一種四氟化釷粉末中雜質元素含量測定方法
【專利摘要】本發明提供一種四氟化釷粉末中雜質元素含量測定方法，其對于鐵、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種元素測定。本發明成功建立了四氟化釷中37種雜質元素含量的檢測方法，利用
【發明內容】
中列舉的實驗條件可以準確測定四氟化釷中雜質元素含量，滿足了生產和科研四氟化釷中雜質元素含量檢測的要求。
【專利說明】
-種四氣化社粉末中雜質元素含量測定方法
技術領域
[0001] 本發明屬于建立四氣化社粉末中雜質的化學檢測方法，具體設及到采用等離子體 質譜法對四氣化社中37種雜質元素含量進行測定的方法。
【背景技術】
[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程中元件的性 能，甚至影響到核反應堆的安全運行。國內外關于四氣化社中雜質元素含量測定方法的研 究成果未見公開報道。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于依據四氣化社試樣溶解、分析條件選擇，建立四氣化社中鐵、 侶、儀、錫、錯、鶴、神、棚、巧、儒、妮、鉛、儀、儘、鋼、鋒、鉆、銘、銅、鐵、饑，稀±元素銅、姉、錯、 欽、衫、館、禮、鋪、鐵、巧、鎊、鏡、錯、鋪、錠37種雜質元素含量測定的檢測方法。
[0004] 實現本發明目的的技術方案:一種四氣化社粉末中雜質元素含量測定方法，其包 括如下步驟：
[000引對于鐵、侶、儀、錫、錯、鶴、娃7種元素測定：
[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譜儀上，采用霧化進樣方式，在線加入錠-銅混合內標 溶液，W錠為內標校正儀器信號的漂移；
[0010] 測定系列標準溶液，繪制標準曲線，然后分別測定空白溶液和樣品溶液，計算樣品 中各待測元素的含量。
[0011] 如上一種四氣化社粉末中雜質元素含量測定方法，其包括如下步驟:對于神、棚、 巧、儒、妮、鉛、儀、儘、鋼、鋒、鉆、銘、銅、鐵、饑，稀上元素銅、姉、錯、欽、衫、館、禮、鋪、鐵、巧、 鎊、鏡、錯、鋪、錠30種元素測定；
[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譜儀上，采用霧化進樣方式，在線加入錠-銅混合內標溶 液，鐵、饑、銘、儀、銅、神、錯W銅為內標，其它元素 W錠為內標校正儀器信號的漂移；
[0015] 測定系列標準溶液，繪制標準曲線，然后分別測定空白溶液和樣品溶液，計算試樣 中各待測元素的含量。
[0016] 如上所述的一種四氣化社粉末中雜質元素含量測定方法，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準溶液，如表1和表2所示。
[0017] 表1系列標準溶液 [001 引
[0022] 如上所述的一種四氣化社粉末中雜質元素含量測定方法，
[0023] 當取樣量為0.1 g~0.5g時，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元素含量測定方法，其所述的加入50mL硝 酸，該硝酸為優級純，15.5mol/L。
[0031] 本發明的效果在于：本發明成功建立了四氣化社中37種雜質元素含量的檢測方 法，利用
【發明內容】
中列舉的實驗條件可W準確測定四氣化社中雜質元素含量(范圍見表1)， 滿足了生產和科研四氣化社中雜質元素含量檢測的要求。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合具體實施例對本發明所述的一種四氣化社粉末中雜質元素含量測定方 法。
[0033] 實施例1
[0034] 本發明所述的一種四氣化社粉末中37種雜質元素含量測定方法，其包括如下步 驟：
[00對（1)對于鐵、侶、儀、錫、錯、鶴、娃7種元素測定
[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（優級純， 15.5mol/L)，0.5mL乙臘，蓋上石英表面皿于調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)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譜儀上，采用霧化進樣方式，在線加入錠-銅混合內標 溶液，W錠為內標校正儀器信號的漂移；
[0040] 測定系列標準溶液，繪制標準曲線，然后分別測定空白溶液和樣品溶液，計算樣品 中各待測元素的含量；
[0041] (2)其它30種元素測定
[0042] 神、棚、巧、儒、妮、鉛、儀、儘、鋼、鋒、鉆、銘、銅、鐵、饑，稀±元素銅、姉、錯、欽、衫、 館、令L、鋪、鐵、巧、鎊、鏡、錯、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 溫后轉移至lOOmL容量瓶中，用1 % (體積份數）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)硝酸溶液稀釋至刻度；
[0045] 在電感禪合等離子體質譜儀上，采用霧化進樣方式，在線加入錠-銅混合內標溶 液，鐵、饑、銘、儀、銅、神、錯W銅為內標，其它元素 W錠為內標校正儀器信號的漂移；
[0046] 測定系列標準溶液，繪制標準曲線，然后分別測定空白溶液和樣品溶液，計算試樣 中各待測元素的含量。
[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準溶液，如表1和表2所 /J、- ο
[004引表1系列標準溶液
[0049]
[0052] 當取樣量為0.1 g~0.5g時，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] 本發明稱取0.1000~0.5000克四氣化社樣品進行溶解實驗，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-硝酸等方法進行溶樣試 驗。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氯化侶會引入大量侶，增加雜質檢測難度，因而選擇使用濃硝酸溶解。
[0060] 質譜法檢測中，基體干擾是主要干擾。因而，在檢測過程中需要選擇合適的基體濃 度W保證樣品中雜質元素抑制情況穩定。
[0061 ] 通過對同一試樣，選取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1. Omg/mL不同基體濃度進行對比試 驗，內標受社基體抑制影響較為明顯，在1 .Omg/mL時，已經降低至10%~25%之間。基體濃 度在0.2mg/mL時，試樣中雜質回收率相對較好，因此選擇基體濃度0.2mg/mL。
[0062] 通過基體分離，將社基體與雜質元素分離，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的硝酸介質下，用20血萃取劑萃取一次、 20mL萃取劑連續萃取兩次、40mL萃取劑萃取一次(定容體積為lOmL)，對萃取后殘余的社量 進行測定。本實驗最終確定采用二甲苯-TBP作為萃取劑，進行常規雜質元素分離檢測試驗。 5.4內標元素選擇
[0063] ICP-MS分析過程中需要使用內標來校正儀器漂移和基體抑制。常用的內標元素有 錠、銅、飽等元素。不同內標元素受基體抑制等情況不同，對儀器信號校正效果不同，可能會 對元素檢測結果有不同影響。本試驗考察了錠、銅和飽作為內標元素對檢測結果的影響進 行比較。試驗確定鐵、饑、銘、儀、銅、神、錯W銅為內標，其它元素 W錠為內標校正儀器信號 的漂移。
[0064] 表1四氣化社中雜質元素的測定范圍yg/g
[00 化]
[0066] 在本方法確定的分析條件下，平行稱取6個試樣，測量37種雜質元素含量。將雜質 元素標準溶液置于燒杯中，加入0.1 g試樣，按方法確定的操作步驟，進行方法的精密度和加 入回收率試驗，對5倍雜質檢測下限加入回收試驗，平行測定6個數據。各待測元素的精密度 均優于10 %。平均回收率在90 %~110 %之間，達到預期試驗目標。
[0067] 本文采用等離子體質譜法測定四氣化社中37種雜質元素含量。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、內標元素，考察了基體干擾 和共存元素干擾，采用萃取分離技術消除了部分元素的基體干擾。各元素相關系數r不小于 0.999。當取樣量為0.1邑~0.5邑時，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。方法精密度均優于10%，平均回收率在90%~110%之間。
【主權項】
1. 一種四氟化釷粉末中雜質元素含量測定方法，其特征在于:該方法包括如下步驟： 對于鐵、鋁、鎳、錫、鋯、鎢、硅7種元素測定： 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 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譜儀上，采用霧化進樣方式，在線加入銠-銦混合內標溶 液，以銠為內標校正儀器信號的漂移； 測定系列標準溶液，繪制標準曲線，然后分別測定空白溶液和樣品溶液，計算樣品中各 待測元素的含量。2. -種四氟化釷粉末中雜質元素含量測定方法，其特征在于:該方法包括如下步驟:對 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、鋪、?乙30種兀素測定； 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 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譜儀上，采用霧化進樣方式，在線加入銠-銦混合內標溶液，鈦、 釩、鉻、鎳、銅、砷、鋯以銦為內標，其它元素以銠為內標校正儀器信號的漂移； 測定系列標準溶液，繪制標準曲線，然后分別測定空白溶液和樣品溶液，計算試樣中各 待測元素的含量。3. 根據權利要求1或2所述的一種四氟化釷粉末中雜質元素含量測定方法，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準溶液，如表1和表2所示。 表1系列標準溶液4. 根據權利要求1或2所述的一種四氟化釷粉末中雜質元素含量測定方法，其特征在 于： 當取樣量為〇. lg~〇.5g時，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. 根據權利要求1或2所述的一種四氟化釷粉末中雜質元素含量測定方法，其特征在 于:所述的加入50mL硝酸，該硝酸為優級純，15.5mol/L。
【文檔編號】G01N27/62GK105823821SQ201511020680
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月29日
【發明人】楊永明, 趙永紅, 董世哲, 陳艷宏, 楊利春
【申請人】中核北方核燃料元件有限公司