CN112710779A - 一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的edta滴定检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学检测技术领域，具体涉及一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，包括步骤一、样品的制备与称量，步骤二、样品的溶解，步骤三、铀的分离，步骤四、酸度的控制及溶液滴定，步骤五、Fe³⁺干扰的消除，步骤六、计算结果；本方法通过称样量的选择、样品的溶解实验、铀的分离实验、酸度的控制和缓冲溶液的加入量的选择、实验比对等，以1.0g含钆二氧化铀试样计，方法精密度优于1％。方法准确可靠，满足该项目分析技术指标要求。本方法大幅度提高检测结果的精密度，过程相对简单，准确性、精密度都能满足实验需求。

Description

一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法

技术领域

本发明属于化学检测技术领域，具体涉及一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法。

背景技术

含钆二氧化铀作为新兴的核燃料，已在核产品中有了广泛的应用，而目前国内关于含钆二氧化铀中氧化钆含量测定的文献中只查询到X荧光法，并未找到相关化学检测方法，甚至钆元素的化学分析法也极少有文献得以参考，本文经过大量条件实验的研究，最终建立了含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法。

在氧化钆的测定时，根据试样中钆含量的高低及试样的性质，一般采用原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等分析方法。

上述仪器分析方法一般对低含量元素的检测精密度较高，对常量分析法的检测精密度达不到检测精度要求；仪器分析法的称样量较小，代表性相对较差，会造成结果误差较大，无法满足现有二氧化铀核燃料的精密制造要求。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的 EDTA滴定检测方法，建立含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，氧化钆含量从认定范围在5％～10％，满足科研、生产检测的需求。

本发明的技术方案如下：

一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，包括步骤一、样品的制备与称量，步骤二、样品的溶解，步骤三、铀的分离，步骤四、酸度的控制及溶液滴定，步骤五、Fe³⁺干扰的消除，步骤六、计算结果；

步骤一、样品的制备与称量；

含钆二氧化铀芯块需经过研磨过筛，粒度小于154μm，贮存在干燥洁净的聚乙烯瓶中，称样量为1.0g，精确至0.0001g；

步骤二、样品的溶解；

采用盐酸(1+1)溶液溶解样品；

当加入10mL盐酸(1+1)时，样品完全溶解，且溶液呈亮黄色，表明铀全部转化成硝酸铀酰，继续加热，温度控制在200～250℃，将溶液加热蒸发至溶液在1～1.5mL时取下，再冷却至室温；

步骤三、铀的分离；

采用TBP作为萃取剂将铀分离去除，选用二甲苯作为稀释剂，按TBP：二甲苯＝1：3的比例进行混合，在硝酸体系为5.0～5.5mol/L；V_水：V_有按1：2进行萃取，以1g称样量计，萃取两次即可分离出99.99％的铀；

步骤四、酸度的控制及溶液滴定；

酸度控制在pH＝5～6，选择盐酸-六次甲基四胺作为缓冲溶液，缓冲溶液体积为5mL；向锥形瓶中加入1滴甲基橙指示剂，用氨水和盐酸调节溶液变黄，再加入5mL六次甲基四胺缓冲溶液；加入2滴二甲酚橙指示剂，用EDTA滴定至溶液由红色变为黄色即滴定终点；

步骤五、Fe³⁺干扰的消除

若样品中含有Fe³⁺含量较高时，加入抗坏血酸将Fe³⁺还原后再加入氨基水杨酸对其进行掩蔽；

步骤六、计算结果

试样中氧化钆的含量用质量分数W计，单位以百分含量(％)表示，按公式 (1)计算：

式中：

W——样品中氧化钆的质量分数，单位为百分含量(％)；

C_EDTA——标定后的EDTA浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；

V_EDTA——消耗EDTA体积，单位为毫升(mL)

m——称取样品的质量(g)；

0.8674——钆在氧化钆中的质量分数；

计算结果保留小数点后两位。

所述步骤二中，电热板加热温度为200℃。

所述步骤二中，加入5mL盐酸溶液。

所述步骤三，TBP在29％-31％范围内。

所述步骤三，将溶解后的溶液用5.5mol/L硝酸溶液转移至已盛有10mL萃取剂的分液漏斗中。

所述步骤五，当样品中Fe³⁺含量大于0.02％，向锥形瓶中加入抗坏血酸，再加入氨基水杨酸。

所述钆二氧化铀中氧化钆含量为8±1％。

本发明的有益效果在于：

本发明成功建立了含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，利用发明内容中列举的实验条件可以精确测定含钆二氧化铀中氧化钆含量，报出了准确的检测数据，有效配合了专项生产的进行。

本方法通过称样量的选择、样品的溶解实验、铀的分离实验、酸度的控制和缓冲溶液的加入量的选择、实验比对等，以1.0g含钆二氧化铀试样计，方法精密度优于1％。方法准确可靠，满足该项目分析技术指标要求。

本方法大幅度提高检测结果的精密度，过程相对简单，准确性、精密度都能满足实验需求。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，方法如下：

步骤一、样品的制备与称量

含钆二氧化铀芯块需经过研磨过筛，粒度小于154μm，贮存在干燥洁净的聚乙烯瓶中，称样量为1.0g，精确至0.0001g；

本方法中含钆二氧化铀中氧化钆含量在8±1％，属于常量分析，称样量不宜过小，要具有代表性，也不能过大，样品称样量越大溶解速度越慢，同时溶解难度也会增大，较大的称样量会因为铀基体含量高，导致铀分离过程繁琐，过程中会增加溶液损失的风险，从而影响检测结果的准确度。

步骤二、样品的溶解

铀与钆既溶于硝酸也溶于盐酸，在盐酸(1+1)溶液中溶解的反应速度快，溶解充分，本方法采用盐酸(1+1)溶液溶解样品。

当加入10mL盐酸(1+1)时，样品完全溶解，且溶液呈亮黄色，表明铀全部转化成硝酸铀酰，继续加热，温度控制在200～250℃，将溶液加热蒸发至溶液在1～1.5mL时取下，再冷却至室温。其中试液体积若留存过多会使酸度增大，不利于后期铀的分离。

步骤三、铀的分离

含钆二氧化铀样品中金属铀与EDTA也可产生络合反应，如果直接滴定，既不利于滴定终点颜色的判断，又会使检测结果偏低。本方法采用TBP作为萃取剂将铀分离去除，当TBP在29％-31％时，其对铀的萃取效果最佳，选用二甲苯作为稀释剂，按TBP：二甲苯＝1：3的比例进行混合，在硝酸体系为5.0～5.5mol/L 时，铀的萃取率可达98％以上。V_水：V_有按1：2进行萃取，以1g称样量计，萃取两次即可分离出99.99％的铀。

步骤四、酸度的控制及溶液滴定

本方法的反应条件中酸度控制在pH＝5～6，选择盐酸-六次甲基四胺作为缓冲溶液，缓冲溶液体积为5mL；向锥形瓶中加入1滴甲基橙指示剂，用氨水和盐酸调节溶液变黄，再加入5mL六次甲基四胺缓冲溶液；加入2滴二甲酚橙指示剂，用EDTA滴定至溶液由红色变为黄色即滴定终点。

钆与EDTA反应在pH＝5～6时，络合较完全，为了使酸度控制在合适的范围内，选择盐酸-六次甲基四胺作为缓冲溶液，当加入5mL缓冲溶液时回收率在 95％～110％。

步骤五、Fe³⁺干扰的消除

若样品中含有Fe³⁺含量较高时，加入抗坏血酸将Fe³⁺还原后再加入氨基水杨酸对其进行掩蔽，加入氨基水杨酸后可以有效的掩蔽Fe³⁺，并且对结果不产生干扰。

当样品中Fe³⁺含量大于0.02％，向锥形瓶中加入一定量的抗坏血酸，再加入一定量的氨基水杨酸。

步骤六、计算结果

试样中氧化钆的含量用质量分数W计，单位以百分含量(％)表示，按公式 (1)计算：

式中：

W——样品中氧化钆的质量分数，单位为百分含量(％)。

C_EDTA——标定后的EDTA浓度，单位为摩尔每升(mol/L)。

V_EDTA——消耗EDTA体积，单位为毫升(mL)

m——称取样品的质量(g)。

0.8674——钆在氧化钆中的质量分数。

计算结果保留小数点后两位。

实施例1：

步骤一、样品的制备与称量

含钆二氧化铀芯块需经过研磨过筛，粒度小于154μm，贮存在干燥洁净的聚乙烯瓶中，称样量为1.0g；

步骤二、样品溶解

称取样品1.0g，精确至0.0001g，加入5mL盐酸溶液，置于电热板(200℃) 上加热溶解，滴加双氧水直至为亮黄色溶液后蒸至体积(1～1.5)mL时取下，稍冷，备用。

步骤三、铀的分离

将溶解后的溶液用5.5mol/L硝酸溶液转移至已盛有10mL萃取剂的分液漏斗中，剧烈震荡，静置，待溶液分层完全后转移至300mL锥形瓶中，在重复一次上述萃取过程，加水至20mL。

步骤四、酸度控制及溶液滴定

向锥形瓶中加入1滴甲基橙指示剂，用氨水和盐酸调节溶液变黄，再加入 5mL六次甲基四胺缓冲溶液，加入2滴二甲酚橙指示剂，用EDTA滴定至溶液由红色变为黄色即滴定终点，并计算结果。

步骤五、Fe³⁺干扰的消除

若样品中含有Fe³⁺含量较高时，加入抗坏血酸将Fe³⁺还原后再加入氨基水杨酸对其进行掩蔽，加入氨基水杨酸后可以有效的掩蔽Fe³⁺，并且对结果不产生干扰。

步骤六、计算结果

试样中氧化钆的含量用质量分数W计，单位以百分含量(％)表示，按公式 (1)计算：

式中：

W——样品中氧化钆的质量分数，单位为百分含量(％)。

C_EDTA——标定后的EDTA浓度，单位为摩尔每升(mol/L)。

V_EDTA——消耗EDTA体积，单位为毫升(mL)

m——称取样品的质量(g)。

0.8674——钆在氧化钆中的质量分数。

计算结果保留小数点后两位。

本发明公开实施例中，只涉及到与本公开实施例涉及到的方法，其他方法可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，包括步骤一、样品的制备与称量，步骤二、样品的溶解，步骤三、铀的分离，步骤四、酸度的控制及溶液滴定，步骤五、Fe³⁺干扰的消除，步骤六、计算结果；

其特征在于：

步骤一、样品的制备与称量；

含钆二氧化铀芯块需经过研磨过筛，粒度小于154μm，贮存在干燥洁净的聚乙烯瓶中，称样量为1.0g，精确至0.0001g；

步骤二、样品的溶解；

采用盐酸(1+1)溶液溶解样品；

当加入10mL盐酸(1+1)时，样品完全溶解，且溶液呈亮黄色，表明铀全部转化成硝酸铀酰，继续加热，温度控制在200～250℃，将溶液加热蒸发至溶液在1～1.5mL时取下，再冷却至室温；

步骤三、铀的分离；

采用TBP作为萃取剂将铀分离去除，选用二甲苯作为稀释剂，按TBP：二甲苯＝1：3的比例进行混合，在硝酸体系为5.0～5.5mol/L；V_水：V_有按1：2进行萃取，以1g称样量计，萃取两次即可分离出99.99％的铀；

步骤四、酸度的控制及溶液滴定；

酸度控制在pH＝5～6，选择盐酸-六次甲基四胺作为缓冲溶液，缓冲溶液体积为5mL；向锥形瓶中加入1滴甲基橙指示剂，用氨水和盐酸调节溶液变黄，再加入5mL六次甲基四胺缓冲溶液；加入2滴二甲酚橙指示剂，用EDTA滴定至溶液由红色变为黄色即滴定终点；

步骤五、Fe³⁺干扰的消除

若样品中含有Fe³⁺含量较高时，加入抗坏血酸将Fe³⁺还原后再加入氨基水杨酸对其进行掩蔽；

步骤六、计算结果

试样中氧化钆的含量用质量分数W计，单位以百分含量(％)表示，按公式(1)计算：

式中：

W——样品中氧化钆的质量分数，单位为百分含量(％)；

C_EDTA——标定后的EDTA浓度，单位为摩尔每升(mol/L)；

V_EDTA——消耗EDTA体积，单位为毫升(mL)

m——称取样品的质量(g)；

0.8674——钆在氧化钆中的质量分数；

计算结果保留小数点后两位。

2.如权利要求1所述的一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，其特征在于：所述步骤二中，电热板加热温度为200℃。

3.如权利要求1所述的一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，其特征在于：所述步骤二中，加入5mL盐酸溶液。

4.如权利要求1所述的一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，其特征在于：所述步骤三，TBP在29％-31％范围内。

5.如权利要求1所述的一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，其特征在于：所述步骤三，将溶解后的溶液用5.5mol/L硝酸溶液转移至已盛有10mL萃取剂的分液漏斗中。

6.如权利要求1所述的一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，其特征在于：所述步骤五，当样品中Fe³⁺含量大于0.02％，向锥形瓶中加入抗坏血酸，再加入氨基水杨酸。

7.如权利要求1-6任意一项所述的一种含钆二氧化铀中氧化钆含量的EDTA滴定检测方法，其特征在于：所述钆二氧化铀中氧化钆含量为8±1％。