微波消解—ICP-MS测定过氯乙烯空气滤膜样品中铀含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种微波消解—ICP

【技术实现步骤摘要】
微波消解
—
ICP
‑
MS测定过氯乙烯空气滤膜样品中铀含量的方法


[0001]本专利技术属于环境化学及核计量试验检测方法的
，具体涉及一种微波消解—ICP
‑
MS测定过氯乙烯空气滤膜样品中铀含量的方法。

技术介绍

[0002]铀是天然放射性元素之一，其同位素包括
238
U、
235
U、
234
U，遇硝酸会形成硝酸铀酰水溶液。空气中的铀以气溶胶形态存在，特别是在工作场所中放射性气溶胶有几率随着人员的呼吸或皮肤接触进入人体，对表皮、肺、肾、肠胃、骨骼等造成化学毒性及放射性损伤。我国对放射性工作场所空气及工作人员辐射均规定了铀的最大容许浓度及最大容许剂量当量。因此，准确监测工作场所及周边区域大气环境中铀的浓度水平对工作人员健康、污染防治、公共卫生等方面均具有重要意义。
[0003]现今市面上用于大气和废气颗粒物分析的滤膜主要有玻璃纤维、石英、纤维素、微孔、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、丙纶乙烯、过氯乙烯等材质，其中玻璃纤维滤膜和石英滤膜的使用率最高。各类材质滤膜的物理化学性质各不相同，其中过氯乙烯滤膜具有疏水性，在酸溶液中难以浸透，常压消解时无法消解完全，且在高氯酸、硝酸湿法消解过程中反应剧烈，具有不安全性；但其空白本底低于其他滤膜，因此在测定大气和废气中痕量元素时具有一定优势。然而由于各类滤膜的材质特性不同，各待测元素的化学特征亦不同，因此各类滤膜待测样品的最佳前处理方法也有所不同；即使采用同样的前处理仪器或同种酸溶剂，也无法从某一种材质滤膜的处理条件简单推导出另一种材质滤膜的处理条件，必须根据待测滤膜的材质特性和待测元素的种类因地制宜。
[0004]目前针对空气样品中铀含量分析的现行标准方法有《HJ 657
‑
2013空气和废气颗粒物中铅等金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》及《HJ 840
‑
2017环境样品中微量铀的分析方法》。HJ 657
‑
2013规定采用玻璃纤维或石英滤膜进行采样，以微波消解或电热板消解作为前处理手段；其中微波消解步骤是向玻璃纤维或石英滤膜样品加入5.55％稀硝酸与16.75％盐酸的混合酸体系10mL，直接于200℃消解15min，冷却后加入10mL超纯水静置浸提30min，过滤后定容；最后利用电感耦合等离子体质谱(Inductively coupled plasma/mass spectrometry，ICP
‑
MS)法进行样品中铀、锑、铝等24种元素的测定。该标准前处理时间长，空气铀检出限为1
×
10
‑
11
g/m3，RSD最高为9.4％，未提供准确度的相关数据；并且玻璃纤维和石英滤膜的物理化学性质与本专利技术所涉及的过氯乙烯滤膜完全不同，该标准未表明针对过氯乙烯滤膜的前处理方法，且经实验发现利用该标准的前处理方法无法将过氯乙烯滤膜样品完全消解，说明该标准不适用于处理过氯乙烯滤膜样品。HJ 840
‑
2017规定采用过氯乙烯树脂合成纤维滤布进行采样，经高温灰化、氢氟酸脱硅、硝酸处理及浸取，随后调节样品pH以达到铀荧光增强剂的使用要求，最后利用激光荧光法进行样品中微量铀的测定。该标准操作繁琐，前处理耗时长，铀含量检测范围为2
×
10
‑
11
g/m3～2
×
10
‑8g/m3，未限定回收率的范围，未提供准确度的相关数据；激光荧光法易受样品中杂质的干扰，影响测量准确
度；且过氯乙烯树脂合成纤维滤布(又名国产一号滤布)已停产，其物理化学性质与本专利技术所涉及的过氯乙烯滤膜不同，经多次实验发现利用该标准的前处理方法处理过氯乙烯滤膜样品后，铀元素加标回收率较低，平行样品的测定结果不平行，实验准确度和精密度都较差，说明该标准不适用于处理过氯乙烯滤膜样品。
[0005]目前针对过氯乙烯滤膜样品中铀含量分析的文献报道极少。2012年第4期《四川地质学报》中《湿法处理荧光法测定空气中的微量铀》使用了高氯酸
‑
氢氟酸体系，以冷浸消化法处理国产一号过氯乙烯树脂合成纤维滤布样品，未采用过氯乙烯滤膜。2014年第1期《环境化学》中《微波消解ICP
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MS法测定空气颗粒物中54种元素》使用了2.5mL硝酸—7.5mL盐酸体系，以微波消解法200℃、25min处理石英滤膜样品，未采用过氯乙烯滤膜；该报道中的前处理过程需要赶酸，且定容后需静置24h，处理时间过长；方法检出限0.01μg/L～0.5μg/L，加标回收率80.5％～110.9％，有待提高。2017年第3期《中华放射医学与防护杂志》中《多级大气颗粒物中超痕量铀的HR
‑
ICP
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MS分析方法研究》使用了1.5mL硝酸—4.5mL盐酸—1mL过氧化氢混合酸体系，以微波消解法150℃、5min、20Pa—205℃、15min、40Pa处理纤维素滤膜样品，同样未采用过氯乙烯滤膜。
[0006]由于过氯乙烯滤膜难以消解的特性，目前针对过氯乙烯滤膜样品中其他金属含量分析的文献报道也较少。2019年第1期《环境监测管理与技术》中《密闭微波消解ICP
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AES法测定大气颗粒物中金属元素》使用2mL硝酸—6mL盐酸—0.25mL过氧化氢混合酸体系消解过氯乙烯滤膜样品，过滤并定容后采用ICP
‑
AES法测定了九种元素含量，未测定铀元素；且方法检出限最低为1μg/L，有待提高。2013年第2期《环境科学导刊》中《微波消解ICP
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OES法同时测定总悬浮颗粒物中多种重金属》使用5mL硝酸—5mL盐酸—2mL过氧化氢混合酸体系消解过氯乙烯滤膜样品，测定了十种元素含量，未测定铀元素；且其微波消解升温程序时间过长，方法相对标准偏差RSD高至11.9％，精密度有待提高。
[0007]综合上述文献的报道可见，现有技术缺乏对于过氯乙烯滤膜样品的有效处理方法，同时对于过氯乙烯滤膜样品中铀含量分析方法存在处理时间长、回收率低等确定。

技术实现思路

[0008]本专利技术是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种微波消解—ICP
‑
MS测定过氯乙烯空气滤膜样品中铀含量的方法。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0010]一种微波消解—ICP
‑
MS测定过氯乙烯空气滤膜样品中铀含量的方法，包括以下步骤：
[0011](
ⅰ
)制备铀标准滤膜样品
[0012]滴加无水乙醇使过氯乙烯空白滤膜变性，再滴加铀单元素标准溶液，静置晾干，制成铀标准滤膜样品；
[0013](
ⅱ
)制备消解液
[0014]将过氯乙烯空白滤膜、铀标准滤膜样品、待测过氯乙烯滤膜样品分别放至各消解罐内，加入一定量的酸，再经五步升温的梯度消解程序，消本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波消解—ICP
‑
MS测定过氯乙烯空气滤膜样品中铀含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：(
ⅰ
)制备铀标准滤膜样品滴加无水乙醇使过氯乙烯空白滤膜变性，再滴加铀单元素标准溶液，静置晾干，制成铀标准滤膜样品；(
ⅱ
)制备消解液将过氯乙烯空白滤膜、铀标准滤膜样品、待测过氯乙烯滤膜样品分别放至各消解罐内，加入一定量的酸，再经五步升温的梯度消解程序，消解程序结束后冷却至室温，得到消解液；(
ⅲ
)空白及样品消解液的定容及稀释对步骤(
ⅱ
)所得各消解液进行定容，定容后稀释，分别制成试剂空白稀释液、空白滤膜稀释液、待测样品稀释液，摇匀待测；(
ⅳ
)配制工作曲线溶液配制3至4个不同浓度的铀元素工作曲线溶液；(
ⅴ
)测定样品溶液中铀元素含量在ICP
‑
MS质谱仪建立离子强度—浓度工作曲线，再测定试剂空白稀释液、空白滤膜稀释液，得到当次实验的空白值，然后再测定待测样品稀释液，将测得的待测样品稀释液铀元素含量值减去空白值后，再乘以步骤(
ⅲ
)的稀释倍数，即测得样品中铀元素含量；(
ⅵ
)计算空气或废气样品量中铀元素含量将步骤(
ⅴ
)所得样品中铀元素含量除以空气或废气采样体积，即得空气或废气中铀元素含量。2.根据权利要求1所述的微波消解—ICP
‑
MS测定过氯乙烯空气滤膜样品中铀含量的方法，其特征在于：所述酸为质量分数为65％的BV
‑Ⅲ
级硝酸；所述酸加入量为6mL～10mL。3.根据权利要求1所述的微波消解—ICP
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MS测定过氯乙烯空气滤膜样品中铀含量的方法，其特征在于：所述五步升温的梯度消解程序具体为：首先于110℃～120℃条件下恒温2min～4min，再于130℃～140℃条件下恒温2min～4min，再于160℃～170℃条件下达到0.8bar～1.0bar恒温2min～4min，再于180℃～190℃条件下达到3.5bar～4.0bar恒温2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓燕，郝悦，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：