核電廠含硼樣品陽離子在硼酸基體和純水基體中分析結(jié)果差異性的研究（ICP-MS）

陳燈

摘 要

采用Thermo Fisher電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分別在硼酸基體和純水基體中分析核電站一回路或輔助系統(tǒng)含硼樣品中的陽離子，判斷含硼樣品陽離子采用純水基體分析的可行性，以提高分析效率，節(jié)約分析成本。

關(guān)鍵詞

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀;硼酸基體;純水基體;陽離子

中圖分類號： O657.63;TS213.3 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.042

為保證核電站一回路及其輔助系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需定期對其水樣（含硼）進(jìn)行分析，分析時(shí)采用硼酸基體做空白和繪制曲線，試劑配制耗時(shí)較長。核電站二回路及其輔助系統(tǒng)其水質(zhì)均為除鹽水，采用純水基體分析，純水基體分析更為快捷，試劑配制耗時(shí)較短。若純水基體分析方法可以滿足含硼基體樣品的分析需求，可以減少了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)試劑的配制、硼酸配制等，共用一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，可大幅度提高分析效率。本次研究使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）分別在純水基體和硼酸基體中測定含硼樣品中鈉、鎂、鋁、鈣元素，用單因素方差分析（P-value）對比兩種基體下的分析結(jié)果，驗(yàn)證含硼樣品使用純水基體分析方法的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

1）iCAP RQ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：型號iCAP RQ00699，經(jīng)計(jì)量檢定;

2）實(shí)驗(yàn)中所用到的計(jì)量器具均經(jīng)計(jì)量檢定。

1.2 主要試劑及和標(biāo)準(zhǔn)工作液

1）鈉、鎂、鋁、鈣（A標(biāo)準(zhǔn)）：國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心，均為1000mg/L，用于標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制;

2）鈉、鎂、鋁、鈣（B標(biāo)準(zhǔn)）：默克標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，均為1000mg/L，用于質(zhì)控驗(yàn)證;

3）HNO3：60% GR級;

4）氬氣：鋼瓶氣，純度99.999%。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和工作曲線的繪制

1.3.1 5000mg/L硼酸母液的配制

稱取28.61g（精確至0.01g）核級硼酸固體，用高純水將硼酸固體溶解于500mL的專用玻璃燒杯中攪拌均勻后轉(zhuǎn)移至1000mL專用容量瓶中定容至刻度，移至專用試劑瓶內(nèi)存儲備用。

1.3.2 中間標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

ICP-MS可以同時(shí)測定多種元素的能力，根據(jù)測試，水中金屬元素可以按下列組合進(jìn)行測定，而彼此間不會產(chǎn)生干擾。

A中間工作混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：Na、Mg、Al、Ca;

B中間校驗(yàn)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：Na、Mg、Al、Ca。

1）四元工作儲存標(biāo)準(zhǔn);

用移液槍分別移取2.00mL Na、Mg、Al、Ca ?A標(biāo)準(zhǔn)溶液母液于1000mL潔凈專用容量瓶中，加入1.00mL60%硝酸（UP），用高純水稀釋至刻度，配制成含2.00mg/L Na、Mg、Al、Ca四元工作儲存標(biāo)準(zhǔn)，移至專用試劑瓶內(nèi)存儲備用。

2）四元校驗(yàn)儲存標(biāo)準(zhǔn);

用移液槍分別移取2.00mL Na、Mg、Al、Ca B標(biāo)準(zhǔn)溶液母液于1000mL潔凈專用容量瓶中，加入1.00mL60%硝酸（UP），用高純水稀釋至刻度，配制成含2.00mg/L Na、Mg、Al、Ca四元校驗(yàn)儲存標(biāo)準(zhǔn)，移至專用試劑瓶內(nèi)存儲備用。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)工作點(diǎn)的配制

1）A工作混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（純水體系）

用移液槍移分別取0.50mL、1.00mL、2.00mL、2.50mL四元工作儲存標(biāo)準(zhǔn)置于100mL潔凈專用容量瓶中，定容至刻度線，搖勻，配置成10μg/L、20μg/L、40μg/L、50μg/L標(biāo)準(zhǔn)樣品;

2）B校驗(yàn)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（純水體系）

用移液槍移取1.00mL四元校驗(yàn)儲存標(biāo)準(zhǔn)置于100mL潔凈專用容量瓶中，用高純水定容至刻度線，搖勻，配置成20μg/L校驗(yàn)樣品;

3）A工作混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（500mg/L硼酸體系）

用移液槍移取0.50mL、1.00mL、2.00mL、2.50mL四元工作儲存標(biāo)準(zhǔn)，并分別加入10mL 5000mg/L硼酸母液置于100mL潔凈專用容量瓶中，定容至刻度線，搖勻，配置成10μg/L、20μg/L、40μg/L、50μg/L含硼標(biāo)準(zhǔn)樣品;

4）B校驗(yàn)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（500mg/L硼酸體系）

用5.00mL移液槍移取1.00mL四元校驗(yàn)儲存標(biāo)準(zhǔn)，10mL 5000mg/L硼酸母置于100mL潔凈專用容量瓶中，用高純水定容至刻度線，搖勻，配置成20μg/L含硼校驗(yàn)樣品;

5）實(shí)驗(yàn)條件

儀器采用冷焰分析模式（CP）：

工作氣體流量：14L/min;霧化器流量：1.03L/min;射頻功率：550W;測量次數(shù)：5次;

6）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制及校驗(yàn)分析

試劑配制好后，待儀器穩(wěn)定，按儀器工作條件，將空白樣品（水基空白為高純水、硼基空白為500mg/L硼酸水）、標(biāo)準(zhǔn)樣品依次吸入分別繪制純水基體標(biāo)準(zhǔn)曲線和硼酸基體（500mg/L）標(biāo)準(zhǔn)曲線，待線性相關(guān)系數(shù)均大于0.995后，分別將不同基體校驗(yàn)樣品（QC）進(jìn)行測量，校驗(yàn)結(jié)果滿足實(shí)驗(yàn)室質(zhì)控曲線要求后，進(jìn)行樣品分析。

1.4 分析步驟

1）樣品來源

樣品均取自核電站一回路主系統(tǒng)水，樣1取自1號機(jī)組一回路水（硼濃度約1011mg/L），樣2取自3號機(jī)組一回路水（硼濃度約513mg/L）。

2）樣品處理

為了防止過高的硼濃度堵塞霧化器，且與標(biāo)準(zhǔn)樣品（硼酸基體）硼濃度接近，保證基體相近，將樣1稀釋2倍后進(jìn)行測量。

3）試樣分析

將樣1和樣2分別在純水基體標(biāo)準(zhǔn)曲線和硼酸基體（500mg /L）標(biāo)準(zhǔn)曲線中測量8次，得到相應(yīng)結(jié)果。

2 結(jié)果分析與討論

根據(jù)樣品信號計(jì)數(shù)，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中獲得樣品濃度值（μg / k g），回收率在90%～110%之間。

本研究采用單因素方差分析分別對兩個(gè)樣品每個(gè)元素進(jìn)行判定，例如：對樣1中的鈉在兩種基體下的分析結(jié)果（各8個(gè)）進(jìn)行P-value值計(jì)算。P-value表示觀測到的顯著水平，當(dāng)P-value>0.05表示沒有顯著差異，置信度為：95%。

根據(jù)計(jì)算含硼樣品樣1和樣2在兩種基體中四種元素P-value值均大于0.05，即沒有顯著差異。說明含硼樣品既可以在純水體系中分析，也可以在硼酸基體中分析。一回路樣品（硼基）和二回路樣品（水基）分析均可以采用較為便捷的純水基體方法測量，減少了試劑配制耗時(shí)，且一、二回路樣品分析無須在純水基體和硼酸基體中切換，極大提高了分析效率。含硼樣品在純水基體中分析只需將樣品硼濃度稀釋至500mg/L左右，硼濃度小于500mg/L的樣品直接分析即可，分析結(jié)束后需用2%GR級硝酸對進(jìn)樣管路進(jìn)行清洗。