CN103713017A - 一种测定核级锆材中氯元素含量的方法 - Google Patents

一种测定核级锆材中氯元素含量的方法 Download PDF

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Abstract

一种测定核级锆材中氯元素含量的方法。步骤1：将核级锆材切割成质量为2.0g～3.0g的固体试样；步骤2：首先对固体试样酸洗5～30s，然后使用丙酮对酸洗后的试样进行清洗10s～50s，接着放入烘箱在50～60℃烘干，去除试样表面沾污层，保证试样的干净；步骤3：将步骤2预处理后的试样用溶解液溶解后，再加入0.6ml的100ppm Cl标准溶液，用离子浓度仪测定出固体试样中的氯含量。本发明克服了已有测量方法的不足，满足了核级锆材的检测需求。

Description

一种测定核级锆材中氯元素含量的方法
技术领域
本发明涉及核级锆材分析技术领域，具体涉及一种测定核级锆材中氯元素含量的方法。
背景技术
核级锆材中所含的元素氯主要来源于海绵锆生产的氯化过程，并且氯含量对核级锆材的性能起着至关重要的作用。因此，对于核级锆材来说，氯含量是必须检测的项目。目前国内对金属中氯含量的测量方法只有一种，即采用的是于1992年发布实施的GB/T13747.16《锆及锆合金化学分析方法》中氯化银浊度法测定氯含量。该方法灵敏度低、分析步骤复杂且较难掌握。其中，氯化银浊度法的测量下限为0.0020%，也就是20μg/g，而Zirlo等核级锆合金中的氯都在10μg/g以下，不能够满足核级锆材的检测需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定核级锆材中氯元素含量的方法，克服已有测量方法的不足，满足核级锆材的检测需求。
本发明包括如下步骤：
步骤1：将核级锆材切割成质量为2.0g～3.0g的固体试样；
步骤2：首先对固体试样酸洗5～30s，然后使用丙酮对酸洗后的试样进行清洗10s～50s，放入烘箱在50～60℃烘干，去除试样表面沾污层，保证试样的干净；
步骤3：将步骤2处理后的试样用溶解液溶解后，再加入0.6ml的100ppm Cl标准溶液，用离子浓度仪测定出固体试样中的氯含量。
所述酸洗液配方为：40-50ml HNO3，5-10ml HF，50-60mlH2O。
所述溶解液配方为：10-20ml H2O，5-10ml HF，0.5-1.5ml H2O2，1-2ml NaNO3。
所述离子浓度仪操作参数为：建立标准曲线的两种标准溶液浓度相差10倍；标准曲线斜率-54到-60mV/dec；电极填充液高于样品液面2.5cm。
所述离子浓度仪采用温度补偿电极，降低环境温度对检测精度的影响。
本发明具有的优点和效果：
1、本发明通过对试样进行酸洗、清洗、烘干，去除试样表面沾污层，最大程度保证试样的干净，从而能够确保检测结果的准确性。
2、本发明采用离子浓度法对核级锆材中的氯元素进行分析检测，灵敏度高、分析步骤相对简单且较易掌握，完全能够满足核级锆材的检测需求。
3、本发明采用温度补偿电极，消除环境温度改变对电极斜率的影响，确保检测结果的准确性。
4、本发明保证了氯在制样及分析过程中不会损失和污染，从而能够确保分析结果的准确性。同时，本发明突破了GB/T13747.16《锆及锆合金化学分析方法》中氯化银浊度法测定氯量20μg/g的下限。
具体实施方式
本发明采用离子浓度法测定核级锆材中的氯元素含量，本发明实施例采用美国Thermo公司生产的Dual Star离子浓度仪。使用离子选择性电极（ISE）进行检测。ISE对特定的离子进行选择性响应，将特定的离子含量转化为相应的电位，从而对溶液中的离子浓度进行测量。根据扩散电位和界面电位的数值，与参比电极的电位差，进而计算出离子浓度。
具体包括如下步骤：
步骤1：将核级锆材切割成质量为2.0g～3.0g的固体试样；
步骤2：首先对固体试样酸洗5～30s，然后使用丙酮对酸洗后的试样进行清洗10s～50s，接着放入烘箱在50～60℃烘干，去除试样表面沾污层，最大程度保证试样的干净；所述酸洗液配方为：40-50mlHNO3，5-10ml HF，50-60ml H2O。所述酸的标准均为分析纯以上，水使用高纯水（电阻率大于1.0MΩ）。所述清洗用丙酮的标准是分析纯的丙酮。
步骤3：将步骤2处理后的试样用溶解液溶解后，静置30min～60min，再加入0.6ml的100ppm Cl标准溶液；最后将溶液转移到100ml容量瓶中定容。另外，在一个空白烧杯中加入溶解试样所需的溶解液，但不加入试样和0.6ml的100ppm Cl标准溶液，定容到100ml容量瓶，作为空白。所有烧杯，容量瓶均使用PVC材质。所述溶解液配方为：10-20ml H2O，5-10ml HF，0.5-1.5ml H2O2，1-2ml NaNO3。
步骤4：首先用两种可溯源到NIST的氯标准溶液，其浓度相差10倍，建立标准曲线，确保其斜率在-54to-60mV/dec。接着，对20μg/g的氯标准溶液进行测量，确保校准曲线的准确。
步骤5：用离子浓度仪测定出固体试样中的氯含量。电极填充液高于样品液面2.5cm。先测量空白，然后再测量样品。其中，至少进行三次空白值的测定，计算得到平均空白值，此空白值将在分析样品时扣除。由于电位和离子活度与温度有关，通过测量发现，当温度变化4℃，电势改变0.5mV。因此本发明测量时采用温度补偿电极，消除了环境温度对试验结果的影响。步骤6：将纯锆标准物质切割成质量为3g的固体试样，并用混合酸（配方为：45ml HNO3+8ml HF+47ml H2O）酸洗15s；接着将固体试样放入丙酮中清洗20s，然后烘干。将预处理后的固体试样放入烧杯中，用溶解液（配方为：10ml H2O+10ml HF+0.5ml H2O2+1ml NaNO3）溶解。用加标法将纯锆标准物质的溶液加入20μg/g的氯元素标准溶液，进行10次测量的测试结果见下表：
认定值（μg/ml） 测试结果（μg/ml） 标准偏差
20 17 0.03
通过上表可知，氯测定值与其认定值接近。可见本发明保证了氯在制样及分析过程中不会损失和污染，从而能够确保分析结果的准确性。
实施例1：将Zirlo产品切割成质量为3.0g的固体试样，并用混合酸（配方为：45ml HNO3+8ml HF+47ml H2O）酸洗时间15s；接着将固体试样放入丙酮中清洗20s，然后在50～60℃烘干；将预处理后的固体试样放入烧杯中，用溶解液（配方为：20ml H2O+5ml HF+0.5ml H2O2+2ml NaNO3）溶解。再用离子浓度仪进行测量。测定Zirlo试样中的氯含量，分别进行三次测定(即测三次)，测得结果如下表所示。
实施例2：将Zirlo产品切割成质量为2.5g的固体试样，并用混合酸（配方为：40ml HNO3+10ml HF+50ml H2O）酸洗时间10s；接着将固体试样放入丙酮中清洗洗15s，然后在50～60℃烘干；将预处理后的固体试样放入烧杯中，用溶解液（配方为：15ml H2O+9ml HF+1ml H2O2+1.5ml NaNO3）溶解。再用离子浓度仪进行测量。测定Zirlo试样中的氯含量，分别进行三次测定(即测三次)，测得结果如下表所示。
实施例3：将Zr-4产品切割成质量为2.2g的固体试样，并用混合酸（配方为：50ml HNO3+5ml HF+45ml H2O）酸洗时间20s；接着将固体试样放入丙酮中清洗洗40s，然后在50～60℃烘干；将预处理后的固体试样放入烧杯中，用溶解液（配方为：10ml H2O+10mlHF+0.5ml H2O2+1ml NaNO3）溶解。再用离子浓度仪进行测量。测定Zr-4试样中的氯含量，分别进行三次测定(即测三次)，测得结果如下表所示。
实施例1-3氯含量测量结果（g/g）
编号 氯认定值 氯测定值 平均值
实施例1 <0.0020% 0.0008%；0.0008%；0.0008% 0.0008%
实施例2 <0.0020% 0.0007%；0.0007%；0.0008% 0.0008%
实施例3 <0.0020% 0.0009%；0.0009%；0.0009% 0.0009%
上述实施例并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种测定核级锆材中氯元素含量的方法，其特征在于所述方法包括下述步骤：
步骤1：将核级锆材切割成质量为2.0g～3.0g的固体试样；
步骤2：首先对固体试样酸洗5～30s，然后使用丙酮对酸洗后的试样进行清洗10s～50s，接着放入烘箱在50～60℃烘干，去除试样表面沾污层，保证试样的干净；
步骤3：将步骤2预处理后的试样用溶解液溶解后，再加入0.6ml的100ppm Cl标准溶液，用离子浓度仪测定出固体试样中的氯含量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述酸洗液配方为：40-50ml HNO3，5-10ml HF，50-60ml H2O。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述溶解液配方为：10-20ml H2O，5-10ml HF，0.5-1.5ml H2O2，1-2ml NaNO3。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于离子浓度仪操作参数为：建立标准曲线的两种标准溶液浓度相差10倍；标准曲线斜率-54到-60mV/dec；电极填充液高于样品液面2.5cm。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述离子浓度仪采用温度补偿电极，降低环境温度对检测精度的影响。
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