三氧化鈾中25種雜質元素的ICP-AES法測定

覃波 夏占國 李吉花 張海明 胡亞莉 晁余濤 楊小晶

中核四〇四有限公司第三分公司 甘肅蘭州 732850

雜質元素的測定方法，除用化學法及原子吸收光譜法外，主要采用經典的發(fā)射光譜法，以及后來發(fā)展起來的化學分離發(fā)射光譜法，近年來多采用ICP-AES法。ICP-AES分析技術具有檢出限低，測量動態(tài)范圍寬，基體效應小，準確度好，精密度高，可多元素同時測定的特點。鈾中雜質的分離方法主要有離子交換法、溶劑萃取法和萃取色譜法。萃取色譜法的特點是將溶劑萃取的選擇性和離子交換的高效性結合起來，兼具了前兩者的優(yōu)點，分離效果好，可同時分離多種元素[1]。

本文采用TBP萃淋樹脂分離鈾，對分離條件進行研究，實現(xiàn)了鈾中待測雜質元素與基體的分離，用ICP-AES法進行測定，建立了三氧化鈾中 Ag、Al、As、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、V、Zn等25種微量雜質元素測定的分析方法。

1 實驗部分

1.1 方法原理

將樣品溶解轉化為硝酸鈾酰后，在5mol/L HNO3介質中，通過TBP萃淋樹脂色譜柱使鈾與雜質元素分離，鈾吸附在萃取樹脂上，而雜質元素被淋洗下來，用ICP光譜儀測定雜質元素的含量。

1.2 儀器和設備

（1）IRIS Intrepid II XSP /Glove光譜儀，美國TJA公司，CID檢測器，石英垂直霧化器，旋流霧化室。

（2）TBP萃取色譜分離柱，內徑8 mm，內裝60% TBP萃淋樹脂，樹脂床高160 mm，流速0．8mL/min，用5mol/L硝酸溶液淋洗后備用。

1.3 試劑與材料

（1）TBP萃淋樹脂：80～120目，含60%TBP，用水浸泡一天，并沖洗干凈備用。

（2）硝酸，電子純。

（3）氬氣 (Ar)，φ(Ar)≥ 99．99%。

1.4 實驗步驟

稱取三氧化鈾樣品500mg，于石英坩鍋中，用2mL濃硝酸加熱溶解，并濃縮蒸至近干，加入0．5mL5mol/L硝酸溶液。轉入用5mol/L硝酸溶液平衡好的色譜分離柱內進行分離，并以5mol/L硝酸溶液淋洗雜質元素，棄去前2mL，收集后10mL流出液。在ICP光譜儀上進行測定，計算各雜質元素的含量[2]。

2 結果和討論

2.1 分離條件的選擇

（1）淋洗液濃度試驗。分別試驗了2mol/mL～7mol/mL 硝酸作為淋洗液，試驗結果表明：采用TBP萃淋樹脂進行鈾與雜質元素分離，用3mol/mL～6 mol/mL的硝酸溶液作為淋洗液，分離效果較好。本試驗采用5 mol/mL硝酸溶液作為雜質元素的淋洗液。

（2）色譜柱吸附能力和鈾的解吸。分別?。?00～1100）mg的鈾，加入萃取色譜柱進行分離，并用5mol/L 硝酸溶液淋洗，收集15mL淋洗液，測定其中鈾濃度。實驗結果表明，在5mol/L硝酸介質下，當鈾絕對量小于1000mg時，經TBP萃淋樹脂色譜柱分離后，淋洗液中殘留的鈾量低于10μg。吸附在色譜柱上的鈾，可用水將其解吸下來。

（3）淋洗曲線。取一定量的標準溶液，加熱濃縮至約0．5mL，轉入5mol/L硝酸平衡過的色譜柱中，并用同種溶液淋洗，每1mL收集一次，進行ICP-AES測定，繪制淋洗曲線。結果表明，各元素在第3～10mL范圍內可淋洗完全，因此采用棄去前2mL，再接收10mL淋洗液即可定量測定樣品中雜質元素含量。

（4）鈾對光譜測定的影響。在含有待測雜質元素的標準溶液中，分別加入不同量的鈾，按實驗方法測定雜質元素的含量。鈾對待測雜質元素光譜測定的影響實驗表明，當鈾量為30μg時，待測雜質元素的光譜測定仍不受影響[3]。

2.2 分析線、檢出限及測量下限

對各元素分析線的譜峰干擾、背景、曲線線性和相關系數(shù)等進行分析比較，確定分析線（Ag328．0、Al396．1、 As189．0、Ba455．4、Be313．0、Bi223．0、Ca317．9、Cd226．5 、Cr283．5、Cu324．7、Fe259．9、K766．4、Li670．7、Mg279．5、Mn257．6、Mo202．0、Na589．5、Ni231．6、Pb220．3、Sb206．8、Sn189．9、Sr407．7、Ti323．4、V309．3、Zn213．8）。采用空白溶液測定 10 次，統(tǒng)計測量結果的標準偏差σ，按3σ計算檢出限和方法測量下限。實驗結果表明，在確定譜線下，各元素的檢出限在（0．0003～0．06）μg/mL之間，對500mg的三氧化鈾樣品，各元素的測定下限在（0．1 ～ 1．0）μg/g。

2.3 回收率和精密度實驗

采用三氧化鈾樣品，按照1．4實驗步驟進行6次取樣分析，并做加標回收實驗，取6次測定結果計算回收率和精密度。結果表明各元素的回收率在90%～110%之間，RSD優(yōu)于10%。

3 實驗結論

（1）采用選擇性好的TBP萃淋樹脂，利用萃取色譜分離技術，在5mol/L硝酸介質中，可定量分離鈾與待測雜質元素。

（2）該方法可用于三氧化鈾中25種雜質元素的定量分析，對500mg的三氧化鈾樣品，各元素的測定下限在（0．1～1．0）μg/g ，回收率在90%～110%之間，RSD優(yōu)于10%。