测量待测气体中磷化氢含量的方法
【专利摘要】本发明公开了测量待测气体中磷化氢含量的方法。该方法包括：采集预定体积的待测气体，并利用磷化氢吸收液吸收所述待测气体中的磷化氢，以便得到吸收后液；以及利用ICP?AES仪检测对所述吸收后液进行光谱检测，基于所述光谱检测结果确定所述气体中磷化氢的含量。该方法利用磷化氢吸收液吸收富集待测气体中的磷化氢，再利用高精度的ICP?AES仪检测富集了磷化氢的吸收后液中的磷元素的浓度，从而得到待测气体中磷化氢的含量。相对于现有的不经富集直接利用分析仪器检测气体中磷化氢的方法，该方法的准确性和精密度显著提高，可用于检测含低浓度磷化氢气体的磷含量。
【专利说明】
测量待测气体中磯化氨含量的方法
技术领域
[0001] 本发明设及分析检测领域，具体地，设及测量待测气体中憐化氨含量的方法。
【背景技术】
[0002] 采用改良西口子法生产多晶娃的过程中，通过干法尾气回收工艺对还原尾气、氨 化尾气中氨气进行回收和循环利用，氨气中的憐化氨在整个多晶娃生产工艺的循环系统中 慢慢富集，而憐作为多晶娃中的主要杂质元素，其含量对多晶娃产品的质量有重大影响。对 多晶娃生产过程中产生的氨气中的憐化氨含量进行分析检测和监控，对多晶娃产品质量有 重要意义。
[0003] 憐化氨具有特殊的理化性质：沸点-87.7°C，相对密度1.17,微溶于水，能与氧气、 面素发生剧烈反应。目前只有关于空气、氮气、乙烘等气体中憐化氨的分析方法，可采用的 方法为分光光度法、气相色谱法、激光光声光谱法。而目前外尚未发现对多晶娃生产过程中 产生的氨气中的憐化氨进行检测的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的 在于提出一种利用ICP-AES测定多晶娃生产过程中产生的氨气中的憐化氨含量的方法，该 方法的准确度和精密度高，操作简单。
[0005] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种测量待测气体中憐化氨含量的方法。 根据本发明的实施例，该方法包括：
[0006] 采集预定体积的待测气体，并利用憐化氨吸收液吸收所述待测气体中的憐化氨， W便得到吸收后液;W及
[0007] 利用ICP-AES仪检测对所述吸收后液进行光谱检测，基于所述光谱检测结果确定 所述气体中憐化氨的含量。
[000引根据本发明实施例的测量待测气体中憐化氨含量的方法，利用憐化氨吸收液吸收 富集待测气体中的憐化氨，再利用高精度的ICP-AES仪检测富集了憐化氨的吸收后液中的 憐元素的浓度，从而得到待测气体中憐化氨的含量。相对于现有的不经富集直接利用分析 仪器检测气体中憐化氨的方法，该方法的准确性和精密度显著提高，可用于检测含低浓度 憐化氨气体的憐含量。
[0009] 另外，根据本发明上述实施例的测量待测气体中憐化氨含量的方法还可W具有如 下附加的技术特征：
[0010] 根据本发明的实施例，所述憐化氨吸收液为0.6质量％漠水。
[0011] 根据本发明的实施例，在所述光谱检测前，该方法进一步包括：向所述吸收后液中 加入钢酸锭和抗坏血酸，使所述吸收后液退色，W便得到退色后的吸收后液。
[0012] 根据本发明的实施例，所述预定体积的待测气体为标准状态下的9-1化的待测气 体。
[0013] 根据本发明的实施例，所述ICP-AES仪的工作参数为：憐元素的分析谱线为 178.28皿，射频功率为1150W，蠕动累的累速70r·mirΓl，雾化器的流量为0.化·mirΓl，辅助 气的流量为0.化· min-i，积分时间短波为15s，积分时间长波为10s，冲洗时间为25s。
[0014] 根据本发明的实施例，所述待测气体来自多晶娃生产得到的氨气。
[0015] 根据本发明的另一方面，本发明提供了一种测量气体中憐化氨含量的方法。根据 本发明的实施例，该方法包括：
[0016] (1)利用取样器采集待测气体；
[0017] (2)所述气体经压力缓冲器输送至烟气采样器，经所述烟气采样器检测所述气体 的体积后，利用两个装有质量百分比为0.4-0.8 %漠水的气体吸收瓶依次吸收所述待测气 体中的憐化氨，W便得到吸收后液；
[0018] (3)将所述吸收后液转移至容量瓶，加入钢酸锭和抗坏血酸，使所述吸收后液退 色，并加水定容，W便得到待测溶液；
[0019] (4)取等体积等浓度的漠水，并加入等体积的所述钢酸锭和抗坏血酸，W便得到空 白溶液；
[0020] (5)按照10yg/L、50yg/L和100yg/L的浓度分别把憐元素的标准溶液加入到lOOmL 容量瓶中，再分别加入5血HN03,用纯水定容，W便得?Jl〇yg/L、50yg/L和lOOyg/L憐元素标 准溶液；
[0021] (6)将所述10yg/L、50yg/L和100yg/L憐元素标准溶液分别通过蠕动累引入ICP- AES仪，利用所述ICP-AES仪分别对所述10yg/L、5化g/L和10化g/L憐元素标准溶液进行光谱 检测，W便得到憐元素标准曲线；
[0022] (7)将所述空白溶液和所述待测溶液分别通过蠕动累引入所述ICP-AES仪，利用所 述ICP-AES仪分别对所述空白溶液和所述待测溶液进行光谱检测，并基于憐元素标准曲线， W便得到所述空白溶液和所述待测溶液的憐元素浓度；
[0023] (8)依据下列公式计算待测气体的憐化氨质量浓度：
[0024]
[0025] 其中；
[0026] w(x)为待测气体的憐化氨质量浓度；
[0027] C为待测溶液中憐的质量浓度；
[00%] C0为空白溶液中憐的质量浓度；
[0029] V为待测溶液的体积；
[0030] L为标准状况下待测气体的采样体积。
[0031] 根据本发明实施例的测量待测气体中憐化氨含量的方法，利用漠水吸收富集待测 气体中的憐化氨，漠水的吸收富集效果好，漠元素不干扰后续的憐元素的光谱检测。再利用 高精度的ICP-AES仪检测富集了憐化氨的漠水中的憐元素的浓度，从而得到待测气体中憐 化氨的含量。相对于现有的不经富集直接利用分析仪器检测气体中憐化氨的方法，该方法 的准确性和精密度显著提高，可用于检测含低浓度憐化氨气体的憐含量。
[0032] 根据本发明的实施例，所述预定体积的待测气体为标准状态下的9-1化的待测气 体。
[0033] 根据本发明的实施例，所述ICP-AES仪的工作参数为：憐元素的分析谱线为 178.28皿，射频功率为1150W，蠕动累的累速70r·mirΓl，雾化器的流量为0.化·mirΓl，辅助 气的流量为0.化· min-i，积分时间短波为15s，积分时间长波为10s，冲洗时间为25s。
[0034] 根据本发明的实施例，所述待测气体来自多晶娃生产得到的氨气。
[0035] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0036] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中：
[0037] 图1显示了根据本发明一个实施例的测量待测气体中憐化氨含量的方法的流程示 意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种测量待测气体中憐化氨含量的方法。 参考图1，根据本发明的实施例，对该方法进行解释说明，该方法包括：
[0040] S100吸收待测气体中的憐化氨
[0041] 根据本发明的实施例，采集预定体积的待测气体，并利用憐化氨吸收液吸收所述 待测气体中的憐化氨，得到吸收后液。待测气体中的憐化氨含量低，如果直接利用分析仪器 检测待测气体中的憐化氨含量低，往往憐化氨的含量无法达到分析仪器的最低检出限，或 者检测准确度低。本发明实施例的方法，通过憐化氨吸收液吸收富集气体中的憐化氨，有效 地避免了气体中憐化氨浓度低引起的检测准确度低的问题，尤其适于对低浓度憐化氨的检 测。
[0042] 根据本发明的实施例，所述憐化氨吸收液为0.6质量％漠水。由此，漠水的氧化性 好，易于与憐化氨反应生成憐酸，从而充分吸收憐化氨，并且，漠元素不干扰后续的憐元素 的光谱检测。
[0043] 根据本发明的实施例，待测气体的体积不受特别的限制，只要该体积的待测气体 中憐化氨的含量满足仪器的检测限即可，可W根据待测气体中憐化氨的浓度进行调整。根 据本发明的一些实施例，预定体积的待测气体为标准状态下的9-1化的待测气体。具体地， 气体采样器W300mk400mL/min的流量缓慢采集待测气体30min。由此，憐化氨的含量高，满 足后续仪器分析的需要。
[0044] 根据本发明的实施例，待测气体来自多晶娃生产得到的氨气。由此，通过对多晶娃 生产过程中产生的氨气中的憐化氨含量进行分析检测和监控，检测多晶娃中杂质憐的含 量。
[0045] S200光谱检测
[0046] 根据本发明的实施例，利用ICP-AES仪检测对所述吸收后液进行光谱检测，基于所 述光谱检测结果确定所述气体中憐化氨的含量。由此，利用ICP-AES检测该气体中的憐化氨 含量的方法具有准确度高和精密度高、检出限低、测定快速、线性范围宽、可同时测定多种 元素等优点。
[0047] 根据本发明的实施例，在所述光谱检测前，该方法进一步包括：向吸收后液中加入 钢酸锭和抗坏血酸，使所述吸收后液退色，得到退色后的吸收后液，其中，需要注意的是，被 测气体通入到漠水吸收液中，需保持漠水过量，再加入少量抗坏血酸使过量的漠水稱色。由 此，将CDI回收氨气中的微量憐化氨杂质经过漠水吸收氧化、在漠水中富集后氧化生成憐 酸。加入少量抗坏血酸消耗未反应的多余的漠水，防止漠水氧化损伤仪器检测系统部件。
[0048] 根据本发明的实施例，所述ICP-AES仪的工作参数为：憐元素的分析谱线为 178.28皿，射频功率为1150W，蠕动累累速70r·mirΓl，雾化器的流量为0.化·mirΓl，辅助气 的流量为0.化· min-i，积分时间短波为15s，积分时间长波为10s，冲洗时间为25s。由此，漠 元素对憐178.28nm运条谱线没有干扰，而且该谱线对憐元素的吸收灵敏度及信噪比最好。
[0049] 根据本发明的另一方面，本发明提供了一种测量气体中憐化氨含量的方法。根据 本发明的实施例，对该方法进行具体解释说明，该方法包括：
[0050] (1)利用取样器采集待测气体，由此，便于收集大量待测气体。根据本发明的实施 例，待测气体来自多晶娃生产得到的氨气。由此，通过对多晶娃生产过程中产生的氨气中的 憐化氨含量进行分析检测和监控，检测多晶娃中杂质憐的含量。
[0051] (2)所述待测气体经压力缓冲器输送至烟气采样器，其中，压力缓冲器包括气体缓 冲瓶和水封瓶，如果进入气体缓冲瓶的气体过多，瓶内压力增加，部分气体通过导气管进入 水封瓶中，从而排出到空气中。经烟气采样器检测所述待测气体的体积后，利用两个装有 0.4-0.8质量％漠水的气体吸收瓶依次吸收所述待测气体中的憐化氨，得到吸收后液，其 中，漠水的浓度优选0.4-0.8质量％。此外，两个气体吸收瓶可W串联在烟气采样器的气体 出口，从而烟气采样器排出的气体直接进入气体吸收瓶，与漠水反应，充分吸收憐化氨。其 中，需要注意的是，待测气体通入气体吸收瓶的过程中保证漠水不被完全还原稱色，W避免 憐化氨未充分氧化。
[0052] 根据本发明的实施例，待测气体的体积不受特别的限制，只要该体积的待测气体 中憐化氨的含量满足仪器的检测限即可，可W根据待测气体中憐化氨的浓度进行调整。根 据本发明的一些实施例，预定体积的待测气体为标准状态下的9-1化的待测气体。具体地， 气体采样器W300mk400mL/min的流量缓慢采集待测气体30min。由此，憐化氨的含量高，满 足后续仪器分析的需要。
[0053] (3)将吸收后液转移至容量瓶，加入钢酸锭和抗坏血酸，使吸收后液退色，并加水 定容，得到待测溶液。具体地，将吸收后液转移至容量瓶，加入少量抗坏血酸，使吸收后液全 部退色，并加水定容，得到待测溶液。抗坏血酸与过量的漠水发生氧化还原反应从而消耗了 多余的漠水而稱色。（4)取等体积等浓度的漠水，并加入等体积的钢酸锭和抗坏血酸，W便 得到空白溶液。其中，等体积等浓度的漠水即为与步骤(2)中吸收待测气体的漠水浓度和体 积相同，并加入步骤(3)中与吸收后液相同体积的钢酸锭和抗坏血酸，W保持空白溶液与待 测溶液除吸收待测气体的步骤外，其它步骤和方法的一致性，使实验结果更准确。
[0054] (5)按照10yg/L、50yg/L和100yg/L的浓度分别把憐元素的标准溶液加入到lOOmL 容量瓶中，再分别加入5血HN03,用纯水定容，W便得?Jl〇yg/L、50yg/L和lOOyg/L憐元素标 准溶液。由此，通过标准曲线准确计算待测溶液和空白溶液的浓度。
[0055] (6)将10yg/L、5化g/L和l(K)yg/L憐元素标准溶液分别通过蠕动累引入ICP-AES仪， 利用所述ICP-AES仪分别对所述10yg/L、5化g/L和10化g/L憐元素标准溶液进行光谱检测， 得到憐元素标准曲线。由此，利用ICP-AES仪检测憐元素的含量，其中，ICP-AES仪的工作参 数为:憐元素的分析谱线为178.28皿，射频功率为1150W，蠕动累的累速70r · mirTi，雾化器 的流量为0.化· min-i，辅助气的流量为0.化· min-i，积分时间短波为15s，积分时间长波为 10s，冲洗时间为25s。
[0056] (7)将所述空白溶液和所述待测溶液分别通过蠕动累引入所述ICP-AES仪，利用所 述ICP-AES仪分别对所述空白溶液和所述待测溶液进行光谱检测，并基于憐元素标准曲线， 得到所述空白溶液和所述待测溶液的憐元素浓度，其中，ICP-AES仪的工作参数为:憐元素 的分析谱线为178.28nm，射频功率为1150W，蠕动累的累速70r · mirTi，雾化器的流量为 0.化· min-i，辅助气的流量为0.化· min-i，积分时间短波为15s，积分时间长波为10s，冲洗 时间为25s。
[0057] (8)依据下列公式计算待测气体的憐化氨质量浓度：
[0化引
[0059] 其中；
[0060] w(x)为待测气体的憐化氨质量浓度；
[0061 ] C为待测溶液中憐的质量浓度；
[0062] C0为空白溶液中憐的质量浓度；
[0063] V为待测溶液的体积；
[0064] L为标准状况下待测气体的采样体积。
[0065] 根据本发明实施例的测量待测气体中憐化氨含量的方法，利用漠水吸收富集待测 气体中的憐化氨，漠水的吸收富集效果好，漠元素不干扰后续的憐元素的光谱检测。再利 用高精度的ICP-AES仪检测富集了憐化氨的漠水中的憐元素的浓度，从而得到待测气体中 憐化氨的含量。相对于现有的不经富集直接利用分析仪器检测气体中憐化氨的方法，该方 法的准确性和精密度显著提高，可用于检测含低浓度憐化氨气体的憐含量。
[0066] 下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，运些实施例仅仅是说明 性的，而不能理解为对本发明的限制。
[0067] 实施例1
[0068] 仪器和设备:TH-600型智能烟气采样器、气体压力缓冲器、iCAP6000型ICP-AES仪。
[0069] ICP-AES仪器工作参数为:射频功率1150W，雾化器流量0.化· min-i，辅助气流量 0.化· min-i，蠕动累累速70r · min-i，积分时间短波15s，长波10s，冲洗时间化S。
[0070] 实验试剂:浓度为Ippm和lOppm的憐化氨标准气体、氣气(纯度不小于99.995%)， 饱和漠水，气体吸收瓶（容量150111〇，容量瓶(50111^100111〇，憐标准溶液（1111肖/111〇，抗坏血 酸，硝酸，纯水（电阻率>18.2ΜΩ .cm)。
[0071] 实验步骤：（1)利用采样器分别回收浓度为Ippm和lOppm的憐化氨标准气体，采样 器出口和TH-600型智能烟气采样器之间加入气体压力缓冲器，气体进入气体缓冲瓶后分流 掉一部分气体，分流气体通入水封溶液中，排到空气中。
[0072] (2)将两个预先装有50mL 0.6%漠水的气体吸收瓶串联至TH-600型智能烟气采样 器上，按采样器的操作W300mk400mL/min流量缓慢采集采样器回收的氨气样品30min，采 样过程中保证漠水不被完全还原稱色，记录下采样器显示的标况体积。
[0073] (3)将采样后气体吸收瓶中的溶液转移至lOOmL容量瓶中，加入少量抗坏血酸使过 量的漠水稱色，用水稀释至刻度摇匀，得到待测溶液。
[0074] (4)标准溶液配制：按照10yg/L、5化g/L和10化g/L的浓度分别把憐元素的标准溶 液加入到lOOmL容量瓶中，再分别加入5mL HN03,用水定容配制标准溶液系列。
[0075] (5HCP-AES测定:将系列标准溶液通过蠕动累引入ICP-AES设备中，根据所测定的 元素响应值绘制工作曲线。然后将待测溶液引入ICP-AES中，按照选定的仪器最佳工作条件 分别测量两个样品中的憐含量，其中，憐的分析谱线为178.28nm。
[0076] (6)按照步骤(1)-(5)，分别对两个样品独立地测量11次，测量结果如表1和2所示。
[0077] 表1标准气体分析结果对比（单位:ppm)
[007引
[0081 ]本实施例采用Ippm和lOppm的憐化氨标准气体对方法的准确度进行验证，结果见 表1。结果表明，分析方法的相对标准误差为3.0%~3.5%，相对标准偏差(RSD)为1.83%~ 10.11%表明该方法具有良好的准确度和精密度。利用该方法可W准确测量气体中憐化氨 含量，尤其是低浓度憐化氨含量。
[0082]在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"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。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可w在任何 的一个或多个实施例或示例中W合适的方式结合。
[0083]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可W理解:在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可W对运些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种测量待测气体中磷化氢含量的方法，其特征在于，包括： 采集预定体积的待测气体，并利用磷化氢吸收液吸收所述待测气体中的磷化氢，以便 得到吸收后液;以及 利用ICP-AES仪检测对所述吸收后液进行光谱检测，基于所述光谱检测结果确定所述 气体中磷化氢的含量。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷化氢吸收液为质量百分比为0.6% 的漠水。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述光谱检测前，进一步包括： 向所述吸收后液中加入钼酸铵和抗坏血酸，使所述吸收后液退色，以便得到退色后的 吸收后液。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定体积的待测气体为标准状态下的 9-12L的待测气体。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ICP-AES仪的工作参数为:磷元素的分 析谱线为178.28nm，射频功率为1150W，蠕动栗的栗速70r · min-S雾化器的流量为0.7L · mirT1，辅助气的流量为0.5L · mirT1，积分时间短波为15s，积分时间长波为10s，冲洗时间为 25s〇6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测气体来自多晶硅生产得到的氢 气。7. -种测量气体中磷化氢含量的方法，其特征在于，包括： (1) 利用取样器采集待测气体； (2) 所述气体经压力缓冲器输送至烟气采样器，经所述烟气采样器检测所述气体的体 积后，利用两个装有质量百分比为0.4-0.8%溴水的气体吸收瓶依次吸收所述待测气体中 的磷化氢，以便得到吸收后液； (3) 将所述吸收后液转移至容量瓶，加入钼酸铵和抗坏血酸，使所述吸收后液退色，并 加水定容，以便得到待测溶液； (4) 取等体积等浓度的溴水，并加入等体积的所述钼酸铵和抗坏血酸，以便得到空白溶 液； (5) 按照10yg/L、50yg//L和100yg/L的浓度分别把磷元素的标准溶液加入到1 OOmL容量 瓶中，再分别加入5mL HN〇3，用纯水定容，以便得到10yg/L、50yg/L和100yg/L磷元素标准溶 液； (6) 将所述10yg/L、50yg//L和lOOyg/l磷元素标准溶液分别通过蠕动栗引入ICP-AES仪， 利用所述ICP-AES仪分别对所述l〇 yg/L、5〇ygAJP10〇yg//L磷元素标准溶液进行光谱检测， 以便得到磷元素标准曲线； (7) 将所述空白溶液和所述待测溶液分别通过蠕动栗引入所述ICP-AES仪，利用所述 ICP-AES仪分别对所述空白溶液和所述待测溶液进行光谱检测，并基于磷元素标准曲线，以 便得到所述空白溶液和所述待测溶液的磷元素浓度； (8) 依据下列公式计筧待测气体的磷化氢质量浓度：其中： W(x)为待测气体的磷化氢质量浓度； C为待测溶液中磷的质量浓度； C0为空白溶液中磷的质量浓度； V为待测溶液的体积； L为标准状况下待测气体的采样体积。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预定体积的待测气体为标准状态下的 9-12L的待测气体。9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述ICP-AES仪的工作参数为:磷元素的分 析谱线为178.28nm，射频功率为1150W，蠕动栗的栗速为70r · min-S雾化器为流量为0.7L · mirT1，辅助气流量为0.5L · mirT1，积分时间短波为15s，积分时间长波为10s，冲洗时间为 25s〇10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述待测气体来自多晶硅生产得到的氢 气。
【文档编号】G01N21/71GK106066322SQ201610351302
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月25日 公开号201610351302.2, CN 106066322 A, CN 106066322A, CN 201610351302, CN-A-106066322, CN106066322 A, CN106066322A, CN201610351302, CN201610351302.2
【发明人】毛智慧, 张云晖, 亢若谷, 金波, 钱津旺, 李晓华, 韩小叶, 郭秀红, 卢华, 曾娟
【申请人】昆明冶研新材料股份有限公司