李秀娟 胡亞莉 張海明 楊松濤 覃波
中核四0四有限公司第三分公司 甘肅蘭州 732850
因處理鋁包殼高加濃鈾—鋁合金元件過(guò)程中,溶解料液中含有大量鋁,若進(jìn)入后續(xù)生產(chǎn)工藝過(guò)程中,將會(huì)影響生產(chǎn)工藝過(guò)程的正常運(yùn)行。因此需要監(jiān)測(cè)工藝樣品中少量鋁含量。分光光度法適用于測(cè)定低濃鋁含量,如八羥基喹啉法等,因其所用的試劑材料多,測(cè)定步驟繁瑣,雖然具有良好的測(cè)量精密度和準(zhǔn)確度,但無(wú)法在實(shí)際分析工作中加以應(yīng)用。本文嘗試采用鋁試劑作為顯色劑,選擇合適酸度,使得鋁試劑與Al3+生成有色絡(luò)合物,在波長(zhǎng)530nm處測(cè)定吸光度。部分金屬離子對(duì)測(cè)定會(huì)有影響,Al3+/U(g/g)>10時(shí),鈾不干擾鋁的測(cè)定;Al3+/Fe3+(g/g)>0.2時(shí),F(xiàn)e3+對(duì)Al3+的測(cè)定有較大干擾。加入抗壞血酸將Fe3+還原為Fe2+消除影響。方法在室溫下進(jìn)行,操作簡(jiǎn)單方便,能夠滿(mǎn)足工藝控制分析需求[1]。
所使用試劑除特別指明外,均使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析純?cè)噭?,水為蒸餾水或去離子水。
(1)醋酸-醋酸鈉緩沖溶液:pH=5.0。稱(chēng)取無(wú)水醋酸鈉160g,加水溶解后,加入冰乙酸60mL后,配成1L溶液;
(2)鋁試劑:0.5%。稱(chēng)取0.50g鋁試劑于50mL燒杯中,溶解后轉(zhuǎn)到100mL容量瓶中用水定容,搖勻備用;
(3)抗壞血酸:1%。稱(chēng)取1.0g抗壞血酸于50mL燒杯中,溶解后轉(zhuǎn)到100mL容量瓶中用水定容,搖勻備用;
(4)鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:1.000g/L。稱(chēng)取0.1000g(準(zhǔn)確至0.2mg)高純鋁粉于50mL燒杯中,用硝酸溶解,轉(zhuǎn)至100mL容量瓶中用0.1mol/L硝酸定容,搖勻保存?zhèn)溆茫?/p>
(5)鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液:30μg/mL。移取3.00mL鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1.1.4)于100mL容量瓶中,用0.1mol/L硝酸定容,搖勻配成30μg/mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液。
(1)分光光度計(jì):722S型,波長(zhǎng)范圍320-1000nm;
(2)玻璃比色皿:1cm。
取適量體積的含鋁的樣品(鋁含量小于120μg)溶液于50mL容量瓶中,依次加入2.0mL抗壞血酸溶液,5.0mL醋酸-醋酸鈉緩沖溶液,2.0mL鋁試劑溶液,用水定容至50mL,搖勻,放置20min,以試劑空白為參比,在波長(zhǎng)530nm處測(cè)定吸光度,5min內(nèi)完成測(cè)定[2]。
結(jié)果計(jì)算:如式(1)所示計(jì)算樣品溶液中鋁濃度:
式中:
c-樣品溶液中鋁濃度,g/L;
m-標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)查得鋁含量,μg;
v-取樣量,mL;
n-樣品稀釋倍數(shù)。
取2mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液(鋁為60μg)于50mL容量瓶中,改變測(cè)定波長(zhǎng),在不同波長(zhǎng)處測(cè)定溶液的吸光度。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在530nm處有色絡(luò)合物有最大吸收波長(zhǎng)。因此選擇最大吸收波長(zhǎng)作為測(cè)定波長(zhǎng),即λmax=530nm。
取含鋁20μg和100μg的標(biāo)準(zhǔn)溶液于50mL容量瓶中,分別加顯色劑0.25mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、3.0mL,測(cè)定溶液的吸光度。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,吸光度A隨顯色劑的加入量的增大而增大,且變化明顯,因此只能根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)條件,選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)募尤肓勘緦?shí)驗(yàn)選擇加入量為2.00mL。
取含鋁20μg的標(biāo)準(zhǔn)溶液于50mL容量瓶中,分別加不同緩沖溶液0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL、7.0mL,測(cè)定溶液的吸光度。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,吸光度隨緩沖溶液的加入量的增加而變小,在大于4mL時(shí),變化趨于平緩,吸光度的變化量小于0.02,選擇緩沖溶液的加入量為5mL,以確保吸光度不因緩沖溶液的加入量的變化而引起較大變化。
取含鋁20μg和100μg的標(biāo)準(zhǔn)溶液于50mL容量瓶中,通過(guò)溶液吸光度隨時(shí)間的變化來(lái)考察配合物穩(wěn)定性。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,0-50min內(nèi)吸光度有較大的變化,尤其在前20min變化較為明顯;在20分鐘后,雖然吸光度仍隨時(shí)間在增大,但變化較小,5min內(nèi)吸光度變化量小于0.005。所以確定顯色時(shí)間為20min,測(cè)量時(shí)間控制在5min內(nèi)[3]。
取 20鋁 于 50mL容 量 瓶 中, 分 別 加 入 0μg、10μg、20μg、30μg、40μg的Fe3+,測(cè)定溶液的吸光度,來(lái)考察隨著Fe3+含量的增加,鋁溶液吸光度的變化。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,Al/Fe3+(g/g)>0.5時(shí),F(xiàn)e3+對(duì)鋁的測(cè)定存在嚴(yán)重的干擾。吸光度隨著Fe3+含量的增加而增大。因此必須采取措施,消除Fe3+的干擾。加入抗壞血酸能夠?qū)e3+還原為Fe2+,從而消除對(duì)鋁測(cè)定的影響。在Al/Fe3+(g/g)>0.5時(shí),測(cè)定相對(duì)誤差小于3%。
取100μg鋁于50mL容量瓶中,分別加入0μg、2μg、4μg、6μg、8μg、10μg的U,其它操作同1.3.1,測(cè)定溶液的吸光度,來(lái)考察隨著U含量的增加,含鋁溶液吸光度沒(méi)有太大變化。所以鈾對(duì)鋁的測(cè)定幾乎沒(méi)有影響。
圖7 鋁標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)
在5個(gè)50mL容量瓶中,依次加入0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液,然后分別加入2.00mL抗壞血酸溶液,5.00mL的緩沖溶液,2.00mL鋁試劑溶液,用水定容,搖勻后放置20min,以試劑空白為參比,在530nm處測(cè)定吸光度A。以A-C鋁作圖,得到工作曲,如圖1。
(1)純體系樣品。取適量樣品(Al<120μg)于50mL容量瓶中,測(cè)定溶液的吸光度,如表1:
表1 純體系鋁溶液樣品測(cè)定精密度和準(zhǔn)確度
(2)雜質(zhì)干擾體系樣品。取適量樣品(Al<120μg)于50mL容量瓶中,加入已知濃度的鐵或鈾含量溶液進(jìn)行測(cè)定溶液吸光度,如表2:
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,F(xiàn)e3+含量的增加,會(huì)影響測(cè)量的精密度;而鈾則幾乎不會(huì)影響測(cè)量的精密度。本方法測(cè)量精密度優(yōu)于5%,滿(mǎn)足測(cè)量要求。
(1)本方法用于含鈾溶液中鋁含量測(cè)定,方法簡(jiǎn)便易行,精密度優(yōu)于5%,能夠用于生產(chǎn)工藝溶液樣品中低濃鋁的含量測(cè)定,方法可行,分析結(jié)果較好。
表2 Fe3+干擾體系樣品精密度和準(zhǔn)確度
(2)在Al/Fe(g/g)4或Al/U(g/g)50的溶液中,方法可行,能夠保障分析準(zhǔn)確度。