí)施本發(fā)明的沸石包括合成沸石和既是天然形成的又是合成的沸石的改性變體。對(duì)于凈化液體鹵化物和鹵氧化物尤其有效的沸石包括那些具有高二氧化硅/氧化鋁摩爾比和/或那些具有低濃度的堿金屬或堿土金屬的沸石。
例如，尤其適合用于本發(fā)明實(shí)施的沸石包括具有二氧化硅/氧化鋁(SiO2/Al2O3)摩爾比至少為約5的沸石。在一些實(shí)施方式中，沸石具有二氧化硅/氧化鋁摩爾比至少約為10、20、40或80。例如，沸石可以是具有二氧化硅/氧化鋁摩爾比為5.1的CBV 400或具有氧化鋁/二氧化硅摩爾比為80的CBV 780。沸石CBV 400和沸石CBV 780可以從Zeolyst International(Valley Forge，PA)獲得。具有適當(dāng)氧化鋁/二氧化硅摩爾比的沸石可商購(gòu)獲得，或者可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)制備獲得。例如，通過從沸石結(jié)構(gòu)框架中去除鋁，可以增加所選沸石的二氧化硅/氧化鋁摩爾比。從沸石結(jié)構(gòu)框架中去除鋁的方法是本領(lǐng)域已知的，可以包括例如化學(xué)的和水熱的處理方法。
優(yōu)選地，沸石所具有的堿金屬或堿土金屬的濃度可以防止凈化的鹵化物或鹵氧化物被所述堿金屬或堿土金屬實(shí)質(zhì)性污染。例如，沸石可以具有低于堿金屬和堿土金屬的約3、2、1、0.1或者0.05重量％的堿金屬和堿土金屬濃度。堿金屬和堿土金屬包括鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)和鈣(Ca)。在下文進(jìn)一步討論的一些實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物液體在與沸石接觸后可以含有一定濃度的堿金屬或堿土金屬，其接下來(lái)被引導(dǎo)通過另一過濾介質(zhì)，例如硅膠，來(lái)減少液體中堿金屬或堿土金屬的濃度。
凈化的無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物被堿金屬或堿土金屬“實(shí)質(zhì)性污染”包括一定濃度的堿金屬或堿土金屬，其對(duì)于適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝如半導(dǎo)體設(shè)備或者光纖生產(chǎn)中的鹵化物或鹵氧化物的使用是不可接受的。
在一個(gè)實(shí)施方式中，用于實(shí)施本發(fā)明的沸石所具有的堿金屬或堿土金屬的含量(例如以Na2O形式的鈉)能夠防止液體產(chǎn)品被堿金屬或堿土金屬實(shí)質(zhì)性污染，和/或促進(jìn)從供料液體去除堿金屬或堿土金屬。例如，沸石可以含有低于約5、4、3、2、1、0.1或0.05重量％的含有堿金屬或堿土金屬的化合物，例如包含低于約3重量％的氧化鈉(Na2O)的沸石，例如，低于約2、1、0.1或0.05重量％的Na2O的沸石。具有適當(dāng)含量的堿金屬或堿土金屬的沸石可以商購(gòu)獲得，或使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法制備獲得。在一個(gè)實(shí)施方式中，所選沸石的堿金屬或堿土金屬(例如鈉)含量例如通過用適當(dāng)?shù)娜芤哼M(jìn)行離子交換而降低。適當(dāng)?shù)碾x子交換溶液是那些本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
適于用于本發(fā)明中的沸石的實(shí)例包括，但不限于，faujasite、沸石Y(“Y-型”沸石)和超穩(wěn)定Y沸石(“USY”)。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于實(shí)施本發(fā)明的沸石是以氫或質(zhì)子的形式。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，沸石是Y型沸石，例如，以氫形式的Y型沸石。在一個(gè)實(shí)施方式中，包含NH4+的沸石可以被加熱以消除NH3和形成適合本發(fā)明使用的氫形式的沸石。
適合的沸石的孔徑可以變化。在一個(gè)實(shí)施方式中，沸石具有約20到約30埃的平均孔徑，例如，約22到約28埃，約24到約26埃，或約24到約25埃。
適合的沸石的具體例子包括，但不限于，CBV 400、CBV 600、CBV 720、CBV 760、CBV 780和CBV 901，所有都可從ZeolystInternational(Valley Forge，PA)商購(gòu)獲得。這些沸石全部是以氫形式的Y-型沸石，其具有Brunauer-Emmett-Teller(BET)表面積為660-780平方米/克，SiO2/Al2O3摩爾比為5.1-80，0.03-2.8重量％的Na2O和晶胞尺寸為24.24-24.50埃。
用于實(shí)施本發(fā)明的沸石優(yōu)選地是氫(也就是質(zhì)子或酸)形式。具有氫形式的沸石可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種技術(shù)的任一種進(jìn)行生產(chǎn)。例如，以銨陽(yáng)離子形式的沸石，例如CBV 300、CBV 500和CBV 512(銨形式、具有BET表面積730-925平方米/克，SiO2/Al2O3摩爾比為5.1-12，0.05-2.8重量％的Na2O和晶胞尺寸為24.35-24.68埃的Y-型沸石)，可以從Zeolyst International商購(gòu)獲得，可以被加熱以充分地去除氨，被冷卻并用于實(shí)施本發(fā)明。氫形式的沸石也可以使用沸石離子交換進(jìn)行生產(chǎn)。
出人意料地，用于本發(fā)明中的沸石不需要高溫預(yù)熱或其它相對(duì)復(fù)雜的預(yù)處理步驟。例如，用于本發(fā)明中的沸石在使供料液體與沸石接觸前不需要被加熱到約400℃或更高例如約500℃、600℃、約700℃或更高的溫度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，用于本發(fā)明中的沸石是基本上不含揮發(fā)性物質(zhì)。為了去除揮發(fā)性物質(zhì)，沸石可以在惰性氣氛下被加熱。例如，沸石可以在純凈氮?dú)庀录訜岬郊s100℃至約200℃，例如，至少約150℃，并持續(xù)一段時(shí)間以足以消除包含其中的揮發(fā)性物質(zhì)(例如，大氣氣體例如N2、O2、CO2和/或H2O)。例如，沸石可以在純凈氮?dú)庀录訜岬街辽偌s150℃，并持續(xù)至少約3，4，5或6個(gè)小時(shí)以消除包含其中的揮發(fā)性物質(zhì)。優(yōu)選地，然后在接觸供料液體前冷卻沸石，例如冷卻到或接近室溫或周圍溫度。但是，本發(fā)明的方法可以任選地包括或者(1)使供料液體與沸石接觸而不需要單獨(dú)地冷卻沸石，例如沸石的溫度可以約150℃或更低；或者(2)在與供料液體接觸前，保持沸石在升高的溫度，例如約150℃。在一個(gè)實(shí)施方式中，沸石被存儲(chǔ)在無(wú)污染性環(huán)境中，例如密封的容器或過濾柱中，直到與鹵化物或鹵氧化物供料液體接觸。
使用沸石的凈化效率可以部分地受沸石顆粒尺寸的影響?？梢酝ㄟ^降低沸石顆粒的尺寸獲得增加的效率。例如，可以在上述的沸石加熱前減小沸石顆粒的尺寸。據(jù)信通過降低沸石的顆粒尺寸，單位時(shí)間內(nèi)可以有更多的供料液體與沸石接觸。降低沸石顆粒的尺寸的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，并可以包括，但不限于，研磨、篩分和粉碎。例如可以用研磨機(jī)如Quaker City Grinding Mill Model F-4(Straub Co.，a division of Clinton Separators，Inc.；Philadelphia，PA)來(lái)減小沸石顆粒的尺寸。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的沸石具有基本上一致的顆粒尺寸。例如，沸石可以被尺寸分類，例如使用篩分分類。在一個(gè)實(shí)施方式中，沸石顆粒具有最小尺寸大于約90微米，例如，沸石顆粒為約90-約180微米(例如，約90-約180微米的CBV 780顆粒)。沸石顆粒具有最小尺寸大于約400微米，例如約425微米(例如約425微米的CBV 400顆粒)，也可以產(chǎn)生液體無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物的有效凈化。在另一實(shí)施方式中，使用具有不同顆粒尺寸的沸石的混合物。
在一方面，本發(fā)明涉及用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的裝置和方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，供料液體基本上是無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物，僅存在痕量的污染物。
在一方面，本發(fā)明涉及用于凈化在半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)中的化合物的裝置和方法。另一方面，本發(fā)明包括用于凈化在光纖生產(chǎn)中的化合物的裝置和方法。例如，在此所述的裝置和方法可以用于凈化包括一種或多種化合物例如，但不限于，四氯化硅(SiCl4)、四氯化鍺(GeCl4)和氯氧化磷(POCl3)的供料液體。
在一個(gè)實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物可以在引入生產(chǎn)工藝?yán)绨雽?dǎo)體生產(chǎn)工藝，光纖生產(chǎn)工藝或任何需要凈化的無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的工藝前被凈化。例如無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物可以通過大量的化學(xué)加工工藝被凈化，然后被包裝或存儲(chǔ)以為后續(xù)產(chǎn)品制備工藝所用。在一個(gè)實(shí)施方式中，液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物可以在使用時(shí)被凈化。例如，半導(dǎo)體設(shè)備或光纖生產(chǎn)工藝可以在液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物用于生產(chǎn)工藝前，利用用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的裝置和方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，在引入生產(chǎn)工藝之前，液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物可以至少部分地被凈化，然后僅在用于生產(chǎn)工藝前進(jìn)一步被凈化。
可以用在此所述的方法以間歇、連續(xù)、和/或半連續(xù)的工藝凈化液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物。在一些實(shí)施方式中，可以通過將鹵化物和/或鹵氧化物在間歇過程中保持在沸石上而凈化。在其它實(shí)施方式中，可以通過利用穿流裝置(flow-through apparatus)凈化液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物，例如其中液體被引入裝置，凈化的液體逐步地從裝置中被引出。例如，用于生產(chǎn)產(chǎn)品(例如光纖)的方法可以包括用于凈化液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的穿流裝置，以作為生產(chǎn)工藝的集成部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定用于任何特定工藝的穿流裝置的位置。例如，穿流裝置可以放置在擴(kuò)散器(bubbler)之前或任何儲(chǔ)存、保留或運(yùn)輸容器之前。本發(fā)明的實(shí)施可以在液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物使用時(shí)或在生產(chǎn)時(shí)有利地實(shí)現(xiàn)對(duì)液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物簡(jiǎn)單而有效的凈化。
被堿金屬或堿土金屬例如鋰、鈉、鉀、鈹、鎂和/或鈣污染的無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物對(duì)使用該無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物的一些應(yīng)用是有害的。例如，在半導(dǎo)體設(shè)備的硅層內(nèi)或界面上的鈉的存在會(huì)導(dǎo)致設(shè)備電子性能的降低。
通過使供料液體與硅膠和沸石接觸，在凈化的液體中的堿金屬和堿土金屬，例如鈉，濃度可以最小化或基本上消除。在一個(gè)實(shí)施方式中，按順序或者先用硅膠然后用沸石、或者先用沸石然后用硅膠凈化液體。例如，在一個(gè)方法中，包括無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物的液體與沸石接觸，然后從沸石中移除，并與硅膠接觸，然后從硅膠中移除。如此的串連凈化可以是連續(xù)的，半連續(xù)的或間歇的過程。在另一實(shí)施方式中，通過與硅膠和沸石的混合物接觸來(lái)凈化液體。
在一些實(shí)施方式中，有效地從供料液體去除堿金屬和堿土金屬例如鈉可以通過使用具有低濃度的堿金屬或堿土金屬的沸石實(shí)現(xiàn)。例如，沸石可以具有低于約0.1或低于約0.05重量％的Na2O。
在一方面，本發(fā)明包括用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物的裝置。所述裝置包括(a)包括液體入口和液體出口的液體過濾外殼；和(b)Y型沸石，例如以氫形式的Y型沸石。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述裝置包括(a)包括液體入口和液體出口的液體過濾外殼；和(b)氫型沸石，例如以氫形式的Y型沸石。所述裝置還可包括過濾介質(zhì)保留設(shè)備，例如沸石保留設(shè)備，以保持在液體過濾外殼內(nèi)的過濾介質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，過濾介質(zhì)保留設(shè)備包括過濾器或篩網(wǎng)。優(yōu)選地，液體過濾外殼和過濾介質(zhì)保留設(shè)備由化學(xué)耐性材料組成，其不對(duì)液體無(wú)機(jī)鹵化物和鹵氧化物造成污染。例如，液體過濾外殼和過濾介質(zhì)保留設(shè)備可以由全氟烷氧化物(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE)組成。在另一實(shí)施方式中，液體過濾外殼可以由不銹鋼組成，例如液體過濾外殼可以由不銹鋼組成而過濾介質(zhì)保留設(shè)備可以由PFA或PTFA組成。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述裝置包括可替換的包含沸石過濾介質(zhì)的液體過濾外殼(例如，過濾柱)。例如，所述裝置可以包括一次性的用于過濾介質(zhì)的液體過濾外殼(例如，過濾柱)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述裝置包括如上所述已被處理以去除揮發(fā)性物質(zhì)的沸石。優(yōu)選地，所述裝置的貯存壽命可以至少為約3個(gè)月-至少為約6個(gè)月。在一些實(shí)施方式中，包含在裝置中的沸石可以通過去除如上所述的揮發(fā)性物質(zhì)再生。例如，在首次使用裝置前，或隨后的一次或多次用沸石凈化無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物后通過去除揮發(fā)性物質(zhì)可以再生包含于裝置中的沸石。
圖1是顯示適于實(shí)施在此所述的液體無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的凈化的裝置的一個(gè)實(shí)例的示意圖。凈化裝置10包括具有蓋子14和16的液體過濾外殼12。具有蓋子14和16的液體過濾外殼12作用是盛放裝置內(nèi)的液體和過濾介質(zhì)18以有助于防止液體污染，例如防止或最小化過濾介質(zhì)18、或鹵化物和鹵氧化物暴露于大氣中。
介質(zhì)保留設(shè)備20和22的作用是幫助保持過濾介質(zhì)18在裝置內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，介質(zhì)保留設(shè)備是具有篩目大小小于約50微米例如小于約40、30、20或10微米的過濾器。在一些實(shí)施方式中，介質(zhì)保留設(shè)備是多孔的聚四氟乙烯(PTFE)和/或HEPA-型過濾器。
優(yōu)選地，包括蓋子14和16的液體過濾外殼12的表面、和暴露于液體和過濾介質(zhì)18的介質(zhì)保留設(shè)備20和22的表面由化學(xué)穩(wěn)定的耐溫材料組成，且不會(huì)將不期望的污染物漏到液體中。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，包括蓋子14和16的液體過濾外殼12的表面和暴露于液體和過濾介質(zhì)18的介質(zhì)保留設(shè)備20和22的表面由全氟烷氧化物(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE)組成。在另一實(shí)施方式中，包括蓋子14和16的液體過濾外殼12和/或介質(zhì)保留設(shè)備20和22全部由全氟烷氧化物(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE)組成。例如，液體過濾外殼可以是CHEMGARDTM在線外殼，可從Mykrolis Corporation(Billerica，MA)商購(gòu)獲得。在另一實(shí)施方式中，包括蓋子14和16的液體過濾外殼12由不銹鋼組成。
過濾介質(zhì)18包括在前所述的沸石。例如，沸石可以是Y型、氫形沸石例如CBV 400或CBV 780。除了沸石之外，過濾介質(zhì)18也可以包括一種或多種其它材料，例如過濾介質(zhì)18還可以包含硅膠、另外的沸石和/或過濾器材料，例如玻璃纖維。例如，在一些實(shí)施方式中，過濾介質(zhì)18可以包括沸石和硅膠，其中，沸石/硅膠重量比為包括但不限于約60∶40，70∶30，80∶20，90∶10和95∶5。
蓋子14和16分別包括液體口20和22。液體口20和22可作為液體凈化時(shí)的入口或出口。如圖所示，蓋子14包含作為液體入口的液體口20，蓋子16包含作為液體出口的液體口22。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，液體口20和22由耐溫的化學(xué)穩(wěn)定的材料例如全氟烷氧化物(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE)組成，且不會(huì)將不期望的污染物漏到液體中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，液體導(dǎo)管連接(未示出)用于液體口20和22，其中，液體導(dǎo)管也由基本防止液體污染的材料組成。
清液口28可以用于去除來(lái)自包括蓋子14和16的液體過濾外殼12的內(nèi)表面，介質(zhì)保留設(shè)備20和22的表面，和過濾介質(zhì)18的凈化液體的殘留物。清液口28可用于用作各種工藝需要的裝置的清液中，這是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的。例如，裝置的清液口可用作定期的維護(hù)或在更換凈化裝置10的準(zhǔn)備期間去除殘留液體?？捎糜诖祾哐b置的物質(zhì)的實(shí)例包括O2、N2、Ar和極清潔的干燥空氣(XCDA；Mykroilis Corporation；Billerica，MA)。
通氣口30可用于從凈化裝置10去除一種或多種氣體。例如，通氣口30可用于排出在凈化裝置10的運(yùn)作啟動(dòng)期間被供料液體替換的氣體。通氣口30可用于適當(dāng)?shù)呐艢饪刂圃O(shè)備，例如氣體洗滌器。
在未在圖1中示出的一個(gè)實(shí)施方式中，包括蓋子14和16的液體過濾外殼12僅包含液體口20和22、不存在清液口28和通氣口30。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，包括蓋子14和16的液體過濾外殼12由不銹鋼組成，且僅包含一個(gè)液體入口和一個(gè)液體出口(液體口20和22)。
在所述裝置的操作的一個(gè)實(shí)例中，包含無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的供料液體流24通過液體口20被引入到凈化裝置10。無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物然后通過過濾介質(zhì)18到達(dá)凈化裝置10的另一端。包含凈化的無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的凈化的液體流26然后通過液體口22離開凈化裝置。在一個(gè)實(shí)施方式中，凈化裝置10可在室溫下操作，例如在室溫約21℃至約23℃。例如，供料液體流24可在室溫例如在約21℃至約23℃下被引入到凈化裝置10。在一些實(shí)施方式中，凈化裝置10可在例如低于約7bar的壓力下進(jìn)行操作。例如，凈化裝置10可在低于6、5、4、3或2bar或在約大氣壓力下進(jìn)行操作。
通過改變進(jìn)口和/或出口的流速，凈化裝置10可用于間歇、半連續(xù)或連續(xù)的凈化過程。例如，通過關(guān)閉液體口22；經(jīng)由液體口20用供料液體流24填充裝置；使得液體在過濾介質(zhì)18上靜置一段時(shí)間；然后通過打開液體口22移除凈化的液體流26，可以以間歇模式操作裝置?；蛘?，可以例如通過經(jīng)由液體口20連續(xù)地將供料液體流24引入，并連續(xù)地經(jīng)由液體口22移除凈化的液體流26，可以以連續(xù)穿流的模式操作裝置。
用于凈化特定量的供料液體的沸石的必需量取決于因素如液體中雜質(zhì)的濃度、產(chǎn)品純度的要求、過濾介質(zhì)的組成包括所選沸石的特征、和工藝條件如溫度、壓力和通過過濾介質(zhì)的流體的流速。本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要特別的實(shí)驗(yàn)可確定特定的操作參數(shù)例如沸石的必需量、溫度、壓力、液體通過過濾介質(zhì)的流速、和過濾介質(zhì)的更換頻率。在一些實(shí)施方式中，可通過移除如上所述的揮發(fā)性物質(zhì)而再生沸石。例如，可在被用來(lái)凈化無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物后再生沸石。
現(xiàn)將參照下面非限制性的實(shí)施例描述本發(fā)明。
實(shí)施例實(shí)施例1A下面的實(shí)施例描述使用從Zeolyst International(Valley Forge，PA)獲得的專門的沸石CBV 400從液體四氯化硅(SiCl4)去除雜質(zhì)。
CBV 400是質(zhì)子形式，Y-型沸石，具有730m2/g的Brunauer-Emmett-Teller(BET)表面積，SiO2/Al2O3摩爾比為5.1和Na2O為2.8重量％。使用Quaker City Grinding Mill Model F-4(straub Co.，adivision of Clinton Separators，Inc.；Philadelphia，PA)減小沸石的尺寸，并通過篩分對(duì)沸石進(jìn)行分類以制備粒徑大于425微米的沸石。然后在凈化的氮?dú)庀略诩s150℃干燥尺寸分類的CBV 400約6小時(shí)。從液態(tài)氮的大Dewar瓶供應(yīng)氮?dú)?，并使用型?hào)為no.WPGV202TI的MYDROLIS惰性氣體凈化器凈化(MYKROLIS是MykrolisCorporation；Billerica MA的商標(biāo))。
將如上所述制備的10ml的CBV 400置于50ml的具有全氟烷氧基化物(PFA)活塞的滴定管中。PYREX(Corning Inc.，Corning NY的商標(biāo))玻璃棉被用來(lái)固定CBV 400在適當(dāng)?shù)奈恢?。然后向滴定管中加?5ml的SiCl4(99.998％，從Sigma-Aldrich Co.，St.Louis，MO獲得)并靜置2-3分鐘。然后從滴定管計(jì)量幾毫升的SiCl4并用來(lái)沖洗樣品瓶(Chem Trace Inc.，F(xiàn)remont，CA)然后丟棄。然后從滴定管計(jì)量20ml的SiCl4并置于樣品瓶中。該樣品被儲(chǔ)存以用于隨后的痕量金屬分析，在下文述及。
然后，再將25ml的SiCl4加入于滴定管中，靜置2-3分鐘。從滴定管計(jì)量幾毫升的SiCl4并用來(lái)雙次沖洗I-CHEM型樣品瓶(NalgaNunc International，Rochester，NY)，然后丟棄。再?gòu)牡味ü苡?jì)量20ml的SiCl4并置于I-CHEM瓶中。該樣品被儲(chǔ)存以用于隨后的傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜分析，在下文述及。
在如上所述的兩個(gè)情形中，通過沸石床的SiCl4的流速約為1ml/s。
實(shí)施例1B該實(shí)施例描述使用傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜分析來(lái)確定使用沸石CBV 400從液體SiCl4去除分子雜質(zhì)的效率。
使用Nicolet Magna 560 FT-IR光譜儀(Thermo Nicolet Corp.，Madison，WI)來(lái)測(cè)量SiCl4樣品的光譜。測(cè)量來(lái)自Wilmad(a division ofSP Industries Inc.，Buena，NJ)的空的100ml石英池的本底譜線圖，并儲(chǔ)存以用作SiCl4樣品光譜的背景。然后，將石英池移至手套式操作箱(glove box)。從大瓶取出一定量的SiCl4(99.998％，由Sigma-Aldrich獲得)以用于沖洗轉(zhuǎn)移注射器和石英池。從大瓶中取出更多的SiCl4，充滿石英池并封裝。然后從手套式操作箱移除填充的石英池，用高效液相色譜(HPLC)級(jí)別的異丙醇(IPA)沖洗，并用Kim-Wipe干燥?？焖俚貙⑹⒊刂糜贔T-IR光譜儀的氮?dú)獯祾叩目昭ㄖ?。池空穴被吹掃大約3分鐘。使用0.5cm-1的分辨率獲取SiCl4對(duì)比樣品的光譜(平均64掃描)，示于圖2中。
然后使用FT-IR光譜測(cè)量如實(shí)施例1A中描述所獲得的沸石凈化的SiCl4的光譜。除了使用沸石凈化的SiCl4沖洗注射器和石英池，使用如上所述用于對(duì)比樣品的相同的步驟將沸石凈化的SiCl4樣品裝入石英池中。
圖3顯示了CBV 400沸石凈化的SiCl4與SiCl4對(duì)比樣品的FT-IR光譜差別。在示差譜中的負(fù)峰表明污染物的去除。沸石凈化的SiCl4降低了歸因于含O-H的污染物的3663cm-1處的峰。峰在3000cm-1左側(cè)(歸因于C-H伸縮區(qū)域的2960cm-1和2929cm-1；和歸因于H-Cl伸縮的2855cm-1)的降低顯示CBV 400沸石能去除含有C-H鍵的污染物如脂族烴和HCl。沸石凈化的SiCl4也降低在2295cm-1處的歸因于Si-H伸縮的峰，并增加在2337cm-1處的歸因于溶解的二氧化碳(CO2)的峰。
實(shí)施例1C該實(shí)施例描述使用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析(ICP-MS)來(lái)確定使用沸石CBV 400從液體SiCl4去除金屬的效率。
通過Chem Trace Inc.(Fremont，CA)進(jìn)行如在實(shí)施例1A中所述制備的沸石凈化的SiCl4和SiCl4對(duì)比樣品的金屬含量的分析。
SiCl4樣品的金屬分析的結(jié)果示于表1中。觀察到使用CBV 400凈化的液體SiCl4顯示為所有金屬濃度的降低或不變，除了鈉，其從每十億(109)分之1.6增加至每十億分之6.6(ppb)。
表1SiCl4對(duì)比和沸石凈化的液體SiCl4的金屬含量

CBV有效地從液體SiCl4去除分子的和金屬的雜質(zhì)。在鈉濃度中觀察到的增加被認(rèn)為是在CBV 400沸石中相對(duì)較高的氧化鈉含量所致。
實(shí)施例2A下面的實(shí)施例描述使用從Zeolyst International(Valley Forge，PA)獲得的專業(yè)沸石CBV 780從液體四氯化硅去除雜質(zhì)。
CBV 780是質(zhì)子形式，Y-型沸石，具有780m2/g的BET表面積，SiO2/Al2O3摩爾比為80，和0.03重量％的Na2O。使用Quaker CityGrinding Mill Model F-4減小沸石的尺寸后，通過篩分對(duì)沸石進(jìn)行尺寸分類，CBV 780的粒徑為約90微米至約180微米。然后在約150℃凈化的氮?dú)庀赂稍顲BV 780約6小時(shí)。從液態(tài)氮大Dewar瓶供應(yīng)氮?dú)?，并使用型?hào)no.WPGV 202TI的MYDROLIS惰性氣體凈化器凈化。
將如上所述制備的25ml的CBV 780置于50ml的具有全氟烷氧基化物(PFA)活塞的滴定管中。PYREX玻璃棉被用來(lái)固定CBV 780在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ缓笙虻味ü苤屑尤隨iCl4(99.998％，從Sigma-AldrichCo.，St.Louis，MO獲得)并通過沸石床層。SiCl4通過沸石床層的流速為約0.4ml/m。
然后從滴定管計(jì)量25毫升的SiCl4并用來(lái)沖洗和填充來(lái)自Wilmad的100mm的石英FT-IR池以進(jìn)行接下來(lái)的FT-IR分析，在下文述及。再?gòu)牡味ü苡?jì)量另外的25ml的SiCl4用來(lái)雙次沖洗并填充預(yù)先清潔的I-CHEM型樣品瓶。該樣品被儲(chǔ)存以用于隨后的痕量金屬分析，在下文述及。
實(shí)施例2B該實(shí)施例描述使用傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜分析來(lái)確定使用沸石CBV 780從液體SiCl4去除分子雜質(zhì)的效率。
除了使用如實(shí)施例2A中制備的沸石凈化的SiCl4樣品來(lái)沖洗注射器和石英池以用于接下來(lái)的測(cè)量，使用如實(shí)施例1B中所述相同的步驟測(cè)量SiCl4的FT-IR光譜。
圖4顯示了CBV 780沸石凈化的SiCl4與SiCl4對(duì)比樣品的FT-IR光譜的差別。在示差譜中的負(fù)峰表明污染物的去除。沸石凈化的SiCl4的峰，這表明使用CBV 780的凈化減少了含有O-H，C-H，H-Cl和Si-H鍵的污染物。歸因于溶解的CO2的在2337cm-1處的峰在使用沸石凈化SiCl4后增加。
實(shí)施例2C該實(shí)施例描述使用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析(ICP-MS)來(lái)確定使用沸石CBV 780從液體SiCl4去除金屬的效率。
通過Chem Trace Inc.(Fremont，CA)進(jìn)行如實(shí)施例2A中所述的沸石凈化的SiCl4和SiCl4對(duì)比樣品的金屬含量的分析。
SiCl4樣品的金屬分析的結(jié)果示于在前的表1中。觀察到使用CBV780凈化的液體SiCl4顯示為所有金屬濃度的降低，除了鉀，其從每十億(109)分之0.69增加至每十億分之0.81(ppb)。
使用CBV 780的凈化有效地從液體SiCl4去除金屬雜質(zhì)，但在鉀濃度中顯示略微的增加。該降低的鈉濃度被認(rèn)為是部分地由在CBV780沸石中氧化鈉含量的降低造成。
實(shí)施例3A下面的實(shí)施例描述使用從Sigma-Aldrich Co.(St.Louis，MO)獲得的硅膠(Davisil 38，60-100篩目大小，99+％)從液體四氯化硅去除雜質(zhì)。
將10ml硅膠置于50ml的具有全氟烷氧基化物(PFA)活塞的滴定管中。PYREX(Corning Inc.，Corning NY的商標(biāo))玻璃棉被用來(lái)固定硅膠在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ缓笙虻味ü苤屑尤?5ml的SiCl4(99.998％，從Sigma-Aldrich Co.，St.Louis，MO獲得)并靜置2-3分鐘。從滴定管計(jì)量幾毫升的SiCl4并用來(lái)沖洗樣品瓶(Chem Trace Inc.，F(xiàn)remont，CA)并隨后丟棄。然后從滴定管計(jì)量20ml的SiCl4并置于樣品瓶中。該樣品被儲(chǔ)存以用于隨后的痕量金屬分析，在下文述及。
將另外的25ml的SiCl4加入于滴定管中并靜置2-3分鐘。再?gòu)牡味ü苡?jì)量幾毫升的SiCl4用來(lái)沖洗I-CHEM型樣品瓶(Nalga NuncInternational Rochester，NY)并隨后丟棄。再?gòu)牡味ü苡?jì)量20毫升的SiCl4并裝于I-CHEM瓶中。該樣品被儲(chǔ)存以用于隨后的傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜分析，在下文述及。
在如上所述的兩個(gè)情形中，通過沸石床的SiCl4的流速約為0.5ml/s。
實(shí)施例3B該實(shí)施例描述使用傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜分析來(lái)確定使用硅膠從液體SiCl4去除分子雜質(zhì)的效率。
除了使用如實(shí)施例3A中制備的硅膠凈化的SiCl4樣品來(lái)沖洗注射器和石英池以用于接下來(lái)的測(cè)量，使用如實(shí)施例1B中所述相同的步驟測(cè)量SiCl4的FT-IR光譜。
圖5顯示了硅膠凈化的SiCl4與SiCl4對(duì)比樣品的FT-IR光譜差別。在示差譜中的負(fù)峰表明污染物的去除。相對(duì)于圖3和圖4，在3663cm-1，2960cm-1，2929cm-1，2855cm-1和2295cm-1處的峰的較小的降低表明硅膠凈化的SiCl4降低了含有O-H，C-H，H-Cl和Si-H鍵的污染物的濃度，但不如使用沸石CBV 400和CBV 780的凈化有效。盡管在SiCl4和硅膠之間的接觸時(shí)間長(zhǎng)于在實(shí)施例1A中的液體SiCl4和沸石的接觸時(shí)間，在3663cm-1，2960cm-1，2929cm-1，2855cm-1和2295cm-1處的峰的降低不如通過使用CBV 400沸石的凈化產(chǎn)生的峰的降低大。另外，在3663cm-1，2960cm-1，2929cm-1，2855cm-1和2295cm-1處的峰的降低不如通過使用實(shí)施例2A中所述的CBV 780沸石的凈化產(chǎn)生的峰的降低大。
實(shí)施例3C該實(shí)施例描述使用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析(ICP-MS)來(lái)確定使用硅膠從液體SiCl4去除金屬的效率。
通過Chem Trace Inc.(Fremont，CA)進(jìn)行如實(shí)施例3A中所述的硅膠凈化的SiCl4和SiCl4對(duì)比樣品的金屬含量的分析。
SiCl4樣品的金屬分析的結(jié)果示于在前的表1中。硅膠處理的SiCl4顯示為比使用沸石CBV 400和CBV 780獲得的那些SiCl4相似的或更好的金屬雜質(zhì)的降低。然而，硼和鉬分別檢測(cè)為0.17ppb和0.11ppb，在對(duì)比樣品中未檢測(cè)到這些雜質(zhì)。
如在實(shí)施例3B中所述，硅膠不能如CBV 400和CBV 780沸石同樣有效地去除分子污染物。硅膠去除鋁、鈣和鉀的能力使得可以與沸石例如CBV 400和/或CBV 780一起使用硅膠來(lái)凈化無(wú)機(jī)鹵化物，如四氯化硅和/或鹵氧化物。
盡管已參照優(yōu)選實(shí)施方式顯示和描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解的是本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明范圍的情況下可以作出各種改變和改進(jìn)，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書覆蓋。
權(quán)利要求
1.用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物供料液體的方法，其包括使所述供料液體與沸石接觸以制備凈化的無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物液體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石是以氫形式的Y型沸石。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石具有的二氧化硅/氧化鋁之比至少約為5。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石所包含的堿金屬或堿土金屬的濃度足以防止所述凈化的無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物液體被所述堿金屬或堿土金屬實(shí)質(zhì)性污染。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石包含低于約3重量％的Na2O。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述沸石包含低于約0.05重量％的Na2O。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石包括尺寸大于約90微米的沸石顆粒。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述沸石包括尺寸大于約400微米的沸石顆粒。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石具有的二氧化硅/氧化鋁之比至少約為5。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述沸石具有的二氧化硅/氧化鋁之比至少約為80。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石具有的平均孔徑為約20至約30埃。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述沸石具有的平均孔徑為約24至約26埃。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石是以氫形式的Y型沸石，具有的SiO2/Al2O3摩爾比約為5.1，Na2O的重量百分比為約2.8％，晶胞尺寸為約24.5埃和BET表面積為約730m2/g。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石是以氫形式的Y型沸石，具有的SiO2/Al2O3摩爾比為約80，Na2O的重量百分比為約0.03％，晶胞尺寸為約24.2埃和BET表面積為約780m2/g。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石在惰性氣氛下已被熱處理以除去存在于其中的揮發(fā)性物質(zhì)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述沸石在惰性氣氛下已被加熱至至少約150℃的溫度。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物選自SiCl4，GeCl4和POCl3。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述供料液體除去金屬雜質(zhì)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述金屬雜質(zhì)是金屬離子。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述金屬雜質(zhì)選自鋁、銻、鋇、鈣、鉻、鈷、銅、鐵、鎂、錳、鎳、鉀、鈉、鍶、錫和鋅。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述供料液體除去分子雜質(zhì)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述分子雜質(zhì)含有選自C-H、Si-H、Si-OH、O-H、C-O和H-Cl的化學(xué)鍵。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述供料液體既除去金屬雜質(zhì)也除去分子雜質(zhì)。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將所述供料液體與硅膠接觸的步驟。
25.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述供料液體與至少一種沸石和硅膠的混合物接觸。
26.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述供料液體與兩種或多種沸石的混合物接觸。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在連續(xù)方法中將所述供料液體與所述沸石接觸。
28.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沸石包含在一次性液體過濾外殼中。
29.用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物供料液體的裝置，其包括(a)包括液體入口和液體出口的液體過濾外殼，和(b)以氫形式的Y型沸石。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，其還包括沸石保留設(shè)備。
31.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述液體過濾外殼由化學(xué)耐性的材料組成，所述化學(xué)耐性的材料不對(duì)無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物造成污染。
32.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石具有的二氧化硅/氧化鋁之比至少為約5。
33.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石所包含的堿金屬或堿土金屬的濃度足以防止所述凈化的無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物液體被所述堿金屬或堿土金屬實(shí)質(zhì)性污染。
34.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石包含低于約3重量％的Na2O。
35.如權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述沸石包含低于約0.05重量％的Na2O。
36.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石包括尺寸大于約90微米的沸石顆粒。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中，所述沸石包括尺寸大于約400微米的沸石顆粒。
38.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石具有的二氧化硅/氧化鋁之比至少約為5。
39.如權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述沸石具有的二氧化硅/氧化鋁之比至少約為80。
40.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石具有的平均孔徑為約20至約30埃。
41.如權(quán)利要求40所述的裝置，其中，所述沸石具有的平均孔徑為約24至約26埃。
42.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石具有的SiO2/Al2O3摩爾比為約5.1，Na2O的重量百分比為約2.8％，晶胞尺寸為約24.5埃和BET表面積為約730m2/g。
43.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石具有的SiO2/Al2O3摩爾比為約80，Na2O的重量百分比為約0.03％，晶胞尺寸為約24.2埃和BET表面積為約780m2/g。
44.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石基本上不含揮發(fā)性物質(zhì)。
45.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述沸石在惰性氣氛下已被加熱以除去其中存在的揮發(fā)性物質(zhì)。
46.如權(quán)利要求45所述的裝置，其中，所述沸石在惰性氣氛下已被加熱至至少約150℃的溫度。
47.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述液體過濾外殼是一次性的。
48.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述液體過濾外殼由全氟烷氧化物(PFA)組成。
49.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述液體過濾外殼由聚四氟乙烯(PTFE)組成。
50.如權(quán)利要求29所述的裝置，其還包括液體導(dǎo)管，所述液體導(dǎo)管將所述液體過濾外殼連接至生產(chǎn)過程。
51.如權(quán)利要求50所述的裝置，其中，所述液體導(dǎo)管由全氟烷氧化物(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE)組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物和/或鹵氧化物的方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括使無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物供料液體與沸石接觸以制備凈化的無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物液體。在一個(gè)實(shí)施方式中，沸石是以氫形式的Y型沸石。在另一方面，本發(fā)明包括用于凈化無(wú)機(jī)鹵化物或鹵氧化物的裝置。所述裝置包括(a)包括液體入口和液體出口的液體過濾外殼；和(b)以氫形式的Y型沸石。使用包括沸石的過濾介質(zhì)可以從供料液體去除分子的和/或離子的雜質(zhì)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，使用包括沸石的過濾介質(zhì)可以從供料液體中既去除分子雜質(zhì)也去除離子雜質(zhì)。
文檔編號(hào)B01D15/00GK1934031SQ200580008873
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者特洛伊·斯科金斯 申請(qǐng)人:安格斯公司