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氟化氢HF与WASP-XM-E-HF手持泵吸式氟化氢气体检测仪(国瑞仪器)

氟化氢(hydrogen fluoride),化学式HF,是由氟元素与氢元素组成的二元化合物。它是无色有刺激性气味的气体。氟化氢是一种一元弱酸。氟化氢及其水溶液均有毒性,容易使骨骼、牙齿畸形,氢氟酸可以透过皮肤被黏膜、呼吸道及肠胃道吸收,中毒后应立即应急处理,并送至就医。与五氟化锑混合后生成氟锑酸(HSbF6)。
 
液态的HF是一种酸性非常强的溶剂,能够质子化硫酸与硝酸。但HF在水溶液中是一种弱酸,当HF的浓度超过5mol/L时,其酸性会增强,但仍然不能完全电离。
1.具有很强的腐蚀性,能侵蚀玻璃和硅酸盐而生成气态的四氟化硅,但不腐蚀聚乙烯、铅和白金;
2.极易挥发,置于空气中即冒白雾,溶于水时激烈放热而成氢氟酸;
3.与金属盐、氧化物、氢氧化物作用生成氟化物;
4.能与普通金属发生反应,放出氢气而与空气形成爆炸性混合物;
5.氟化氢对热稳定,加热到1000℃仅稍有分解;
 
氟化工是我国目前新兴的、重点发展的精细化工行业之一。氟化工产品主要包括氟制冷剂、高效灭火 剂、含氟塑料、含氟涂料、含氟表面活性剂的原料,还用于生产各种无机盐如氟化铵、氟化氢铵等。据资料报道,2005年全世界氟化氢产量达500万吨,中国的产量约占世界总产量的 10 %。随着国民经济的发展,国内对氟化工产品的需求也日益增加,国内外市 场的扩大,进一步加快了我国氟化工行业的发展。 氟化工产品中涉及的危险化学品种类多、易挥 发、毒性高、腐蚀性强,还有火灾、爆炸的危险。许多氟化物在生产过程中,残存的氟气水解或作为生产反应的副产物不可避免的会含有少量的氟化氢,对于某些高纯的氟化物,氟化氢的含量会直接影响产品的质量。
 
氟化氢作用用途:
 
1、主要用作含氟化合物的原料,也用于氟化铝和冰晶石的制造,半导体表面刻蚀及用作烷基化的催化剂
2、在电子工业中用作强酸性腐蚀剂,可与硝酸、乙酸、氨水、双氧水配合使用。
3、用作分析试剂,也用于高纯氟化物的制备。是氟盐、氟致冷剂、氟塑料、氟橡胶、氟医药及农药等所必需的氟来源
4、是生产冷冻剂“氟里昂”、含氟树脂、有机氟化物和氟的原料。在化工生产中可用作烷基化、聚合、缩合、异构化等有机合成的催化剂。还用于开采某些矿床时腐蚀地层,以及稀土元素、放射性元素的提取。在原子能工业和核武器生产中是制造六氟化铀的原料,也是生产火箭燃料和添加剂的原料,还可用于腐蚀玻璃和浸渍木材等。
5、用于有机或无机氟化物的制造,如氟碳化合物、氟化钠、氟化铝、六氟化铀和冰晶石等。也用于不锈钢、非铁金属酸洗,玻璃仪表刻度、玻璃器皿和镜子刻花、刻字,以及玻璃器皿抛光、磨砂灯泡和一般灯泡处理、金属石墨乳除硅提纯、金属铸件除砂、石墨灰分的去除、半导体(锗、硅)的制造。也用作染料合成。及其他有机合成的催化剂。还用于电镀、试剂、发酵、陶瓷处理以及含氟树脂和阻燃剂的制造等。
6、用于刻蚀玻璃,酸洗金属,制无机类氟盐产品及化学试剂。
7、用于原子能工业、制元素氟、氟化物,也可作催化剂、氟化剂等 用于有机或无机氟化物的制造,也用于不锈钢、非铁金属酸洗、玻璃器皿磨砂和酸洗、磨砂灯泡的处理等。
 
氟化氢注意事项:
 
皮肤接触: 立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
眼睛接触: 立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
危险特性: 氟化氢为反应性极强的物质,能与各种物质发生反应。腐蚀性极强。
灭火方法: 消防人员必须穿特殊防护服,在掩蔽处操作。喷水保持火场容器冷却,直至灭火结束。
燃爆危险: 该品不燃,高毒,具强腐蚀性、强刺激性,可致人体灼伤。
呼吸系统防护:空气中浓度超标时,必须佩戴防毒面具或供气式头盔。紧急事态抢救或逃生时,必须佩戴防护用品。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
防护服:穿工作服(防腐材料制作)。
手防护:戴橡皮手套。
其它:工作后,淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服,洗后再用。保持良好的卫生习惯
操作注意事项: 密闭操作,注意通风。
 
2020年初,日本和韩国两个邻居又吵起来了,而日本直接使出了杀手锏,限制高纯氟化氢、氟聚酰亚胺和光刻胶向韩国出口。这三种材料都是高精尖半导体行业使用的,掐中了韩国的命脉。今天说说,这个高纯氟化氢,生产起来有多难。
 
一、氟化氢和氢氟酸
 
氟化氢是一种有毒气体,溶于水形成氢氟酸。氢氟酸是一种弱酸,具有特殊腐蚀性,所谓特殊腐蚀性,是指它能腐蚀其他强酸所不能腐蚀的玻璃、单晶硅等半导体材料。在半导体生产工艺中有重要应用。
 
氢氟酸的生产并不困难,其主要原料是萤石,而我国萤石的探明储量与南非并列世界第一位,按说是具有得天独厚优势的。但应用于半导体生产的氢氟酸可不是普通的氢氟酸,是超净高纯的电子级氢氟酸。普通工业级氢氟酸,洗个玻璃还行,用来洗半导体,基本上只能生产出废品来。因为普通工业级氢氟酸,含有大量杂质,这些杂质对芯片生产是致命的。
 
那高纯氟化氢有多纯呢?以前我们都听说过千足金的说法,也就是纯度为99.9%,含有0.1%的杂质,后来又有人提出万足金,就是99.99%,含有0.01%的杂质。而日本产的最高纯度的氢氟酸纯度为99.9999999999%甚至更高,这个在目前最先进的芯片生产工艺中都可以放心使用。而中国目前能生产的最高纯度也比这个纯度低十倍左右,而这只是其中一个指标,此外还有控制粒径、颗粒个数等指标。
 
二、生产工艺
 
如前所说,氟化氢的生产并不困难,只需要让萤石跟硫酸进行反应,就可以制得氟化氢。再用水溶解掉氟化氢,就变成了氢氟酸。这个生产过程技术含量并不高,工艺也不复杂。但生产出来的只是工业级的氢氟酸,要想应用到电子行业,必须做非常精密的提纯。难就难在了提纯上。
 
严格来说,提纯的工艺流程也不是很复杂。主要是利用氟化氢的挥发性以及不同物质沸点不同,采用精馏、蒸馏、亚沸蒸馏、减压蒸馏、气体吸收等技术对氟化氢进行纯化。在此过程中,要把三价砷的氟化物氧化成五价,以免它跟着氟化氢一起蒸馏出来。然后用高纯水溶解氟化氢,再过超滤膜过滤杂质,最后进行检验和无尘灌装。我们国家相关的纯化工艺专利有很多。随着我国化学工艺研究水平的提高,一套合格的生产工艺设计并不难,难就难在生产厂房和设备上了。
 
先说生产厂房,虽说我国已经发展成为基建强国,但对于超净高纯氢氟酸厂房这样的特殊基建还没有成熟经验。这样的厂房要求与外界严密隔离,要设置多重的过滤系统,争取不让任何灰尘进入生产区。厂房不仅要有双层的门窗和多重的通风过滤系统,而且要精打细算到每个工作区都用小的隔断隔开,设置独立的过滤系统,保证外来的“新鲜空气”,经过多重过滤和杀菌以后达到万级以上的净化度(具体标准指标参考百度百科),灌装车间甚至要求达到百级以上。由于氟化氢的腐蚀性,对厂房装修也提出了很高的要求,要使用完整的几乎没有拼接的装修材料,表面光滑整洁,边角要易于清洁。所有的装修材料包括工作台、隔层、器皿等都要使用防静电的材质。因为静电吸附灰尘,会给生产带来干扰。目前国内生产的高纯氟化氢,往往会出钱颗粒不达标的情况,正是生产车间建设不达标带来的问题。穿着乞丐服生产高档美食,其结果可想而知。
 
超净室
 
然后再说设备问题。其实设备的设计不存在太大的困难,难就难在设备的制作材料和生产工艺。由于氟化氢和氢氟酸的腐蚀性,一般的金属设备是不能用来生产高纯氟化氢的。要么使用铂、金等贵金属材质,要么使用增加防腐蚀内衬的不锈钢设备。内衬材料往往是氟塑料,如聚四氟乙烯、PFA等塑料材质。但国内生产的氟塑料,往往掺入碳酸钙、二氧化硅、滑石粉等材料,这些物质对氟化氢生产工艺带来新的污染。还有就是塑料表面的光滑整洁度,也影响产品的质量,这些往往是我国材料生产和加工的薄弱环节。再有,国外能够生产吨级方桶和储罐,方便储运氢氟酸,而国内只能生产几十升的容器。
 
此外,高纯氟化氢所用的分析测试仪器往往很贵,一般生产车间难以承担。同时,制备过程中的原料质量、人为因素、膜过滤、分析测试和灌装等环节都会影响高纯氟化氢的纯度。因此要想提高我国高纯氟化氢的生产水平和质量,要求全产业链的提升,而不是每一个生产厂自己努力就能解决的问题。
 
最后,补充一点,即使我国克服了所有困难生产出符合要求的高纯氟化氢,想替代日本公司也是很难的,因为芯片生产企业需要重新调试生产工艺,以便测试新原料对产品生产的影响。据估算调试工艺的时限大概是两个月的时间。一般的芯片企业不被逼到一定程度,不会下定决心更换原料的。
 
三、氟化氢的其他用途
 
1.中低端电子产品
 
我国也是氟化氢的销售大国,虽然暂时不能抢占高端芯片领域的氟化氢市场。但我们在中低端电子产品用高纯氟化氢领域占有很大的市场份额,未来还有扩大的趋势。需要努力的是高端领域,目前日本公司的份额接近90%,这是利润很高的一块大蛋糕。
 
2.氟碳化合物生产
 
氟化工产业,是利用氟化氢很重要的产业领域。用氟化氢可以生产各类氟碳化合物,比如其溶解、冷冻剂、发泡剂等。这些工业需要消耗大量氟化氢,至少在十万吨级以上。
 
3.冶金工业
 
像炼铝工业,还有特殊金属,如铌、钽、钨、铀、钇等金属,甚至不锈钢行业,也都需要氟化氢。当然这些工业对氟化氢的纯度要求并不像电子工业那样高。
 
4.石油化工
 
石油烷基化工业,也会用到一些氟化氢作催化剂。
 
WASP-XM-E-HF手持泵吸式氟化氢气体检测仪
 
WASP-XM-E-HF氟化氢气体检测仪产品概述:
 
WASP-XM-E-HF泵吸式手持氟化氢气体检测仪是一种可连续监测氟化氢气体浓度的检测设备。本产品适用于环境监测,工业生产等对人体有害气体的工作环境,能够有效保障工作人员健康和生命安全不受到侵害。
 
WASP-XM-E-HF氟化氢气体检测仪主要特点:
 
采用智能探头设计,更方便日后标定与维护;
故障,警告,操作错误,报警都会智能提示;
内置CF校准系数(仅VOC测量时有效);
具有音频报警,视觉报警功能,状态栏也可显示报警状态;
全彩3.5寸TFT屏,彩色液晶显示直观;
可同时以数字和曲线两种方式显示气体浓度;
具有USB通信端口,可以9600字节速度与电脑直接通信;
具有测试记录功能,可存储1个月的测量数据,并可用仪器或电脑查看数据;
具有报警记录功能,可记录最近4次报警时间与类型;
具有标定记录功能;可记录最近4次标定时间与量程大小;
采用高容量锂电池供电,可充电,低电量自动关机;
可设置高报、低报、TWA,STEL,关机时间,气泵转速等。
 
WASP-XM-E-HF氟化氢气体检测仪应用领域:
 
其使用的领域涉及到石油化工行业、电力行业,水处理行业、烟草行业、制药行业、食品行业、煤炭、冶金、市政燃气、环境监测等多种场合现场检测。
 
湖南省国瑞仪器有限公司编辑整理 彪宇
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