一種四氟化釷粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種四氟化釷粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其對(duì)于鐵、鋁、鎳、錫、鋯、鎢、硅、砷、硼、鈣、鎘、鈮、鉛、鎂、錳、鉬、鋅、鈷、鉻、銅、鈦、釩，稀土元素鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鋱、釔37種元素測(cè)定。本發(fā)明成功建立了四氟化釷中37種雜質(zhì)元素含量的檢測(cè)方法，利用
【發(fā)明內(nèi)容】
中列舉的實(shí)驗(yàn)條件可以準(zhǔn)確測(cè)定四氟化釷中雜質(zhì)元素含量，滿足了生產(chǎn)和科研四氟化釷中雜質(zhì)元素含量檢測(cè)的要求。
【專利說(shuō)明】
-種四氣化社粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于建立四氣化社粉末中雜質(zhì)的化學(xué)檢測(cè)方法，具體設(shè)及到采用等離子體 質(zhì)譜法對(duì)四氣化社中37種雜質(zhì)元素含量進(jìn)行測(cè)定的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 社基烙鹽堆是利用四氣化社和二氧化社作為主要原料，二氧化社和四氣化社中雜 質(zhì)元素含量的高低和物理性能的好壞，直接影響到其作為核燃料在使用過(guò)程中元件的性 能，甚至影響到核反應(yīng)堆的安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外關(guān)于四氣化社中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法的研 究成果未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于依據(jù)四氣化社試樣溶解、分析條件選擇，建立四氣化社中鐵、 侶、儀、錫、錯(cuò)、鶴、神、棚、巧、儒、妮、鉛、儀、儘、鋼、鋒、鉆、銘、銅、鐵、饑，稀±元素銅、姉、錯(cuò)、 欽、衫、館、禮、鋪、鐵、巧、鎊、鏡、錯(cuò)、鋪、錠37種雜質(zhì)元素含量測(cè)定的檢測(cè)方法。
[0004] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:一種四氣化社粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其包 括如下步驟：
[000引對(duì)于鐵、侶、儀、錫、錯(cuò)、鶴、娃7種元素測(cè)定：
[0006] 稱取0.1~0.5克四氣化社樣品置于150mL的石英燒杯中，加入50mL硝酸，0.5mL乙 臘，蓋上石英表面皿于調(diào)溫電熱板上加熱溶解；
[0007] 完全溶解后，將溶液蒸至盡干，加入2mL、c化M)3)=3mol/L的硝酸溶液，冷卻至室 溫后轉(zhuǎn)移到已加入20mL萃取劑的60mL分液漏斗中；所述的萃取劑為Φ(二甲苯:憐酸Ξ下醋） = 3:1；
[000引萃取劑完全分層后將水相放入lOOmL容量瓶中，用體積百分比為1 %硝酸溶液稀釋 至刻度，獲得樣品溶液；
[0009] 然后在電感禪合等離子體質(zhì)譜儀上，采用霧化進(jìn)樣方式，在線加入錠-銅混合內(nèi)標(biāo) 溶液，W錠為內(nèi)標(biāo)校正儀器信號(hào)的漂移；
[0010] 測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后分別測(cè)定空白溶液和樣品溶液，計(jì)算樣品 中各待測(cè)元素的含量。
[0011] 如上一種四氣化社粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其包括如下步驟:對(duì)于神、棚、 巧、儒、妮、鉛、儀、儘、鋼、鋒、鉆、銘、銅、鐵、饑，稀上元素銅、姉、錯(cuò)、欽、衫、館、禮、鋪、鐵、巧、 鎊、鏡、錯(cuò)、鋪、錠30種元素測(cè)定；
[0012] 稱取0.1 g四氣化社樣品，置于150血的石英燒杯中，加入50mL硝酸，0.5血乙臘蓋上 石英表面皿于調(diào)溫電熱板上加熱溶解；
[0013] 完全溶解后，將溶液蒸至盡干，加入2mL、C化M)3 ) = 3mol/L的硝酸溶液，冷卻至室 溫后轉(zhuǎn)移至lOOmL容量瓶中，用體積百分比為1%硝酸溶液稀釋至刻度;取lOmL樣品溶液至 50mL容量瓶中，用體積百分比為1 %硝酸溶液稀釋至刻度；
[0014] 在電感禪合等離子體質(zhì)譜儀上，采用霧化進(jìn)樣方式，在線加入錠-銅混合內(nèi)標(biāo)溶 液，鐵、饑、銘、儀、銅、神、錯(cuò)W銅為內(nèi)標(biāo)，其它元素 W錠為內(nèi)標(biāo)校正儀器信號(hào)的漂移；
[0015] 測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后分別測(cè)定空白溶液和樣品溶液，計(jì)算試樣 中各待測(cè)元素的含量。
[0016] 如上所述的一種四氣化社粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其按各共存元素干擾和 溶液體系相互干擾情況配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，如表1和表2所示。
[0017] 表1系列標(biāo)準(zhǔn)溶液 [001 引
[0022] 如上所述的一種四氣化社粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，
[0023] 當(dāng)取樣量為0.1 g~0.5g時(shí)，各元素的分析范圍：
[0024] As、Nb、Ni、Sn、Zn、Cr、Cu、Zr、Ti、V、W為化g/g~100μg/g;
[0025] B、Cd、Co、Mo、Mn為0.化g/g~10yg/g;
[00%] Pb 為化 g/g ~250yg/g;
[0027] A1、化、]\%、化、51為2〇4邑/邑~20化邑/邑；
[0028] 5111、611、6(1、〇7為0.054邑/邑~2.化邑/邑；
[00 巧]La、Ce、Pr、Nd、Ho、Er、Tm、Tb、孔、Lu、Y為 0.化g/g ~25yg/g。
[0030] 如上所述的一種四氣化社粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其所述的加入50mL硝 酸，該硝酸為優(yōu)級(jí)純，15.5mol/L。
[0031] 本發(fā)明的效果在于：本發(fā)明成功建立了四氣化社中37種雜質(zhì)元素含量的檢測(cè)方 法，利用
【發(fā)明內(nèi)容】
中列舉的實(shí)驗(yàn)條件可W準(zhǔn)確測(cè)定四氣化社中雜質(zhì)元素含量(范圍見(jiàn)表1)， 滿足了生產(chǎn)和科研四氣化社中雜質(zhì)元素含量檢測(cè)的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的一種四氣化社粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方 法。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 本發(fā)明所述的一種四氣化社粉末中37種雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其包括如下步 驟：
[00對(duì)（1)對(duì)于鐵、侶、儀、錫、錯(cuò)、鶴、娃7種元素測(cè)定
[0036] 稱取0.3000克四氣化社樣品置于150mL的石英燒杯中，加入50mL硝酸（優(yōu)級(jí)純， 15.5mol/L)，0.5mL乙臘，蓋上石英表面皿于調(diào)溫電熱板上加熱溶解；
[0037] 完全溶解后，將溶液蒸至盡干，加入2mL、c化M)3)=3mol/L的硝酸溶液，冷卻至室 溫后轉(zhuǎn)移到已加入20mL萃取劑的60mL分液漏斗中；所述的萃取劑為Φ(二甲苯:憐酸Ξ下醋） = 3:1；
[0038] 萃取劑完全分層后將水相放入lOOmL容量瓶中，用1 % (體積份數(shù))硝酸溶液稀釋至 刻度，獲得樣品溶液；
[0039] 然后在電感禪合等離子體質(zhì)譜儀上，采用霧化進(jìn)樣方式，在線加入錠-銅混合內(nèi)標(biāo) 溶液，W錠為內(nèi)標(biāo)校正儀器信號(hào)的漂移；
[0040] 測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后分別測(cè)定空白溶液和樣品溶液，計(jì)算樣品 中各待測(cè)元素的含量；
[0041] (2)其它30種元素測(cè)定
[0042] 神、棚、巧、儒、妮、鉛、儀、儘、鋼、鋒、鉆、銘、銅、鐵、饑，稀±元素銅、姉、錯(cuò)、欽、衫、 館、令L、鋪、鐵、巧、鎊、鏡、錯(cuò)、鋪、錠；
[0043] 稱取0.1 g四氣化社樣品，置于150血的石英燒杯中，加入50mL硝酸，0.5血乙臘蓋上 石英表面皿于調(diào)溫電熱板上加熱溶解；
[0044] 完全溶解后，將溶液蒸至盡干，加入2mL、c化M)3)=3mol/L的硝酸溶液，冷卻至室 溫后轉(zhuǎn)移至lOOmL容量瓶中，用1 % (體積份數(shù)）硝酸溶液稀釋至刻度；取lOmL樣品溶液至 50mL容量瓶中，用1 % (體積份數(shù))硝酸溶液稀釋至刻度；
[0045] 在電感禪合等離子體質(zhì)譜儀上，采用霧化進(jìn)樣方式，在線加入錠-銅混合內(nèi)標(biāo)溶 液，鐵、饑、銘、儀、銅、神、錯(cuò)W銅為內(nèi)標(biāo)，其它元素 W錠為內(nèi)標(biāo)校正儀器信號(hào)的漂移；
[0046] 測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后分別測(cè)定空白溶液和樣品溶液，計(jì)算試樣 中各待測(cè)元素的含量。
[0047] 按各共存元素干擾和溶液體系相互干擾情況配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，如表1和表2所 /J、- ο
[004引表1系列標(biāo)準(zhǔn)溶液
[0049]
[0052] 當(dāng)取樣量為0.1 g~0.5g時(shí)，各元素的分析范圍：
[0053] As、Nb、Ni、Sn、Zn、Cr、Cu、Zr、Ti、V、W為化g/g~100μg/g;
[0054] 6、〔(1、〔〇、]\1〇、]\1]1為0.化邑/邑~1〇4邑/邑；
[0055] Pb 為化 g/g ~250yg/g;
[0056] A1、化、]\%、(：曰、51為2〇4邑/邑~20化邑/邑；
[0057] 5111、611、6(1、〇7為0.054邑/邑~2.化邑/邑；
[005引 La、Ce、Pr、Nd、Ho、Er、Tm、Tb、孔、Lu、Y為 0.化g/g ~25yg/g。
[0059] 本發(fā)明稱取0.1000~0.5000克四氣化社樣品進(jìn)行溶解實(shí)驗(yàn)，分別采用碳酸錠，硝 酸和鹽酸、濃硝酸和高氯酸、濃硝酸，Ξ氯化侶-鹽酸和Ξ氯化侶-硝酸等方法進(jìn)行溶樣試 驗(yàn)。四氣化社在加熱條件下，用濃硝酸、Ξ氯化侶-鹽酸和Ξ氯化侶-硝酸也能使其完全溶 解。但使用Ξ氯化侶會(huì)引入大量侶，增加雜質(zhì)檢測(cè)難度，因而選擇使用濃硝酸溶解。
[0060] 質(zhì)譜法檢測(cè)中，基體干擾是主要干擾。因而，在檢測(cè)過(guò)程中需要選擇合適的基體濃 度W保證樣品中雜質(zhì)元素抑制情況穩(wěn)定。
[0061 ] 通過(guò)對(duì)同一試樣，選取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1. Omg/mL不同基體濃度進(jìn)行對(duì)比試 驗(yàn)，內(nèi)標(biāo)受社基體抑制影響較為明顯，在1 .Omg/mL時(shí)，已經(jīng)降低至10%~25%之間。基體濃 度在0.2mg/mL時(shí)，試樣中雜質(zhì)回收率相對(duì)較好，因此選擇基體濃度0.2mg/mL。
[0062] 通過(guò)基體分離，將社基體與雜質(zhì)元素分離，可W有效降低基體干擾。分別采用憐酸 Ξ下醋一二甲苯、憐酸Ξ下醋一四氯化碳萃取劑萃取分離基體社，對(duì)O.lg樣品分別在Imol/ 1、2111〇1/1、3111〇1/1、4111〇1/1、5111〇1/1、6111〇1/1、7111〇1/1的硝酸介質(zhì)下，用20血萃取劑萃取一次、 20mL萃取劑連續(xù)萃取兩次、40mL萃取劑萃取一次(定容體積為lOmL)，對(duì)萃取后殘余的社量 進(jìn)行測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)最終確定采用二甲苯-TBP作為萃取劑，進(jìn)行常規(guī)雜質(zhì)元素分離檢測(cè)試驗(yàn)。 5.4內(nèi)標(biāo)元素選擇
[0063] ICP-MS分析過(guò)程中需要使用內(nèi)標(biāo)來(lái)校正儀器漂移和基體抑制。常用的內(nèi)標(biāo)元素有 錠、銅、飽等元素。不同內(nèi)標(biāo)元素受基體抑制等情況不同，對(duì)儀器信號(hào)校正效果不同，可能會(huì) 對(duì)元素檢測(cè)結(jié)果有不同影響。本試驗(yàn)考察了錠、銅和飽作為內(nèi)標(biāo)元素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響進(jìn) 行比較。試驗(yàn)確定鐵、饑、銘、儀、銅、神、錯(cuò)W銅為內(nèi)標(biāo)，其它元素 W錠為內(nèi)標(biāo)校正儀器信號(hào) 的漂移。
[0064] 表1四氣化社中雜質(zhì)元素的測(cè)定范圍yg/g
[00 化]
[0066] 在本方法確定的分析條件下，平行稱取6個(gè)試樣，測(cè)量37種雜質(zhì)元素含量。將雜質(zhì) 元素標(biāo)準(zhǔn)溶液置于燒杯中，加入0.1 g試樣，按方法確定的操作步驟，進(jìn)行方法的精密度和加 入回收率試驗(yàn)，對(duì)5倍雜質(zhì)檢測(cè)下限加入回收試驗(yàn)，平行測(cè)定6個(gè)數(shù)據(jù)。各待測(cè)元素的精密度 均優(yōu)于10 %。平均回收率在90 %~110 %之間，達(dá)到預(yù)期試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。
[0067] 本文采用等離子體質(zhì)譜法測(cè)定四氣化社中37種雜質(zhì)元素含量。研究了四氣化社試 樣的溶解條件、檢出限、基體濃度條件、酸度條件、霧化器流量、內(nèi)標(biāo)元素，考察了基體干擾 和共存元素干擾，采用萃取分離技術(shù)消除了部分元素的基體干擾。各元素相關(guān)系數(shù)r不小于 0.999。當(dāng)取樣量為0.1邑~0.5邑時(shí)，各元素的分析范圍：43、抓、化、511、211、化、加、化、11、￥、￥ 為化旨/旨~10化旨/旨;8、〔(1、〔〇、]\1〇、]\1]1為0.化旨/旨~104旨/旨;？13為扣旨/旨~25化旨/旨;41^6、]\1邑、 0曰、5;[為2〇4邑/邑~20化邑/邑；5111、611、6(1、〇7為0.054邑/邑~2.扣邑/邑；1^日、〔6、？1'、刷、化、61'、町1、 Tb、孔、Lu、Y為O.^ig/g~2^g/g。方法精密度均優(yōu)于10%，平均回收率在90%~110%之間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種四氟化釷粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其特征在于:該方法包括如下步驟： 對(duì)于鐵、鋁、鎳、錫、鋯、鎢、硅7種元素測(cè)定： 稱取0.1~0.5克四氟化釷樣品置于150mL的石英燒杯中，加入50mL硝酸，0.5mL乙腈，蓋 上石英表面皿于調(diào)溫電熱板上加熱溶解； 完全溶解后，將溶液蒸至盡干，加入2mL、c (HN〇3) = 3mol/L的硝酸溶液，冷卻至室溫后轉(zhuǎn) 移到已加入20mL萃取劑的60mL分液漏斗中；所述的萃取劑為Φ(二甲苯:磷酸三丁酯）=3:1; 萃取劑完全分層后將水相放入lOOmL容量瓶中，用體積百分比為1%硝酸溶液稀釋至刻 度，獲得樣品溶液； 然后在電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上，采用霧化進(jìn)樣方式，在線加入銠-銦混合內(nèi)標(biāo)溶 液，以銠為內(nèi)標(biāo)校正儀器信號(hào)的漂移； 測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后分別測(cè)定空白溶液和樣品溶液，計(jì)算樣品中各 待測(cè)元素的含量。2. -種四氟化釷粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其特征在于:該方法包括如下步驟:對(duì) 于砷、硼、鈣、鎘、鈮、鉛、鎂、錳、鉬、鋅、鈷、鉻、銅、鈦、釩，稀土元素鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、 鋪、欽、?耳、鎊、鏡、錯(cuò)、鋪、?乙30種兀素測(cè)定； 稱取〇. 1 g四氟化釷樣品，置于150mL的石英燒杯中，加入50mL硝酸，0.5mL乙腈蓋上石英 表面皿于調(diào)溫電熱板上加熱溶解； 完全溶解后，將溶液蒸至盡干，加入2mL、c (HN〇3) = 3mol/L的硝酸溶液，冷卻至室溫后轉(zhuǎn) 移至100mL容量瓶中，用體積百分比為1 %硝酸溶液稀釋至刻度;取10mL樣品溶液至50mL容 量瓶中，用體積百分比為1 %硝酸溶液稀釋至刻度； 在電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上，采用霧化進(jìn)樣方式，在線加入銠-銦混合內(nèi)標(biāo)溶液，鈦、 釩、鉻、鎳、銅、砷、鋯以銦為內(nèi)標(biāo)，其它元素以銠為內(nèi)標(biāo)校正儀器信號(hào)的漂移； 測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后分別測(cè)定空白溶液和樣品溶液，計(jì)算試樣中各 待測(cè)元素的含量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氟化釷粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其特征在 于:按各共存元素干擾和溶液體系相互干擾情況配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，如表1和表2所示。 表1系列標(biāo)準(zhǔn)溶液4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氟化釷粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其特征在 于： 當(dāng)取樣量為〇. lg~〇.5g時(shí)，各元素的分析范圍： As、Nb、Ni、Sn、Zn、Cr、Cu、Zr、Ti、V、W^jlyg/g~100yg/g; B、Cd、Co、Mo、MnS〇.lyg/g~10yg/g; Pb為5yg/g~250yg/g; A1、Fe、Mg、Ca、Si為20yg/g~200yg/g; Sm、Eu、Gd、DyS〇.05yg/g~2.5yg/g; La、Ce、Pr、Nd、Ho、Er、Tm、Tb、Yb、Lu、YS〇.5yg/g~25yg/g。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種四氟化釷粉末中雜質(zhì)元素含量測(cè)定方法，其特征在 于:所述的加入50mL硝酸，該硝酸為優(yōu)級(jí)純，15.5mol/L。
【文檔編號(hào)】G01N27/62GK105823821SQ201511020680
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日
【發(fā)明人】楊永明, 趙永紅, 董世哲, 陳艷宏, 楊利春
【申請(qǐng)人】中核北方核燃料元件有限公司