一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法，包括将高纯锆、高纯铪溶解，采用均相沉淀法将溶解液中的锆、铪基体与杂质分离。采用此方法可将溶液中锆、铪基体均相沉淀，基体降至100μg/mL以下，基本消除了基体效应；而溶液中的待测杂质元素在基体沉淀过程中保持浓度不变，从而准确测定核级高纯材料中的待测杂质元素，降低了待测杂质元素的检测限，确保测定的准确性、稳定性，与实验室内及实验室间比对测试结果相符，满足核级材料中待测杂质元素的检测。质元素的检测。质元素的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法


[0001]本专利技术涉及化学分析
，具体涉及一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法。

技术介绍

[0002]铪、锆具有优良的核性能，在原子能工业中均有广泛应用。
[0003]核级铪、锆材要求其杂质元素含量极低，介于微量甚至痕量水平。因此，准确分析核级铪、锆材中的杂质元素具有重要意义。
[0004]核级铪、锆材中杂质元素的分析中存在基体效应，其光谱的谱线丰富，且会影响待测杂质元素的电离等，对微量杂质元素测定的干扰较为严重。若不进行基体分离而直接采用ICP
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AES测定，难以满足实际要求。目前利用检测下限低的ICP
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MS、GDMS等先进设备进行测定，但是要同时保证数据的准确性和低检测限，满足核级材料中杂质的微量、痕量、超痕量杂质元素的准确定量分析仍是目前的一个难点。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是对于核级高纯铪、锆材中杂质元素的现有检测方法准确性和通用性的不足，提供了一种分离基体与待测杂质元素的方法，以解决上述问题。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法，包括将高纯锆、高纯铪溶解，采用均相沉淀法将溶解液中的锆、铪基体与杂质分离。
[0008]如果使用直接沉淀法沉淀锆、铪会导致局部反应物浓度过高、反应速率不易控制、产物为絮状沉淀等问题，从而导致待测杂质元素包裹、夹杂或共沉淀于沉淀物中。本专利技术采用均相沉淀法，可获得结构紧密、颗粒较大、便于过滤和洗涤的沉淀物，避免沉淀过程中待测元素的包裹、吸附、共沉淀等问题，使基体与杂质元素成功分离。
[0009]进一步地，所述溶解高纯锆、高纯铪的过程为在所述高锆锆、高纯铪中加入硫酸铵、浓硫酸溶解，所述硫酸铵与所述浓硫酸的质量比为1：3。
[0010]选择浓硫酸和硫酸铵溶解样品，此溶样法不会引入氟离子，有利于沉淀的生成。
[0011]进一步地，所述均相沉淀过程包括：
[0012]向溶解有高纯锆、高纯铪的溶液中加入无机酸、均相沉淀剂、双氧水，第一温度加热，第二温度下水浴搅拌，反应结束，静置陈化；
[0013]所述第一温度高于所述第二温度。
[0014]在酸性环境下加入过氧化氢，且均相沉淀剂也是在酸性环境下加入到体系中，可以促使均相沉淀剂的逐步缓慢水解；均相沉淀剂、锆、铪离子、无机酸和过氧化氢等混合后，若直接进行高温加热，均相沉淀剂分解过快会导致反应不易控制。本专利技术首先将混合溶液于较高的第一温度下加热，待出现少量晶种后，再在较低的第二温度下水浴搅拌加热，便于控制反应温度，促使均相沉淀剂缓慢水解，并使晶体逐渐长大，有利于基体和待测杂质元素
的分离。水浴法控制水解反应速率，可以保证反应温度的均匀性，使沉淀颗粒较大、晶形较好。
[0015]进一步地，所述无机酸为浓硫酸、硝酸、高氯酸中的任一种，优选高氯酸；
[0016]所述均相沉淀过程中体系的酸度值为1mol/L～3mol/L。
[0017]采用强酸环境可以促使均相沉淀剂水解更加充分，有利于避免待测元素的吸附，从而利于提高杂质元素的回收率。
[0018]进一步地，所述均相沉淀剂为磷酸三酯，所述均相沉淀剂与所述锆、铪或锆、铪化合物的摩尔比为2:1～3:1。
[0019]进一步地，所述磷酸三酯为磷酸三甲酯或磷酸三乙酯。
[0020]进一步地，所述第一温度为100℃～180℃。
[0021]进一步地，所述第二温度为70℃～100℃，水浴时间为3h以上，搅拌速度为100转/分钟～500转/分钟。
[0022]进一步地，在所述第二温度下水浴搅拌过程中还包括第一次补充双氧水。
[0023]进一步地，所述反应结束后，还包括第二次补充双氧水，然后静置陈化，静置时间为大于等于1h。
[0024]过氧化氢可以络合掩蔽钛，防止钛在反应过程中产生沉淀导致钛的测定结果偏低，从而保证钛的准确定量分析。在反应前后补加双氧水，可以保持过氧化氢过量以络合溶液中的钛离子，避免钛产生共沉淀。反应结束后静置1h以上，让沉淀进一步纯化，可获得结构紧密、颗粒较大、便于过滤和洗涤的沉淀物，避免了待测元素的包裹、吸附等问题。
[0025]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0026]本专利技术实施例提供的一种锆、铪中杂质元素的分离测定方法，采用均相沉淀法将溶液中的锆、铪基体均相沉淀，将基体降低至100μg/mL以下，基本消除了基体效应；而溶液中的待测杂质元素在基体沉淀过程中保持浓度不变，使基体与杂质元素进行有效分离，从而准确测定核级高纯材料中的待测杂质元素，降低了待测杂质元素的检测限，确保测定的准确性、稳定性，实验室内和实验室间比对测试结果一致，满足核级材料中待测杂质元素的检测。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
[0028]图1为本专利技术实施例提供的一种分离测定方法得到的沉淀物的SEM图。
[0029]图2为本专利技术实施例提供的一种分离测定方法得到的沉淀物的红外光谱图。
[0030]图3为本专利技术实施例提供的一种分离测定方法得到的沉淀物的XRD图谱。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本
专利技术的限定。
[0032]一、核级铪材中杂质元素的检测
[0033]1、铪样品制备：将屑状铪样品置于聚四氟烧杯中，加入(1+1)HNO3浸泡30min，用高纯水洗涤至水溶液pH接近7，再用丙酮洗涤二次，50℃以下低温烘干。
[0034]称取上述洗好烘干的铪样品1.2g(准确至0.0001g)于200mL石英三角瓶中，加入硫酸铵1.5g和浓硫酸5mL溶解，待剧烈反应基本停止后，升高加热板的温度使样品溶解完全；然后置于电炉上加热冒硫酸烟，至近干以去除硫酸氢铵和硫酸(可避免对后续测定的影响)，冷却，加适量水溶解并稀释至约30mL。
[0035]2、均相沉淀：向上述待测样品中加入无机酸5mL、磷酸三甲酯(与铪的摩尔比为2.1:1)、过氧化氢(质量浓度30％)2mL，混合后置于电热板上加热(设定温度为130℃)，待析出白色泡沫状物质后，置于100℃水浴中磁力搅拌加热3h，磁力搅拌速度为300转/分钟。在水浴搅拌过程中，补充加入2mL的过氧化氢两次，两次补加的过氧化氢时间间隔为1h；然后直接置于较高温加热搅拌至无大量泡沫产生，反应结束；补加约0.3mL过氧化氢，静置陈化2h，过滤，滤液定容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法，其特征在于，包括将高纯锆、高纯铪溶解，采用均相沉淀法将溶解液中的锆、铪基体与杂质分离。2.根据权利要求1所述的一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法，其特征在于，所述溶解高纯锆、高纯铪的过程为在所述高锆锆、高纯铪中加入硫酸铵、浓硫酸溶解，所述硫酸铵与所述浓硫酸的质量比为1：3。3.根据权利要求1所述的一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法，其特征在于，所述均相沉淀过程包括：向溶解有高纯锆、高纯铪的溶液中加入无机酸、均相沉淀剂、双氧水，第一温度加热，第二温度下水浴搅拌，反应结束，静置陈化；所述第一温度高于所述第二温度。4.根据权利要求3所述的一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分离测定方法，其特征在于，所述无机酸为浓硫酸、硝酸、高氯酸中的任一种，优选高氯酸；所述均相沉淀过程中体系的酸度值为1mol/L～3mol/L。5.根据权利要求3所述的一种用于高纯锆、铪中杂质元素的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛红伍，贺含毅，李洁，罗强，黄辉，巩琛，荀其宁，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：