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产品名称:微量金属去除剂介绍

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    金属离子去除的市场需求与解决路径

    ● 金属离子杂质超标:光电半导体材料的物理性能的特殊性,对杂质的要求比较严格,金属离子数量限制在ppm~ppb级别。

    ● 贵金属回收:贵金属应用范围广,为不可再生资源,原料采购成本高。

    ● 污水中金属离子处理:水土资源的污染主要来源于污水排放不达标,仅通过常规的暴晒、沉淀等工艺达到要求的难度大。


    蔚启科技:

    新型金属吸附材料设计专家

    Metal sorption agent Design Specialist


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    核心技术


    公司已有100多种金属吸附剂产品可规模化生产;其表面官能团涵盖巯基、硫脲、盐酸盐、季铵盐、Polyamine等。(元素周期表中紫色部分为可吸附去除的金属)


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    部分产品系列靶向目标吸附参照图



    应用范围


    ● 合成制药中铂族金属元素(Pd,Pt,Rh,Ir,Ru)的去除:单个金属离子从初始含量200-300PPM降至1PPM以下。


    ● OLED中间体材料,半导体有机电子材料中混合金属离子的去除:Na,K,Ca,Mg,Al,Zn,Fe,Ni,W,等30种金属总金属含量从初始1-100PPM降至150PPB以下。


    ● 天然动植物提取物中砷铅铬铁元素的去除:As,Pb,Fe总金属从初始50PPM降至5PPM以下。


    ● 贵金属的回收:Pd,Pt,Rh,Au,Ru,Ir,单个金属离子从初始100PPM降至5PPM以下。


    ● 精细化学品中卤素,硫,磷的去除:Cl,S,P单个金属从初始50-600PPM降至5PPM以下。




    06
    典型案例



    某OLED中间体项目

    OLED中间体金属杂质含量超标,金属杂质主要来源

    1、由于原料供应商的问题,无法提供金属离子达到要求的原料,导致原料本身金属杂质含量超标。

    2、合成过程中,反应设备及物料接触的管线微量金属杂质的溶出。

    3、由于部分反应合成过程中需要金属钯催化剂,导致产品中钯离子含量超标。


    目前产品杂质含量

    铁离子含量为234ppm

    钯离子含量为20ppm

    终端客户对于产品中金属离子杂质的要求

    铁离子含量<10ppm

    钯离子含量<10ppm



    测试结果


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    在不同的金属吸附剂添加量的情况下,物料中金属离子杂质显著降低。同时考虑到经济效益,目前仅以达到客户交货要求的离子含量,事实上,经过筛选不同的金属吸附剂,产品中铁离子的含量可达到ppb级,同时钯含量可达到10ppb级。


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    作用机制



    功能化硅胶材料:以固体颗粒状(纳米至微米级)硅胶为骨架,在表面或涂层上键合多功能官能团,结合多孔结构的孔径及粒径,达到优异的金属去除效果。

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    05
    产品性能


    本公司产品在不同溶剂情况下,可以将金属离子去除至0.05ppm以下


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    将25ml乙酸钯溶液(200ppm)加入0.125g、0.25g和0.5g吸附剂中。搅拌1小时后,过滤溶液,并通过ICP测量残留钯。


    为了测试溶剂对金属去除的影响,将乙酸钯溶解在氯仿、甲醇、乙酸乙酯和甲苯(各200ppm)中,并向每种溶液中加入0.25g金属清除剂。搅拌后,用ICP测量残留钯的浓度。






    解决方案


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    方案一 过柱式

    此方案有两种实现模式,模式一为在反应完成后,将产品直接过柱;模式二为反应完成后经过纯化完成后再过柱子。两种方式均能实现产品中金属离子杂质含量降低至ppb级别。


    模式一相对简单一些,同时由于未对产品进行纯化,需要处理的样品基质较复杂,因此吸附剂使用量稍大,同时我们公司也生产分离纯化用填料可以搭配使用。

    模式二相对复杂一点,产品其他杂质纯化完成后再单独进行金属离子杂质的去除,吸附剂使用量较少,同时金属离子去除效率更高。


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    方案二 直接添加

    反应完成后,待反应温度降低至80℃以下时,可直接将吸附剂加入至反应釜中,利用反应釜降温的时间,同时物料有一定的温度时吸附剂吸附效率更高。


    此种操作模式相对便捷,现场无需添加其他设备。金属杂质去除可达个位数ppb级别。


    同时需额外注意的是,根据不同的物料情况,我们提供不同粒度的金属吸附剂。在黏度较高的情况下,为保证物料流出的效率,我司可最高提供400~800μm粒度的金属吸附剂。


    PART.01
    步骤一、选择合适的吸附剂

    每种吸附剂对于金属离子的吸附效果不同,我们会推荐几款吸附剂进行筛选实验。

    PART.02
    步骤二、选择实验设计参数

    根据残留金属浓度计算所需金属吸附剂用量(5-8当量),以去除钯催化剂残留为例

    500g需除钯的物料中残留钯含量为20ppm,除钯金属吸附剂,巯基官能团含量为0.78mmol/g,钯分子量Pd=106.42 g/mol;

    需处理的钯的物质的量:Pd(mmol)=500g×20ppm/106.42g/mol=0.094mmol

    所需金属吸附剂的重量:(1当量)=0.094mmol/0.78mmol/g=0.12g

    推荐使用5当量或以上金属吸附剂,总共需(5×0.12g=0.6g);

    注:在物料浓度较低的情况下,需适当增加吸附剂的使用量。

    PART.03
    步骤三、典型实验程序

    这种固体的吸附剂可以直接的加入到API或中间体的料液中,不需要任何的前处理。在初始的考察阶段,这个固液混合物应至少被搅拌1小时。在这个处理过程中,应使用精确的分析方法(例如ICP)对金属含量进行跟踪。在某些情况下,吸附效果可以通过表观现象的变化直接观察到,比如溶液颜色变浅或白色的吸附剂变色。


    PART.04
    步骤四、工艺优化

    根据选定的吸附剂以及测试完成的实验,确定吸附剂用量、反应温度、处理时间、溶剂等。




    处理流程


    合成完成后,待温度降至50℃左右向反应釜中加入金属吸附剂,利用反应的余温加快金属离子与产品中的金属离子的结合。待反应结束后直接进行过滤,过滤完成后利用ICP-MS测产物中的金属离子含量。






    常用产品类别


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