本发明属于化学检测方法技术领域，具体涉及到电感耦合等离子体发射光谱法测定铀锆合金中锆及杂质含量的具体方法。
背景技术：
国内外关于铀锆合金的检测方法相对较少，且大部分主要是酸溶法，由于锆合金的难溶特性，适量氢氟酸的加入可以较好溶解样品，而氢氟酸的加入会对部分杂质元素的测定产生影响；如果将氢氟酸赶除易使元素锆水解，水解的同时部分杂质元素共沉淀而损失。因此，试样的溶解以及组分元素锆对其它杂质元素的干扰消除是检测方法建立的重点与难点，通过文献调研，现有文献中未见相关报道，也未见相应标准与专利。
铀锆合金的主要成分是铀和锆，其它的化学成分有Al、Fe、Cu、Ni、Cr、Mo、Co、Mn、Ti、Ca、Pb、Cd、Si、V、Hf、Sn、W、B、Nb、Li、Y 21种，目前国内外还没有公开采用电感藕合等离子体发射光谱分析技术对铀锆合金中的锆及21种杂质元素的测定方法。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是根据检测工作的需要，立足于实验室现有仪器设备，建立离了电感耦合等离子发射光谱法测定组分元素锆含量与21种杂质元素的检测方法，以满足科研、生产检测的需求。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，包括以下步骤：
(1)锆含量的测定
(1.1)样品溶解
(1.1.1)称取试样：准确称取0.1g试样，精确至0.0001g，置于100mL的石英烧杯中；
(1.1.2)配制混酸溶液：采用体积比为1∶3的比例配制的浓硝酸和盐酸的混合溶液作为混酸溶液；
(1.1.3)将混酸溶液与试样以5∶1ml/0.1g的比例在200℃～230℃加热至铀溶解；
(1.1.4)加入与试样为0.05∶1ml/0.1g的比例的氢氟酸，继续加热至锆溶解完全；
(1.1.5)加入与试样为2∶1ml/0.1g的比例的硫酸溶液，继续加热至溶液剩余2mL～3mL；
(1.1.6)加入与试样为10∶1ml/0.1g的比例的硝酸溶液，继续加热至溶液剩余2mL～3mL；
(1.1.7)加入3mL～5mL硝酸溶液，冷却至室温；
(1.2)去除铀对待测元素干扰的消除
(1.2.1)用磷酸三丁酯与二甲苯以体积比为1∶3的比例配制成萃取剂；萃取剂与试样为20∶1ml/0.1g的比例；
(1.2.2)用硝酸溶液将步骤(1.1)溶解好的试样全部倒入已加有步骤(1.2.1)配制的萃取剂的80mL石英分液漏斗中；
(1.2.3)用6mL～10mL硝酸溶液分三次清洗石英烧杯中的剩余试样溶液，一并倒入80mL石英分液漏斗中；
(1.2.4)摇动分液漏斗20秒～30秒后静置3分钟～5分钟，将萃取后的水相转入100mL容量瓶中，用硝酸溶液定容至刻度，摇匀，作为试样溶液；
(1.3)测定
在电感耦合等离子体发射光谱仪上，根据设定的工作条件，依次测定标准溶液、空白溶液和试样溶液，计算测定结果；
其中，标准溶液是用国家标准溶液按设定的浓度配制而成的，空白溶液是随同试样而成的试剂溶液；
(2)杂质含量的测定
(2.1)样品溶解
采用1∶3比例配制的浓硝酸(亚弗蒸馏器重蒸)和盐酸(6mol/L优级纯)混酸溶液与一份试样以10∶1的比例在200℃～230℃加热至铀溶解后加入与一份试样以0.2∶1比例的氢氟酸(优级纯)继续加热至锆溶解完全，再加入与一份试样以5∶1比例的硫酸(5％优级纯)，继续加热至1mL～2mL后加入与一份试样以20∶1比例的硝酸溶液(5mol/L～6mol/L优级纯)加热赶氟，用于杂质元素检测。
(2.1)样品溶解
(2.1.1)称取试样：准确称取0.5g试样，精确至0.0001g，置于100mL的石英烧杯中；
(2.1.2)配制混酸溶液：采用体积比为1∶3的比例配制的浓硝酸和盐酸的混合溶液作为混酸溶液；
(2.1.3)将混酸溶液与试样以10∶1ml/0.1g的比例在200℃～230℃加热至铀溶解；
(2.1.4)加入与试样为0.2∶1ml/0.1g的比例的氢氟酸，继续加热至锆溶解完全；
(2.1.5)加入与试样为5∶1ml/0.1g的比例的硫酸溶液，继续加热至溶液剩余1mL～2mL；
(2.1.6)加入与试样为20∶1ml/0.1g的比例的硝酸溶液，继续加热至溶液剩余2mL～3mL；
(2.1.7)加入3mL～5mL硝酸溶液，冷却至室温；
(2.2)去除铀对待测元素干扰的消除
(2.2.1)用磷酸三丁酯与二甲苯以体积比为1∶3的比例配制成萃取剂；萃取剂与试样为10∶1ml/0.1g的比例；
(2.2.2)用硝酸溶液将步骤(2.1)溶解好的试样全部倒入已加有步骤(2.2.1)配制的萃取剂的80mL石英分液漏斗中；
(2.2.3)用2mL～3mL硝酸溶液分三次清洗石英烧杯中的剩余试样溶液，一并倒入80mL石英分液漏斗中；
(2.2.4)摇动分液漏斗20秒～30秒后静置3分钟～5分钟；
(2.2.5)磷酸三丁酯与每克聚三氟氯乙烯粉以体积比为0.5∶1的比例混合均匀填装到高12cm，的石英柱中作为色层柱，使用前用5mol/L～6mol/L优级纯的硝酸溶液淋洗空白；
将萃取后的水相转入色层柱中，铀吸附在色层柱上，用硝酸溶液淋洗色层柱中的试样元素，接收10mL淋洗液，作为试样溶液；
(2.3)测定
在电感耦合等离子体发射光谱仪上，根据设定的工作条件，依次测定标准溶液、空白溶液和试样溶液，计算测定结果；
其中，标准溶液是用国家标准溶液按设定的浓度配制而成的，空白溶液是随同试样而成的试剂溶液。
进一步的，如上所述的一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，步骤(1.1.2)中，浓硝酸是亚弗蒸馏器重蒸得到的，盐酸的浓度为6mol/L；步骤(1.1.5)中，硫酸溶液是5％优级纯；所有步骤中，所用硝酸溶液是3mol/L～6mol/L优级纯。
进一步的，如上所述的一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，步骤(1.3)中，电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件为：RF发生器功率1300W，冷却气流量15L/min，辅助气流量0.8L/min，载气流量0.2L/min，溶液提升量1.5mL/min。
进一步的，如上所述的一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，步骤(1.3)中，内标元素钇的加入量为10μg/mL，测定精密度小于0.4％。
进一步的，如上所述的一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，步骤(2)中，采用基体匹配法与多谱拟合校正连用技术消除锆的干扰。
进一步的，如上所述的一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，步骤(2)中，基体匹配法是通过在标准溶液中加入与试样溶液中的锆含量一致的锆标准进行的，多谱拟合校正是以试样溶液中的锆元素做为干扰元素，以待测杂质元素做为分析元素，在等离子体发射光谱仪器上建立校正锆的干扰模型，测定时仪器自动校正锆对杂质元素的干扰进行的。
进一步的，如上所述的一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，步骤(2.1.2)中，浓硝酸是亚弗蒸馏器重蒸得到的，盐酸的浓度为6mol/L；步骤(2.1.5)中，硫酸溶液是5％优级纯。
进一步的，如上所述的一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，步骤(2.3)中，电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件为：RF发生器功率1300W，冷却气流量15L/min，辅助气流量0.8L/min，载气流量0.2L/min，溶液提升量1.5mL/min。
本发明技术方案的有益效果在于：
成功建立了等离子体发射光谱法测定铀锆合金中组分及杂质元素含量的检测方法，利用发明内容中列举的实验条件可以精确测定待测元素杂质的含量，报出了准确的检测数据，有效配合了专项生产的进行。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
1.一种铀锆合金中锆及杂质含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)锆含量的测定
(1.1)样品溶解
(1.1.1)称取试样：准确称取0.1g试样，精确至0.0001g，置于100mL的石英烧杯中；
(1.1.2)配制混酸溶液：采用体积比为1∶3的比例配制的浓硝酸和盐酸的混合溶液作为混酸溶液；
(1.1.3)将混酸溶液与试样以5∶1ml/0.1g的比例在200℃～230℃加热至铀溶解；
(1.1.4)加入与试样为0.05∶1ml/0.1g的比例的氢氟酸，继续加热至锆溶解完全；
(1.1.5)加入与试样为2∶1ml/0.1g的比例的硫酸溶液，继续加热至溶液剩余2mL～3mL；
(1.1.6)加入与试样为10∶1ml/0.1g的比例的硝酸溶液，继续加热至溶液剩余2mL～3mL；
(1.1.7)加入3mL～5mL硝酸溶液，冷却至室温；
(1.2)去除铀对待测元素干扰的消除
(1.2.1)用磷酸三丁酯与二甲苯以体积比为1∶3的比例配制成萃取剂；萃取剂与试样为20∶1ml/0.1g的比例；
(1.2.2)用硝酸溶液将步骤(1.1)溶解好的试样全部倒入已加有步骤(1.2.1)配制的萃取剂的80mL石英分液漏斗中；
(1.2.3)用6mL～10mL硝酸溶液分三次清洗石英烧杯中的剩余试样溶液，一并倒入80mL石英分液漏斗中；
(1.2.4)摇动分液漏斗20秒～30秒后静置3分钟～5分钟，将萃取后的水相转入100mL容量瓶中，用硝酸溶液定容至刻度，摇匀，作为试样溶液；
(1.3)测定
在电感耦合等离子体发射光谱仪上，根据设定的工作条件，依次测定标准溶液、空白溶液和试样溶液，计算测定结果；电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件为：RF发生器功率1300W，冷却气流量15L/min，辅助气流量0.8L/min，载气流量0.2L/min，溶液提升量1.5mL/min；
其中，标准溶液是用国家标准溶液按设定的浓度配制而成的，空白溶液是随同试样而成的试剂溶液；
电感耦合等离子体发射光谱法由于较高的发射功率可提高痕量元素的发光强度，对于测定痕量杂质元素的稳定性很好，精密度一般优于10％。对于常量元素的分析，由于发射功率、载气流量等因素的限制，影响其测定的稳定性。
内标法是一种相对强度测量的方法，可以控制因测量不稳定引起的测定结果的差异，方法根据内标元素的选择原则通过加入5μg/mL～20μg/mL的元素钇，重复测定试样溶液中元素锆含量10次～20次的精密度试验，经理论计算和试验验证，本实施例中，内标元素的加入量为10μg/mL，测定精密度小于0.4％。
(2)杂质含量的测定
(2.1)样品溶解
采用1∶3比例配制的浓硝酸(亚弗蒸馏器重蒸)和盐酸(6mol/L优级纯)混酸溶液与一份试样以10∶1的比例在200℃～230℃加热至铀溶解后加入与一份试样以0.2∶1比例的氢氟酸(优级纯)继续加热至锆溶解完全，再加入与一份试样以5∶1比例的硫酸(5％优级纯)，继续加热至1mL～2mL后加入与一份试样以20∶1比例的硝酸溶液(5mol/L～6mol/L优级纯)加热赶氟，用于杂质元素检测。
(2.1)样品溶解
(2.1.1)称取试样：准确称取0.5g试样，精确至0.0001g，置于100mL的石英烧杯中；
(2.1.2)配制混酸溶液：采用体积比为1∶3的比例配制的浓硝酸和盐酸的混合溶液作为混酸溶液；
(2.1.3)将混酸溶液与试样以10∶1ml/0.1g的比例在200℃～230℃加热至铀溶解；
(2.1.4)加入与试样为0.2∶1ml/0.1g的比例的氢氟酸，继续加热至锆溶解完全；
(2.1.5)加入与试样为5∶1ml/0.1g的比例的硫酸溶液，继续加热至溶液剩余1mL～2mL；
(2.1.6)加入与试样为20∶1ml/0.1g的比例的硝酸溶液，继续加热至溶液剩余2mL～3mL；
(2.1.7)加入3mL～5mL硝酸溶液，冷却至室温；
(2.2)去除铀对待测元素干扰的消除
(2.2.1)用磷酸三丁酯与二甲苯以体积比为1∶3的比例配制成萃取剂；萃取剂与试样为10∶1ml/0.1g的比例；
(2.2.2)用硝酸溶液将步骤(2.1)溶解好的试样全部倒入已加有步骤(2.2.1)配制的萃取剂的80mL石英分液漏斗中；
(2.2.3)用2mL～3mL硝酸溶液分三次清洗石英烧杯中的剩余试样溶液，一并倒入80mL石英分液漏斗中；
(2.2.4)摇动分液漏斗20秒～30秒后静置3分钟～5分钟；
(2.2.5)磷酸三丁酯与每克聚三氟氯乙烯粉以体积比为0.5∶1的比例混合均匀填装到高12cm，的石英柱中作为色层柱，使用前用5mol/L～6mol/L优级纯的硝酸溶液淋洗空白；
将萃取后的水相转入色层柱中，铀吸附在色层柱上，用硝酸溶液淋洗色层柱中的试样元素，接收10mL淋洗液，作为试样溶液；
(2.3)测定
在电感耦合等离子体发射光谱仪上，根据设定的工作条件，依次测定标准溶液、空白溶液和试样溶液，计算测定结果；电感耦合等离子体发射光谱仪的工作条件为：RF发生器功率1300W，冷却气流量15L/min，辅助气流量0.8L/min，载气流量0.2L/min，溶液提升量1.5mL/min。
其中，标准溶液是用国家标准溶液按设定的浓度配制而成的，空白溶液是随同试样而成的试剂溶液。
在本实施例中，步骤(1.1.2)和(2.1.2)中，浓硝酸是亚弗蒸馏器重蒸得到的，盐酸的浓度为6mol/L；步骤(1.1.5)和(2.1.5)中，硫酸溶液是5％优级纯；所有步骤中，所用硝酸溶液是3mol/L～6mol/L优级纯；
步骤(2)中，采用基体匹配法与多谱拟合校正连用技术消除锆的干扰；基体匹配法是通过在标准溶液中加入与试样溶液中的锆含量一致的锆标准进行的，多谱拟合校正是以试样溶液中的锆元素做为干扰元素，以待测杂质元素做为分析元素，在等离子体发射光谱仪器上建立校正锆的干扰模型，测定时仪器自动校正锆对杂质元素的干扰进行的。
本发明方法的准确度可以通过测定标准样品将测定结果与标准值对照或采用加标回收实验。因没有标准样品本实验采用加标回收实验测定方法的准确度。分别称取两组(每组六份)相同质量的样品，一组作为本底，一组加入表中的待测元素，两组样品在同等条件下处理后进行测定，回收率及精密度见表1、表2、表3。
表1杂质元素的精密度与回收率 单位为微克每克
表2杂质元素的精密度与回收率 单位为微克每克
各待测杂质元素的回收率为92％～109％，精密度优于8％。
表3锆的精密度与回收率 单位为百分含量
可见，锆元素的回收率为99.2％～99.3％，精密度优于0.5％。
本发明建立了等离子发射光谱法测定铀锆合金中杂质元素及锆的检测方法。通过硝盐混酸及氢氟酸溶解试样，通过基体匹配法与多普拟合校正法用来消除基体干扰，用等离子发射光谱仪检测待测元素含量。方法准确可靠，满足该项目分析技术指标要求。