3.5.10.2. Очистка от примесей

Очистку от примесей проводят экстракцией соляной кислотой, дистилляцией, ректификацией.

Экстракция основана на различии в растворимости GeCl₄ и AsCl₃ в концентрированной HCl. Эффективность экстракционного разделения сильно повышается, если экстракцию проводить соляной кислотой, насыщенной хлором, так как происходит окисление AsCl₃ с образованием мышьяковой кислоты, практически не растворимой в GeCl₄. Вместо хлора в качестве окислителя может быть использована перекись водорода.

Экстракцию проводят непрерывно в насадочной колонке, заполненной насадками в виде стеклянных спиралей (рис. 3.10).

Рис.3.10 – Схема экстракционной колонны для очистки тетрахлорида германия от мышьяка

Легкая фаза (Н₂О₂ + HCl + Cl₂) поступает снизу, очищаемый хлорид германия (тяжелая фаза) – сверху. Очищенный GeCl₄ непрерывно выводится через патрубок в нижней части колонки. Объем аппарата = 0,5 м³. Степень очистки от мышьяка – 10^-4 % в GeCl₄ после однократной очистки. Более глубокую очистку осуществляют дистилляцией.

Дистилляция. Из диаграммы (рис. 3.11) видно, что GeCl₄ и AsCl₃ легко можно разделить дистилляцией. Однако в области малых концентраций коэффициент разделения небольшой и очистка не происходит. Поэтому на производстве сразу после экстракции проводят ректификацию.

Р ектификацию проводят в ректификационных колоннах (рис. 3.12) выполненных из кварца, высотой  5 м, диаметром до 200 мм. При ректификации отгоняют примерно 50 % исходного GeCl₄, затем в куб колонки добавляют свежую порцию тетрахлорида и процесс повторяют. После 4 - 5 процессов остаток направляют на экстракцию (в нем AsCl₃).

Пар обогащен более легколетучим компонентом GeCl₄, конденсируется и собирается в сборник. Внизу – конденсируются высококипящие продукты.

Температура кипения GeCl₄ = 83 ^оС; AsCl₄ = 130 ^оC; AlCl₃ = 180 ^оC; FeCl₃ = 319 ^оC.

После очистки содержание примесей 10^-6 – 10^-7.

Рис. 3.12 – Схема ректификационной колонны для очистки GeCl₄