劉 欣，臧旭芳，時燕華

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局測試研究中心， 江西南昌 330002）

采用等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）具有范圍大、效率高等優(yōu)點，兼顧了激光（紫外）熒光法和釩酸銨滴定法的測定量程，通過譜線分析可以清楚的區(qū)別α和γ能譜法和X射線熒光法所不能判別的各種干擾元素，提高了方法的準(zhǔn)確度，且前處理過程操作簡單，適合大批量樣品操作［1-3］。該方法至今并未廣泛推廣，主要原因是光譜干擾會造成一定的測量誤差。本文對ICP-OES測量過程中的譜線干擾進行探討，通過對不同波長條件下測鈾的干擾元素進行分析，選擇合適的測量譜線，規(guī)避干擾對實驗結(jié)果造成的影響，提高方法的準(zhǔn)確度，擴大方法的適用范圍。

1 實驗方法及器材

1.1 儀器與試劑

實驗用水：經(jīng)離子交換和二次蒸餾的純水，電導(dǎo)率小于1.2×10-4S·m-1，用于樣品及標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備。

鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備：將900℃下干燥恒重2小時的八氧化三鈾（U3O8）基準(zhǔn)物質(zhì)，純度高于99.99%以上，準(zhǔn)確稱取1.1794g后溶解轉(zhuǎn)入1000mL試劑瓶中，加水稀釋后定容搖勻。儲備液中鈾含量為1mg/mL。使用時將標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋分別配制成1、5、10mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

測量儀器：美國Pekin Elmer公司生產(chǎn)的Optima 5300 DV型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。其它實驗所用試劑皆為分析純。

1.2 樣品處理

（1）稱取0.1g左右的樣品于聚四氟乙烯坩堝中，加少量水潤濕樣品，加入硝酸1mL、高氯酸2mL以及氫氟酸10mL，先置于電熱板上低溫加熱。

（2）待樣品冒大量高氯酸白煙時提高電熱板溫度，使高氯酸充分消解巖礦樣品中的有機物雜質(zhì)，直至再無高氯酸白煙揮發(fā)為止；若樣品顏色較深，應(yīng)反復(fù)加高氯酸分解有機物。

（3）將坩堝取下加入1mL硝酸及少量水吹洗坩堝壁，再置于電熱板上低溫加熱，以溶解樣品。若不溶，可加入2-4滴鹽酸繼續(xù)加熱，直至濕鹽狀取下。加入4mL硝酸、10mL～15mL水，提取樣品至清亮，若有不溶物可加入2～4滴鹽酸繼續(xù)加熱，直至清亮，轉(zhuǎn)移定容至100mL。

（4）配置相應(yīng)干擾元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液。為確認各種干擾元素對鈾測量的影響，分別配制鐵、釷、鈮、鋯、錳五種元素干擾溶液，同種元素標(biāo)準(zhǔn)溶液低含量與高含量分別編號1和2（下同），見表1。

表1 五種干擾元素標(biāo)準(zhǔn)溶液表

2 測鈾波長的選取

為了較好的測定鈾元素，本實驗從儀器響應(yīng)強度、測量范圍和干擾、目標(biāo)元素信號的信噪比幾方面進行綜合比較選擇，最終選定367nm、409nm、424nm三個合適的波長進行實驗并分析。配置曲線為1mg/L、6mg/L、10mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液進行測定，曲線相關(guān)線性較好。測定峰面積數(shù)據(jù)見表2，三個測量波長譜圖見圖1。

3 干擾分析

3.1 367nm波長測定鈾干擾分析

根據(jù)鈾元素367nm波長干擾元素測定結(jié)果表3可知，Th和鐵兩個元素都對鈾有正干擾，其中釷濃度在10mg/L時，干擾使鈾濃度響應(yīng)為8.69mg/L，可見釷對鈾的干擾較為明顯。鐵濃度在100mg/L時，干擾使鈾濃度響應(yīng)為0.241mg/L，表明在此波長下鐵對鈾的干擾較小。但也應(yīng)根據(jù)鐵和鈾的含量，權(quán)衡判斷是否應(yīng)該選用此波長測定。

表2 鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同波長下實測峰面積表

圖1 不同波長鈾元素譜圖

表3 367nm波長釷、鐵元素干擾測定結(jié)果

3.2 409nm波長測定鈾干擾分析

根據(jù)鈾元素在409nm處的波長干擾元素測定結(jié)果表4可知，鈮和鐵兩個元素都對鈾有正干擾，其中鈮濃度在10mg/L時，干擾使鈾濃度響應(yīng)為0.046mg/L，可見在此波長下鈮對鈾的干擾較為明顯。鐵濃度在100mg/L時，干擾使鈾濃度響應(yīng)為0.018mg/L，表明在此波長下鐵對鈾的干擾較小。此波長相對干擾較小，除特殊鈮鐵礦影響較大外，其他樣品較為實用，適用范圍較廣。

表4 409nm波長鐵、鈮元素干擾測定結(jié)果

3.3 424nm波長測定鈾干擾分析

根據(jù)鈾元素在424nm波長下干擾元素測定結(jié)果表4可知，錳、鐵和鋯兩個元素都對鈾有正干擾，其中錳濃度在10mg/L時，干擾使鈾濃度響應(yīng)為2.61mg/L，可見在此波長下錳對鈾的干擾較為明顯。鐵濃度在100mg/L時，干擾使鈾濃度響應(yīng)為0.036mg/L，說明在此波長下鐵對鈾的干擾較小。鋯濃度在10mg/L時，干擾使鈾濃度響應(yīng)為3.11mg/L，可看出鋯對鈾的干擾較為明顯。鋯與鈾的譜峰幾乎重合，故選用此條譜線測定鈾時須同時測定鋯的含量，用于驗證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表5 424nm波長錳、鐵、鋯元素干擾測定結(jié)果

4 結(jié)論

在367nm波長條件下釷和鐵兩個元素都對鈾有正干擾，其中釷對鈾的干擾占的比重較大，選擇此波長作為測鈾譜線時，應(yīng)根據(jù)鐵和鈾的含量，權(quán)衡判斷是否應(yīng)該選用此波長測定；鈾元素在409nm波長下干擾元素主要為鈮，此波長相對干擾較小，除特殊鈮鐵礦影響較大外，其他樣品較為實用，適用范圍較廣；鈾元素在424nm波長下錳和鋯均對鈾造成干擾，且鋯和鈾的譜峰幾乎重合，故選用此條譜線測定鈾時需提前對鋯含量進行預(yù)估，降低測量誤差。綜上所述，測定巖礦樣品中鈾的過程中應(yīng)根據(jù)待測樣品的成分組成進行小范圍測試，靈活選擇測定波長，便于實測過程中得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。