一種混酸溶液濃度檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種混酸溶液濃度檢測方法?，F(xiàn)有技術(shù)要么無法準確測得待測混酸中各酸濃度，要么檢測過程復雜，耗時長且用料多。本發(fā)明的混酸溶液濃度檢測方法先提供預設體積的待測混酸和PH復合電極，再通過堿液滴定且由PH復合電極測得第一和第二等當點，然后分別通過第一和第二等當點確定混酸中的總的氫離子濃度和氟硅酸的濃度，接著通過酸滴定使混酸的PH值回復至中性，之后通過加入硝酸鑭進行滴定并通過PH復合電極測得第三等當點，通過第三等當點、氟硅酸的濃度和總氫離子濃度確定氫氟酸和硝酸的濃度。本發(fā)明可精準的檢測出三酸混酸中各酸的濃度，并極大地降低了檢測和計算的復雜度，且降低了對檢測人員的專業(yè)要求。
【專利說明】-種混酸溶液濃度檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽電池制造工藝，尤其涉及一種混酸溶液濃度檢測方法。

【背景技術(shù)】
[000引晶體娃太陽電池制造過程中，通常采用氨氣酸化巧和硝酸（hn03)混酸對多晶娃 片表面進行腐蝕W去除娃片切割過程中的損傷層，同時形成能有效降低娃片表面反射率的 絨面。另外，在娃片擴散結(jié)束后，也會采用氨氣酸和硝酸混酸對娃片進行腐蝕W去除其邊 緣的PN結(jié)。制絨和刻蝕發(fā)生的反應方程式為；3Si+18HF+4HN03 = 3H2SiFe+4NO+8H20。隨著 所述混酸和娃片的反應，會不斷生成氣娃酸（HsSiFe)，最初只含氨氣酸和硝酸兩種酸的混酸 (簡稱兩酸混酸）就變成了包含氨氣酸-硝酸-氣娃酸的混酸（簡稱H酸混酸）。
[0003] 在腐蝕過程中，氨氣酸和硝酸的濃度在不斷降低，而氣娃酸的濃度在不斷升高。為 維持相對穩(wěn)定的腐蝕速率、一致的娃片表面形貌和有效的邊緣刻蝕，需要不斷補充氨氣酸 和硝酸。當達到一定生產(chǎn)周期后，氣娃酸的濃度已經(jīng)很高，阻礙了反應的持續(xù)有效和娃片外 觀的一致性，就需要更換整個混酸。而生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定、補液頻率和換液周期的確定都取決 于H酸混酸中H種酸的濃度。只有精確快速簡便的檢測H酸混酸中各種酸的濃度，才能對 補液量、換液周期、異常處理等工藝控制進行有效指導，保證生產(chǎn)的正常進行，減少浪費和 誤判。
[0004] 現(xiàn)有的混酸檢測技術(shù)主要是通過化OH標準溶液進行滴定并配合PH復合電極進行 檢測，在進行混酸濃度檢測時會先將混酸溶解在有機溶劑（例如可為己二醇）中，根據(jù)強酸 和弱酸在有機溶劑中氨離子化+)電離強度的不一樣，PH復合電極會給出不同的等當點，女口 圖1所示，強酸和弱酸分別對應等當點Pl和P2。對于只含HF和HN03的兩酸體系，第一個 等當點Pl對應的是HN03中H+的量，第二個等當點P2對應的是HF中f的含量。當樣品為 含有HF-HNOs-HsSiFe的H酸混酸時，采用化OH標準溶液滴定和PH復合電極檢測所測得的 曲線如圖2所示，仍然只有兩個等當點P3和P4,該是因為HsSiFe也是強酸，HsSiFe在己二 醇中的電離強度跟HN03相當，第一個等當點對應的是HsSiFe和HN03中H+的含量，所W該種 檢測方法無法有效區(qū)分出HsSiFe和HN03,從而導致檢測失敗。
[0005] 上述通過化OH標準溶液進行滴定并配合PH復合電極進行檢測的方法，對于含有 HF-HNOs-HsSiFe H酸混酸不再有效。
[000引針對含HF-HNOs-HsSiFe的；酸混酸，牛春曉等人在2012年4月17日提交的申請?zhí)?為"201210112213. 4"，發(fā)明名稱為"多晶娃太陽電池制程中所用混酸溶液的檢測方法"的專 利申請中提供了一種H酸混酸中各酸濃度的檢測方法。該檢測方法包括W下步驟：（1)、通 過堿液滴定的方法先檢測出混酸溶液中的總酸濃度C (總H+)，使酸轉(zhuǎn)化成鹽；（2)、通過加 熱經(jīng)過步驟（1)酸堿中和后的溶液，使氣娃酸鹽分解產(chǎn)生氨離子，再用堿液滴定而檢測出 該氨離子的濃度，進而計算出氣娃酸的濃度C(HsSiFe) ; (3)、通過向所述混酸溶液中先后加 入硫酸亞鐵饋和高猛酸鐘的氧化還原滴定法檢測出混酸溶液中硝酸的濃度c(HN03) ; (4)、 通過公式計算，得出氨氣酸的濃度C (HF) = C (總H+) -2 X C (HsSiFe) -C (HN03)。
[0007] 上述牛春曉等人的201210112213. 4專利申請中所提供的檢測H酸混酸中各酸濃 度的方法存在W下缺點：首先，檢測方法過于復雜，要用到多種化學品起輔助作用，還需要 降溫到OC -5C并加熱生成鹽，另外還要用氧化還原法檢測HN03的濃度，從而需要非常專 業(yè)的人員操作才能測出H種酸的濃度；另外，終點顯示復雜，需要多種顯色劑的輔助才能有 效判斷出滴定終點。
[0008] 因此，如何提供一種混酸溶液濃度檢測方法W確保H酸混酸中各酸濃度檢測的精 準度，并有效降低檢測的復雜度，已經(jīng)成為業(yè)界亟待解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種混酸溶液濃度檢測方法，通過所述檢測方法可提高檢 測的精準度，并降低檢測復雜度。
[0010] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供混酸溶液濃度檢測方法，所述混酸包括硝酸、氨氣 酸和氣娃酸，該方法包括W下步驟；a、提供預設體積的待測混酸和PH復合電極；b、通過向 待測混酸中加入堿液進行滴定，并通過PH復合電極檢測所述待測混酸的酸堿度的變化或 電位的變化，依次得到第一等當點和第二等當點；C、通過第一等當點對應的堿液用量來確 定待測混酸中氨離子的總濃度；d、通過第一等當點到第二等當點的堿液用量確定待測混酸 中氣娃酸的濃度；e、通過加入酸進行滴定將待測混酸的PH值調(diào)整至中性；f、通過加入硝酸 銅進行滴定并通過PH復合電極檢測所述待測混酸的酸堿度或電位的變化，得到第H等當 點；g、通過第H等當點和氣娃酸的濃度確定待測混酸中氨氣酸的濃度；K根據(jù)待測混酸中 氨離子的總濃度、氨氣酸的濃度和氣娃酸的濃度確定硝酸的濃度。
[0011] 在一較佳實施例中，所述滴定用堿液為氨氧化軸溶液，所述滴定用酸液為鹽酸溶 液。
[0012] 在一較佳實施例中，所述待測混酸中硝酸、氨氣酸和氣娃酸的摩爾數(shù)分別為 n(HN〇3)、n師）和Ii(HsSiFe)，所述待測混酸中硝酸、氨氣酸和氣娃酸的質(zhì)量百分比濃度 為C伽〇3)、C師）和C (HsSiFe)，所述預設體積為m，所述第一等當點對應的氨氧化軸溶液 的摩爾用量為ni (化0訪，所述待測混酸中氨離子的摩爾數(shù)為nOr)，在步驟C中，n化+)= 叫(化OH)。
[0013] 在進一步的較佳實施例中，在步驟d中，所述第一等當點至第二等當點對應 的氨氧化軸溶液的摩爾用量為叫(化地)，n化SiFe) = 1/4 X叫(化OH)，C化SiFe)= 144 Xn 化SiFeVm X 100%。
[0014] 在再進一步的較佳實施例中，在步驟f中，第H等當點所對應的硝酸銅的摩爾用 量為 n (La (N03) 3)，n (HF) = 3 X n (La (N03) 3) -6 X n 化SiFe)，C (HF) = 20 X n (HF) /mX 100 %。 [001引在進一步的較佳實施例中，在步驟h中，n(HN03) = n0r)-n(HF)-SXn(HsSiFe), C 化N03) = 63Xn 化N03)/mX100%。
[0016] 在一較佳實施例中，在步驟b和e中，所述PH復合電極為DGl 13-SC復合玻璃抑 電極。
[0017] 在一較佳實施例中，在步驟f中，所述PH復合電極為DX219-F-氣離子電極。
[0018] 在一較佳實施例中，在步驟a中，所述待測混酸溶解在水中.
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)僅采用氨氧化軸溶液進行滴定無法準確測出H酸混酸中各酸的濃度 相比，本發(fā)明的混酸溶液濃度檢測方法先通過堿液滴定獲得第一和第二等當點，從而分別 通過第一和第二等當點確定混酸中的總的氨離子濃度和氣娃酸的濃度，接著再通過酸滴定 使混酸的回復至中性，之后再通過加入硝酸銅進行滴定來得到第H等當點，通過第H等當 點、氣娃酸的濃度和總氨離子濃度確定氨氣酸和硝酸的濃度。本發(fā)明確保了H酸混酸中各 酸濃度檢測的精準度。
[0020] 與牛春曉等人的201210112213. 4提供的檢測技術(shù)相比，本發(fā)明在確保檢測精準 度的前提下簡化了檢測步驟，降低了檢測復雜度，本發(fā)明僅采用H種常規(guī)標準滴定劑NaOH、 HCl和La (N03) 3即可完成滴定，本發(fā)明還根據(jù)基本的化學反應原理來設定整個檢測流程，算 法通俗易懂，便于控制和判斷檢測過程中的異常，方便非專業(yè)人員操作，另外本發(fā)明檢測時 間短且檢測步驟少，整個流程無需加熱和冷卻且無氣體生成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 本發(fā)明的混酸溶液濃度檢測方法由W下的實施例及附圖給出。
[0022] 圖1為含HF-HN03的兩酸混酸在己二醇溶劑中，用化OH標準液滴定且通過PH復 合電極得到的檢測曲線；
[0023] 圖2為含HF-HNOs-HsSiFe的H酸混酸在己二醇溶劑中，用化OH標準液滴定且通過 PH復合電極得到的檢測曲線；
[0024] 圖3為本發(fā)明的混酸溶液濃度檢測方法的流程圖；
[002引圖4為本發(fā)明實施例進行步驟S31時通過PH復合電極得到的檢測曲線；
[0026] 圖5為本發(fā)明的實施例進行步驟S34時通過PH復合電極得到的檢測曲線；
[0027] 圖6為本發(fā)明的實施例進行步驟S35時通過PH復合電極得到的檢測曲線。

【具體實施方式】
[0028] W下將對本發(fā)明的作進一步的詳細描述。
[0029] 參見圖3,本發(fā)明的混酸溶液濃度檢測方法中的所述混酸包括硝酸、氨氣酸和氣 娃酸，所述方法首先進行步驟S30,提供預設體積的待測混酸和PH復合電極。在進行檢測 前需將待測混酸溶解在水溶劑中，所述待測混酸中硝酸、氨氣酸和氣娃酸的摩爾數(shù)分別為 n(HN〇3)、n師）和Ii(HsSiFe)，所述待測混酸中硝酸、氨氣酸和氣娃酸的質(zhì)量百分比濃度為 C伽〇3)、C師）和C化SiFe)，所述預設體積為m。
[0030] 接著繼續(xù)步驟S31，通過向待測混酸中加入堿液進行滴定，并通過PH復合電極檢 測所述待測混酸的酸堿度的變化或電位的變化，依次得到第一等當點和第二等當點。所述 滴定用堿液為氨氧化軸溶液，所述PH復合電極為DG113-SC復合玻璃抑電極。所述第一等 當點對應的氨氧化軸溶液的摩爾用量為ni (化OH)，所述第一等當點至第二等當點對應的氨 氧化軸溶液的摩爾用量為ri2(化OH)，所述待測混酸中氨離子的摩爾數(shù)為n or)。
[0031] 接著繼續(xù)步驟S32,通過第一等當點對應的堿液用量來確定待測混酸中氨離子的 總濃度，在此通過公式nor) = ni (化OH)...①計算出混酸中氨離子的摩爾數(shù)。
[0032] 接著繼續(xù)步驟S33,通過第一等當點到第二等當點的堿液用量確定待測混 酸中氣娃酸的濃度，在此通過公式n化SiFe) = l/4Xri2(化OH)...②和C化SiFe)= 144Xn化SiFeVmX 100% ...③分別計算出氨氣酸的摩爾量和百分比濃度。
[0033] 接著繼續(xù)步驟S34,通過加入酸進行滴定將待測混酸的PH值調(diào)整至中性。所述滴 定用酸液為鹽酸溶液，所述PH復合電極為DG113-SC復合玻璃抑電極。
[0034] 接著繼續(xù)步驟S35,通過加入硝酸銅進行滴定并通過PH復合電極檢測所述待測混 酸的酸堿度或電位的變化，得到第H等當點，在此所述PH復合電極為DX219-F氣離子電 極，所述第H等當點所對應的硝酸銅的摩爾用量為n (La(N03) 3)。
[00巧]接著繼續(xù)步驟S36,通過第H等當點和氣娃酸的濃度確定待測混酸中氨氣酸的 濃度，通過公式 n(HF) =3Xn(La(N〇3)3)-6Xn化SiFe)...④和 C(HF) =20Xn(HF)/ mX 100% ...⑥分別計算出氨氣酸的摩爾量和百分比濃度。
[0036] 接著繼續(xù)步驟S37,根據(jù)待測混酸中氨離子的總濃度、氨氣酸的濃度和氣娃酸的 濃度確定硝酸的濃度，通過公式n (HN03) = n OO -n (HF) -2 X n (HsSiFe)...⑧和C (HN03)= 63Xn化N03)/mX100% ...⑦分別計算出硝酸的摩爾量和百分比濃度。
[0037] 為進一步說明本發(fā)明的目的及功效，W采用濃度已知的標準液來驗證本發(fā)明對H 酸混酸中各酸的濃度檢測的精準度，將40g濃度為68. 24%的硝酸、5g濃度為47. 85%的 氨氣酸、15g濃度為35. 86 %的氣娃酸和IOg去離子水混合配置為含HF-HNOs-HsSiFe的待 測混酸，混合后溶液的總質(zhì)量為70g，在本實施例中，W上述方法共配制了樣品1至樣品3 H份樣品。采用梅特勒公司的DG113-SC復合玻璃PH電極、DX219-F-氣離子電極和電位 滴定儀T70,按照發(fā)明所掲示的方法進行滴定和檢測，用來進行滴定的滴定劑為；0. 5mol/L 的化OH溶液，0. 5mol/L的肥1溶液，0. Imol/L的La(N〇3)3, DG113-SC復合玻璃PH電極和 DX219-F-氣離子電極對樣品1的檢測曲線圖見圖4至圖6。分別將起始點至第一等當點 Pl'、第一等當點Pl'至第二等當點P2'、鹽酸調(diào)整PH階段和中和后至第H等當點P3'分別 簡稱為第一至第四階段，樣品1的第一至第四階段所對應的各參數(shù)如表一所示。
[0038] 表一
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種混酸溶液濃度檢測方法，所述混酸包括硝酸、氫氟酸和氟硅酸，其特征在于，該 方法包括以下步驟：a、提供預設體積的待測混酸和PH復合電極；b、通過向待測混酸中加入 堿液進行滴定，并通過PH復合電極檢測所述待測混酸的酸堿度的變化或電位的變化，依次 得到第一等當點和第二等當點；c、通過第一等當點對應的堿液用量來確定待測混酸中氫離 子的總濃度；d、通過第一等當點到第二等當點的堿液用量確定待測混酸中氟硅酸的濃度； e、通過加入酸進行滴定將待測混酸的PH值調(diào)整至中性；f、通過加入硝酸鑭進行滴定并通 過PH復合電極檢測所述待測混酸的酸堿度或電位的變化，得到第三等當點；g、通過第三等 當點和氟硅酸的濃度確定待測混酸中氫氟酸的濃度；h、根據(jù)待測混酸中氫離子的總濃度、 氫氟酸的濃度和氟硅酸的濃度確定硝酸的濃度。
2. 如權(quán)利要求1所述的混酸溶液濃度檢測方法，其特征在于，所述滴定用堿液為氫氧 化鈉溶液，所述滴定用酸液為鹽酸溶液。
3. 如權(quán)利要求1所述的混酸溶液濃度檢測方法，其特征在于，所述待測混酸中硝酸、 氫氟酸和氟硅酸的摩爾數(shù)分別為n(HN03)、n(HF)和n(H 2SiF6)，所述待測混酸中硝酸、氫氟 酸和氟硅酸的質(zhì)量百分比濃度為c (HN03)、c (HF)和c (H2SiF6)，所述預設體積為m，所述第 一等當點對應的氫氧化鈉溶液的摩爾用量為^ (NaOH)，所述待測混酸中氫離子的摩爾數(shù)為 η (H+)，在步驟 c 中，η (H+) = (NaOH)。
4. 如權(quán)利要求3所述的混酸溶液濃度檢測方法，其特征在于，在步驟d中，所述 第一等當點至第二等當點對應的氫氧化鈉溶液的摩爾用量為n 2(NaOH)，n(H2SiF6)= l/4Xn2(NaOH)，c(H2SiF6) = 144Xn(H2SiF6)/mX100%。
5. 如權(quán)利要求4所述的混酸溶液濃度檢測方法，其特征在于，在步驟f中，第三等當點 所對應的硝酸鑭的摩爾用量為 n (La (N03) 3)，n (HF) = 3 X n (La (N03) 3) -6 X n (H2SiF6)，c (HF) =20Xn(HF)/mX100%。
6. 如權(quán)利要求4所述的混酸溶液濃度檢測方法，其特征在于，在步驟h中，η(ΗΝ03)= η (H+) -n (HF) -2 X n (H2SiF6)，c (HN03) = 63 X η (HN03) /mX 100 %。
7. 如權(quán)利要求1所述的混酸溶液濃度檢測方法，其特征在于，在步驟b和e中，所述PH 復合電極為DG113-SC復合玻璃pH電極。
8. 如權(quán)利要求1所述的混酸溶液濃度檢測方法，其特征在于，在步驟f中，所述PH復合 電極為DX219-F氟離子電極。
9. 如權(quán)利要求1所述的混酸溶液濃度檢測方法，其特征在于，在步驟a中，所述待測混 酸溶解在水中。
【文檔編號】G01N27/26GK104237332SQ201310254129
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月15日
【發(fā)明者】李志剛, 何悅, 榮道蘭, 何雙權(quán) 申請人:無錫尚德太陽能電力有限公司