郭國(guó)龍，王春葉，龔明明，王林根

(核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149)

ICP-AES法測(cè)定載鈾樹脂中的微量鉬和鋯

郭國(guó)龍，王春葉，龔明明，王林根

(核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149)

建立了電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)法同時(shí)測(cè)定載鈾樹脂中的微量鉬和鋯，研究了樹脂樣品灰化條件、溶樣方法等對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。采用CL-TBP萃淋樹脂色層分離技術(shù)分離鈾，然后以ICP-AES法測(cè)定鉬和鋯，6次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于3%，鉬、鋯加標(biāo)回收率分別為94.4%～104.8%、96.0%～101.5%，測(cè)定結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度均較好。

ICP-AES；鈾；萃淋樹脂；Mo；Zr；測(cè)定

離子交換樹脂廣泛用于鈾水冶中。浸出液中雜質(zhì)元素含量過高時(shí)，易導(dǎo)致樹脂“中毒”，從而影響鈾的分離效果。離子交換樹脂的分子結(jié)構(gòu)大多為苯乙烯二乙烯苯骨架，直接測(cè)定其中的無機(jī)重金屬離子有一定難度，需要事先除去有機(jī)物。目前，樹脂處理方法主要是灰化法，樹脂樣品于馬弗爐中高溫灰化后體積減小，可測(cè)定其中的重金屬元素。

對(duì)樣品中鉬和鋯的測(cè)定方法研究有很多[1-6]，但對(duì)載鈾飽和樹脂中鉬和鋯的測(cè)定方法研究未見報(bào)道。試驗(yàn)研究了將載鈾飽和樹脂經(jīng)馬弗爐高溫灰化，然后以電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)法同時(shí)測(cè)定其中的微量鉬和鋯。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，Optima5300DV型，美國(guó)Perkin Elmer公司(工作條件：輔助氣體流量0.2 L/min，霧化器流量0.8 L/min，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速1.5 L/min，高頻發(fā)生器功率1300 W，垂直觀測(cè)，讀數(shù)2次，進(jìn)樣延時(shí)20 s，鉬和鋯的分析譜線分別為202和344)；高溫馬弗爐，天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司。

CL-TBP萃淋樹脂：粒度70～100目，核工業(yè)北京化工冶金研究院產(chǎn)品，使用前，用去離子水浸泡24 h；

Mo標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 μg/mL，GBW(E)080350，核工業(yè)北京化工冶金研究院產(chǎn)品；

Zr標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 μg/mL，GBW(E)080359，核工業(yè)北京化工冶金研究院產(chǎn)品；

硝酸，鹽酸，氫氟酸：MOS級(jí)，北京化學(xué)試劑研究所產(chǎn)品；

除特殊說明外，試驗(yàn)用水均為去離子水。

1.2 CL-TBP色層柱的制備

將浸泡好的萃淋樹脂裝入直徑為10 mm的石英色層柱中，樹脂床凈高度為120 mm，用3 mol/L HNO3平衡后待用。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

稱取1 g(精確到0.000 1 g)干樹脂，用濾紙包裹后放入瓷坩堝中，用少量水潤(rùn)濕，加蓋，置于馬弗爐中，于300 ℃下低溫炭化2 h，再升溫至700 ℃灼燒灰化4 h。

1.3.2 樣品溶解

將樹脂灰化物轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯燒杯中，加入3 mL HCl，1 mL HNO3，3滴HF，電熱板上加熱至完全溶解，低溫蒸至近干，取下稍冷后再用2 mL 3 mol/L HNO3溶解，冷卻至室溫，待用。

1.3.3 鈾與雜質(zhì)元素的分離

將樣品溶解液轉(zhuǎn)入預(yù)先用3 mol/L HNO3平衡的色層柱，頂端進(jìn)入，過柱分離，控制流速為1 mL/min。過柱后，用3 mL 3 mol/L HNO3分3次洗滌試樣燒杯，洗滌液入色層柱，然后用3 mol/L HNO3淋洗色層柱，棄去前2 mL洗液后，用10 mL石英容量瓶接收至刻度。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 樹脂灰化方式對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

稱取3份萃淋樹脂各1.000 0 g，分別采用不同方式進(jìn)行灰化，并對(duì)灰化物進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1。

表1 灰化方式對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

灰化方式1：將樹脂置于瓷坩堝中，加蓋，置于馬弗爐中，升溫至700 ℃灼燒灰化4h；

灰化方式2：將樹脂置于瓷坩堝中，加蓋，置于馬弗爐中，升溫至300 ℃低溫炭化2 h，再升溫至700 ℃灼燒灰化4 h；

灰化方式3：將樹脂用濾紙包裹后放入瓷坩堝中，用少量水潤(rùn)濕，加蓋，置于馬弗爐中，升溫至300 ℃低溫炭化2 h，再升溫至700 ℃灼燒灰化4 h。

由表1可知：采用灰化方式1、2，測(cè)定結(jié)果偏低，可能是灼燒過程中樹脂飛濺到坩堝內(nèi)壁和坩堝蓋上，不易處理干凈所致；第3種灰化方式用濾紙將樹脂包裹，可避免灼燒過程中的飛濺，在溶樣過程中樣品容易轉(zhuǎn)移干凈，測(cè)定結(jié)果較好。綜合考慮，試驗(yàn)確定選擇第3種灰化方式。

2.2 灰化時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

稱取4份樣品各1.000 0 g，采用第3種灰化方式，300 ℃下低溫炭化2 h后，再于700 ℃下灼燒灰化，灼燒灰化時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響見表2。

表2 灼燒時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

由表2可知：樣品灼燒灰化2 h，測(cè)定結(jié)果偏低，這可能是樹脂有機(jī)骨架沒有完全炭化，在溶樣過程中部分樣品不溶解所致；灼燒灰化3 h以上，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定。綜合考慮，確定灰化時(shí)間以4 h為宜。

2.3 溶樣條件對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

稱取3份樣品各1.000 0 g，采用第3種方式灰化處理，按不同方法進(jìn)行溶解，再用CL-TBP萃取色層法分離鈾，之后測(cè)定Mo和Zr，結(jié)果見表3。

表3 不同溶樣方法對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

溶解方法1: 加入3 mL HNO3低溫加熱溶解并蒸至近干，再用2 mL 3 mol/L HNO3溶解；

溶解方法2: 加入3 mL HCl，1 mL HNO3，低溫加熱溶解并蒸至近干，再用2 mL 3 mol/L HNO3溶解；

溶解方法3: 加入3 mL HCl，1 mL HNO3，3滴HF，低溫加熱溶解并蒸至近干，再用2 mL 3 mol/L HNO3溶解。

由表3可知：3種溶樣方法對(duì)Mo的測(cè)定結(jié)果影響不大；采用第3種方法溶樣，Zr測(cè)定結(jié)果最好。這可能是樣品灼燒后，Zr的化學(xué)穩(wěn)定性更高，不易溶于鹽酸和硝酸，但在HF存在下可與F-形成配位化合物而溶解。試驗(yàn)選擇第3種方法溶樣。

2.4 基體對(duì)被測(cè)元素的影響

由于載鈾飽和樹脂中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)20%以上，而鈾是多譜線元素，譜線非常密集，會(huì)對(duì)被測(cè)元素的測(cè)定有影響，在測(cè)定之前需將鈾分離。試驗(yàn)采用CL-TBP萃取色層分離法，在3 mol/L硝酸介質(zhì)中，使鈾吸附在CL-TBP萃淋樹脂上，將其與待測(cè)元素分離。

2.5 鉬和鋯工作曲線的繪制

將Mo和Zr標(biāo)準(zhǔn)溶液用3 mol/L HNO3稀釋，制得一系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，然后測(cè)定光譜強(qiáng)度，繪制工作曲線，Mo和Zr的工作曲線及回歸方程分別如圖1、2所示。

圖1 Zr工作曲線

圖2 Mo工作曲線

2.6 方法的精密度

稱取相同質(zhì)量同一樣品6份，按試驗(yàn)方法處理后測(cè)定Mo、Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算6次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果見表4。可知，Mo和Zr的6次平行測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，測(cè)定結(jié)果較為穩(wěn)定。

表4 方法的精密度(n=6)

2.7 方法加標(biāo)回收試驗(yàn)

取相同質(zhì)量同一樣品溶解液樣品3份，分別添加一定量Mo和Zr標(biāo)準(zhǔn)溶液，按試驗(yàn)方法處理后測(cè)定Mo和Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)加入回收率，結(jié)果見表5?？芍?，Mo加標(biāo)回收率為94.4%～104.8%，Zr加標(biāo)回收率為96.0%～101.5%，測(cè)定結(jié)果較好。

表5 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

載鈾樹脂通過高溫灼燒灰化，其中的有機(jī)骨架易溶于王水和加入少量氫氟酸的溶液中，在3 mol/L HNO3酸度下用CL-TBP萃淋樹脂分離鈾，然后采用ICP-AES法測(cè)定鉬和鋯，測(cè)定結(jié)果精密度較好，準(zhǔn)確度較高。此方法用于載鈾樹脂中鉬、鋯的測(cè)定，結(jié)果較好。

[1] 劉小龍，任萌，李佳，等.D296樹脂吸附分離鋯鉿試驗(yàn)研究[J].濕法冶金，2015，34(6)：474-477.

[2] 宋金如，鄭全偉，劉英，等.從高純氧化鈧中分離微量鐵、鋯的研究[J].濕法冶金，2004， 23(3)：151-156.

[3] 費(fèi)浩，王樹安，廖志海，等.八氧化三鈾中鋯的測(cè)定[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2008，25(5)：784-787.

[4] 周麗彬，孫立梅，鄭蓉.鈾鉬共存體系中低濃度鈾和鉬的測(cè)定[J].濕法冶金，2003，22(2)：106-111.

[5] 韓湘才，廖海波，楊喆.分光光度法(硫脲還原法)測(cè)定礦石及冶金渣中鉬含量[J].分析儀器，2014(6)：33-35.

[6] 白小葉，遲愛玲.鉬鐵合金中鉬的測(cè)定[J].有色礦冶，2012，28(6)：54-55.

Determination of Trace Mo and Zr in Resin Loading Uranium by Inductively Coupled Plasma-atomic Emission Spectrometry

GUO Guolong,WANG Chunye,GONG Mingming,WANG Lin′gen

(BeijingResearchInstituteofChemicalEngineeringandMetallurgy,CNNC,Beijing101149,China)

The determination method of trace Mo and Zr in resin loading uranium by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry was established.The effects of different ways of incineration and dissolving sample on determination of trace Mo and Zr were examined.Mo and Zr were determined by ICP-AES after separation U using CL-TBP levextrel resin.The RSD of determination results for Mo and Zr are all less than 3%.The recoveries of Mo and Zr are 94.4%-104.8%,96.0%-101.5%,respectively.The precision and accuracy of determination results are satisfactory.

ICP-AES；uranium；levextrel resins；Mo；Zr；determination

2016-07-14

郭國(guó)龍(1983-)，男，江西樂安人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)殁櫟V冶分析。

O657.3

A

1009-2617(2017)02-0161-03

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.02.017