一种五氟化磷的纯化装置及五氟化磷的制备方法

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种五氟化磷的纯化装置及五氟化磷的制备方法。

背景技术

近年来，“碳达峰”和“碳中和”计划的大力推进驱动了新能源技术的蓬勃发展，锂离子电池作为新能源技术的重要分支，更受到业界的广泛关注。锂离子电池通常由正极、负极、电解液和隔膜装配而成，其中，电解液号称锂离子电池的“血液”，直接影响了电池的最终性能。电解液包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂三类组分，其核心组分为锂盐电解质，目前已知的锂盐电解质包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双氟磺酰亚胺锂等，其中，六氟磷酸锂(LiPF

LiPF

CN1339401A公开的LiPF

另一种制备PF

由于HF或氟气为原料、一步反应得到PF

因此，开发一种能够便捷、高效地获得高纯度PF

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种五氟化磷的纯化装置及五氟化磷的制备方法，所述纯化装置中设有非均匀电场和气体分离膜，通过非均匀电场分离、膜分离和化学吸附的耦合协同作用，使五氟化磷和极性杂质HF的高效分离，从而得到高纯度的五氟化磷，有效提升了六氟磷酸盐电解质的产品品质。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种五氟化磷的纯化装置，所述纯化装置包括分离室，所述分离室设有第一电极、第二电极、气体分离膜、进气口、第一出气口和第二出气口；所述第一电极与第二电极相对设置，所述第一电极与第二电极之间形成非均匀电场；所述气体分离膜设置于第一电极与第二电极之间，并将分离室分隔为入料室和除杂室；所述进气口设置于入料室的第一侧壁上，所述第一出气口设置于入料室中与第一侧壁相对的第二侧壁上；所述第二出气口与第一出气口设置于分离室的同侧，且位于除杂室的侧壁上；所述气体分离膜包括分离基膜和设置于所述分离基膜上的NaF吸附层。

由于五氟化磷粗品中含有少量HF气体，现有技术中常规的洗涤、冷凝、精馏、吸附等方法难以实现HF与PF

本发明中，所述纯化装置用于五氟化磷粗品的纯化处理，得到的目标产物PF

所述纯化装置还包括电源，所述第一电极与和第二电极均与电源连接。

优选地，所述电源为直流电源或交流电源。

优选地，所述第一电极为平板电极，所述第二电极为包括针状电极的电极阵列。

优选地，所述第一电极、第二电极的材料各自独立地包括碳材料或金属材料中的任意一种。

优选地，所述碳材料包括石墨。

优选地，所述金属材料包括金属单质或合金，示例性地包括但不限于：铜、铁、铝、钛、铂、不锈钢、包含前述金属的合金等。

优选地，所述第一电极与第二电极之间施加的电压为10-50000V，例如可以为20V、50V、80V、100V、300V、500V、800V、1000V、3000V、5000V、8000V、10000V、15000V、20000V、25000V、30000V、35000V、40000V或45000V，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选500-1500V。

作为本发明的优选技术方案，所述第一电极与第二电极之间施加的电压为10-50000V，进一步优选500-1500V，使极性气体HF与非极性气体PF

优选地，所述第一电极与第二电极之间的距离为10-500mm，例如可以为20mm、50mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm或450mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选100-500nm。本文中，所述第一电极与第二电极之间的距离为垂直距离，即在与第一电极所在平面相垂直的方向上的距离。

优选地，所述第一电极的长度为500-2000mm，例如可以为600mm、800mm、1000mm、1100mm、1300mm、1500mm、1700mm或1900mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。所述第二电极的长度与第一电极的长度相同。

作为本发明进一步优选的技术方案，所述第一电极与第二电极之间的距离为100-500mm，第一电极的长度为500-2000mm，两个电极之间施加的电压为500-1500V，前述参数相互协同，从而使所述非均匀电场具有适宜的电场强度和非均匀(非对称)的特性，实现极性气体HF与非极性气体PF

优选地，所述气体分离膜与第一电极平行设置。

优选地，以所述第一电极与第二电极的距离为100％计，所述气体分离膜与第一电极的距离为60-90％，例如可以为62％、65％、68％、70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％或88％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

作为本发明的优选技术方案，以第一电极与第二电极的距离为100％计，气体分离膜与第一电极的距离为60-90％，即所述气体分离膜将分离室分隔为大小不同的入料室和除杂室，入料室的容积＞除杂室的容积，所述气体分离膜更靠近第二电极，即位于电场较强的位置，从而使在非均匀电场作用下发生电迁移的HF尽可能完全地吸附于气体分离膜上和/或进入除杂室中，实现优良的分离效果。如果气体分离膜与第一电极的距离过近，入料室的容积偏小，则会影响PF

优选地，所述气体分离膜的厚度为100-1000μm，例如可以为200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm或900μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

本发明中，所述分离基膜为本领域已知的能够用于气体分离的膜材料，可以为聚合物多孔膜或有机-无机杂化多孔膜，进一步优选聚合物多孔膜。

优选地，所述分离基膜的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、有机硅聚合物中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述分离基膜的孔径为0.01-10μm，例如可以为0.02μm、0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.3μm、0.5μm、0.8μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或9μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选0.05-5μm。

优选地，所述NaF吸附层的厚度为10-100μm，例如可以为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，所述NaF吸附层的材料包括NaF和助剂的组合，所述助剂包括增稠剂、粘结剂、板结剂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述增稠剂为纤维素类增稠剂，进一步优选羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述粘结剂包括聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氟代烯烃中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述NaF吸附层中NaF与助剂的质量比为(1-20):1，例如可以为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1或20:1等。

作为本发明的优选技术方案，所述NaF吸附层的材料包括NaF和增稠剂，其中，NaF作为有效的吸附成分，能够与HF发生化学吸附，生成氟氢化钠(NaF·HF)；HF被气体分离膜化学吸附后，可以通过加热的方式使氟氢化钠分解生成HF和NaF，从而实现解吸附，HF可以回收套用于五氟化磷的合成工艺中，所述气体分离膜重复使用。所述增稠剂有助于提升NaF吸附层的成膜均匀性，改善有效成分NaF在分离基膜上的附着力和稳定性。

此外，NaF与增稠剂的质量比优选为(1-20):1，进一步优选(5-15):1，使所述气体分离膜兼具优良的分离效率、吸附性能和稳定性；如果增稠剂的用量过少，NaF在分离基膜上的附着力和稳定性较差，导致气体分离膜上NaF吸附层的成膜性和稳定性不佳，难以长时间循环使用；如果增稠剂的用量过多，大量的增稠剂会影响气体分离膜的渗透效率和分离效果。

作为本发明的优选技术方案，所述气体分离膜的制备方法如下：将NaF、助剂和溶剂混合，得到浆料；将所述浆料涂覆于分离基膜上，干燥，得到所述气体分离膜。

优选地，所述溶剂包括水、醇类溶剂、羧酸酯类溶剂、碳酸酯类溶剂、酰胺类溶剂、氯代烷烃类溶剂、烃类溶剂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述助剂与溶剂的质量比为1:(1-50)，例如可以为1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40或1:45等；由此，可以形成具有适宜粘度、利于涂覆施工的浆料。

优选地，所述涂覆的方法包括刷涂、刮涂、辊涂或喷涂。

优选地，所述干燥的温度为90-150℃，例如可以为95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃或145℃等。

优选地，所述干燥的时间为0.1-5h，例如可以为0.2h、0.5h、0.8h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h或4.5h等。

第二方面，本发明提供一种五氟化磷的制备方法，所述制备方法包括：多聚磷酸与氟化氢反应，得到含水六氟磷酸；所述含水六氟磷酸经脱水和分解，得到五氟化磷粗品；

采用如第一方面所述的纯化装置对所述五氟化磷粗品进行纯化处理，所述五氟化磷粗品从进气口进入分离室，收集第一出气口排出的气体，得到所述五氟化磷。

本发明提供的五氟化磷(PF

PPA+HF→HPF

HPF

所述六氟磷酸分解生成的五氟化磷粗品中含有HF气体，常规的洗涤、冷凝、蒸馏、精馏、吸附等方法难以实现HF与PF

优选地，所述第一出气口与五氟化磷储存装置之间通过第一气体传输管连接，从第一出气口排出的五氟化磷(高纯度PF

优选地，所述第二出气口与氟化氢收集装置之间通过三通管连接，所述三通管的第一管道与第二出气口连接，所述三通管的第二管道与氟化氢收集装置连接，所述三通管的第三管道与入料室的进气口连接。

由于入料室的PF

优选地，所述五氟化磷粗品为包含PF

优选地，所述五氟化磷粗品中HF的质量百分含量为50-10000ppm，例如可以为80ppm、100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、800ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm、6000ppm、7000ppm、8000ppm或9000ppm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

本文中，“ppm”为质量百万分含量(质量百万分浓度)，1ppm意指百万分之一；下文涉及到相同描述时，具有相同的含义，不再一一赘述。

优选地，所述五氟化磷粗品进入分离室的流速为10-2000mL/min，例如可以为50mL/min、100mL/min、300mL/min、500mL/min、800mL/min、1000mL/min、1200mL/min、1500mL/min或1800mL/min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选400-1000mL/min。

作为本发明的优选技术方案，所述五氟化磷粗品以10-2000mL/min、进一步优选400-1000mL/min的流速进入分离室(入料室)，PF

优选地，所述纯化处理的温度为5-50℃，例如可以为8℃、10℃、12℃、15℃、18℃、20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、32℃、35℃、38℃、40℃、42℃、45℃或48℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选15-35℃。

作为本发明的优选技术方案，所述纯化处理的温度为5-50℃，进一步优选为15-35℃，更进一步优选室温；如果纯化处理的温度过高，则会影响气体分离膜对HF的吸附作用，甚至发生解吸附的现象。

优选地，所述多聚磷酸与氟化氢的摩尔比为1:(20-100)，例如可以为1:21、1:23、1:25、1:27、1:29、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90或1:95等。

优选地，所述多聚磷酸包括H

优选地，所述反应的温度为-25℃至15℃，例如可以为-20℃、-15℃、-10℃、-5℃、0℃、1℃、3℃、5℃、8℃、10℃、12℃或14℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，所述脱水的脱水剂为发烟硫酸，利用发烟硫酸中的SO

优选地，所述发烟硫酸为65％发烟硫酸。

优选地，所述含水六氟磷酸中的水与所述发烟硫酸中的SO

优选地，所述分解的温度为70-160℃，例如可以为75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃或155℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选90-150℃。

优选地，所述分解得到的产物还进行后处理的步骤，得到五氟化磷粗品。

优选地，脱水得到的六氟磷酸和硫酸的混合物进入分解反应装置中进行分解，六氟磷酸分解为五氟化磷和氟化氢，残液为硫酸，并含有少量氢氟酸和氟磺酸等，可通过去硫酸气体装置进行处理。

优选地，所述后处理的方法包括洗涤、冷却和精馏。

优选地，将分解得到的混合气体(包含PF

优选地，所述洗涤的洗涤试剂为无水氟化氢。

优选地，所述冷却的温度≤-50℃，例如可以为-52℃、-55℃、-58℃、-60℃、-62℃、-65℃、-68℃、-70℃、-72℃、-75℃、-78℃、-80℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选-50℃至-75℃。

作为本发明的优选技术方案，所述冷却为≤-50℃、优选-50℃至-75℃的深度冷却，可通过深冷加翅片换热器进行，使副产物POF

优选地，所述冷却后得到的POF

优选地，所述精馏为加压低温精馏。

优选地，所述精馏的压力≥0.2MPa，例如可以为0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa、0.6MPa、0.65MPa、0.7MPa、0.75MPa、0.8MPa或0.9MPa，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选≥0.5MPa。

优选地，所述精馏的温度≤-35℃，例如可以为-36℃、-38℃、-40℃、-42℃、-45℃、-48℃或-50℃等。

优选地，所述后处理(冷凝、洗涤、冷却、精馏)的步骤中回收的所有HF均可回收套用，用于多聚磷酸与氟化氢的反应中。

由于精馏过程中会发生PF

优选地，所述PF

(1)多聚磷酸与氟化氢反应，得到含水六氟磷酸；

(2)步骤(1)得到的含水六氟磷酸在发烟硫酸的作用下脱水，得到六氟磷酸；

(3)步骤(2)得到的六氟磷酸于70-160℃条件下分解，得到的产物经洗涤、冷却和精馏，得到五氟化磷粗品；

(4)将步骤(3)得到的五氟化磷粗品在第一方面所述的纯化装置中进行纯化处理，所述第一电极与第二电极之间形成非均匀电场，所述第一电极与第二电极之间施加的电压为10-50000V；

所述纯化处理的方法如下：将所述五氟化磷粗品从进气口进入分离室，收集第一出气口排出的气体，得到所述五氟化磷。

优选地，所述五氟化磷的纯度≥99.98％，例如可以为99.983％、99.985％、99.988％、99.99％、99.991％、99.993％、99.995％、99.997％或99.999％等。

优选地，所述五氟化磷中HF的含量＜200ppm，例如可以为180ppm、150ppm、120ppm、100ppm、90ppm、80ppm、70ppm、60ppm、50ppm、40ppm、30ppm、20ppm、10ppm、8ppm、5ppm、2ppm或1ppm等。

另一方面，本发明提供一种六氟磷酸盐的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(S1)采用如第二方面所述的制备方法制备得到五氟化磷；

(S2)将步骤(S1)得到的五氟化磷与碱金属卤化物进行反应，得到所述六氟磷酸盐。

优选地，步骤(S2)所述碱金属卤化物包括氟化锂和/或氟化钠。

优选地，步骤(S2)所述五氟化磷与碱金属卤化物的摩尔比为1:(0.8-1.5)，例如可以为1:0.85、1:0.9、1:0.95、1:1、1:1.05、1:1.1、1:1.15、1:1.2、1:1.25、1:1.3、1:1.35、1:1.4或1:1.45等。

优选地，步骤(S2)所述反应在有机溶剂存在下进行。

优选地，所述有机溶剂包括酯类溶剂，进一步优选碳酸酯类溶剂和/或羧酸酯类溶剂。

优选地，所述酯类溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、碳酸二丙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲丙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯或乙酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，将所述碱金属卤化物与溶剂混合、打浆，得到分散液；向所述分散液中通入五氟化磷气体，进行反应，得到所述六氟磷酸盐。

优选地，步骤(S2)所述反应的温度为20-100℃，例如可以为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃或90℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

优选地，步骤(S2)所述反应的时间为0.1-24h，例如可以为0.2h、0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h或23h，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供一种五氟化磷的纯化装置，其中设有非均匀电场和具有NaF吸附层的气体分离膜，能够通过非均匀电场作用、膜分离和化学吸附作用的耦合协同作用实现HF和PF

(2)本发明提供的五氟化磷的制备方法中，以多聚磷酸和HF为原料，经反应、脱水和分解，得到五氟化磷粗品，合成工艺简单，反应速率较快，条件温和，易于操作，完全具备工业化生产的条件。合成工艺得到的五氟化磷粗品以特定的纯化装置进行纯化，实现了杂质与目标产物的高效分离，纯化效果优异，且纯化过程不会引入其他杂质，从而显著提高了PF

(3)本发明中，通过纯化装置的设计以及参数的优化和相互协同，实现了PF

附图说明

图1为一个具体实施方式中所述纯化装置的结构示意图；

其中，10-第一电极，20-第二电极，30-气体分离膜，40-进气口，50-第一出气口，60-第二出气口，1A-入料室，1B-除杂室。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

本文所用术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，还可包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

“任选地”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。

本发明所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例性地”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本文中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。

本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“设有”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

本文中，术语“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”、“侧”、“远”、“近”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在一个具体实施方式中，所述纯化装置的结构示意图如图1所示，包括分离室，所述分离室设有第一电极10、第二电极20、气体分离膜30、进气口40、第一出气口50和第二出气口60；所述第一电极10与第二电极20相对设置，第一电极10与第二电极20之间形成非均匀电场。

所述气体分离膜30设置于第一电极10和第二电极20之间，其作用是将分离室分隔为入料室1A和除杂室1B，使得HF与PF5的混合气体进入入料室后，在电场耦合强度与气体分离膜对极性分子HF的共同作用下，使得HF快速超向气体分离膜移动，被吸附作用后进入除杂室；而PF5因其非极性的分子属性，未受电场强度的影响，通过分子间相互作用和浓度梯度作用，向第一出口移动，完成与HF的分离。因此，气体分离膜在第一电极与第二电极之间的设置可以是不平行于第一电极或第二电极的倾斜设置。当然，进一步来说，使气体分离膜平行于第一电极或第二电极设置，可使入料室和除杂室形成等宽通道，减小因通道宽度变化影响分子间作用进而影响气体移动速率，有利于提高气体分离效率，故为设置的优选方式。

所述进气口40设置于入料室1A的第一侧壁上，所述第一出气口50设置于入料室1A中与第一侧壁相对的第二侧壁上；所述第二出气口60与第一出气口50设置于分离室的同侧，且位于除杂室1B的侧壁上。

所述第一电极10、第二电极20均与电源连接，电源在图1中未示出。

所述第一电极10为平板电极，第二电极20为包括多个针状电极的电极阵列。

在纯化的过程中，所述五氟化磷粗品从进气口40进入入料室，在非均匀电场、膜分离和化学吸附的耦合协同作用下发生分离，得到的PF

在一个具体实施方式中，所述气体分离膜包括分离基膜和设置于所述分离基膜上的NaF吸附层。

其中，所述分离基膜为实市售的聚碳酸酯气体分离膜(多孔膜)，孔径为0.1μm，厚度为300μm。

所述NaF吸附层的材料包括NaF和羟乙基纤维素(市售Tylose HS30000YP2，信越化学)，NaF与羟乙基纤维素的质量比为18:1。

所述气体分离膜的制备方法如下：以质量比18:1:6将NaF、羟乙基纤维素和水混合，分散均匀，得到浆料；将所述浆料涂覆于分离基膜的两个表面上，干燥去除水，得到所述气体分离膜，NaF吸附层的厚度为20μm。

本发明以下具体实施方式中，如无特殊说明，涉及的气体分离膜均为上述制备方法得到的气体分离膜。

本发明以下具体实施方式中，涉及的原料等所有化学试剂均为市售化学产品。五氟化磷的产品指标及测试方法如下：

(1)纯度：通过气相色谱测试得到；

(2)HF含量：通过近红外-红外光谱检测分析得到。

实施例1

一种五氟化磷的纯化装置，结构示意图如图1所示，包括分离室，所述分离室设有第一电极10、第二电极20、气体分离膜30、进气口40、第一出气口50和第二出气口60；所述第一电极10与第二电极20相对设置，第一电极10与第二电极20之间形成非均匀电场；所述第一电极与第二电极分别与直流电源连接，两个电极之间施加1100V的电压；第一电极和第二电极的长度为1000mm，两个电极之间的距离为250mm。

所述气体分离膜30与第一电极10平行设置，气体分离膜30位于第一电极10和第二电极20之间，将分离室分隔为入料室1A和除杂室1B；气体分离膜30与第一电极10之间的距离为200mm。

一种五氟化磷(PF

(1)多聚磷酸H

(2)步骤(1)得到的含水六氟磷酸在65％发烟硫酸的作用下脱水，65％发烟硫酸中SO

(3)步骤(2)得到的六氟磷酸和残液(硫酸)的混合物在120℃条件下加热分解4h，得到的产物(气体，包含PF

(4)将步骤(3)得到的五氟化磷粗品以800mL/min的流速通入本实施例提供的纯化装置的进气口，在非均匀电场、膜分离和化学吸附的耦合协同作用下发生分离，收集第一出气口排出的气体，得到纯化的PF

实施例2

一种五氟化磷的纯化装置，结构示意图如图1所示，包括分离室，所述分离室设有第一电极10、第二电极20、气体分离膜30、进气口40、第一出气口50和第二出气口60；所述第一电极10与第二电极20相对设置，第一电极10与第二电极20之间形成非均匀电场；所述第一电极与第二电极分别与直流电源连接，两个电极之间施加1400V的电压；第一电极和第二电极的长度为600mm，两个电极之间的距离为500mm。

所述气体分离膜30与第一电极10平行设置，气体分离膜30位于第一电极10和第二电极20之间，将分离室分隔为入料室1A和除杂室1B；气体分离膜30与第一电极10之间的距离为420mm。

一种五氟化磷的制备方法，纯化处理采用本实施例提供的纯化装置进行，步骤(1)-(3)与实施例1相同，得到HF的含量为3800ppm的五氟化磷粗品；

(4)将步骤(3)得到的五氟化磷粗品以400mL/min的流速通入本实施例提供的纯化装置的进气口，在非均匀电场、膜分离和化学吸附的耦合协同作用下发生分离，收集第一出气口排出的气体，得到纯化的PF

实施例3

一种五氟化磷的纯化装置，结构示意图如图1所示，包括分离室，所述分离室设有第一电极10、第二电极20、气体分离膜30、进气口40、第一出气口50和第二出气口60；所述第一电极10与第二电极20相对设置，第一电极10与第二电极20之间形成非均匀电场；所述第一电极与第二电极分别与直流电源连接，两个电极之间施加600V的电压；第一电极和第二电极的长度为1800mm，两个电极之间的距离为80mm。

所述气体分离膜30与第一电极10平行设置，气体分离膜30位于第一电极10和第二电极20之间，将分离室分隔为入料室1A和除杂室1B；气体分离膜30与第一电极10之间的距离为50mm。

一种五氟化磷的制备方法，纯化处理采用本实施例提供的纯化装置进行，步骤(1)-(3)与实施例1相同，得到HF的含量为3800ppm的五氟化磷粗品；

(4)将步骤(3)得到的五氟化磷粗品以900mL/min的流速通入本实施例提供的纯化装置的进气口，在非均匀电场、膜分离和化学吸附的耦合协同作用下发生分离，收集第一出气口排出的气体，得到纯化的PF

实施例4

一种五氟化磷的纯化装置，结构示意图如图1所示，包括分离室，所述分离室设有第一电极10、第二电极20、气体分离膜30、进气口40、第一出气口50和第二出气口60；所述第一电极10与第二电极20相对设置，第一电极10与第二电极20之间形成非均匀电场；所述第一电极与第二电极分别与直流电源连接，两个电极之间施加1000V的电压；第一电极和第二电极的长度为1400mm，两个电极之间的距离为300mm。

所述气体分离膜30与第一电极10平行设置，气体分离膜30位于第一电极10和第二电极20之间，将分离室分隔为入料室1A和除杂室1B；气体分离膜30与第一电极10之间的距离为240mm。

一种五氟化磷的制备方法，纯化处理采用本实施例提供的纯化装置进行，步骤(1)-(3)与实施例1相同，得到HF的含量为3800ppm的五氟化磷粗品；

(4)将步骤(3)得到的五氟化磷粗品以700mL/min的流速通入本实施例提供的纯化装置的进气口，在非均匀电场、膜分离和化学吸附的耦合协同作用下发生分离，收集第一出气口排出的气体，得到纯化的PF

实施例5

一种五氟化磷的纯化装置和制备方法，其与实施例1的区别仅在于，纯化装置中两个电极之间施加的电压为2000V；物料的配比、制备步骤和其他参数都与实施例1相同，得到纯化的PF

实施例6

一种五氟化磷的纯化装置和制备方法，其与实施例1的区别仅在于，纯化装置中两个电极之间施加的电压为400V；物料的配比、制备步骤和其他参数都与实施例1相同，得到纯化的PF

实施例7

一种五氟化磷的纯化装置和制备方法，其与实施例1的区别仅在于，纯化装置中两个电极之间的距离为50mm；物料的配比、制备步骤和其他参数都与实施例1相同，得到纯化的PF

实施例8

一种五氟化磷的纯化装置和制备方法，其与实施例1的区别仅在于，纯化装置中两个电极之间的距离为600mm；物料的配比、制备步骤和其他参数都与实施例1相同，得到纯化的PF

实施例9

一种五氟化磷的纯化装置和制备方法，其与实施例1的区别仅在于，纯化装置中气体分离膜与第一电极之间的距离为125mm；物料的配比、制备步骤和其他参数都与实施例1相同，得到纯化的PF

实施例10

一种五氟化磷的纯化装置和制备方法，其与实施例1的区别仅在于，纯化装置中气体分离膜与第一电极之间的距离为230mm；物料的配比、制备步骤和其他参数都与实施例1相同，得到纯化的PF

实施例11

一种五氟化磷的纯化装置和制备方法，其与实施例1的区别仅在于，步骤(4)中所述五氟化磷粗品的流速为100mL/min；物料的配比、制备步骤和其他参数都与实施例1相同，得到纯化的PF

实施例12

一种五氟化磷的纯化装置和制备方法，其与实施例1的区别仅在于，步骤(4)中所述五氟化磷粗品的流速为1500mL/min；物料的配比、制备步骤和其他参数都与实施例1相同，得到纯化的PF

将实施例1-12提供的制备方法得到的PF

表1

结合表1的数据可知，本发明提供的纯化装置将非均匀电场作用、膜分离和化学吸附作用进行耦合协同，实现了五氟化磷粗品中杂质HF与目标产物PF

现有技术中常规采用洗涤、冷凝、蒸馏、精馏、吸附柱吸附等方法对五氟化磷进行纯化，能够在一定程度上降低五氟化磷中HF的含量，使HF含量在250-300ppm之间。结合表1的性能数据可知，本发明提供的纯化装置和使用所述纯化装置的五氟化磷的制备方法中，采用设有非均匀电场和特定气体分离膜的纯化装置中对五氟化磷粗品进行纯化，纯化效率高，纯化效果好，将HF含量降低至＜80ppm、甚至＜50ppm的超低水平，显著提升了五氟化磷的纯度和后续六氟磷酸盐的品质。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种五氟化磷的纯化装置及五氟化磷的制备方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。