激光熒光法測定巖石、土壤樣品中鈾

李強 高明明 劉巍平

摘 要：樣品經過混合酸分解后，樣品中的鈾以鈾酰離子（UO32+）狀態存在于溶液中，在pH為7～8.5條件下，鈾酰離子與熒光劑形成穩定絡合物，在激光的激發下，發出波長為500 nm，546 nm，520 nm的熒光，熒光強度與溶液中鈾的濃度成正比。該方法研究了熔礦溫度、測定酸度、熒光增強劑用量等實驗條件，確定最佳實驗條件為pH7～8.5、熔礦溫度250 ℃、熒光增強劑用量0.5 mL。用此實驗條件測定多個國家標準樣品，結果令人滿意。

關鍵詞：激光熒光 鈾 含量 巖石 土壤

中圖分類號：TU459 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（c）-0023-02

目前，國內在土壤和巖石中鈾的測定方法上已有分光光度法、激光熒光法、同位素X射線熒光法、同位素稀釋質譜法等方法。一般實驗室比較常用的是前兩種方法，在大批量地球化學找礦和鈾礦普查中，對分析測量的靈敏度和準確度提出越來越高的要求，而分析速度也是制約著批量試樣分析的重要因素。而激光熒光法具有靈敏度高、測定速度快等特點。該文利用激光鈾分析儀，在操作條件優化的基礎上，完成土壤、巖石中微量鈾的測量，獲得滿意的結果[1][2]。

1 實驗部分

1.1 主要試劑及儀器

1.1.1 試劑

分析純的硝酸、氫氟酸、高氯酸、氫氧化鈉。

硝酸（1+2）：1份硝酸緩慢加入2份蒸餾水中，攪勻。

熒光增強劑混合液（10%）：將100 mL熒光增強劑倒入1 000 mL容量瓶中，加入2.5g氫氧化鈉，用蒸餾水定容至刻度，搖勻待用；

鈾標準溶液ρ（U）=0.1mg/mL，ρ（U）=0.5mg/mL，ρ（U）=

1.0 mg/mL。

1.1.2 儀器

MUA型激光鈾分析儀（核工業北京地質研究院）。

分析天平（感量萬分之一）。

25 mL聚四氟乙烯坩堝。

1.2 實驗方法

準確稱取樣品0.05 g于25 mL聚四氟乙烯坩堝內，依次加入硝酸10 mL，氫氟酸3 mL，高氯酸0.5 mL，放置于已升溫至220 ℃的電熱板上溶解樣品1 h，然后調節電熱板溫度至250 ℃左右分解樣品，直至白煙冒盡，將坩堝放倒趕走坩堝壁上殘留的酸液。確保酸液趕盡后取下坩堝，趁熱加入硝酸（1+2）2.5 mL，輕輕搖動后置電熱板上溫熱提取2 min，取下，放置室溫后用蒸餾水定容于25 mL比色管中，搖勻，澄清后測定。每批帶試劑空白1～2份。

用微量取樣器分取0.5 mL已澄清的待測溶液于激光分析儀石英皿中，加入4.5 mL熒光增強劑混合液（10%），用玻璃棒攪勻后放入樣品激發室，測定熒光讀數F1，取出石英皿，加入VS（0.5）mL濃度為CS（0.5～1.0 μg/mL）的鈾標準溶液，攪勻后測定熒光讀數F2。試劑空白以同樣的方法進行測定，最終樣品的計算結果需要減去空白的計算結果[3-4]。

1.3 結果計算

根據下列公式計算樣品中鈾含量

2 激光熒光法條件試驗

2.1 酸度試驗

分取9份0.01 μg/ml的鈾標準溶液1.0 mL于小燒杯中，分別加入1.0 mL熒光增強劑，8 mL去離子水，用氫氧化鈉溶液分別調節酸度（pH）為5.0，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，10.0。攪拌均勻后測定熒光強度，并對0.05 μg/mL， 0.1 μg/mL的鈾標準溶液做相同的試驗，結果如表1所示。

由表中數據可知，當溶液酸度在7～8.5時有最大熒光強度。

2.2 熒光增強劑用量實驗

分取5份0.02 μg/ml的鈾標準溶液0.5 mL于10 mL比色管中，分別加入0.25 mL，0.5 mL，1.0 mL，1.5 mL，2.0 mL熒光增強劑，補加去離子水至5 mL刻度線，用氫氧化鈉溶液調節酸度為pH=7.5，搖勻后測定熒光強度，并分別對0.05 μg/mL，1.0 μg/mL的鈾標準溶液做相同試驗，結果如表2所示。

由此可見，當熒光增強劑用量在0.5～1.0 mL時，0.02～0.20 μg/mL的鈾溶液都可以達到最大熒光值，因此選取熒光增強劑用量為0.5 mL。

2.3 熔礦溫度的選擇

對國家標準樣品GBW04117～GBW04119進行了不同溫度下的熔礦試驗，得出結果如表3所示。

由表中數據可以看出，熔礦溫度過高或過低，都會使樣品未被完全打開而使測定結果偏低，因此選擇一個合適的熔礦溫度對樣品分析結果的準確性至關重要。

3 方法精密度

使用該儀器對國家一級地球化學標準物質GBW04117、GBW04118、GBW04119、GBW04122進行精密度試驗，每個元素進行8個平行測定，計算相對標準偏差（RSD）。由表4可以看出，鈾測定結果的相對標準偏差都小于10%。

4 方法準確度

準確度是指在一定條件下用該方法測定的平均值與真實值或參考值的符合程度，以誤差來表示。在實際工作中通常用標準物質或標準方法進行對照試驗來確定準確度。對國家標準物質GBW04117、GBW04118、GBW04119、GBW04122進行8次平行測定，并得出計算值與真實值的對數誤差，所得結果如下表5。可以看出該方法有較好的準確度，證明方法可行。

5 結語

該方法研究了熔礦溫度、測定酸度、熒光增強劑用量等實驗條件，確定最佳實驗條件為pH7～8.5、熔礦溫度250 ℃、熒光增強劑用量0.5 mL。用此實驗條件測定多個國家標準樣品，結果令人滿意。此方法可用于大批量地球化學找礦和鈾礦普查中，能夠有效的提高鈾的分析準確度和靈敏度，提高分析效率。

參考文獻

[1] 李清貞，張延安.激光熒光法快速測定地球化學樣品中微量鈾[J].巖礦測試，1983，2（4）：303-306.

[2] 張貴英，董亞妮，李力爭.地球化學樣品中鈾的激光熒光法測定[J].巖礦測試，2003，12（2）：107-110.

[3] 朱櫻，康友純，李功順.激光熒光法快速測定巖石土壤中的鈾[J].鈾礦地質，2013，5（3）：187-192.

[4] EJ/T550-2000，土壤、巖石等樣品中鈾的測定—— 激光熒光法[S].2000.