ICP-OES测量岩矿中铀的干扰分析

刘 欣，臧旭芳，时燕华

（江西省核工业地质局测试研究中心， 江西南昌 330002）

采用等离子体发射光谱法（ICP-OES）具有范围大、效率高等优点，兼顾了激光（紫外）荧光法和钒酸铵滴定法的测定量程，通过谱线分析可以清楚的区别α和γ能谱法和X射线荧光法所不能判别的各种干扰元素，提高了方法的准确度，且前处理过程操作简单，适合大批量样品操作［1-3］。该方法至今并未广泛推广，主要原因是光谱干扰会造成一定的测量误差。本文对ICP-OES测量过程中的谱线干扰进行探讨，通过对不同波长条件下测铀的干扰元素进行分析，选择合适的测量谱线，规避干扰对实验结果造成的影响，提高方法的准确度，扩大方法的适用范围。

1 实验方法及器材

1.1 仪器与试剂

实验用水：经离子交换和二次蒸馏的纯水，电导率小于1.2×10-4S·m-1，用于样品及标准溶液的制备。

铀标准溶液的制备：将900℃下干燥恒重2小时的八氧化三铀（U3O8）基准物质，纯度高于99.99%以上，准确称取1.1794g后溶解转入1000mL试剂瓶中，加水稀释后定容摇匀。储备液中铀含量为1mg/mL。使用时将标准溶液稀释分别配制成1、5、10mg/L的标准溶液。

测量仪器：美国Pekin Elmer公司生产的Optima 5300 DV型电感耦合等离子体发射光谱仪。其它实验所用试剂皆为分析纯。

1.2 样品处理

（1）称取0.1g左右的样品于聚四氟乙烯坩埚中，加少量水润湿样品，加入硝酸1mL、高氯酸2mL以及氢氟酸10mL，先置于电热板上低温加热。

（2）待样品冒大量高氯酸白烟时提高电热板温度，使高氯酸充分消解岩矿样品中的有机物杂质，直至再无高氯酸白烟挥发为止；若样品颜色较深，应反复加高氯酸分解有机物。

（3）将坩埚取下加入1mL硝酸及少量水吹洗坩埚壁，再置于电热板上低温加热，以溶解样品。若不溶，可加入2-4滴盐酸继续加热，直至湿盐状取下。加入4mL硝酸、10mL～15mL水，提取样品至清亮，若有不溶物可加入2～4滴盐酸继续加热，直至清亮，转移定容至100mL。

（4）配置相应干扰元素的标准溶液。为确认各种干扰元素对铀测量的影响，分别配制铁、钍、铌、锆、锰五种元素干扰溶液，同种元素标准溶液低含量与高含量分别编号1和2（下同），见表1。

表1 五种干扰元素标准溶液表

2 测铀波长的选取

为了较好的测定铀元素，本实验从仪器响应强度、测量范围和干扰、目标元素信号的信噪比几方面进行综合比较选择，最终选定367nm、409nm、424nm三个合适的波长进行实验并分析。配置曲线为1mg/L、6mg/L、10mg/L的标准溶液进行测定，曲线相关线性较好。测定峰面积数据见表2，三个测量波长谱图见图1。

3 干扰分析

3.1 367nm波长测定铀干扰分析

根据铀元素367nm波长干扰元素测定结果表3可知，Th和铁两个元素都对铀有正干扰，其中钍浓度在10mg/L时，干扰使铀浓度响应为8.69mg/L，可见钍对铀的干扰较为明显。铁浓度在100mg/L时，干扰使铀浓度响应为0.241mg/L，表明在此波长下铁对铀的干扰较小。但也应根据铁和铀的含量，权衡判断是否应该选用此波长测定。

表2 铀标准溶液在不同波长下实测峰面积表

图1 不同波长铀元素谱图

表3 367nm波长钍、铁元素干扰测定结果

3.2 409nm波长测定铀干扰分析

根据铀元素在409nm处的波长干扰元素测定结果表4可知，铌和铁两个元素都对铀有正干扰，其中铌浓度在10mg/L时，干扰使铀浓度响应为0.046mg/L，可见在此波长下铌对铀的干扰较为明显。铁浓度在100mg/L时，干扰使铀浓度响应为0.018mg/L，表明在此波长下铁对铀的干扰较小。此波长相对干扰较小，除特殊铌铁矿影响较大外，其他样品较为实用，适用范围较广。

表4 409nm波长铁、铌元素干扰测定结果

3.3 424nm波长测定铀干扰分析

根据铀元素在424nm波长下干扰元素测定结果表4可知，锰、铁和锆两个元素都对铀有正干扰，其中锰浓度在10mg/L时，干扰使铀浓度响应为2.61mg/L，可见在此波长下锰对铀的干扰较为明显。铁浓度在100mg/L时，干扰使铀浓度响应为0.036mg/L，说明在此波长下铁对铀的干扰较小。锆浓度在10mg/L时，干扰使铀浓度响应为3.11mg/L，可看出锆对铀的干扰较为明显。锆与铀的谱峰几乎重合，故选用此条谱线测定铀时须同时测定锆的含量，用于验证测量结果的准确性。

表5 424nm波长锰、铁、锆元素干扰测定结果

4 结论

在367nm波长条件下钍和铁两个元素都对铀有正干扰，其中钍对铀的干扰占的比重较大，选择此波长作为测铀谱线时，应根据铁和铀的含量，权衡判断是否应该选用此波长测定；铀元素在409nm波长下干扰元素主要为铌，此波长相对干扰较小，除特殊铌铁矿影响较大外，其他样品较为实用，适用范围较广；铀元素在424nm波长下锰和锆均对铀造成干扰，且锆和铀的谱峰几乎重合，故选用此条谱线测定铀时需提前对锆含量进行预估，降低测量误差。综上所述，测定岩矿样品中铀的过程中应根据待测样品的成分组成进行小范围测试，灵活选择测定波长，便于实测过程中得到更准确的结果。