CN102866118A - 检测高纯及超纯氨中总重金属含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测高纯及超纯氨中总重金属含量的方法，其反应机理是氨中含有的重金属离子都能与硫代乙酰胺中的硫离子反应生成黑色硫化物沉淀，采用的取样方法是直接将氨通入到水中溶解，然后调节好PH至中性，再移取12ml该样品溶液于比色管中，并向比色管中加入2ml乙酸-乙酸钠缓冲溶液以及1.2ml硫代乙酰胺溶液，立即混匀，2分钟后将之与参比比色管对比颜色深浅，如果没有明显的比参比液更深的颜色则样品通过测试。与参比液相比较如果颜色太深或太浅，适当要进行稀释或浓缩处理，此法检测限为0.1ppm。本发明具有简单方便，成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体中杂质的检测方法，特别涉及一种检测高纯及超纯氨中总重金属含量的方法。
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/超纯氨的总重金属含量最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。研究表明超纯氨、高纯氨中总重金属会造成一定程度的设备腐蚀和催化剂中毒，不利于生产控制。因此对高纯氨/超纯氨中的总重金属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/超纯氨中的总重金属主要来源于原料氨，而原料氨中的与运输或者流通时不锈钢管道起锈化化学反应产生的。一般来说，其总重金属含量都很低的，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。通过广大技术人员的努力，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，然而操作繁琐，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的不足，提供一种切实可行的，而且操作方便、结果准确、成本低廉的检测高纯及超纯氨中铁含量的方法。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：本方法的工艺步骤为：1）取样：直接将高纯/或超纯氨通入到装有水的容量瓶中溶解，容量瓶中的水为二次蒸馏水或高纯水，进行浓缩，可取的浓缩范围为1～50倍，并调节PH至中性；
2）样品溶液的制备
移取12ml该溶液至试管中记为样品溶液；
3）参比溶液的制备
移取10ml铅浓度为1mg/L的铅标准溶液以及2ml制备好的样品溶液至第二个试管中并混合均匀；
4）试剂空白溶液
移取10ml水及2ml制备好的样品溶液至第三个试管中；
5）分析
a）在每个试管的溶液中加入2ml PH值为3.5的缓冲溶液以及1.2ml硫代乙酰胺试剂，立即混匀；其反应机理是氨中含有的重金属离子都能与硫代乙酰胺中的硫离子反应生成黑色硫化物沉淀，如Pb2++S2-=PbS↓，Cd2++S2-= CdS↓。
b）2分钟后完成目视比色实验，参比溶液应该比试剂空白溶液有明显的淡褐色；
c）重复做3组样品的测试，以证明结果的准确性；
6）结果
如果样品试管没有明显的比参比试管更深的颜色则样品通过测试，这种情况结果表明样品中总重金属的含量低于0.1ppm，经过浓缩n倍处理的样品溶液，其浓度C=0.1/n。
本发明的有益效果是：本发明相对于现有检测方法具有取样简单、操作方便、结果准确、成本低廉的优点。目前国内现有标准中给出的测高纯及超纯氨中重金属含量的方法，都是建议用ICP-MS来测，所用仪器的价格一般都在140万左右，不是所有的实验室都能接受。本发明另辟蹊径，提供了一种切实可行的测高纯及超纯氨中重金属含量的方法，解决了一般实验室因缺少仪器而不能检测高纯及超纯氨中重金属含量的困扰。
具体实施方式
1. 试剂
（1）一级水或高纯水。
（2）盐酸溶液（250g/L）:在100ml容量瓶中加入20ml水并慢慢加入70g盐酸，加水至刻度。
（3）缓冲溶液（PH=3.5）:用一个小烧杯溶解25g醋酸铵至25ml水中，加入38.0ml 250g/L盐酸溶液，测量其PH值，溶液的PH值应接近于3.5；将溶液移入100ml容量瓶中，用水加至刻度。
（4）醋酸溶液（10%）：在1000ml容量瓶中加入约400ml的水，加入100ml的痕量金属级醋酸，用水加至刻度。
（5）硫代乙酰胺（40g/L）:称取10g硫代乙酰胺至250ml广口塑料瓶中，加水至总重量250g。
（6）硫代乙酰胺反应试剂：混合5ml水，15ml浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液以及20ml丙三醇，加入1ml硫代乙酰胺溶液至上述的混合液中，于沸腾的水浴中加热20秒，反应试剂需要现配现用。
（7）铅标准溶液（100mg/L）：溶解0.160g醋酸铅至约100ml的水中，加入1ml无铅浓硝酸并用水稀释至1000ml，此溶液含有每升100毫克的铅。
（8）铅标准溶液（1 mg/L）：稀释1ml浓度为100mg/L的铅标准溶液至100ml。
2. 样品制备
每个样品都按照下列处理方法：
取1000ml烧杯，准确量取950mL水放入到烧杯中，取一段内径为0.125cm聚四氟乙烯管，将其一端用专门的连接头连接到氨气储罐上，另一端插入该1000ml烧杯中，然后直接将高纯/或超纯氨通入到水中溶解，1h～2h后停止吸收。冷却后将之转移并定容到1000ml，标记为样品溶液。加热浓缩后再用10%醋酸调节PH至中性，然后定容至100ml容量瓶中，标记为样品液准备测试，这里溶液浓缩了10倍，具体浓缩或者稀释的倍数也需要根据自身产品的需要来定。
注意：将氨通入到水中的管道等相关设备必须要用纯水清洗干净，在取样之前要通入待测氨气吹扫几次，而且实验过程中不能有水溅出容量瓶，通入氨气的流量以不向液面外冒出气泡为准。溶解氨的高纯水的体积这里用的是950ml,也可根据需要适当更改。
3. 溶液的制备
（1）样品溶液
移取12ml上述制备的样品溶液至试管中；
（2）参比溶液
移取10ml铅标准溶液（1mg/L）以及2ml制备好的样品溶液至第二个试管中并混合均匀；
（3）试剂空白溶液
移取10ml水及2ml制备好的样品溶液至第三个试管中；
4. 分析
（1）在每个试管的溶液中加入2ml缓冲溶液（PH=3.5）以及1.2ml硫代乙酰胺试剂，立即混匀；
（2）2分钟后完成目视比色实验，参比溶液应该比试剂空白溶液有明显的淡褐色；
（3）重复做3组样品的测试，以证明结果的准确性。
5. 结果
如果样品试管没有明显的比参比试管更深的颜色则样品通过测试，这种情况结果表明样品中重金属的含量低于0.1ppm。经过浓缩n倍处理的样品溶液，其浓度C=0.1/n。
Claims (3)
1.一种检测高纯及超纯氨中总重金属含量的方法，其特征是本方法是通过如下工艺步骤实现的：
1）取样：直接将高纯/或超纯氨通入到装有水的容量瓶中溶解，容量瓶中的水为二次蒸馏水或高纯水，进行浓缩，浓缩的倍数由所测产品中重金属含量决定，可取的浓缩范围为1～50倍，并调节PH至中性；
2）样品溶液的制备
移取12ml该溶液至试管中记为样品溶液；
3）参比溶液的制备
移取10ml铅浓度为1mg/L的铅标准溶液以及2ml制备好的样品溶液至第二个试管中并混合均匀；
4）试剂空白溶液
移取10ml水及2ml制备好的样品溶液至第三个试管中；
5）分析
a）在每个试管的溶液中加入2ml PH值为3.5的缓冲溶液以及1.2ml硫代乙酰胺试剂，立即混匀；
b）2分钟后完成目视比色实验，参比溶液应该比试剂空白溶液有明显的淡褐色；
c）重复做3组样品的测试，以证明结果的准确性；
6）结果
如果样品试管没有明显的比参比试管更深的颜色则样品通过测试，这种情况结果表明样品中总重金属的含量低于0.1ppm，经过浓缩n倍处理的样品溶液，其浓度C=0.1/n。
2.如权利要求书1所述检测高纯及超纯氨中总重金属含量的方法，其特征是所述步骤1）中取样的优选方法为：取1000ml烧杯，准确量取950mL水放入到烧杯中，取一段内径为0.125cm聚四氟乙烯管，将其一端用专门的连接头连接到超纯氨储罐上，另一端插入该1000ml烧杯中，然后直接将高纯/或超纯氨通入到水中溶解，1h～2h后停止吸收，冷却后将之转移并定容到1000ml，标记为样品溶液，加热浓缩后再用10%醋酸调节PH至中性，然后定容至100ml容量瓶中，标记为样品液准备测试，这里溶液浓缩了10倍。
3.如权利要求书1所述检测高纯及超纯氨中总重金属含量的方法，其特征是所述的铅标准溶液是按照如下方法制备的：溶解0.160g醋酸铅至约100ml的水中，加入1ml无铅浓硝酸并用水稀释至1000ml，此溶液含有每升100毫克的铅,再移取上述标液1ml定容至100ml，即得我们需要的铅浓度为1mg/L的铅标准溶液。
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