ICP–OES法测定八氧化三铀中杂质元素钨*

杜桂荣，牛洁，刘扬，王春叶

（核工业北京化工冶金研究院，北京 101149 ）

钨元素的定值比对是八氧化三铀成分分析用标准物质研制工作内容之一。铀化合物中钨元素的现有分析方法为化学光谱法［1］、分光光度法［2］、质谱法［3］、超热中子活性分析法［4］。化学光谱法和分光光度法操作程序繁杂，工作效率低，质谱法和超热中子活性分析法需要配备昂贵的仪器，普通实验室不具备测试条件。

笔者采用电感耦合等离子体发射光谱法测定八氧化三铀中的钨，分析速度快，仪器在实验室较为普及，克服了上述方法的缺点。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

原子发射光谱仪：Optima 5300 DV型，美国珀金埃尔默公司；

钨标准溶液：GBW（E）080358，1 000 μg／mL，核工业北京化工冶金研究院；

八氧化三铀中钨元素系列成分分析标准物质：GBW 04212，核工业国营812厂；

HNO3，HCl，HF：优级纯，市售；

聚四氟乙烯坩锅：25 mL；

CL–TBP萃淋树脂柱：柱高120 mm，柱径10 mm，填料粒径为0.154～0.180 mm，核工业北京化工冶金研究院。

1.2 仪器工作条件

载气流量：0.2 L／min；雾化气流量：0.8 L／min；泵速：1.5 L／min；功率：1 300 W；环境温度：22℃～25℃；环境湿度：10%～70%。

1.3 实验方法

(1)溶样：称取0.300 0 g已烘干样品于小烧杯中，加入2 mL浓HNO3，1 mL浓HCl，低温加热分解样品至近干，取下稍冷却，加入2 mL浓HNO3，3滴HF，再次低温加热至近干，取下稍冷，加入2 mL 3 mol／L 稀HNO3，低温加热至透亮，取下冷却至室温。

(2)CL–TBP萃淋树脂分离：将溶解好的样品转入CL–TBP萃淋树脂柱中，以3 mol／L 稀HNO3作为淋洗液，控制淋洗液流速为1 mL／min，用10 mL量筒开始接收淋洗液，树脂上部液体近干时，用3 mol／L HNO3少量多次洗涤溶样小烧杯，并入树脂中分离吸附，当量筒中接收液到达2 mL时，换成10 mL容量瓶接收。弃去量筒中接收液。

2 结果与讨论

2.1 溶样方案

称取4份0.300 0 g标准物质（GBW 04212），分别按照方案1～方案4溶样，测定结果见表1。

表1 不同溶样方案测定结果

由表1可知，溶样方案1～3，标准物质中的钨没有完全溶出；方案4中第2步骤中加入了少量HF，钨的测定结果与标准值(28±3.2)μg／g接近。据相关文献［5］可知：钨不溶于盐酸、硫酸和硝酸，只有王水或氢氟酸和硝酸的混合酸才能与钨发生反应。钨酸微溶于热水，溶于碱、氢氟酸和氨水，几乎不溶于酸。采用硝酸、盐酸、氢氟酸的组合可将铀化合物中的钨完全转化为可溶性化合态，故确定方案4为溶样方法。

2.2 淋洗液酸度

淋洗液酸度控制在能将铀能吸附在CL–TBP萃淋树脂上并与杂质元素完全分离。铀吸附在树脂上呈黄色，不同酸度淋洗，目视黄色树脂段下移情况，经比较，3 mol／L以上HNO3淋洗树脂，黄色树脂段不下移，故淋洗酸度选择3 mol／L的HNO3。

2.3 淋洗液流速

淋洗流速过快，杂质元素在达到10 mL的接收体积后还没有完全流出色层柱，杂质元素接收不完全，淋洗流速过慢，延长接收时间，影响工作效率，试验确定以1 mL／min 为宜。

2.4 接收液体积

称取0.3 g样品，按照方案4进行溶样，标准工作溶液系列和淋洗液基质均为3 mol／L的HNO3，以1 mL／min的淋洗流速进行淋洗，准备7只10 mL量筒，每2 mL体积接收样品进行测定，结果见表2。

表2 淋洗曲线测定数据

由测定数据可知，2 mL之前的接收液中钨的浓度同酸空白，为色层柱的死体积，可以弃去，12 mL以后的接收液中钨的浓度也同酸空白，说明钨元素已淋洗完毕。

2.5 标准工作曲线绘制

因为1 000 μg／mL钨标准溶液基质为5% NaOH溶液，故配制标准工作溶液也应为5% NaOH溶液基质。经过树脂分离铀的淋洗液基质为3 mol／L HNO3溶液，故接收液为3 mol／L HNO3体系，标准工作溶液系列应与样品测试液（淋洗液）基质保持一致，所以配制标准工作溶液系列为3 mol／L HNO3基质。在不同日期测试样品过程中，发现标准工作溶液浓度随着时间逐渐变小，测量强度见表3。所以标准工作溶液的配制应与溶样同时进行，现配现用，不宜贮存。在1.2仪器工作条件下，对系列标准溶液进行测定，以谱线强度(y)对标准溶液质量浓度(x)进行线性回归，得回归方程为y=539.71x+16.6，r2=0.999 7。

表3 系列标准工作溶液测定值变化

2.6 方法精密度

取4个不同水平（1#，2#，3#，4#）的样品，每个样品平行测定6次，测定结果见表4。由表4可知，测定结果的相对标准偏差为0.39%～3.12%，表明该法具有较高的精密度。

2.7 测量准确度

针对4个不同水平样品，每个水平样品测定时，均带1份钨标准溶液进行质控，4个样品测定结果见表5。由表5可知，标准物质测定值在参考值范围内，表明该方法准确度高。

表4 样品测定结果

表5 准确度试验结果 μg／g

3 结语

利用三步酸溶将样品中的钨转入溶液后，通过树脂与铀基体完全分离，采用ICP–OES法测定八氧化三铀中的钨，操作便捷、快速，测定结果准确。

［1］ GB／T 14501.3–1993 六氟化铀中钨、钼、铌、钛、锆的测定 化学光谱法［S］.

［2］ GB 11845–1989 二氧化铀粉末和芯块中钨的测定分光光度法［S］.

［3］ DE Maria G, Burns R P，Drowart J. Mass spectrometric study of gaseous molybdenum，tungsten，and uranium oxides ［J］. The Journal of Chemical ，2006，73(4):253–257.

［4］ Steinnes E. Simultaneous determination of uranium，thorium，molybdenum，tungsten，arsenic，and antimony in granitic rocks by epithermal neutron activation analysis.Anal Chem，2008，81(3): 178–182.

［5］ 北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学.无机化学［M］.下册.3版.北京：高等教育出版社，1992.