分光法在含鈾溶液中鋁含量測(cè)定中的應(yīng)用

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，能夠滿足工藝控制分析需求[1]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

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疄檎麴s水或去離子水。

（1）醋酸-醋酸鈉緩沖溶液：pH=5.0。稱取無(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。

1.2 儀器

（1）分光光度計(jì)：722S型，波長(zhǎng)范圍320-1000nm；

（2）玻璃比色皿：1cm。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

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)曲線查得鋁含量，μg；

v-取樣量，mL；

n-樣品稀釋倍數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)定波長(zhǎng)的選擇

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。

2.2 顯色劑用量的選擇

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。

2.3 緩沖溶液加入量的選擇

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。

2.4 配合物穩(wěn)定性

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]。

2.5 雜質(zhì)Fe3+的干擾

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%。

2.6 鈾的干擾

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。

2.7 工作曲線繪制

圖7 鋁標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

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。

2.8 精密度和準(zhǔn)確度

（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%，滿足測(cè)量要求。

3 結(jié)語(yǔ)

（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。