ICP-AES法测定载铀树脂中的微量钼和锆

郭国龙，王春叶，龚明明，王林根

(核工业北京化工冶金研究院，北京 101149)

ICP-AES法测定载铀树脂中的微量钼和锆

郭国龙，王春叶，龚明明，王林根

(核工业北京化工冶金研究院，北京 101149)

建立了电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法同时测定载铀树脂中的微量钼和锆，研究了树脂样品灰化条件、溶样方法等对测定结果的影响。采用CL-TBP萃淋树脂色层分离技术分离铀，然后以ICP-AES法测定钼和锆，6次测定结果的相对标准偏差均小于3%，钼、锆加标回收率分别为94.4%～104.8%、96.0%～101.5%，测定结果的精密度和准确度均较好。

ICP-AES；铀；萃淋树脂；Mo；Zr；测定

离子交换树脂广泛用于铀水冶中。浸出液中杂质元素含量过高时，易导致树脂“中毒”，从而影响铀的分离效果。离子交换树脂的分子结构大多为苯乙烯二乙烯苯骨架，直接测定其中的无机重金属离子有一定难度，需要事先除去有机物。目前，树脂处理方法主要是灰化法，树脂样品于马弗炉中高温灰化后体积减小，可测定其中的重金属元素。

对样品中钼和锆的测定方法研究有很多[1-6]，但对载铀饱和树脂中钼和锆的测定方法研究未见报道。试验研究了将载铀饱和树脂经马弗炉高温灰化，然后以电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法同时测定其中的微量钼和锆。

1 试验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪，Optima5300DV型，美国Perkin Elmer公司(工作条件：辅助气体流量0.2 L/min，雾化器流量0.8 L/min，蠕动泵转速1.5 L/min，高频发生器功率1300 W，垂直观测，读数2次，进样延时20 s，钼和锆的分析谱线分别为202和344)；高温马弗炉，天津市中环实验电炉有限公司。

CL-TBP萃淋树脂：粒度70～100目，核工业北京化工冶金研究院产品，使用前，用去离子水浸泡24 h；

Mo标准溶液：100 μg/mL，GBW(E)080350，核工业北京化工冶金研究院产品；

Zr标准溶液：1 000 μg/mL，GBW(E)080359，核工业北京化工冶金研究院产品；

硝酸，盐酸，氢氟酸：MOS级，北京化学试剂研究所产品；

除特殊说明外，试验用水均为去离子水。

1.2 CL-TBP色层柱的制备

将浸泡好的萃淋树脂装入直径为10 mm的石英色层柱中，树脂床净高度为120 mm，用3 mol/L HNO3平衡后待用。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

称取1 g(精确到0.000 1 g)干树脂，用滤纸包裹后放入瓷坩埚中，用少量水润湿，加盖，置于马弗炉中，于300 ℃下低温炭化2 h，再升温至700 ℃灼烧灰化4 h。

1.3.2 样品溶解

将树脂灰化物转入聚四氟乙烯烧杯中，加入3 mL HCl，1 mL HNO3，3滴HF，电热板上加热至完全溶解，低温蒸至近干，取下稍冷后再用2 mL 3 mol/L HNO3溶解，冷却至室温，待用。

1.3.3 铀与杂质元素的分离

将样品溶解液转入预先用3 mol/L HNO3平衡的色层柱，顶端进入，过柱分离，控制流速为1 mL/min。过柱后，用3 mL 3 mol/L HNO3分3次洗涤试样烧杯，洗涤液入色层柱，然后用3 mol/L HNO3淋洗色层柱，弃去前2 mL洗液后，用10 mL石英容量瓶接收至刻度。

2 试验结果与讨论

2.1 树脂灰化方式对测定结果的影响

称取3份萃淋树脂各1.000 0 g，分别采用不同方式进行灰化，并对灰化物进行测定，结果见表1。

表1 灰化方式对测定结果的影响

灰化方式1：将树脂置于瓷坩埚中，加盖，置于马弗炉中，升温至700 ℃灼烧灰化4h；

灰化方式2：将树脂置于瓷坩埚中，加盖，置于马弗炉中，升温至300 ℃低温炭化2 h，再升温至700 ℃灼烧灰化4 h；

灰化方式3：将树脂用滤纸包裹后放入瓷坩埚中，用少量水润湿，加盖，置于马弗炉中，升温至300 ℃低温炭化2 h，再升温至700 ℃灼烧灰化4 h。

由表1可知：采用灰化方式1、2，测定结果偏低，可能是灼烧过程中树脂飞溅到坩埚内壁和坩埚盖上，不易处理干净所致；第3种灰化方式用滤纸将树脂包裹，可避免灼烧过程中的飞溅，在溶样过程中样品容易转移干净，测定结果较好。综合考虑，试验确定选择第3种灰化方式。

2.2 灰化时间对测定结果的影响

称取4份样品各1.000 0 g，采用第3种灰化方式，300 ℃下低温炭化2 h后，再于700 ℃下灼烧灰化，灼烧灰化时间对测定结果的影响见表2。

表2 灼烧时间对测定结果的影响

由表2可知：样品灼烧灰化2 h，测定结果偏低，这可能是树脂有机骨架没有完全炭化，在溶样过程中部分样品不溶解所致；灼烧灰化3 h以上，测定结果稳定。综合考虑，确定灰化时间以4 h为宜。

2.3 溶样条件对测定结果的影响

称取3份样品各1.000 0 g，采用第3种方式灰化处理，按不同方法进行溶解，再用CL-TBP萃取色层法分离铀，之后测定Mo和Zr，结果见表3。

表3 不同溶样方法对测定结果的影响

溶解方法1: 加入3 mL HNO3低温加热溶解并蒸至近干，再用2 mL 3 mol/L HNO3溶解；

溶解方法2: 加入3 mL HCl，1 mL HNO3，低温加热溶解并蒸至近干，再用2 mL 3 mol/L HNO3溶解；

溶解方法3: 加入3 mL HCl，1 mL HNO3，3滴HF，低温加热溶解并蒸至近干，再用2 mL 3 mol/L HNO3溶解。

由表3可知：3种溶样方法对Mo的测定结果影响不大；采用第3种方法溶样，Zr测定结果最好。这可能是样品灼烧后，Zr的化学稳定性更高，不易溶于盐酸和硝酸，但在HF存在下可与F-形成配位化合物而溶解。试验选择第3种方法溶样。

2.4 基体对被测元素的影响

由于载铀饱和树脂中铀质量分数达20%以上，而铀是多谱线元素，谱线非常密集，会对被测元素的测定有影响，在测定之前需将铀分离。试验采用CL-TBP萃取色层分离法，在3 mol/L硝酸介质中，使铀吸附在CL-TBP萃淋树脂上，将其与待测元素分离。

2.5 钼和锆工作曲线的绘制

将Mo和Zr标准溶液用3 mol/L HNO3稀释，制得一系列标准工作溶液，然后测定光谱强度，绘制工作曲线，Mo和Zr的工作曲线及回归方程分别如图1、2所示。

图1 Zr工作曲线

图2 Mo工作曲线

2.6 方法的精密度

称取相同质量同一样品6份，按试验方法处理后测定Mo、Zr质量分数，计算6次测定结果的相对标准偏差。结果见表4。可知，Mo和Zr的6次平行测定结果的相对标准偏差小于3%，测定结果较为稳定。

表4 方法的精密度(n=6)

2.7 方法加标回收试验

取相同质量同一样品溶解液样品3份，分别添加一定量Mo和Zr标准溶液，按试验方法处理后测定Mo和Zr质量分数，计算标准加入回收率，结果见表5。可知，Mo加标回收率为94.4%～104.8%，Zr加标回收率为96.0%～101.5%，测定结果较好。

表5 加标回收试验结果

3 结论

载铀树脂通过高温灼烧灰化，其中的有机骨架易溶于王水和加入少量氢氟酸的溶液中，在3 mol/L HNO3酸度下用CL-TBP萃淋树脂分离铀，然后采用ICP-AES法测定钼和锆，测定结果精密度较好，准确度较高。此方法用于载铀树脂中钼、锆的测定，结果较好。

[1] 刘小龙，任萌，李佳，等.D296树脂吸附分离锆铪试验研究[J].湿法冶金，2015，34(6)：474-477.

[2] 宋金如，郑全伟，刘英，等.从高纯氧化钪中分离微量铁、锆的研究[J].湿法冶金，2004， 23(3)：151-156.

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[5] 韩湘才，廖海波，杨喆.分光光度法(硫脲还原法)测定矿石及冶金渣中钼含量[J].分析仪器，2014(6)：33-35.

[6] 白小叶，迟爱玲.钼铁合金中钼的测定[J].有色矿冶，2012，28(6)：54-55.

Determination of Trace Mo and Zr in Resin Loading Uranium by Inductively Coupled Plasma-atomic Emission Spectrometry

GUO Guolong,WANG Chunye,GONG Mingming,WANG Lin′gen

(BeijingResearchInstituteofChemicalEngineeringandMetallurgy,CNNC,Beijing101149,China)

The determination method of trace Mo and Zr in resin loading uranium by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry was established.The effects of different ways of incineration and dissolving sample on determination of trace Mo and Zr were examined.Mo and Zr were determined by ICP-AES after separation U using CL-TBP levextrel resin.The RSD of determination results for Mo and Zr are all less than 3%.The recoveries of Mo and Zr are 94.4%-104.8%,96.0%-101.5%,respectively.The precision and accuracy of determination results are satisfactory.

ICP-AES；uranium；levextrel resins；Mo；Zr；determination

2016-07-14

郭国龙(1983-)，男，江西乐安人，硕士，工程师，主要研究方向为铀矿冶分析。

O657.3

A

1009-2617(2017)02-0161-03

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.02.017