CN103592266A

CN103592266A - 一种定量测量钢铁中极微量铀的方法

Info

Publication number: CN103592266A
Application number: CN201210288456.3A
Authority: CN
Inventors: 张涛革; 梁宇; 刘�东; 张晓文; 安凯媛
Original assignee: China Institute for Radiation Protection
Current assignee: China Institute for Radiation Protection
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明涉及一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，包括以下步骤：（1）使钢铁样品溶解，自然冷却至30～40℃，加水继续溶解，定容；（2）将步骤（1）得到的钢铁样品溶液的pH值调至1～3，并加入1～5wt%的抗坏血酸溶液进行预处理，使Fe³⁺全部还原为Fe²⁺；（3）使预处理后的钢铁样品溶液流过强碱性阴离子交换柱吸附铀，然后用去离子水淋洗柱子，淋洗至流出液滴加铁氰化钾溶液不显蓝色为止，再用硝酸溶液解析铀，将富集铀的解析液收集于容量瓶中，调节pH值至3～4，定容；（4）用激光荧光法测定解析液中的铀浓度，推算钢铁样品中的铀含量。本发明提供的方法，操作简单，取样量小，测量结果准确可靠，具有十分广阔的应用前景。

Description

一种定量测量钢铁中极微量铀的方法

技术领域

本发明属于铀的分析测定技术领域，具体涉及一种定量测量钢铁中极微量铀的方法。

背景技术

我国现行国家标准或行业标准中已有空气、水、土壤、岩石、生物等介质中铀的分析测定方法，但尚缺少钢铁样品中极微量铀的分析测定方法。例如，在核设施退役过程中，会产生大量铀污染的钢铁，这些含铀钢铁经熔炼去污后，钢锭中的铀含量往往会降至1～10ppm，而钢锭中铀含量的定量测定值是判定钢锭如何利用的重要根据。由于钢锭铀含量低，现有的重量法和容量法难以满足要求。例如EJ 267.2-1984《铀矿石中铀的测定硫酸亚铁还原/钒酸铵氧化滴定法》的测定范围为0.3～50mg/g，测量的精度较低，无法满足本测定要求，且该方法在测定铀含量很低的碳钢样品时，滴定终点指示剂变色不明显，测量误差较大；不锈钢溶液为蓝色，用该方法无法判断滴定终点。分光光度法虽已广泛用于铀水冶炼生产中的矿石、矿渣、浸出液和废水中铀的测定，但大多数测定铀的试剂不太灵敏，只能用于测定铀含量较高的样品，而且某些共存离子对铀的测定有严重干扰，需要在测定前进行分离。近年来，尽管ICP-MS（Inductively coupled plasma mass spectrometry，电感耦合等离子体质谱）等先进的测定方法也能够准确的测定钢铁样品中的铀含量且得到了广泛应用，但是由于该方法使用的仪器造价昂贵，并且需要专业测试人员操作和维护，测定样品的成本较高，使其进一步推广应用受到了一定的限制。

激光荧光法的测定范围为0.1～20ng/ml，测量精度较高，检出限低，采用标准加入法测定含铀样品，操作简单，且测量成本较低，能够满足钢铁中极微量铀测定的要求。但是，利用激光荧光法无法直接测定钢铁溶液中的铀含量，因为钢铁样品溶解后其中存在着大量基体金属离子，这些金属离子会严重干扰测量结果的准确性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，该方法操作简单、取样量小、测量结果准确可靠。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，包括以下步骤：

（1）钢铁样品溶解：准确称量钢铁样品，用硝酸或王水溶解后，再加入浓硫酸，加热搅拌，自然冷却至30～40℃，加水继续溶解，定容；

（2）钢铁样品溶液预处理：将步骤（1）得到的钢铁样品溶液的pH值调至1～3，加入1～5wt%的抗坏血酸溶液，搅拌后放置3～5分钟，使Fe³⁺全部还原为Fe²⁺，可以使用铁氰化钾溶液检测Fe²⁺，用硫氰酸钾溶液检测Fe³⁺；

（3）离子交换法分离铀：使预处理后的钢铁样品溶液流过强碱性阴离子交换柱吸附铀，然后用去离子水淋洗柱子，淋洗至流出液滴加铁氰化钾溶液不显蓝色后，再用硝酸溶液作解析剂等度解析铀，将富集铀的解析液收集于容量瓶中，调节pH值至3～4，定容；

（4）铀含量测定：用激光荧光法测定步骤（3）得到的解析液中的铀浓度，推算钢铁样品中的铀含量。

进一步，步骤（1）中，硝酸的浓度为0.5～1mol/L；浓硫酸的浓度为98wt%，用量为钢铁样品的1～5wt%。

进一步，步骤（3）中，阴离子交换柱为201型强碱性阴离子交换树脂。

再进一步，预处理后的钢铁样品溶液流过强碱性阴离子交换柱的流速为2～3mL/min。

更进一步，用去离子水淋洗柱子时，淋洗速度为2～3mL/min。

进一步，步骤（3）中，解析剂硝酸溶液的浓度为0.5～1.5mol/L，解析剂的流速为1～2mL/min。

本发明利用激光荧光法对钢铁样品中极微量铀进行定量测量，该方法通过对溶解后的钢铁样品溶液进行预处理，使其中的Fe³⁺离子全部还原为Fe²⁺离子，并采用离子交换法在分离纯化铀的同时除去铁，然后用激光荧光法的测定铀含量。本发明提供的方法，操作简单，取样量小，测量结果准确可靠，具有十分广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。

以下实施例中，wt%表示质量百分比浓度。

实施例1

用电子天平准确称取1.0g经熔炼去污后的碳钢钢屑于烧杯中，加10mL浓度为3mo l/L硝酸溶解后，再加入5mL浓度为98wt%的浓硫酸，加热搅拌，使溶液自然冷却至30～40℃，加水溶解，将得到的钢铁样品溶液转移至50mL的容量瓶中定容；用氢氧化钠将钢铁样品溶液的pH值调节为3，加入10mL浓度为2wt%的抗坏血酸溶液对钢铁样品溶液进行预处理，搅拌后放置3～5分钟；预处理后的溶液以2～3mL/min的流速流过201型强碱性阴离子交换柱吸附铀，然后加去离子水淋洗柱子，淋洗速度2～3mL/min，淋洗至流出液滴加铁氰化钾溶液不显蓝色为止；用0.5mol/L的硝酸溶液作为解析剂等度解析铀，解析剂流速为1～2mL/min，将富集铀的解析液收集到50mL的容量瓶中，调pH值为3后定容；最后，用激光荧光法测量解析液中铀浓度，测得碳钢样品中铀含量为3.73μg/g。

实施例2

用电子天平准确称取0.6g经熔炼去污后的不锈钢屑于烧杯中，加10mL王水溶解，再加入5mL浓度为98wt%的浓硫酸，加热搅拌，使溶液自然冷却至30～40℃，加水溶解，将得到的钢铁样品溶液转移至50mL的容量瓶中定容；用氢氧化钠将样品溶液pH值调节为2，加入5ml浓度为5wt%的抗坏血酸溶液对钢铁样品溶液进行预处理，搅拌后放置3～5分钟；将预处理后的溶液以2～3mL/min的流速流过201型强碱性阴离子交换柱吸附铀，加去离子水淋洗柱子，淋洗速度2～3mL/min，淋洗至流出液滴加铁氰化钾溶液不显蓝色为止；用1mol/L硝酸溶液作为解析剂等度解析铀，将富集铀的解析液收集到50mL的容量瓶中，调pH值为4后定容；最后，用激光荧光法测量解析液中铀浓度，测得不锈钢样品中铀含量为2.26μg/g。

上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以其它的特定方式或其它特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims

1.一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，包括以下步骤：

（2）钢铁样品溶液预处理：将步骤（1）得到的钢铁样品溶液的pH值调至1～3，加入1～5wt%的抗坏血酸溶液，搅拌后放置3～5分钟，使Fe³⁺全部还原为Fe²⁺；

（3）离子交换法分离铀：使预处理后的钢铁样品溶液流过强碱性阴离子交换柱吸附铀，然后用去离子水淋洗柱子，淋洗至流出液中滴加铁氰化钾溶液不显蓝色为止，再用硝酸溶液作解析剂等度解析铀，将富集铀的解析液收集于容量瓶中，调节pH值至3～4，定容；

2.根据权利要求1所述的一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，其特征在于，步骤（1）中，硝酸的浓度为0.5～1mol/L；浓硫酸的浓度为98wt%，用量为钢铁样品的1～5wt%。

3.根据权利要求1所述的一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，其特征在于，步骤（3）中，强碱性阴离子交换柱为201型强碱性阴离子交换柱。

4.根据权利要求3所述的一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，其特征在于，预处理后的钢铁样品溶液流过强碱性阴离子交换柱的流速为2～3mL/min。

5.根据权利要求4所述的一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，其特征在于，用去离子水淋洗柱子时，淋洗速度为2～3mL/min。

6.根据权利要求1所述的一种定量测量钢铁中极微量铀的方法，其特征在于，步骤（3）中，解析剂硝酸溶液的浓度为0.5～1mol/L，解析剂的流速为1～2mL/min。