目 录
1 引言 1
1.1 浓硝酸的生产工艺 1
1.1.1 直接合成法 1
1.1.2 超共沸酸精馏法 1
1.1.3 加脱水剂法 3
1.2 稀硝酸的生产工艺 4
1.2.1 常压法 4
1.2.2 加压法 5
1.2.3 综合法 5
1.2.4 双加压法的工艺流程 6
1.3 电子级硝酸的制备工艺 7
1.3.1 普通蒸馏法 7
1.3.2 精馏法 7
1.3.3 膜分离法 8
1.4 本课题研究目的及研究方法步骤 8
1.5 高纯硝酸分析手段 8
1.5.1 高纯硝酸中的金属离子 8
1.5.2 电感耦合等离子体发射光谱法     8
1.5.3 光谱定量分析方法 10
2 实验部分 10
2.1 仪器与试剂 10
2.1.1 实验仪器 10
2.1.2 实验试剂 11
2.2 实验方法与步骤 11
2.2.1 装置的搭建 11
2.2.2 硝酸的制备 12
2.2.3 氢氧化钠溶液的标定 12
2.2.4 硝酸浓度的测定 12
2.2.5 硝酸中金属离子含量的测定 13
3 结果与讨论 17
3.1 硝酸浓度 18
3.2 硝酸离子净强度和硝酸离子浓度 18
3.3 讨论 19
结 论 23
致 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$ 
谢 24
参 考 文 献 25
1 引言
硝酸是重要的基本化工原料之一，它具有酸类的通性。硝酸的用途极广，主要用在制药、生产无机盐、冶炼有色金属等方面[1]。硝酸可以按照浓度分为稀硝酸和浓硝酸。作为合成氨的下游产品的稀硝酸在化肥的生产过程中起着非常大的作用。浓硝酸在国防工业上使用的较多，是硝化反应的主要原料。目前我国硝酸的消费主要在化工、冶金、医药三个行业，大约各占65%、20%、5%，其他行业占10%[2]。
电子级硝酸属于高纯硝酸，高纯硝酸是电子化学行业使用的一种超高纯化学试剂，属于微电子化学产品之一，目前国际上仍然处于高度保密的状态。电子级硝酸广泛应用于生产、组装和加工半导体元件，在集成电路的清洗、腐蚀等方面也有很大的影响。随着集成电路制造技术的不断完善，对电子级硝酸的要求越来越高。超纯化学试剂生产体系的制备技术，核心是根据不同的产品采取不同的纯化技术的特点，通过纯化技术来满足SEMI国际标准[3]，表1-1为超净高纯试剂SEMI国际标准等级。
表1-1 超净高纯试剂SEMI国际标准等级
SEMI标准 C1（Grade1） C7（Grade2） C8（Grade3） C12（Grade4）
金属杂质/（ng.g-1） ≤1000 ≤10 ≤1 ≤0.1
控制粒径/μm ≤1.0 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.2
颗粒/（个.mL-1） ≤25 ≤25 ≤5 —
适应IC线宽范围/μm ＞1.2 0.8-1.2 0.2-0.6 0.09-0.2
1.1 浓硝酸的生产工艺
目前，生产浓硝酸的方法主要有三种：直接合成法、超共沸酸精馏法和加脱水剂法。自上世纪60年代，在加脱水剂方法中常采用硝酸镁作为脱水剂生产浓硝酸，被称为“硝镁法”。该工艺具有结构简单、产品质量高、操作方便、经济效益好等优点。硝酸镁法目前已经应用于我国60%以上的浓硝酸生产企业，成为我国生产硝酸的首选方法[5]。
1.1.1 直接合成法
直接合成法是指浓硝酸直接由液体N2O4、纯氧气和水反应制得。这种方法使用专用的不锈钢设备和管道，成本是昂贵的，国内只有早期建成的兰化、南化等厂家使用这种方法。
1.1.2 超共沸酸精馏法　
超共沸酸精馏法是将含量68％以上的硝酸通过精馏来获得。其基本原理是氨氧化制取氮的氧化物气体, 经冷却后析出冷凝酸, 冷凝酸经酸水漂白塔用空气提取氮的氧化物返回系统, 将酸水排出系统。脱水后系统总物料中生成硝酸的浓度超过稀硝酸共沸点的浓度, 经氧化塔、超共沸吸收塔、次共沸吸收塔和真空精馏塔等主要设备制取浓硝酸。该方法具有规模大、投资低、运行成本低等优点，是最经济的方法，而且对环境不会造成污染。
用共沸酸法浓缩硝酸的过程如图1-1所示。它分为三个部分：氨氧化，超共沸酸制取和精馏。
图1-1超共沸酸精馏法的工艺流程
氨和空气在大气压力下氧化，氮氧化产物被冷却。形成的酸浓度远低于2%。氮氧化物气体NO与60%硝酸接触被氧化为NO2。硝酸则分解，增加NO2的浓度。反应式为：
2HNO3+NO==3NO2+H2O
氮氧化物气体加入到含有NO2的二次空气压缩到0.6-1.3Mpa。在这个时候，氮氧化物气体分压较高，在第一吸收塔用共沸硝酸进行吸收，形成80% HNO3的超共沸硝酸。氮氧化物气体由第一吸收塔吸收，残留的NO2由第二吸收塔进一步吸收[7]。第二吸收塔出来的NO2再送入解吸塔，然后用二次空气进行漂白，NO2被脱出后，再送往精馏塔，塔顶是浓硝酸，塔底是近似共沸酸浓度的硝酸，把酸回收之后再集中收缩。这种方法的特点是：
（1）浓硝酸的生产（80%-98% HNO3）、以氨和空气为原料，在大气压力下氧化，不需要脱水剂，可以生产任意浓度的硝酸。
（2）与传统工艺相比，成本降低了很多。
1.1.3 加脱水剂法
浓硝酸是不可能直接由稀硝酸蒸馏来获得的，这样的原因是稀硝酸是一种二元混合物。在不同的压力下，系统具有不同的沸点。例如，在大气压力下，共沸点温度是120.05℃，在气相和液相中硝酸的含量为68.4%。所以要得到68.4%以上的浓硝酸是不可能的[8]。
此外，从硝酸的总反应来看，
NH3十2O2==HNO3+H2O   
从理论上讲，生成硝酸的最大含量为77.8%。事实上，氨的氧化速率一般为95％一97％，所以它的最大含量仅为72％一73％。但事实上，因为溶液有共沸点，他们中的大多数只能得到68.4%的共沸酸。如果在高压下，例如在0.8MPa下，由于可以得到较高浓度的NO2，这样才可能得到70%-80%的硝酸。如果你想获得95％一100％的硝酸，必须在稀硝酸中加入脱水剂才可以达到要求。
工业脱水剂应符合以下要求：
（1）脱水剂与水的亲和力必须大于硝酸和水的亲和力，使组合物的共沸点可以被破坏。
（2）脱水剂本身的蒸汽压力应该是很小的，可以减少稀硝酸表面的水蒸汽压力。
（3）脱水剂不能和硝酸发生化学反应，它的热化学性质必须是稳定的，而且加热的时候要不容易分解。
1.1.3.1 浓硫酸脱水法

原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/yyhx/27185.html