專利名稱：檢測(cè)高純及超純氨中總重金屬含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體中雜質(zhì)的檢測(cè)方法，特別涉及一種檢測(cè)高純及超純氨中總重金屬含量的方法。
背景技術(shù)：
電子級(jí)超純氨是一種非常重要的新型光電子材料，也是MOCVD技術(shù)制備GaN的重要基礎(chǔ)材料。在生產(chǎn)制造發(fā)光二極管(LED)、平板顯示器(FPD)、半導(dǎo)體和多晶硅太陽(yáng)能電池片過程中有著廣泛的用途。尤其LED芯片在生長(zhǎng)過程中，超高純氨氣被用于金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)外延生長(zhǎng)過程中，它與金屬有機(jī)物的前驅(qū)物三甲基鎵(Ga(CH3)3)在高溫高壓下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮化鎵 Ga (CH3) 3 (g) +NH3 (g) — GaN (s) +3CH4 (g)
因此，所用氨氣的純度越高，制備的藍(lán)光LED功耗越小，發(fā)光強(qiáng)度越大，使用壽命越長(zhǎng)。所以說7N電子級(jí)超純氨是LED晶體制造領(lǐng)域重要的上游關(guān)鍵配套材料，對(duì)其純度的控制是產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接決定著LED行業(yè)的發(fā)展。高純氨/超純氨的總重金屬含量最為氣體產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，越來越受到人們的關(guān)注與重視。研究表明超純氨、高純氨中總重金屬會(huì)造成一定程度的設(shè)備腐蝕和催化劑中毒，不利于生產(chǎn)控制。因此對(duì)高純氨/超純氨中的總重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)已成為生產(chǎn)與使用過程中的重要環(huán)節(jié)。高純氨/超純氨中的總重金屬主要來源于原料氨，而原料氨中的與運(yùn)輸或者流通時(shí)不銹鋼管道起銹化化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。一般來說，其總重金屬含量都很低的，都是呈氣態(tài)或者氣態(tài)大分子形式存在，目前沒有專門的儀器來檢測(cè)，只能通過適當(dāng)?shù)姆绞狡蛘呶交蛉芙獾确椒ǎ缓笤倮脵z測(cè)設(shè)備來進(jìn)行定量。通過廣大技術(shù)人員的努力，目前測(cè)試的方法主要有紫外分光光度計(jì)法，比濁法或者ICP-MS法，然而操作繁瑣，重復(fù)性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服背景技術(shù)的不足，提供一種切實(shí)可行的，而且操作方便、結(jié)果準(zhǔn)確、成本低廉的檢測(cè)高純及超純氨中鐵含量的方法。本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本方法的工藝步驟為1)取樣直接將高純/或超純氨通入到裝有水的容量瓶中溶解，容量瓶中的水為二次蒸餾水或高純水，進(jìn)行濃縮，可取的濃縮范圍為I 50倍，并調(diào)節(jié)PH至中性；
2)樣品溶液的制備
移取12ml該溶液至試管中記為樣品溶液；
3)參比溶液的制備
移取IOml鉛濃度為lmg/L的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液以及2ml制備好的樣品溶液至第二個(gè)試管中并混合均勻；
4)試劑空白溶液移取IOml水及2ml制備好的樣品溶液至第三個(gè)試管中；
5)分析
a)在每個(gè)試管的溶液中加入2ml PH值為3. 5的緩沖溶液以及I. 2ml硫代乙酰胺試劑，立即混勻；其反應(yīng)機(jī)理是氨中含有的重金屬離子都能與硫代乙酰胺中的硫離子反應(yīng)生成黑色硫化物沉淀，如 Pb2++S2-=PbS I，Cd2++S2_= CdS I。b) 2分鐘后完成目視比色實(shí)驗(yàn)，參比溶液應(yīng)該比試劑空白溶液有明顯的淡褐色；
c)重復(fù)做3組樣品的測(cè)試，以證明結(jié)果的準(zhǔn)確性；
6)結(jié)果
如果樣品試管沒有明顯的比參比試管更深的顏色則樣品通過測(cè)試，這種情況結(jié)果表明樣品中總重金屬的含量低于O. lppm，經(jīng)過濃縮η倍處理的樣品溶液，其濃度C=O. 1/η。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有檢測(cè)方法具有取樣簡(jiǎn)單、操作方便、結(jié)果準(zhǔn)確、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中給出的測(cè)高純及超純氨中重金屬含量的方法，都是建議用ICP-MS來測(cè)，所用儀器的價(jià)格一般都在140萬(wàn)左右，不是所有的實(shí)驗(yàn)室都能接受。本發(fā)明另辟蹊徑，提供了一種切實(shí)可行的測(cè)高純及超純氨中重金屬含量的方法，解決了一般實(shí)驗(yàn)室因缺少儀器而不能檢測(cè)高純及超純氨中重金屬含量的困擾。
具體實(shí)施例方式I.試劑
Cl) 一級(jí)水或高純水。(2)鹽酸溶液(250g/L):在IOOml容量瓶中加入20ml水并慢慢加入70g鹽酸，力口
水至刻度。(3)緩沖溶液(ΡΗ=3· 5):用一個(gè)小燒杯溶解25g醋酸銨至25ml水中，加入38. Oml250g/L鹽酸溶液，測(cè)量其PH值，溶液的PH值應(yīng)接近于3. 5 ;將溶液移入IOOml容量瓶中，用水加至刻度。(4)醋酸溶液(10%):在IOOOml容量瓶中加入約400ml的水，加入IOOml的痕量金
屬級(jí)醋酸，用水加至刻度。(5)硫代乙酰胺(40g/L):稱取IOg硫代乙酰胺至250ml廣口塑料瓶中，加水至總重量250g。(6)硫代乙酰胺反應(yīng)試劑混合5ml水，15ml濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液以及20ml丙三醇，加入Iml硫代乙酰胺溶液至上述的混合液中，于沸騰的水浴中加熱20秒，反應(yīng)試劑需要現(xiàn)配現(xiàn)用。(7)鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(100mg/L):溶解O. 160g醋酸鉛至約IOOml的水中，加入Iml無鉛濃硝酸并用水稀釋至1000ml，此溶液含有每升100毫克的鉛。(8)鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(I mg/L):稀釋Iml濃度為100mg/L的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液至100ml。
2.樣品制備
每個(gè)樣品都按照下列處理方法
取1000ml燒杯，準(zhǔn)確量取950mL水放入到燒杯中，取一段內(nèi)徑為0. 125cm聚四氟乙烯管，將其一端用專門的連接頭連接到氨氣儲(chǔ)罐上，另一端插入該1000ml燒杯中，然后直接將高純/或超純氨通入到水中溶解，Ih 2h后停止吸收。冷卻后將之轉(zhuǎn)移并定容到1000ml，標(biāo)記為樣品溶液。加熱濃縮后再用10%醋酸調(diào)節(jié)PH至中性，然后定容至IOOml容量瓶中，標(biāo)記為樣品液準(zhǔn)備測(cè)試，這里溶液濃縮了 10倍，具體濃縮或者稀釋的倍數(shù)也需要根據(jù)自身產(chǎn)品的需要來定。注意將氨通入到水中的管道等相關(guān)設(shè)備必須要用純水清洗干凈，在取樣之前要通入待測(cè)氨氣吹掃幾次，而且實(shí)驗(yàn)過程中不能有水濺出容量瓶，通入氨氣的流量以不向液面外冒出氣泡為準(zhǔn)。溶解氨的高純水的體積這里用的是950ml，也可根據(jù)需要適當(dāng)更改。3.溶液的制備 (1)樣品溶液
移取12ml上述制備的樣品溶液至試管中；
(2)參比溶液
移取IOml鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液(lmg/L)以及2ml制備好的樣品溶液至第二個(gè)試管中并混合均
勻；
(3)試劑空白溶液
移取IOml水及2ml制備好的樣品溶液至第三個(gè)試管中；
4.分析
(1)在每個(gè)試管的溶液中加入2ml緩沖溶液(PH=3.5)以及I. 2ml硫代乙酰胺試劑，立即混勻；
(2)2分鐘后完成目視比色實(shí)驗(yàn),參比溶液應(yīng)該比試劑空白溶液有明顯的淡褐色；
(3)重復(fù)做3組樣品的測(cè)試，以證明結(jié)果的準(zhǔn)確性。5.結(jié)果
如果樣品試管沒有明顯的比參比試管更深的顏色則樣品通過測(cè)試，這種情況結(jié)果表明樣品中重金屬的含量低于O. lppm。經(jīng)過濃縮η倍處理的樣品溶液，其濃度C=O. 1/η。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)高純及超純氨中總重金屬含量的方法，其特征是本方法是通過如下工藝步驟實(shí)現(xiàn)的 1)取樣直接將高純/或超純氨通入到裝有水的容量瓶中溶解，容量瓶中的水為二次蒸餾水或高純水，進(jìn)行濃縮，濃縮的倍數(shù)由所測(cè)產(chǎn)品中重金屬含量決定，可取的濃縮范圍為I 50倍，并調(diào)節(jié)PH至中性； 2)樣品溶液的制備 移取12ml該溶液至試管中記為樣品溶液； 3)參比溶液的制備 移取IOml鉛濃度為lmg/L的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液以及2ml制備好的樣品溶液至第二個(gè)試管中并混合均勻； 4)試劑空白溶液 移取IOml水及2ml制備好的樣品溶液至第三個(gè)試管中； 5)分析 a)在每個(gè)試管的溶液中加入2mlPH值為3. 5的緩沖溶液以及I. 2ml硫代乙酰胺試劑，立即混勻； b)2分鐘后完成目視比色實(shí)驗(yàn),參比溶液應(yīng)該比試劑空白溶液有明顯的淡褐色； c)重復(fù)做3組樣品的測(cè)試，以證明結(jié)果的準(zhǔn)確性； 6)結(jié)果 如果樣品試管沒有明顯的比參比試管更深的顏色則樣品通過測(cè)試，這種情況結(jié)果表明樣品中總重金屬的含量低于O. lppm，經(jīng)過濃縮η倍處理的樣品溶液，其濃度C=O. 1/η。
2.如權(quán)利要求書I所述檢測(cè)高純及超純氨中總重金屬含量的方法，其特征是所述步驟I)中取樣的優(yōu)選方法為取IOOOml燒杯，準(zhǔn)確量取950mL水放入到燒杯中，取一段內(nèi)徑為O. 125cm聚四氟乙烯管，將其一端用專門的連接頭連接到超純氨儲(chǔ)罐上，另一端插入該IOOOml燒杯中，然后直接將高純/或超純氨通入到水中溶解，Ih 2h后停止吸收，冷卻后將之轉(zhuǎn)移并定容到1000ml，標(biāo)記為樣品溶液，加熱濃縮后再用10%醋酸調(diào)節(jié)PH至中性，然后定容至IOOml容量瓶中，標(biāo)記為樣品液準(zhǔn)備測(cè)試，這里溶液濃縮了 10倍。
3.如權(quán)利要求書I所述檢測(cè)高純及超純氨中總重金屬含量的方法，其特征是所述的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液是按照如下方法制備的溶解O. 160g醋酸鉛至約IOOml的水中，加入Iml無鉛濃硝酸并用水稀釋至1000ml，此溶液含有每升100毫克的鉛，再移取上述標(biāo)液Iml定容至100ml,即得我們需要的鉛濃度為lmg/L的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測(cè)高純及超純氨中總重金屬含量的方法，其反應(yīng)機(jī)理是氨中含有的重金屬離子都能與硫代乙酰胺中的硫離子反應(yīng)生成黑色硫化物沉淀，采用的取樣方法是直接將氨通入到水中溶解，然后調(diào)節(jié)好PH至中性，再移取12ml該樣品溶液于比色管中，并向比色管中加入2ml乙酸-乙酸鈉緩沖溶液以及1.2ml硫代乙酰胺溶液，立即混勻，2分鐘后將之與參比比色管對(duì)比顏色深淺，如果沒有明顯的比參比液更深的顏色則樣品通過測(cè)試。與參比液相比較如果顏色太深或太淺，適當(dāng)要進(jìn)行稀釋或濃縮處理，此法檢測(cè)限為0.1ppm。本發(fā)明具有簡(jiǎn)單方便，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/29GK102866118SQ201210338548
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者金向華, 王磊, 王海 申請(qǐng)人:蘇州金宏氣體股份有限公司