海绵钛生产中回收副产物四氯化硅纯度分析方法研究

摘要

四氯化硅为有机化合物，主要用于化学工业及军工生产。高纯SICl<,4>是生产石英通信光纤的主要原料，也是国内外多年来生产电子级多晶硅的基本原料，但对四氯化硅的纯度要求较高。遵义钛厂SiCl<,4>废弃物回收及综合利用其过程是一个全新的工艺，生产工艺决定了产品中的杂质成分复杂，国内外未见报道，因此需要一套行之有效的分析方法分析四氯化硅产品的纯度。针对全新的四氯化硅回收工艺，该论文分别对四氯化硅中的金属杂质、硅含量及其中有机杂质成分进行分析研究，旨在为四氯化硅的分析及相关分析提供参考。 结果表明，采用改进的挥硅法即超级恒温水浴锅和塑料挥气瓶对高纯四氯化硅样品进行挥硅处理，富集金属杂质，ICP-MS同时测定Pb、Zn、Mn等9种金属元素，满足检出限要求，各元素检出限在0.009～0.05ug/L之间，相对标准偏差(RSD)为0.9％～3.7％，回收率为98.15～102.0％。火焰原子吸收分光光度计检测四氯化硅中的金属杂质Fe、Mg，方法的检出线分别为0.002ug/ml、0.0004ug/ml；线形范围分别为0.002～20 ug/L、0.0004～16 ug/mL；标准偏差0.05，加标回收率在94.5％～98.7％之间。可以满足四氯化硅金属杂质分析的需要，与电子部标准方法相比，方法实现了从半定量到定量的分析，操作简单、方便。用改进的氟硅酸钾容量法测定四氯化硅中硅含量，方法的扩展不确定度为±0.93％，表明方法的分析过程处于质控状态，结果可靠，可以满足工业生产控制要求。采用傅立叶红外光谱仪定性分析了四氯化硅中有机杂质官能团，设计的一套密封取样装置有效避免了四氯化硅的水解，并定量分析了所关心的-OH的含量，这在国内未见报道；气相色谱归～化方法定性定量分析了四氯化硅原料及高纯四氯化硅纯度，提供了一种简单有效的四氯化硅气相色谱分析方法。

目录

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摘要

第一章绪论

1.1四氯化硅的性质

1.2四氯化硅污染危害

1.3四氯化硅的用途

1.4国内外SiCl4的提纯方法

1.4.1精馏法

1.4.2吸附法

1.4.3其它方法

1.5国内外高纯四氯化硅纯度分析研究现状

1.5.1四氯化硅中硼及金属杂质分析测定法

1.5.2分光光度比色法测定高纯四氯化硅中痕量磷

1.5.3红外光谱法

1.5.4气相色谱法

第二章海绵钛生产中副产物四氯化硅的提纯

2.1概述

2.2海绵钛生产中副产物四氯化硅产生机理及主要杂质简述

2.2.1遵义海绵钛生产中副产SiCl4回收分离工艺流程

2.2.2粗SiCl4原料液组成分析

2.2.3粗四氯化硅预提浓

2.3本文研究的主要内容

2.4创新点

第三章回收过程中四氯化硅中硅含量测定

3.1实验原理

3.2实验方法

3.2.1仪器和试剂

3.2.2取样及前处理分析

3.2.3取样量

3.2.4实验步骤

3.2.5方法的重复性，再现性

3.3方法讨论

第四章不确定度的评定

4.1目标

4.2方不确定度评估过程

4.3数学模型

4.4不确定度来源及量化

4.4.1确定不确定度来源

4.4.2取样过程中不确定度

4.4.3分取试样时所带来的不确定度

4.4.4试样定容时的不确定度

4.4.5标定氢氧化钠溶液引入的不确定度

4.4.6滴定试样所带来的不确定度

4.4.7随机因素引入的不确定度

4.4.8测量方法的相对标准不确定度的量化结果

4.5不确定度的合成

4.5.1测量方法的合成相对标准不确定度

4.5.2扩展不确定度的报告

4.6结果与讨论

第五章高纯四氯化硅中金属杂质分析

5.1高纯四氯化硅金属杂质含量标准

5.2实验方法选择

5.3方法原理

5.4仪器与试剂

5.5样品前处理

5.5.1取样

5.5.2转移

5.5.3分离

5.5.4富集

5.6实验装置

5.7定量分析

5.7.1电感耦合等离子体发射光谱分析原理

5.7.2分析条件

5.7.3结果与讨论

5.7.4火焰原子吸收分光光度计测定Fe、Mg

5.7.5样品前处理

5.7.6试剂

5.7.7分析测试条件的选择确定

5.8结论

第六章红外光谱法分析高纯四氯化硅中含氢杂质

6.1红外光谱原理

6.1.1红外光谱分析基本原理

6.1.2红外光谱分析

6.2仪器设备

6.3样品试剂

6.4实验装置

6.4.1自制红外玻璃密封样品池

6.4.2密封池支架

6.4.3红外透光窗片的选择

6.4.4密封池窗片的粘接

6.4.5取样装置

6.4.6取样过程

6.4.7样品测量

6.5红外谱图及分析

6.6红外光谱图剖析

6.7羟基-OH的定量分析

6.8总结

第七章气相色谱法分析高纯四氯化硅纯度

7.1概述

7.2仪器试剂

7.3取样装置

7.4色谱条件选择

7.4.1检测器的选择

7.4.2进样量

7.4.3色谱柱及其参数的确定

7.5四氯化硅纯度气相色谱分析

7.5.1四氯化硅标准品纯度气相色谱分析

7.5.2四氯化硅样品气相色谱分析

7.6结论

结论与讨论

致谢

参考文献

附录