一种氢氟酸中铀含量等离子体质谱测定方法与流程

1.本发明属于化学检测技术领域，具体涉及一种氢氟酸中铀含量等离子体质谱测定方法。


背景技术：

2.在干法(idr)生产线的工艺流程中，六氟化铀水解会产生大量的氟化氢尾气，经吸收后生成含铀氢氟酸。而含铀氢氟酸经检测其中铀含量合格后可进行再利用。
3.关于氢氟酸中铀的化学检测报道较少，主要有《idr生产线氢氟酸中铀浓度分析》和《icp-ms测高纯氢氟酸中铀、铌、钯元素分析方法讨论》。
4.前者采用的是mua微量铀分析仪进行检测；后者直接将氢氟酸溶液稀释5倍后通过标准加入法进行检测，过程比较复杂且氢氟酸基体对设备有所腐蚀。
5.氢氟酸中铀含量的准确检测是实现氢氟酸解控，推进干法生产线长期稳定运行的关键步骤之一。若使用微量铀分析仪分析氢氟酸中的铀含量，操作过程比较繁琐，不仅需要去除氢氟酸基体，在检测过程中还需要添加荧光增强剂等物质；若直接将氢氟酸溶液稀释后检测对质谱仪器内部金属部件腐蚀严重，且使用标准加入法虽然可以消除氢氟酸基体的干扰，但是这也导致每分析一个样品需多次添加标准。


技术实现要素：

6.针对以上不足，本发明的目的是提供一种氢氟酸中铀含量等离子体质谱测定方法，依据氢氟酸解控管理需求，选择合适的试样处理方式去除氢氟酸基体，创建最优的仪器分析条件，采用标准曲线法快速、准确的完成对氢氟酸溶液中铀元素含量的测定。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种氢氟酸中铀含量等离子体质谱测定方法，包括步骤一、试样处理，步骤二、质量数选择，步骤三、硝酸加入量的选择，步骤四、内标元素的选择，步骤五、测定；
9.步骤三、硝酸加入量的选择；
10.采用加入硝酸的方式，利用硝酸和氢氟酸之间沸点的显著差异，将氢氟酸溶液蒸干除去氟化氢，再加入少量硝酸形成硝酸铀酰。
11.步骤四、内标元素的选择
12.使用铑、铟、铯、铋作为内标元素。
13.所述步骤一、试样处理；
14.对铀含量在0.02～0.40mg/l的氢氟酸溶液样品检测；
15.准确移取5.0ml氢氟酸溶液，置于聚四氟乙烯烧杯中，加入5ml优级纯硝酸，在电热板上180℃～220℃温度下加热。
16.所述步骤一、试样处理；将溶液完全蒸干后，加入2ml 1％的硝酸溶液，冷却至室温。
17.所述步骤一、试样处理；将冷却后的液体转移至100ml容量瓶内，用1％硝酸溶液稀
释至刻度，摇匀后作为样品溶液用于铀含量的分析；
18.随同样品作空白实验，作为空白溶液待测。
19.步骤二、质量数选择；
20.选择238.0500作为检测质量数。
21.所述步骤三、硝酸加入量的选择；
22.取5ml氢氟酸样品于聚四氟乙烯烧杯中，仅改变硝酸加入量，其余条件不变。
23.所述步骤三、硝酸加入量的选择；
24.5ml确定为硝酸加入量。
25.所述步骤四、内标元素的选择；
26.考察铑、铯、铋和铟元素；以10ng/ml的铑、铯和铟作为内标，测定同一样品中元素回收率，每个样品测定次数为6次。
27.所述步骤五、测定；
28.采用铀元素的国家标准溶液100μg/ml按样品检测范围稀释成工作标准溶液，采用铑，铟，铯或铋国家标准溶液1000μg/ml稀释成内标溶液。
29.所述步骤五、测定；
30.在电感耦合等离子体质谱仪上依次测定工作标准溶液、空白溶液、样品溶液，测定时持续引入内标溶液，用标准曲线法测定待测元素的含量，单位为纳克每毫升ng/ml。
31.本发明的有益效果在于：
32.本发明成功建立了氢氟酸中铀含量的等离子体质谱检测方法，利用发明内容中列举的实验条件可以精确测定氢氟酸中铀元素含量，解决了干法生产线产生的氢氟酸急需解控数据支撑的问题，满足了氢氟酸中铀含量检测的需求。
附图说明
33.图1为本发明所述的一种氢氟酸中铀含量等离子体质谱测定方法流程图；
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.一种氢氟酸中铀含量等离子体质谱测定方法，包括步骤一、试样处理，步骤二、质量数选择，步骤三、硝酸加入量的选择，步骤四、内标元素的选择，步骤五、测定。
37.步骤一、试样处理；
38.对铀含量在0.02～0.40mg/l的氢氟酸溶液样品检测。
39.准确移取5.0ml氢氟酸溶液，置于聚四氟乙烯烧杯中，加入5ml优级纯硝酸，在电热板上180℃～220℃温度下加热。将溶液完全蒸干后，加入2ml 1％的硝酸溶液，冷却至室温。将冷却后的液体转移至100ml容量瓶内，用1％硝酸溶液稀释至刻度，摇匀后作为样品溶液用于铀含量的分析。
40.随同样品作空白实验，作为空白溶液待测。
41.步骤二、质量数选择；
42.icp-ms的干扰主要来自同量异位素、氧化物及多原子离子的干扰。测量元素的质量数尽量选择丰度大(灵敏度大)、无干扰或可进行干扰消除(校正)的同位素进行测定。在仪器的工作条件下，对压水干法生产线产生的氢氟酸中铀同位素丰度进行比较，发现
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u的质量丰度小于5％，
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u和
236
u的质量丰度之和小于1％，
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u丰度值大于94％，因此根据共存元素干扰因素以及丰度的大小，最终选择238.0500作为检测质量数。
43.步骤三、硝酸加入量的选择；
44.氢氟酸会对质谱仪的进样系统产生严重腐蚀，因此在样品处理过程中，必须将氢氟酸去除。本研究采用加入硝酸的方式，利用硝酸和氢氟酸之间沸点的显著差异，将氢氟酸溶液蒸干除去氟化氢，再加入少量硝酸形成硝酸铀酰。取5ml氢氟酸样品于聚四氟乙烯烧杯中，仅改变硝酸加入量，其余条件不变。
45.加入硝酸后铀含量的测定值逐渐上升，当硝酸用量为5ml时，检测结果趋于平稳，因此将5ml确定为最佳硝酸加入量。
46.步骤四、内标元素的选择
47.使用铑、铟、铯、铋作为内标元素；
48.在icp-ms检测中，常见的内标元素有铑、铯、铟、钪、铋等，钪作为内标元素一般用于碱金属元素的检测，在铀元素的检测中由于其相对原子质量和铀相差甚远而不予考虑。因此，考察铑、铯、铋和铟元素；以10ng/ml的铑、铯和铟作为内标，测定同一样品中元素回收率，每个样品测定次数为6次。
49.步骤五、测定
50.采用铀元素的国家标准溶液(100μg/ml)按样品检测范围稀释成工作标准溶液。采用铑(或铟，铯，铋)国家标准溶液(1000μg/ml)稀释成内标溶液。
51.在电感耦合等离子体质谱仪上依次测定工作标准溶液、空白溶液、样品溶液，测定时持续引入内标溶液，用标准曲线法测定待测元素的含量，单位为纳克每毫升(ng/ml)。
52.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
54.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
55.本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的方法，其他方法可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
56.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。