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(zhì)元素的測定方法，除用化學(xué)法及原子吸收光譜法外，主要采用經(jīng)典的發(fā)射光譜法，以及后來發(fā)展起來的化學(xué)分離發(fā)射光譜法，近年來多采用ICP-AES法。ICP-AES分析技術(shù)具有檢出限低，測量動態(tài)范圍寬，基體效應(yīng)小，準(zhǔn)確度好，精密度高，可多元素同時測定的特點。鈾中雜質(zhì)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(jié)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(jìn)行研究，實現(xiàn)了鈾中待測雜質(zhì)元素與基體的分離，用ICP-AES法進(jìn)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(zhì)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(zhuǎn)化為硝酸鈾酰后，在5mol/L HNO3介質(zhì)中，通過TBP萃淋樹脂色譜柱使鈾與雜質(zhì)元素分離，鈾吸附在萃取樹脂上，而雜質(zhì)元素被淋洗下來，用ICP光譜儀測定雜質(zhì)元素的含量。

1.2 儀器和設(shè)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(nèi)徑8 mm，內(nèi)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(zhuǎn)入用5mol/L硝酸溶液平衡好的色譜分離柱內(nèi)進(jìn)行分離，并以5mol/L硝酸溶液淋洗雜質(zhì)元素，棄去前2mL，收集后10mL流出液。在ICP光譜儀上進(jìn)行測定，計算各雜質(zhì)元素的含量[2]。

2 結(jié)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(jié)果表明：采用TBP萃淋樹脂進(jìn)行鈾與雜質(zhì)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(zhì)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(jìn)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(jié)果表明，在5mol/L硝酸介質(zhì)下，當(dāng)鈾絕對量小于1000mg時，經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)溶液，加熱濃縮至約0．5mL，轉(zhuǎn)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(jìn)行ICP-AES測定，繪制淋洗曲線。結(jié)果表明，各元素在第3～10mL范圍內(nèi)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(zhì)元素含量。

（4）鈾對光譜測定的影響。在含有待測雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別加入不同量的鈾，按實驗方法測定雜質(zhì)元素的含量。鈾對待測雜質(zhì)元素光譜測定的影響實驗表明，當(dāng)鈾量為30μg時，待測雜質(zhì)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(guān)系數(shù)等進(jìn)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(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，按3σ計算檢出限和方法測量下限。實驗結(jié)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(jìn)行6次取樣分析，并做加標(biāo)回收實驗，取6次測定結(jié)果計算回收率和精密度。結(jié)果表明各元素的回收率在90%～110%之間，RSD優(yōu)于10%。

3 實驗結(jié)論

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

（2）該方法可用于三氧化鈾中25種雜質(zhì)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%。