激光熒光法測(cè)定巖石、土壤樣品中鈾

李強(qiáng) 高明明 劉巍平

摘 要：樣品經(jīng)過混合酸分解后，樣品中的鈾以鈾酰離子（UO32+）狀態(tài)存在于溶液中，在pH為7～8.5條件下，鈾酰離子與熒光劑形成穩(wěn)定絡(luò)合物，在激光的激發(fā)下，發(fā)出波長(zhǎng)為500 nm，546 nm，520 nm的熒光，熒光強(qiáng)度與溶液中鈾的濃度成正比。該方法研究了熔礦溫度、測(cè)定酸度、熒光增強(qiáng)劑用量等實(shí)驗(yàn)條件，確定最佳實(shí)驗(yàn)條件為pH7～8.5、熔礦溫度250 ℃、熒光增強(qiáng)劑用量0.5 mL。用此實(shí)驗(yàn)條件測(cè)定多個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品，結(jié)果令人滿意。

關(guān)鍵詞：激光熒光 鈾 含量 巖石 土壤

中圖分類號(hào)：TU459 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）03（c）-0023-02

目前，國(guó)內(nèi)在土壤和巖石中鈾的測(cè)定方法上已有分光光度法、激光熒光法、同位素X射線熒光法、同位素稀釋質(zhì)譜法等方法。一般實(shí)驗(yàn)室比較常用的是前兩種方法，在大批量地球化學(xué)找礦和鈾礦普查中，對(duì)分析測(cè)量的靈敏度和準(zhǔn)確度提出越來越高的要求，而分析速度也是制約著批量試樣分析的重要因素。而激光熒光法具有靈敏度高、測(cè)定速度快等特點(diǎn)。該文利用激光鈾分析儀，在操作條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上，完成土壤、巖石中微量鈾的測(cè)量，獲得滿意的結(jié)果[1][2]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑及儀器

1.1.1 試劑

分析純的硝酸、氫氟酸、高氯酸、氫氧化鈉。

硝酸（1+2）：1份硝酸緩慢加入2份蒸餾水中，攪勻。

熒光增強(qiáng)劑混合液（10%）：將100 mL熒光增強(qiáng)劑倒入1 000 mL容量瓶中，加入2.5g氫氧化鈉，用蒸餾水定容至刻度，搖勻待用；

鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液ρ（U）=0.1mg/mL，ρ（U）=0.5mg/mL，ρ（U）=

1.0 mg/mL。

1.1.2 儀器

MUA型激光鈾分析儀（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院）。

分析天平（感量萬分之一）。

25 mL聚四氟乙烯坩堝。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取樣品0.05 g于25 mL聚四氟乙烯坩堝內(nèi)，依次加入硝酸10 mL，氫氟酸3 mL，高氯酸0.5 mL，放置于已升溫至220 ℃的電熱板上溶解樣品1 h，然后調(diào)節(jié)電熱板溫度至250 ℃左右分解樣品，直至白煙冒盡，將坩堝放倒趕走坩堝壁上殘留的酸液。確保酸液趕盡后取下坩堝，趁熱加入硝酸（1+2）2.5 mL，輕輕搖動(dòng)后置電熱板上溫?zé)崽崛? min，取下，放置室溫后用蒸餾水定容于25 mL比色管中，搖勻，澄清后測(cè)定。每批帶試劑空白1～2份。

用微量取樣器分取0.5 mL已澄清的待測(cè)溶液于激光分析儀石英皿中，加入4.5 mL熒光增強(qiáng)劑混合液（10%），用玻璃棒攪勻后放入樣品激發(fā)室，測(cè)定熒光讀數(shù)F1，取出石英皿，加入VS（0.5）mL濃度為CS（0.5～1.0 μg/mL）的鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液，攪勻后測(cè)定熒光讀數(shù)F2。試劑空白以同樣的方法進(jìn)行測(cè)定，最終樣品的計(jì)算結(jié)果需要減去空白的計(jì)算結(jié)果[3-4]。

1.3 結(jié)果計(jì)算

根據(jù)下列公式計(jì)算樣品中鈾含量

2 激光熒光法條件試驗(yàn)

2.1 酸度試驗(yàn)

分取9份0.01 μg/ml的鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0 mL于小燒杯中，分別加入1.0 mL熒光增強(qiáng)劑，8 mL去離子水，用氫氧化鈉溶液分別調(diào)節(jié)酸度（pH）為5.0，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，10.0。攪拌均勻后測(cè)定熒光強(qiáng)度，并對(duì)0.05 μg/mL， 0.1 μg/mL的鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液做相同的試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)溶液酸度在7～8.5時(shí)有最大熒光強(qiáng)度。

2.2 熒光增強(qiáng)劑用量實(shí)驗(yàn)

分取5份0.02 μg/ml的鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5 mL于10 mL比色管中，分別加入0.25 mL，0.5 mL，1.0 mL，1.5 mL，2.0 mL熒光增強(qiáng)劑，補(bǔ)加去離子水至5 mL刻度線，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)酸度為pH=7.5，搖勻后測(cè)定熒光強(qiáng)度，并分別對(duì)0.05 μg/mL，1.0 μg/mL的鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液做相同試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

由此可見，當(dāng)熒光增強(qiáng)劑用量在0.5～1.0 mL時(shí)，0.02～0.20 μg/mL的鈾溶液都可以達(dá)到最大熒光值，因此選取熒光增強(qiáng)劑用量為0.5 mL。

2.3 熔礦溫度的選擇

對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW04117～GBW04119進(jìn)行了不同溫度下的熔礦試驗(yàn)，得出結(jié)果如表3所示。

由表中數(shù)據(jù)可以看出，熔礦溫度過高或過低，都會(huì)使樣品未被完全打開而使測(cè)定結(jié)果偏低，因此選擇一個(gè)合適的熔礦溫度對(duì)樣品分析結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

3 方法精密度

使用該儀器對(duì)國(guó)家一級(jí)地球化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04117、GBW04118、GBW04119、GBW04122進(jìn)行精密度試驗(yàn)，每個(gè)元素進(jìn)行8個(gè)平行測(cè)定，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。由表4可以看出，鈾測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都小于10%。

4 方法準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度是指在一定條件下用該方法測(cè)定的平均值與真實(shí)值或參考值的符合程度，以誤差來表示。在實(shí)際工作中通常用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)來確定準(zhǔn)確度。對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW04117、GBW04118、GBW04119、GBW04122進(jìn)行8次平行測(cè)定，并得出計(jì)算值與真實(shí)值的對(duì)數(shù)誤差，所得結(jié)果如下表5?？梢钥闯鲈摲椒ㄓ休^好的準(zhǔn)確度，證明方法可行。

5 結(jié)語

該方法研究了熔礦溫度、測(cè)定酸度、熒光增強(qiáng)劑用量等實(shí)驗(yàn)條件，確定最佳實(shí)驗(yàn)條件為pH7～8.5、熔礦溫度250 ℃、熒光增強(qiáng)劑用量0.5 mL。用此實(shí)驗(yàn)條件測(cè)定多個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品，結(jié)果令人滿意。此方法可用于大批量地球化學(xué)找礦和鈾礦普查中，能夠有效的提高鈾的分析準(zhǔn)確度和靈敏度，提高分析效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 李清貞，張延安.激光熒光法快速測(cè)定地球化學(xué)樣品中微量鈾[J].巖礦測(cè)試，1983，2（4）：303-306.

[2] 張貴英，董亞妮，李力爭(zhēng).地球化學(xué)樣品中鈾的激光熒光法測(cè)定[J].巖礦測(cè)試，2003，12（2）：107-110.

[3] 朱櫻，康友純，李功順.激光熒光法快速測(cè)定巖石土壤中的鈾[J].鈾礦地質(zhì)，2013，5（3）：187-192.

[4] EJ/T550-2000，土壤、巖石等樣品中鈾的測(cè)定—— 激光熒光法[S].2000.