ICP-OES法测定锆合金中Be、K、Li的含量

惠泊宁 周 军 焦永刚 田 锋 石明华 李中奎 文惠民

(西部新锆核材料科技有限公司，西安 710016)

ICP-OES法测定锆合金中Be、K、Li的含量

惠泊宁 周 军 焦永刚 田 锋 石明华 李中奎 文惠民

(西部新锆核材料科技有限公司，西安 710016)

建立了电感耦合等离子体发射光谱法测定锆合金中Be，K，Li元素含量的分析方法。确定了样品前处理方法与分析谱线，采用基体匹配消除干扰。方法精密度和准确度实验表明，各元素的相对标准偏差均小于5%，加标回收率在95%～106%之间。所建立的方法快捷、简便、准确，满足锆合金中Be、K、Li元素分析要求。

电感耦合等离子体发射光谱；锆合金；Be；K；Li

锆合金在核能源领域与核战略领域有着广泛的用途和非常重要的意义。金属锆以及锆合金具有较小的热中子吸收截面、较高的耐腐蚀性、良好的可加工性以及热传导性等特质，对高温水和水蒸汽具备良好的抗腐蚀性能[1]。因此锆合金被广泛应用于水冷动力堆的包壳材料与堆芯结构材料，金属锆被誉为“原子时代的第一金属”[2]。

随着锆合金在核能领域的发展，原子能级锆合金对杂质种类与含量要求越来越严格。采用ICP-OES测定锆合金中Be、K、Li的方法尚未见报道。ICP-OES具备检出限低、基体效应小、精密度高、全谱直读等优点[3]，在有色金属成分分析中已经得到广泛应用[4]。

实验提出采用氢氟酸与硝酸混酸溶解，ICP-OES测定锆合金中Be、K、Li元素含量。本方法前处理简便，测定快速、准确，适用于锆合金中Be、K、Li的测定。

1 实验部分

1.1 仪器

ICAP7600型电感耦合等离子体发射光谱(赛默飞世尔)；优普超纯水处理系统；AL204电子分析天平(梅特勒托利多)。

1.2 试剂与标准溶液

试剂：氢氟酸(48%、优级纯)，硝酸(68%、优级纯)；实验用水为超纯水(符合国标一级水，电阻率≥18.2MΩ·cm)。

标准溶液：Be、K、Li标准溶液(1000mg/L)，分两种品牌购于美国IV公司以及美国SPEX公司。纯锆标准物质(企业自制，Zr：99.96%)。

1.3 仪器工作条件

工作条件为：高频发生器功率1.35kW，等离子气流量13L/min，辅助气流量0.8L/min，雾化气流量0.85L/min，泵速30rpm。

1.4 样品前处理

准确称取干净清洁的样品0.5000g(精确至0.0001g)，至于50mL耐氢氟酸烧杯中，加入约5mL超纯水浸没样品，等分两次共加入5mL氢氟酸硝酸混酸溶液(14.4%氢氟酸、6.8%硝酸)，带样品完全溶解并冷却后，转移至50mL耐氢氟酸容量瓶中，用超纯水定容，摇匀待测。

2 结果与讨论

2.1 前处理条件选择

实验采用氢氟酸与硝酸的混酸对样品进行溶解。直接使用氢氟酸溶解样品反应速率过快，实验证明加入硝酸可以适当降低反应速率，推断认为硝酸具有强氧化性，可将溶解过程中不断暴露出的锆金属表面迅速氧化成致密的二氧化锆氧化膜。实验证明加入硝酸有利于反应产物在水中溶解，实验结果见表1。综合考虑选择混酸溶液的体积配比为氢氟酸∶硝酸∶水=3∶1∶6，折算成浓度为14.4%的氢氟酸、6.8%的硝酸。

表1 前处理实验

2.2 分析谱线选择

根据仪器推荐的分析谱线，分别考察了锆、锡、铁、铬对待测元素的谱线干扰情况，比较灵敏度以及信背比[5-7]，确定了合适的谱线，详见表2。

表2 各元素分析谱线

2.3 校准曲线配制

分别称取纯锆标准物质0.5000g(精确至0.0001g)，与样品同方法处理，分别加入适量各待测元素Be，K，Li的标准溶液，配制成系列混合标准溶液，校准曲线线性相关系数≥0.999，标准系列溶液的质量浓度见表3。

表3 标准溶液浓度 μg/L

2.4 检出限

实验以纯锆标准物质为基体配制空白溶液，对11份空白溶液不连续的3个工作日进行测定，以各待测元素测定结果3倍标准偏差求得方法检出限，各待测元素检出限见表4。

表4 各元素的检出限 μg/g

2.5 精密度

将样品不连续的3个工作日测定7次，由表5可见各待测元素精密度(RSD)均小于5%，符合分析要求。

表5 各元素的精密度 μg/g

2.6 回收率

按本方法将样品溶解，加入不同浓度的标准溶液，定容后进行加标回收率测定，结果见表6。实验结果表明回收率在95%～106%之间，说明本方法准确度好。

表6 各元素回收率

3 结语

本实验采用氢氟酸与硝酸的混酸溶解锆合金样品，采用ICP-OES测定锆合金中Be、K、Li元素含量。通过使用纯锆标准物质作为校准曲线基体，消除测定过程中可能存在的干扰。该方法检出限低，回收率与精密度表明本方法准确可靠，满足锆合金中Be、K、Li的分析要求。

[1]刘建章,赵文金,薛祥义,陆世英,等.核结构材料[M].北京:化学工业出版社,2007:5-8.

[2]扎依莫夫斯基Ac，等,姚敏智译.核动力用锆合金[M].北京:原子能工业出版社,1988:1.

[3]王琳琳,吕新明,贺国庆.ICP-OES法测铅矿中砷镉铜镍锌含量[J].分析仪器,2011,(6):41-44.

[4]阮桂色.电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)技术的应用进展[J].中国无机分析化学,2011,1(4):15-18.

[5]邓勃,宁永成,刘密新.仪器分析[M].北京:清华大学出版社,1991:111-159.

[6]汤普森M,沃尔什JN. ICP光谱分析指南.北京:冶金工业出版社,1991:33-34.

[7]严风霞,王筱敏.现代光学仪器分析选论.上海:华东师范大学出版社,1992:33-71.

Determination of Be, K, Li in zirconium alloy by inductively coupled plasma optical emission spectrometry.

Hui Boning, Zhou Jun, Jiao Yonggang, Tian Feng, Shi Minghua, Li Zhongkui, Wen Huimin

(WesternEnergyMaterialTechnologiesCo.,Ltd.，Xi’an710016,China)

A method for determination of Be, K, Li in zirconium alloy by ICP-OES was established. The way of sample pretreatment was determined. Spectral lines of each element were selected. The matrix matching method was used to eliminate interference brought by the base of zirconium in these elements. The precision and accuracy of the method were tested. The results showed that the relative standard deviations (RSD) for each element were all less than 5%, and the recoveries were 95%-106%. The experiments show that the method is rapid, accurate and applicable to simultaneous determination of Be, K, Li in zirconium alloy.

inductively coupled plasma optical emission spectrometer; zirconium alloy; Be; K; Li

惠泊宁，男，1988年出生，助理工程师，硕士，从事核材料化学分析工作，E-mail: burninghill@163.com。

10.3936/j.issn.1001-232x.2015.04.009

2015-01-13