在線檢測高純氨或超純氨中痕量硫含量的方法
2023-12-03 11:34:51 1
專利名稱：在線檢測高純氨或超純氨中痕量硫含量的方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體中雜質的檢測方法，特別涉及一種檢測超純氨中痕量硫含量的方法。
背景技術：
電子級超純氨是一種非常重要的新型光電子材料，也是MOCVD技術製備GaN的重要基礎材料。在生產製造發光二極體(LED)、平板顯示器(FPD)、半導體和多晶矽太陽能電池片過程中有著廣泛的用途。尤其LED晶片在生長過程中，超高純氨氣被用於金屬有機化合物化學氣相澱積(MOCVD)外延生長過程中，它與金屬有機物的前驅物三甲基鎵(Ga(CH3)3)在高溫高壓下發生化學反應生成氮化鎵
Ga (CH3) 3 (g) +NH3 (g) — GaN (s) +3CH4 (g) 因此，所用氨氣的純度越高，製備的藍光LED功耗越小，發光強度越大，使用壽命越長。所以說電子級高純氨或超純氨是LED晶體製造領域重要的上遊關鍵配套材料，對其純度的控制是產業鏈發展中的一個重要環節，直接決定著LED行業的發展。高純氨以及超純氨的硫含量為氣體產品質量的一個重要指標，越來越受到人們的關注與重視。經過對生產中的問題進行分析論證和實驗證明，高純氨中的硫會造成一定程度的設備腐蝕和催化劑中毒。因此對高純氨或超純氨中的硫含量進行檢測已成為生產與使用過程中的重要環節。高純氨或超純氨的硫主要來源於原料氨的生產。一般來說，其硫含量都很低的，都是呈氣態或者氣態大分子形式存在，目前沒有專門的儀器來檢測，只能通過適當的方式汽化或者吸附或溶解等方法，然後再利用檢測設備來進行定量。通過廣大技術人員的努力，目前測試的方法主要有紫外分光光度計法，比濁法或者ICP-MS法，然而操作繁瑣，重複性較差。
發明內容
本發明的發明目的是為了克服背景技術中的缺點，在國標的基礎上進行科學、合理的技術改進和優化，成功開闢了一條檢測新途徑，並提供了一種行之有效的在線檢測高純氨或超純氨中痕量硫含量的方法。本發明的發明目的是通過如下技術方案實現的
I)取樣先用微量進樣器抽取氣袋中樣品氨氣並排空，如此重複4 5次後，抽取
5.Oml樣品氨氣，使用自動進樣器等速進樣，進樣時間控制在4S 6S ;
2)硫化物的分離調式微庫侖測定儀，將樣品在載氣氮氣的保護下送入微庫侖測定儀的裂解管中，在氧氣的作用下進行高溫裂解，將硫化物氧化為二氧化硫；
3)檢測將二氧化硫通入含有混合電解液的微庫侖測定儀的滴定池中，二氧化硫與滴定池中的碘發生氧化還原反應，所消耗的碘由電解電極電解碘化鉀補充；測出電解所耗電量，根據法拉第電解定律算出氨樣品中的硫含量，並用標準樣品進行校準。本發明的有益效果是用於測定氨中硫含量，其優點是操作簡單，樣品無需經過特殊處理，分析速度快，測定精度高，方法檢測限低。
圖I為本發明所用微庫侖測定儀的結構 其中1、微庫侖計；2、滴定池；3、磁力攪拌器；4、轉化爐；5、裂解管；6、進樣口 ；7、流量計；8、針型閥。
具體實施例方式試劑
(1)一級蒸餾水或高純水；
(2)冰醋酸;
(3)碘化鉀；
(4)疊氮化鈉；
(5)碘選用20 40目顆粒製備參考電極用；
(6)異辛烷(不含硫)；
(7)二甲基二硫醚(配置標樣用)；
(8)電解液將0.5g碘化鉀，0. 6g疊氮化鈉溶於IOOOmlO. 5%的醋酸水溶液中，裝入棕色瓶，置於陰暗通風處備用；有效期兩周。儀器設備
RPA-200A微庫侖測定儀江蘇江環分析儀器有限公司
基本原理
將樣品注入裂解管內，與氧氣混合併燃燒，樣品中的硫轉化為二氧化硫，並由載氣帶進滴定池，與池中的1$發生反應
I5+ SQ2+2 H2O SoT+ 4H ++ 31—，致使I3濃度降低，指示一參考電極對
指不出濃度的變化，並將該變化信號輸送到微庫侖放大器，由放大器輸出一個相應的電壓於電解電極對，在陽極發生氧化反應以補充由二氧化硫消耗的J3使滴定池中I5濃度復原。計量補充I3所需要的電量，根據法拉第電解定律，可求出樣品中硫含量。法拉第定律概述在電解時，電極上析出或溶入的物質量和通過電解池的電量成正比；每通過96500庫倫的電量，在電極上即析出或溶入I克當量的任何物質。
JT=Ix 竺
96500 n式中W——析出的物質質量，以克計
n—電極反應的電子轉移數 M——待測物質的分子或原子量 Q——電量，以庫侖計 實驗結果根據此方程，由儀器直接計算得出硫含量。
儀器調試
打開微庫侖測定儀的電源，將其轉化爐的氣化段和煅燒段的溫度分別設置為600°C和800 °C，開始升溫，在電解池中放入配置成的電解液，電解池中不能含有氣泡,連接好電解池和裂解管，打開磁力攪拌器，儀器工作站。溫度升到設定值後，點平衡，增益設置為150，採樣電阻設置為200 Q，設置好以上參數後，降低偏壓，每次降l_5mV，當將偏壓降到140-160 mV後，開始升採樣電阻，採樣電阻一般升到2-8 kQ，基線調試穩定後方可進樣測試。如圖I所示，打開氮氣以及氧氣的針型閥(8)，氮氣和氧氣經微庫侖測定儀自帶的流量計(7)進入到裂解管(5)中；設置氧氣的流量為90ml/min，氮氣為160ml/min ;最後進入到滴定池(2)中。進樣測試時，用微升進樣器抽取一定體積的樣品經進樣口(6)注射到裂解管(5)中，與管中的氧氣反應產生的氣體在氮氣吹掃下進入到滴定池(2)中，並同滴定池中的滴定劑反應，產生相應的信號變化，最後由微庫侖計(I)在顯示出結果。標準轉化率的測定
基線穩定後開始進標樣測定轉化率，要選擇與樣品濃度接近的標樣，點分析狀態，選擇標樣和液態進樣，輸入標樣體積和濃度。用微量進樣器取8. 4ul液態硫標樣，由自動進樣器進到裂解爐中，進樣時間控制在4 6s，看標樣的轉化率是否在80%-120%之間，重複做幾 組，如果結果穩定而且都在此範圍內，則結束測試，並保存好轉化率曲線。否則需要重新調試儀器。樣品測定
每個樣品都按照下列處理方法
測試好標樣轉化率後，開始檢測樣品。點分析狀態，選擇樣品和氣態進樣，輸入樣品體積和密度。先用微量進樣器從氣袋中抽取樣品氣體充分置換進樣器，然後用微量進樣器取5ml樣品，在氮氣保護下由自動進樣器勻速進樣到裂解管中，進樣時間控制在4 6s。將取好的多個平行樣品，分別進行進樣測定，每個樣品平行測定三次。結束測試，並保存好樣品曲線。結果計算
根據標準轉化率曲線和對應的試樣中硫的電位值變化，就可由軟體直接計算得出試樣中硫的濃度，重複測定標準樣品或樣品三次，取三次測試的平均值為結果。為了保證試驗的準確性，應根據樣品性質和儀器的狀況，定期測定轉化率。標樣的轉化率不應低於80%，否則應查明原因。
權利要求
1.一種在線檢測高純氨或超純氨中痕量硫含量的方法，其特徵是其工藝包括如下步驟 I)取樣先用微量進樣器抽取氣袋中樣品氨氣並排空，如此重複4 5次後，抽取5. Oml樣品氨氣，使用自動進樣器等速進樣，進樣時間控制在4S 6S ; 2)硫化物的分離調式微庫侖測定儀，打開微庫侖測定儀的氮氣以及氧氣的針型閥，將樣品在載氣氮氣的保護下送入微庫侖測定儀的裂解管中，在氧氣的作用下進行高溫裂解，將硫化物氧化為二氧化硫； 3)檢測將二氧化硫通入含有混合電解液的微庫侖測定儀的滴定池中，二氧化硫與滴定池中的碘發生氧化還原反應，所消耗的碘由電解電極電解碘化鉀補充；測出電解所耗電量，根據法拉第電解定律算出氨樣品中的硫含量，並用標準樣品進行校準。
2.如權利要求I所述的在線檢測高純氨或超純氨中痕量硫含量的方法，其特徵是所述步驟2)中的調式微庫侖測定儀包括如下打開微庫侖測定儀的電源，將其轉化爐的氣化段和煅燒段的溫度分別設置為600°C和800°C，開始升溫，在電解池中放入配置成的電解液，電解池中不能含有氣泡，連接好電解池和裂解管，打開磁力攪拌器，儀器工作站，溫度升到設定值後，點平衡，增益設置為150，採樣電阻設置為200 Q，設置好以上參數後，降低偏壓，每次降l-5mV，當將偏壓降到140-160 mV後，開始升採樣電阻，採樣電阻一般升到2_8 kQ,基線調試穩定後方可進樣測試。
3.如權利要求I所述的在線檢測高純氨或超純氨中痕量硫含量的方法，其特徵是所述步驟2)中的氮氣和氧氣經微庫侖測定儀自帶的流量計進入到裂解管中，設置氧氣的流量為90ml/min，氮氣為 160ml/mino
全文摘要
本發明公開了一種在線檢測高純氨或超純氨中痕量硫含量的方法,使用微量進樣器定量取高純氨樣品送入裂解管中，用氮氣做保護氣，在高溫下通入氧氣使樣品充分燃燒,讓高純氨中硫轉化為二氧化硫,從而實現硫的分離，然後將二氧化硫通入滴定池中的碘發生氧化還原反應,所消耗的碘由電解電極電解碘化鉀補充,由計算機軟體測出電解所耗電量,根據法拉第電解定律算出高純氨樣品中的硫含量。本發明用於測定高純氨中硫含量,其優點是操作簡單,樣品無需經過特殊處理，分析速度快,測定精度高,方法檢測限低。
文檔編號G01N31/22GK102798697SQ201210301299
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者金向華, 黃軍聘, 王海 申請人:蘇州金宏氣體股份有限公司