CN102798695A

CN102798695A - 测定高纯及超纯氨中痕量氯含量的方法

Info

Publication number: CN102798695A
Application number: CN2012103056832A
Authority: CN
Inventors: 金向华; 王磊; 王海
Original assignee: Suzhou Jinhong Gas Co Ltd
Current assignee: Suzhou Jinhong Gas Co Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明一种测定高纯及超纯氨中痕量氯含量的方法，该方法如下：使用微升进样器定量取高纯、超纯氨样品从硅橡胶隔板送入裂解管中，样品汽化后随载气进入裂解管中与氧气混合并在此燃烧使样品中有机氯转化为氯离子进入滴定池同银离子反应消耗的银离子量可由库仑计电解补充，电生银离子所需的电量即是注入试样中氯的含量。由计算机测出电解所耗电量,根据法拉第电解定律算出高纯、超纯氨样品中的氯含量。本发明用于测定高纯、超纯氨中氯含量,其优点是操作简单,样品无需经过特殊处理，分析速度快,测定精度高,方法检测限低。

Description

测定高纯及超纯氨中痕量氯含量的方法

技术领域

本发明涉及一种气体中杂质的检测方法，特别涉及一种检测氨气中痕量氯含量的方法。

背景技术

电子级超纯氨是一种非常重要的新型光电子材料，也是MOCVD技术制备GaN的重要基础材料。在生产制造发光二极管（LED）、平板显示器（FPD）、半导体和多晶硅太阳能电池片过程中有着广泛的用途。尤其LED芯片在生长过程中，超高纯氨气被用于金属有机化合物化学气相淀积（MOCVD）外延生长过程中，它与金属有机物的前驱物三甲基镓（Ga(CH3)3）在高温高压下发生化学反应生成氮化镓：

Ga(CH3)3(g)+NH3(g)→GaN(s)+3CH4(g)

因此，所用氨气的纯度越高，制备的蓝光LED功耗越小，发光强度越大，使用寿命越长。所以说7N电子级超纯氨是LED晶体制造领域重要的上游关键配套材料，对其纯度的控制是产业链发展中的一个重要环节，直接决定着LED行业的发展。

高纯氨/超纯氨的氯含量为气体产品质量的一个重要指标，越来越受到人们的关注与重视。经过对生产中的问题进行分析论证和实验证明，高纯氨中的氯会造成一定程度的设备腐蚀和催化剂中毒。因此对高纯氨/超纯氨中的氯含量进行检测已成为生产与使用过程中的重要环节。高纯氨/超纯氨中的氯主要来源于原料氨的生产。一般来说，其氯含量都很低的，都是呈气态或者气态大分子形式存在，目前没有专门的仪器来检测，只能通过适当的方式汽化或者吸附或溶解等方法，然后再利用检测设备来进行定量。目前测试的方法主要有紫外分光光度计法，比浊法或者ICP-MS法，然而这些方法的操作都很繁琐，而且重复性较差。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服背景技术中的缺点，提供切实可行可以现场操作，而且操作十分简单的测定高纯及超纯氨中痕量氯含量的方法。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：一种测定高纯及超纯氨中痕量氯含量的方法，其工艺包括如下步骤：

1）取样：先用微量进样器抽取气袋中样品氨气并排空，如此重复4～5次后，抽取5.0ml样品氨气，使用自动进样器等速进样，进样时间控制在4S～6S；

2）氯化物的分离：样品在载气氮气的保护下送入裂解管中，在氧气的作用下进行高温裂解，将有机氯转化为氯离子；

3）检测：将氯离子通入含有混合电解液的滴定池中，氯离子与电解液中银离子发生反应，所消耗的银离子量可由库仑计电解补充。由计算机测出电解所耗电量,根据法拉第电解定律算出超纯氨样品中的氯含量，并用标准样品进行校准。

本发明的有益效果是：用于测定高纯氨中氯含量,其优点是操作简单,样品无需经过特殊处理，分析速度快,测定精度高,方法检测限低。

附图说明

图1为本发明所用微库仑测定仪的结构图；

其中：1、微库仑计；2、滴定池；3、电磁搅拌器；4、转化炉；5、石英裂解管；6、进样口；7、流量计；8、针型阀。

具体实施方式

1. 试剂

（1）一级蒸馏水或高纯水；

（2）冰醋酸；

（3）碘化钾；

（4）叠氮化钠；

（5）碘：选用20～40目颗粒制备参考电极用；

（6）异辛烷（不含氯）；

（7）二甲基二氯醚（配置标样用）；

（8）电解液：将0.5g碘化钾，0.6g叠氮化钠溶于1000ml0.5%的醋酸水溶液中，装入棕色瓶，置于阴暗通风处备用；有效期两周。

2. 仪器设备

RPA-200A微库仑测定仪江苏江环分析仪器有限公司

3. 基本原理

将样品注入裂解管内，与氧气混合并燃烧，样品中的有机氯转化为氯离子，并由载气带进滴定池，与池中的银离子发生反应：Ag⁺ + Cl^-→ AgCl↓，消耗的银离子量可由库仑计在阳极电解补充，电生银离子所需的电量即是注入试样中氯的含量。

法拉第定律概述：在电解时，电极上析出或溶入的物质量和通过电解池的电量成正比；每通过96500库伦的电量，在电极上即析出或溶入1克当量的任何物质。

式中：W——析出的物质质量，以克计

n——电极反应的电子转移数

M——待测物质的分子或原子量

Q——电量，以库仑计

实验结果根据此方程，由仪器直接计算得出。

4. 仪器调试

打开仪器电源，将转化炉气化段和煅烧段的温度分别设置为650℃和700℃，开始升温。在电解池中放入配置成的电解液，电解池中不能含有气泡，连接好电解池和高温裂解管，打开磁力搅拌器，仪器工作站，温度升到设定值后，点平衡，增益设置为160，采样电阻设置为220Ω，设置好以上参数后，降低偏压，每次降2-4mV，当将偏压降到145-155 mV后，开始升采样电阻，采样电阻一般升到2-8 kΩ，基线调试稳定后方可进样测试。

如图1所示，打开氮气、氧气的针型阀（8），氮气和氧气经仪器自带的流量计（7），这里设置氧气的流量为90ml/min，氮气为160ml/min。进入到裂解管（5）中，最后进入到S滴定池（2）中。进样测试时，用微升进样器抽取一定体积的样品经进样口（6）注射到裂解管（5）中，与管中的氧气反应产生的气体在氮气吹扫下进入到滴定池（2）中，并同滴定池中的滴定剂反应，产生相应的信号变化，最后由库伦仪（1）在软件上显示出结果。

5. 标准转化率的测定

基线稳定后开始进标样测定转化率，要选择与样品浓度接近的标样，点分析状态，选择标样和液态进样，输入标样体积和浓度。用微量进样器取8.4ul液态氯标样，由自动进样器进到裂解炉中，进样时间控制在4～6s，看标样的转化率是否在80%-120%之间，重复做几组，如果结果稳定而且都在此范围内，则结束测试，并保存好转化率曲线。否则需要重新调试仪器。

6. 样品测定

每个样品都按照下列处理方法：

测试好标样转化率后，开始检测样品。点分析状态，选择样品和气态进样，输入样品体积和密度。先用微量进样器从气袋中抽取样品气体充分置换进样器，然后用微量进样器取5ml样品，在氮气保护下由自动进样器匀速进样到裂解管中，进样时间控制在4～6s。将取好的多个平行样品，分别进行进样测定，每个样品平行测定三次。结束测试，并保存好样品曲线。

7. 结果计算

根据标准转化率曲线和对应的试样中氯的电位值变化，就可根据法拉第定律原理计算得出试样中氯的含量，重复测定标准样品或样品三次，取三次测试的平均值为结果。为了保证试验的准确性，应根据样品性质和仪器的状况，定期测定转化率。标样的转化率不应低于80％，否则应查明原因。

Claims

1.一种测定高纯及超纯氨中痕量氯含量的方法，其特征是其工艺步骤为：

1）取样：先用微升进样器抽取气袋中样品并排空，如此重复4～5次后，抽取5.0ml样品，使用自动进样系统等速进样，进样时间控制在4s～6s；

2）氯化物的分离：调式微库仑测定仪，打开微库仑测定仪的氮气以及氧气的针型阀，将样品在载气氮气的保护下送入微库仑测定仪的裂解管中，在氧气的作用下进行高温裂解，将样品中有机氯转化为氯离子；

3）检测：将氯离子通入含有混合电解液的微库仑测定仪的滴定池中，氯离子与电解液中银离子发生反应，所消耗的银离子量可由库仑计电解补充，测出电解所耗电量,根据法拉第电解定律算出超纯氨样品中的氯含量。

2.如权利要求1所述的测定高纯及超纯氨中痕量氯含量的方法，其特征是打开仪器电源，将转化炉气化段和煅烧段的温度分别设置为650℃和700℃，开始升温，在电解池中放入配置成的电解液，电解池中不能含有气泡，连接好电解池和高温裂解管，打开磁力搅拌器，仪器工作站，温度升到设定值后，点平衡，增益设置为160，采样电阻设置为220Ω，设置好以上参数后，降低偏压，每次降2-4mV，当将偏压降到145-155 mV后，开始升采样电阻，采样电阻一般升到2-8 kΩ，基线调试稳定后方可进样测试。

3.如权利要求2所述的测定高纯及超纯氨中痕量氯含量的方法，其特征是基线稳定后开始进标样测定转化率，要选择与样品浓度接近的标样，点分析状态，选择标样和液态进样，输入标样体积和浓度，用微量进样器取8.4ul液态氯标样，由自动进样器进到裂解炉中，进样时间控制在4～6s，看标样的转化率是否在80%-120%之间，重复做几组，如果结果稳定而且都在此范围内，则结束测试，并保存好转化率曲线，否则需要重新调试仪器。