本发明属于化学工艺，尤其涉及一种活性炭及其除杂方法和在制备电子级硼酸中的应用。
背景技术：
1、随着电子工业的快速发展，特别是半导体和集成电路制造技术的不断进步，对电子级化学品的纯度和质量要求越来越高。电子级硼酸作为关键的电子化学品之一，在电子器件的制造过程中扮演着至关重要的角色。电子级硼酸需要具备极高的纯度，杂质含量低，以满足电子工业对化学品的严格要求。
2、目前，电子级硼酸的主要有氧化中和法、电解法、重结晶法和萃取法等。其中，氧化中和法是一种易于操作、成本低且效率高的方法，但目前的氧化中和法得到的硼酸产品纯度较低，金属杂质、有机物杂质含量较高，尤其是总有机碳(toc)含量高，氧化中和法难以达到较好的toc去除效果。有研究提出采用活性炭进行吸附除杂，但是活性炭中含有大量的杂质，尤其是钙、镁含量较高，采用未经处理的活性炭难以达到较好的除杂效果。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的至少一个问题，本发明的目的之一在于提供一种活性炭的除杂方法，通过特定的除杂步骤，能够得到纯度高、金属杂质含量低的活性炭，可用于制备高纯度的电子级硼酸。
2、本发明的目的之二在于提供一种上述除杂方法得到的活性炭。
3、本发明的目的之三在于提供一种上述活性炭在制备电子级硼酸中的应用。
4、本发明的目的之四在于提供一种利用上述活性炭的电子级硼酸的制备方法。
5、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
6、本发明的第一方面提供了一种活性炭的除杂方法，包括以下步骤：
7、s1、一级清洗：采用稀硫酸清洗活性炭原料并浸泡20～30h，得到一级活性炭；
8、s2、二级清洗：采用超纯水清洗所述一级活性炭，得到二级活性炭和水洗液，所述水洗液的电导率≤10μs；
9、s3、三级清洗：采用硼酸溶液清洗所述二级活性炭，得到除杂后的活性炭和硼酸洗液，所述硼酸洗液中的金属杂质总含量与所述硼酸溶液中的金属杂质总含量的差值≤30μg/l。
10、本发明采用三级清洗步骤对活性炭进行除杂，首先采用稀硫酸进行充分清洗，将部分酸溶性金属杂质先浸泡出来，接着采用超纯水进行清洗，进一步除去杂质并且将残留的酸液洗去避免对后续步骤的影响，最后采用硼酸溶液进行清洗，由于硼酸在活性炭吸附次序中相对靠前，可替换活性炭中吸附的金属杂质，使得金属杂质从活性炭脱附，从而达到活性炭柱进一步净化的效果，最终得到的硼酸洗液中的金属杂质总含量与硼酸溶液中的金属杂质总含量的差值≤30μg/l。
11、三级清洗后的硼酸洗液检测合格，说明在吸附过程中，杂质已经不能从活性炭中脱附出来，硼酸洗液中的金杂合格，则表明活性炭已经清洗完毕，达到良好的除杂纯化效果。
12、在本发明的一些实施方式中，所述金属杂质包括铜、钙、镁、锂、钠、钾、铝、铬、锰、铁、镍、锡、钛、钴、锌、砷、锆、银、镉、金、铅、汞、铟或铊中的至少一种。
13、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述活性炭原料为木质活性炭原料。
14、本发明一些实施例中具体采用木材原料制得的木质活性炭原料，相比于煤质原料制得的煤质活性炭，木质活性炭所带的金属杂质较少，更适用于本发明的除杂方法，且除杂后的木质活性炭对有机污染物的吸附效果良好，有利于制备高纯度的电子级硼酸。
15、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述稀硫酸的浓度为0.01～10mol/l；在本发明的一些实施方式中，所述稀硫酸的浓度为0.03～5mol/l；非限制性示例是0.05mol/l、0.1mol/l、1mol/l或3mol/l。
16、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述超纯水的电导率≤1μs；在本发明的一些具体实施方式中，所述超纯水的电导率为0.1～1μs；非限制性示例是0.3μs、0.5μs、0.7μs或0.9μs。
17、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述超纯水的金属杂质总含量≤10μg/l；在本发明的一些具体实施方式中，所述超纯水的金属杂质总含量为4～10μg/l；非限制性示例是5μg/l、6μg/l、7μg/l、8μg/l或9μg/l。
18、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，稀硫酸与活性炭的体积比不作限定，稀硫酸能浸没活性炭即可。
19、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，超纯水与活性炭的体积比也不作限定。
20、在本发明的一些实施方式中，步骤s3中，硼酸溶液与活性炭的体积比为(5～20)：1；在本发明的一些具体实施方式中，硼酸溶液与活性炭的体积比为(6～15)：1；非限制性示例是7：1、8：1、10：1或12：1。
21、在本发明的一些实施方式中，在进行清洗前，还包括将活性炭原料填充在活性炭柱中的步骤，所述活性炭柱两端开口，分为上开口和下开口，可供液体进出。
22、在本发明的一些实施方式中，步骤s1的稀硫酸由活性炭柱的上开口流入，下开口流出；步骤s2中的超纯水由活性炭中的上开口流入，下开口流出；步骤s3中的硼酸溶液由活性炭柱的下开口流入，上开口流出。
23、一级和二级清洗均采用上进下出的正洗，三级清洗则采用的是下进上出的反洗，三级清洗采用下进上出的方式，可以使硼酸溶液与活性炭保持特定的体积比，使得硼酸溶液充分清洗活性炭，除杂效果更好。
24、本发明的第二方面提供了一种本发明的第一方面所述的除杂方法得到的活性炭。
25、采用本发明第一方面除杂方法得到的活性炭具有高的纯度，金属杂质含量低。
26、本发明的第三方面提供了一种本发明的第二方面所述的活性炭在制备电子级硼酸中的应用。
27、本发明第二方面所述的活性炭金属杂质含量低，用于制备电子级硼酸不会引入新的金属杂质，且除杂后的木质活性炭对有机污染物的吸附效果良好，有利于有效降低硼酸产品中的总有机碳(toc)含量，该活性炭用于制备电子级硼酸时有利于得到纯度高、金属杂质含量低且toc含量低的电子级硼酸。
28、本发明的第四方面提供了一种电子级硼酸的制备方法，包括以下步骤：将硼酸粗品溶液通过含有本发明的第二方面所述活性炭的活性炭柱，进行除油，得到硼酸除油液；将所述硼酸除油液进行提纯处理，得到所述电子级硼酸。
29、在本发明的一些实施方式中，进行除油时，所述硼酸粗品溶液在活性炭柱中的停留时间为0.6～5h；在本发明的一些具体实施方式中，所述硼酸粗品溶液在活性炭柱中的停留时间为0.8～3h；非限制性示例是0.9h、1h、1.2h、1.5h、2h或2.5h。
30、本发明提供的活性炭对硼酸粗品溶液中含有的toc具有良好的吸附效果，停留时间在0.6h以上时，toc的去除率就能达到60％以上，停留1h左右即可达到80％以上，停留2h则可达到90％以上，通过调节停留时间可以得到toc含量少的电子级硼酸，且该方法简单高效且提纯效果好。
31、在本发明的一些实施方式中，进行除油时，调节所述硼酸粗品溶液的ph值为2～5；非限制性示例是2.5、3、3.5、4或4.5。
32、活性炭经清洗改性后，表面上附含有羟基、羧基等官能团，随着ph的变化会导致活性炭对有机分子的吸附能力也发生变化。因此，调节硼酸粗品溶液处于适当的ph值时，活性炭对toc具有较好的吸附去除效果，当ph过高时toc去除率会有所下降，也会使溶液中的金属离子容易析出造成产品损失，而ph较低时对toc去除率提高效果不明显，还会导致酸液用量过高增大成本。
33、在本发明的一些实施方式中，所述活性炭为颗粒状活性炭，所述颗粒状活性炭的平均粒径为0.5～3mm；在本发明的一些具体实施方式中，所述颗粒状活性炭的平均粒径为0.7～2.5mm；非限制性示例是0.8mm、1mm、1.5mm或2mm。
34、采用颗粒状活性炭能与硼酸粗品溶液更充分地接触，且特定的粒径对杂质具有较好的吸附效果，实现良好的提纯效果。
35、在本发明的一些实施方式中，所述活性炭的比表面积为1000～1500m2/g；非限制性示例是1100m2/g、1200m2/g、1300m2/g或1400m2/g。
36、本发明的有益效果是：本发明采用三级清洗的方式对活性炭原料进行除杂，得到的活性炭的金属杂质总含量低，将其用于电子级硼酸的制备工艺中具有良好的效果，尤其是能够实现良好的toc去除效果，利用本发明除杂方法得到的活性炭在制备高纯度的电子级硼酸中具有广泛的应用。
1.一种活性炭的除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的除杂方法，其特征在于，步骤s1中，所述活性炭为木质活性炭。
3.根据权利要求1所述的除杂方法，其特征在于，步骤s2中，所述超纯水的电导率≤1μs；
4.根据权利要求1所述的除杂方法，其特征在于，步骤s3中，所述金属杂质包括铜、钙、镁、锂、钠、钾、铝、铬、锰、铁、镍、锡、钛、钴、锌、砷、锆、银、镉、金、铅、汞、铟或铊中的至少一种。
5.权利要求1～4任一项所述的除杂方法得到的活性炭。
6.权利要求5所述的活性炭在制备电子级硼酸中的应用。
7.一种电子级硼酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硼酸粗品溶液通过含有权利要求5所述活性炭的活性炭柱，进行除油，得到硼酸除油液；将所述硼酸除油液进行提纯处理，得到所述电子级硼酸。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，进行除油时，所述硼酸粗品溶液在活性炭柱中的停留时间为0.6～5h。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，进行除油时，所述硼酸粗品溶液的ph值为2～5。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭为颗粒状活性炭，所述颗粒状活性炭的平均粒径为0.5～3mm。
