威立雅Sievers分析儀
用SIEVERS*INNOVOX ES實驗室型TOC分析儀分析硫酸中的總有機碳（TOC）
檢測樣品：硫酸
檢測項目：TOC
方案概述：在半導體行業中，硫酸用于晶圓蝕刻工藝。酸的純度和潔凈度對生產至關重要，這就要求硫酸供應商對產品批次進行污染控制，以滿足工藝要求。很多行業在電鍍工藝中使用硫酸銅。為了提高化學品的性能，生產商添加有機基體的勻染劑和增白劑。了解添加劑的用量及其潛在的分解物，有助于控制產品質量和工藝。
挑戰
很多工藝使用無機酸作為重要原料。在確定特定應用的適用性時，尤其是在確定該應用對工藝和產品的影響時，準確評估酸的質量是至關重要的。
酸中的可溶性雜質會影響生產工藝和產品質量。過量的有機污染物帶來以下問題：
•生產工藝效率低下
•產品被污染
•生產批次不合格
•工藝和產品偏差
化工行業都需要確定和控制無機酸的質量。這些行業包括：原料藥物（API，Active Pharmaceutical Ingredient）、化肥、半導體加工、化學衍生物。酸用于離子交換樹脂再生，也可以是產品配方的原料。
在半導體行業中，硫酸用于晶圓蝕刻工藝。酸的純度和潔凈度對生產至關重要，這就要求硫酸供應商對產品批次進行污染控制，以滿足工藝要求。很多行業在電鍍工藝中使用硫酸銅。為了提高化學品的性能，生產商添加有機基體的勻染劑和增白劑。了解添加劑的用量及其潛在的分解物，有助于控制產品質量和工藝。
解決方案
由于有機污染物的種類繁多，用總有機碳（TOC，Total Organic Carbon）作為評估酸質量的參數不失為檢測樣品雜質的有效方法。但是，分析儀器必須具有酸基體的化學耐受性，并能在低pH值下有效氧化有機碳，這樣才能得到正確的檢測結果。Sievers InnovOx ES實驗室型TOC分析儀采用超臨界水氧化（SCWO，Supercritical Water Oxidation）技術來檢測酸溶液中的TOC的ppm和ppb含量。事實證明，SCWO技術能夠對磷酸、鹽酸、硝酸、硫酸進行精準的TOC定量分析。
技術
Sievers InnovOx實驗室型分析儀采用SCWO技術，將有機碳分子氧化成CO2，然后用非分散紅外（NDIR，Non-dispersive Infrared）檢測技術進行精確定量。在使用SCWO技術時，先在水的臨界點以上對樣品進行加熱和加壓。在一定條件下（375?C和220巴），水成為超臨界流體，水中的有機物高度可溶，而無機鹽不溶。這就提高了氧化效率，能夠精確檢測腐蝕性和復雜基質中的TOC，甚至濃酸中的TOC。
硫酸中含有來自其自身生產過程的各種雜質，包括有機污染物。這些污染物即使含量極低，也會給要求使用高純度原料的工藝帶來風險，尤其是給半導體和電化學沉積工藝帶來風險。因此，為了優化工藝操作、提供產量，必須對酸的質量進行定量分析。
硫酸（H2SO4）
在測試中，向H2SO4中加入不同濃度的鄰苯二甲酸氫鉀（KHP），以此來評估Sievers InnovOx實驗室型分析儀的分析硫酸中TOC的能力。將96%濃度的ACS級硫酸稀釋到24%，然后分別加入0.2、0.5和2 ppm TOC的KHP，進而證明了分析儀的分析能力。
分析在0-100 ppm范圍內進行，由于樣品的pH值適用于TOC分析，故無需使用酸劑。10%過硫酸鈉氧化劑足以分析此范圍的TOC。
表1中的分析數據包括加標濃度、測自空白24%硫酸溶液的TOC、實測TOC、以及回收TOC的含量和百分比。回收的TOC值等于實測TOC減去空白TOC。表中的數據證明了分析儀能夠定量分析濃酸溶液中的低濃度TOC。當TOC從2 ppm降至0.2 ppm時，回收率百分比就會從100%偏離，這主要是因為加標濃度（200 ppb）接近空白濃度（180 ppb）。在這種低濃度下，空白濃度或儀器基線的波動會導致結果的波動。
第二項測試分析了各種濃度硫酸的TOC回收率。將1 ppm TOC的KHP分別加到1、5、10和24%的H2SO4中，檢測數據如表2所示。回收的TOC值等于實測TOC減去空白TOC。
5-24%H2SO4的1 ppm TOC回收率非常好，但1%H2SO4的TOC回收率就偏離了45%。當TOC濃度接近空白TOC濃度時，空白檢測值的波動會顯著影響到計算的TOC結果。
測試還評估了Sievers InnovOx實驗室型分析儀分析24%ACS級硫酸中0.1-0.5 ppm范圍TOC的能力。分別將100、200、300 ppb KHP加到ACS級硫酸中，檢測結果如表3所示。
檢測結果顯示了預期的增長趨勢。100 ppb加標顯示了50 ppb的增長，200 ppb加標顯示了120 ppb的增長，300 ppb加標顯示了230 ppb的增長。顯然，分析儀能夠檢測出410 ppb基線上的50 ppb的增長，這表明分析儀的靈敏度適用于分析如此低的濃度。對硫酸進行高靈敏度分析的限制因素是基體中的基線TOC。同任何其它分析一樣，基線值附近的結果容易變化。人們都知道，H2SO4的純度低于同樣濃度的其它無機酸（如HCl、HNO3等）的純度，因此不難預料，純品H2SO4中含有一定量的有機雜質。
結論
Sievers InnovOx實驗室型分析儀能夠精準地檢測出濃度最高為24%的硫酸中的TOC。最高2 ppm KHP的實測回收率具有出色的精確性和準確性。空白檢測值的大小和穩定性是對H2SO4進行高靈敏度TOC分析的限制因素。分析儀的靈敏度（檢測限LOD=水中的50 ppb）足以區分100、200和300 ppb TOC。分析儀在整個測試過程中表現出較佳的耐用性，且能耐受H2SO4基質，無降解跡象。
相關產品清單
溫馨提示：
1.本網展示的解決方案僅供學習、研究之用，版權歸屬此方案的提供者，未經授權，不得轉載、發行、匯編或網絡傳播等。
2.如您有上述相關需求，請務必先獲得方案提供者的授權。
3.此解決方案為企業發布，信息內容的真實性、準確性和合法性由上傳企業負責，化工儀器網對此不承擔任何保證責任。
