ICP-OES測量巖礦中鈾的干擾分析

劉 欣，臧旭芳，時燕華

（江西省核工業(yè)地質局測試研究中心， 江西南昌 330002）

采用等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）具有范圍大、效率高等優(yōu)點，兼顧了激光（紫外）熒光法和釩酸銨滴定法的測定量程，通過譜線分析可以清楚的區(qū)別α和γ能譜法和X射線熒光法所不能判別的各種干擾元素，提高了方法的準確度，且前處理過程操作簡單，適合大批量樣品操作［1-3］。該方法至今并未廣泛推廣，主要原因是光譜干擾會造成一定的測量誤差。本文對ICP-OES測量過程中的譜線干擾進行探討，通過對不同波長條件下測鈾的干擾元素進行分析，選擇合適的測量譜線，規(guī)避干擾對實驗結果造成的影響，提高方法的準確度，擴大方法的適用范圍。

1 實驗方法及器材

1.1 儀器與試劑

實驗用水：經離子交換和二次蒸餾的純水，電導率小于1.2×10-4S·m-1，用于樣品及標準溶液的制備。

鈾標準溶液的制備：將900℃下干燥恒重2小時的八氧化三鈾（U3O8）基準物質，純度高于99.99%以上，準確稱取1.1794g后溶解轉入1000mL試劑瓶中，加水稀釋后定容搖勻。儲備液中鈾含量為1mg/mL。使用時將標準溶液稀釋分別配制成1、5、10mg/L的標準溶液。

測量儀器：美國Pekin Elmer公司生產的Optima 5300 DV型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。其它實驗所用試劑皆為分析純。

1.2 樣品處理

（1）稱取0.1g左右的樣品于聚四氟乙烯坩堝中，加少量水潤濕樣品，加入硝酸1mL、高氯酸2mL以及氫氟酸10mL，先置于電熱板上低溫加熱。

（2）待樣品冒大量高氯酸白煙時提高電熱板溫度，使高氯酸充分消解巖礦樣品中的有機物雜質，直至再無高氯酸白煙揮發(fā)為止；若樣品顏色較深，應反復加高氯酸分解有機物。

（3）將坩堝取下加入1mL硝酸及少量水吹洗坩堝壁，再置于電熱板上低溫加熱，以溶解樣品。若不溶，可加入2-4滴鹽酸繼續(xù)加熱，直至濕鹽狀取下。加入4mL硝酸、10mL～15mL水，提取樣品至清亮，若有不溶物可加入2～4滴鹽酸繼續(xù)加熱，直至清亮，轉移定容至100mL。

（4）配置相應干擾元素的標準溶液。為確認各種干擾元素對鈾測量的影響，分別配制鐵、釷、鈮、鋯、錳五種元素干擾溶液，同種元素標準溶液低含量與高含量分別編號1和2（下同），見表1。

表1 五種干擾元素標準溶液表

2 測鈾波長的選取

為了較好的測定鈾元素，本實驗從儀器響應強度、測量范圍和干擾、目標元素信號的信噪比幾方面進行綜合比較選擇，最終選定367nm、409nm、424nm三個合適的波長進行實驗并分析。配置曲線為1mg/L、6mg/L、10mg/L的標準溶液進行測定，曲線相關線性較好。測定峰面積數據見表2，三個測量波長譜圖見圖1。

3 干擾分析

3.1 367nm波長測定鈾干擾分析

根據鈾元素367nm波長干擾元素測定結果表3可知，Th和鐵兩個元素都對鈾有正干擾，其中釷濃度在10mg/L時，干擾使鈾濃度響應為8.69mg/L，可見釷對鈾的干擾較為明顯。鐵濃度在100mg/L時，干擾使鈾濃度響應為0.241mg/L，表明在此波長下鐵對鈾的干擾較小。但也應根據鐵和鈾的含量，權衡判斷是否應該選用此波長測定。

表2 鈾標準溶液在不同波長下實測峰面積表

圖1 不同波長鈾元素譜圖

表3 367nm波長釷、鐵元素干擾測定結果

3.2 409nm波長測定鈾干擾分析

根據鈾元素在409nm處的波長干擾元素測定結果表4可知，鈮和鐵兩個元素都對鈾有正干擾，其中鈮濃度在10mg/L時，干擾使鈾濃度響應為0.046mg/L，可見在此波長下鈮對鈾的干擾較為明顯。鐵濃度在100mg/L時，干擾使鈾濃度響應為0.018mg/L，表明在此波長下鐵對鈾的干擾較小。此波長相對干擾較小，除特殊鈮鐵礦影響較大外，其他樣品較為實用，適用范圍較廣。

表4 409nm波長鐵、鈮元素干擾測定結果

3.3 424nm波長測定鈾干擾分析

根據鈾元素在424nm波長下干擾元素測定結果表4可知，錳、鐵和鋯兩個元素都對鈾有正干擾，其中錳濃度在10mg/L時，干擾使鈾濃度響應為2.61mg/L，可見在此波長下錳對鈾的干擾較為明顯。鐵濃度在100mg/L時，干擾使鈾濃度響應為0.036mg/L，說明在此波長下鐵對鈾的干擾較小。鋯濃度在10mg/L時，干擾使鈾濃度響應為3.11mg/L，可看出鋯對鈾的干擾較為明顯。鋯與鈾的譜峰幾乎重合，故選用此條譜線測定鈾時須同時測定鋯的含量，用于驗證測量結果的準確性。

表5 424nm波長錳、鐵、鋯元素干擾測定結果

4 結論

在367nm波長條件下釷和鐵兩個元素都對鈾有正干擾，其中釷對鈾的干擾占的比重較大，選擇此波長作為測鈾譜線時，應根據鐵和鈾的含量，權衡判斷是否應該選用此波長測定；鈾元素在409nm波長下干擾元素主要為鈮，此波長相對干擾較小，除特殊鈮鐵礦影響較大外，其他樣品較為實用，適用范圍較廣；鈾元素在424nm波長下錳和鋯均對鈾造成干擾，且鋯和鈾的譜峰幾乎重合，故選用此條譜線測定鈾時需提前對鋯含量進行預估，降低測量誤差。綜上所述，測定巖礦樣品中鈾的過程中應根據待測樣品的成分組成進行小范圍測試，靈活選擇測定波長，便于實測過程中得到更準確的結果。