DBS-偶氮胂光度法測定微量鈾的研究與應(yīng)用

李耀國，楊 夏

（陜西核工業(yè)地質(zhì)局224大隊(duì)，陜西 西安 710024）

DBS-偶氮胂光度法測定微量鈾的研究與應(yīng)用

李耀國，楊 夏

（陜西核工業(yè)地質(zhì)局224大隊(duì)，陜西 西安 710024）

研究了在H3PO4介質(zhì)中，以TiCl3為還原劑的U（Ⅳ）與DBS-偶氮胂反應(yīng)的條件及配合比，樣品分析結(jié)果證明：該方法可滿足微量鈾分析要求。

DBS-偶氮胂；分光光度計(jì)；微量鈾

分光光度法測定鈾的常用顯色劑是偶氮胂-Ⅲ和5-Br-PADAP［1］， 而 2-12-胂酸基苯偶氮-7-12.6-二溴-4-磺酸基苯偶氮-1.8-二輕基萘-3.6-二磺酸（簡稱DBS-偶氮胂）是一種靈敏的稀土和釷的顯色劑［2］，而未見用于測定鈾。

根據(jù) TiCl3將 U（Ⅵ）還原U（Ⅳ）與DBS-偶氮胂的顯色反應(yīng)，研究了測定礦石中微量鈾的方法。在H3PO4、HCl介質(zhì)中DBS-偶氮胂與U（Ⅳ）形成穩(wěn)定配合物，最大吸收峰為645 nm，摩爾吸光系數(shù) ε＝8.33×10-4mol·cm-1，配合物組成鈾：DBS-偶氮胂為1∶4，25 mL顯色體積中鈾在0～20 μg服從比耳定律。Th4＋、Zr4＋和稀土元素等干擾離子采用CL-TBP萃淋樹脂分離干擾［3］。該法經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)試樣驗(yàn)證，分析結(jié)果可靠，便于推廣。

1 試驗(yàn)樣品

1.1 儀器與試劑

儀器設(shè)備采用國產(chǎn)721數(shù)字顯示分光光度計(jì)、電熱板、馬弗爐和實(shí)驗(yàn)室用常規(guī)玻璃器皿。

試劑有：

（1）DBS-偶氮胂：0.05%水溶液；

（2）鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱量1.179 2 g U3O8加 20 mL 1∶1 鹽酸和 1 mL 30%H2O2加熱至H2O2完全分解和U3O8全部溶解后，轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶中，加水至標(biāo)線，搖勻配成1 mg·mL-1鈾的母液， 稀釋成 10 μg·mL-1鈾的工作液；

（3） TiCl3溶液： 36%；

（4）尿素-亞硝酸鈉-鹽酸混合液：取尿素20 g，溶于100 mL 3%的鹽酸溶液中，然后與20%亞硝酸鈉溶液1∶1混成；

（5）CL-TBP萃淋樹脂：60～80目；

（6） 上柱液： 5 mol·L-1硝酸中含 2%酒石酸和1%硝酸鋁；

（7） 洗雜液： 1 mol·L-1硝酸中含 10%硝酸銨；

（8）色層柱的制備：將CL-TBP萃淋樹脂，用水調(diào)稀后，濕法裝柱（規(guī)格8 cm×0.8 cm），底部先墊上尼龍絲，裝至柱高差1 cm后，用玻璃纖維將上端覆蓋，流速控制在1～1.5 mL·min-1。用時(shí)先以5%碳酸鈉溶液20 mL淋洗色層柱，水洗至中性，再用上柱液平衡備用［3］；

（9） 分析純： HCl、 HNO、 H2O2和 H3PO4。

1.2 試驗(yàn)方法

取10 μg標(biāo)準(zhǔn)鈾溶液于25 mL溶量瓶中，加入濃H3PO42.5 mL，搖勻，滴入36%TiCl3到溶液呈穩(wěn)定的紫色，放置3 min，不斷搖動(dòng)下滴加尿素-亞硝酸鈉-鹽酸混合液，直到紫色及大量的氣泡消失為止，再加入4 mL濃鹽酸，3 mL 0.05%的DBS-偶氮胂顯色劑，用水稀至刻度，搖勻，放置50 min于721分光光度計(jì)上，選用1 cm比色皿，波長645 nm處以試劑空白作參比測量吸光度。

1.3 樣品測定

吸取 10 μg·mL-1鈾的標(biāo)準(zhǔn)溶液 0、0.5、1.0、1.5和2.0 mL于50 mL燒杯中，置電熱板上蒸干。加入上柱液10 mL，稍加熱提取鈾。取下稍冷，將溶液傾入色層柱上，以1～1.5 mL·min-1的流速流經(jīng)色層柱。用上柱液30 mL分3次淋洗色層柱，再用洗雜液10 mL洗1次，隨即以1∶1鹽酸15 mL淋洗，加水3 mL洗滌鹽酸后，用水10 mL分3次解脫鈾。淋洗下的鈾溶液收集在25 mL容量瓶中，做顯色反應(yīng)，光度法測鈾［3］。以下同1.2節(jié)（試驗(yàn)方法）。

1.4 樣品分析

準(zhǔn)確稱取0.5～1 g試樣于鉑坩鍋中，于高溫爐中低溫升至650～700℃灼燒0.5 h。取出，加入氫氟酸15 mL、高氯酸1 mL，蒸至高氯酸白煙冒盡。用少量鹽酸提取，轉(zhuǎn)移至100 mL燒杯中，加鹽酸10 mL，硝酸5 mL，加熱溶解完全。蒸干，向燒杯中加上柱液10 mL，稍加熱提取鈾。取下稍冷，過濾于事先用上注液平衡好的色層柱上，以1～1.5 mL·min-1的流速流經(jīng)色層柱［3］，以下同1.3節(jié)（樣品測定）。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 吸收光譜

按試驗(yàn)方法測定配合物的吸收光譜（圖1），由圖1可知，配合物最大吸收峰在645 nm。

2.2 各種試劑對顯色體系的影響及適用范圍

2.2.1 酸度影響

按試驗(yàn)方法，其他條件不變，改變H3PO4、HCl用量，分別做對顯色反應(yīng)的影響試驗(yàn)（圖2），由圖2可知，H3PO4用量為2.0～3 mL、HCl用量為3～6 mL時(shí)吸光度值不變，故試驗(yàn)選用H3PO4、HCl，用量分別為2.5、4 mL。

2.2.2 TiCl3影響

按試驗(yàn)方法，其他條件不變，改變TiCl3用量做對顯色反應(yīng)的影響試驗(yàn)（圖3），由圖3得知36%的TiCl3用量為0.13～0.31 mL時(shí)，吸光度值不變，試驗(yàn)選用36%的TiCl3為0.2 mL。

2.3 顯色劑用量

當(dāng) 顯 色 體 積 為 25 mL， 鈾 為 10 μg，0.05%的DBS-偶氮胂用量為3.0～4.5 mL時(shí)，吸光度值恒定，故試驗(yàn)選用3.5 mL。

2.4 配合物穩(wěn)定性及配合物組成

鈾與DBS-偶氮胂顯色反應(yīng)45 min顯色完全，4 h內(nèi)穩(wěn)定。采用斜率比法和摩爾比法測定配合物組成。結(jié)果表明，U（Ⅳ）∶DBS-偶氮胂＝1∶4。

2.5 比耳定律范圍

當(dāng)顯色體積為 25 mL， 鈾為 0～20 μg·g-1范圍內(nèi)服從比耳定律，摩爾吸光系數(shù)ε＝8.33×10-4mol·cm-1。

2.6 共存離子的影響

按試驗(yàn)方法測定10 μg鈾，當(dāng)相對誤差不超過＋5%時(shí)，各種共存離子允許量（mg）詳見表1。

結(jié)果表明，大部分離子允許量在毫克以上，Th4＋、稀土元素和Zr4＋允許量較低，干擾測定時(shí)，采用CL-TBP萃淋樹脂分離可消除影響。

2.7 方法精密度試驗(yàn)

對鈾礦樣品按以上方法平行測定5次，礦樣分析結(jié)果見表2。

表1 共存離子的影響Table 1 Affection of co-existed ions

表2 方法精密度試驗(yàn)Table 2 Tests of precision

3 結(jié)語

試驗(yàn)根據(jù)在磷酸-鹽酸介質(zhì)中，鈾（Ⅵ）經(jīng)亞鈦還原成鈾（Ⅳ）與DBS-偶氮胂形成配合物的化學(xué)性質(zhì)，選用混合液（尿素-亞硝酸鈉-鹽酸）消除過量亞鈦對吸光度的影響。通過生產(chǎn)實(shí)踐證明，分析方法操作簡單、快速，靈敏度高。

［1］董靈英.鈾的化學(xué)分析［M］. 北京：原子能出版社，1982.

［2］曾 鋒，宋金如.DBS-偶氮胂光度法測定礦石中微 量 釷 ［J］. 華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)， 1992， 15（2）:173-176.

［3］巖石礦物分析編寫組.巖石礦物分析（第1分冊）:第3版［M］.北京：地質(zhì)出版社，1991.

Determination of trace U by spectrophometry of DBS-Arsenazo

LI Yao-guo，YANG Xia
（Geological Party No.224， Shaanxi Nuclear Geology Bureau， Xi’an， Shaanxi 710024， China）

s:This essay is a study on the conditions and ratio of reaction complexing between U（Ⅳ）and DBS-arsenazo in the solution of phosphate，with reductant of TiCl3.The analysis result of samples shows that this method can be applied to determine trace U.

DBS-arsenazo； spectrophotometry； trace U

TL271+.4

A

1672-0636（2012）03-0183-04

10.3969/j.issn.1672-0636.2012.03.010

2012-01-12；

2012-06-08

李耀國（1966—），男，甘肅秦安人，高級工程師，主要從事化學(xué)分析及鈾礦選礦工藝的研究。E-mail:raochaojun123@163.com