分光法在含铀溶液中铝含量测定中的应用

李秀娟 胡亚莉 张海明 杨松涛 覃波

中核四0四有限公司第三分公司 甘肃兰州 732850

因处理铝包壳高加浓铀—铝合金元件过程中，溶解料液中含有大量铝，若进入后续生产工艺过程中，将会影响生产工艺过程的正常运行。因此需要监测工艺样品中少量铝含量。分光光度法适用于测定低浓铝含量，如八羟基喹啉法等，因其所用的试剂材料多，测定步骤繁琐，虽然具有良好的测量精密度和准确度，但无法在实际分析工作中加以应用。本文尝试采用铝试剂作为显色剂，选择合适酸度，使得铝试剂与Al3+生成有色络合物，在波长530nm处测定吸光度。部分金属离子对测定会有影响，Al3+/U（g/g）＞10时，铀不干扰铝的测定；Al3+/Fe3+（g/g）＞0.2时，Fe3+对Al3+的测定有较大干扰。加入抗坏血酸将Fe3+还原为Fe2+消除影响。方法在室温下进行，操作简单方便，能够满足工艺控制分析需求[1]。

1 实验部分

1.1 试剂

所使用试剂除特别指明外，均使用符合国家标准分析纯试剂，水为蒸馏水或去离子水。

（1）醋酸-醋酸钠缓冲溶液：pH=5.0。称取无水醋酸钠160g，加水溶解后，加入冰乙酸60mL后，配成1L溶液；

（2）铝试剂：0.5%。称取0.50g铝试剂于50mL烧杯中，溶解后转到100mL容量瓶中用水定容，摇匀备用；

（3）抗坏血酸：1%。称取1.0g抗坏血酸于50mL烧杯中，溶解后转到100mL容量瓶中用水定容，摇匀备用；

（4）铝标准储备溶液：1.000g/L。称取0.1000g（准确至0.2mg）高纯铝粉于50mL烧杯中，用硝酸溶解，转至100mL容量瓶中用0.1mol/L硝酸定容，摇匀保存备用；

（5）铝标准溶液：30μg/mL。移取3.00mL铝标准储备溶液（1.1.4）于100mL容量瓶中，用0.1mol/L硝酸定容，摇匀配成30μg/mL铝标准溶液。

1.2 仪器

（1）分光光度计：722S型，波长范围320-1000nm；

（2）玻璃比色皿：1cm。

1.3 实验方法

取适量体积的含铝的样品（铝含量小于120μg）溶液于50mL容量瓶中，依次加入2.0mL抗坏血酸溶液，5.0mL醋酸-醋酸钠缓冲溶液，2.0mL铝试剂溶液，用水定容至50mL，摇匀，放置20min，以试剂空白为参比，在波长530nm处测定吸光度，5min内完成测定[2]。

结果计算：如式（1）所示计算样品溶液中铝浓度：

式中：

c-样品溶液中铝浓度，g/L；

m-标准曲线查得铝含量，μg；

v-取样量，mL；

n-样品稀释倍数。

2 结果与讨论

2.1 测定波长的选择

取2mL铝标准溶液（铝为60μg）于50mL容量瓶中，改变测定波长，在不同波长处测定溶液的吸光度。由实验结果表明，在530nm处有色络合物有最大吸收波长。因此选择最大吸收波长作为测定波长，即λmax=530nm。

2.2 显色剂用量的选择

取含铝20μg和100μg的标准溶液于50mL容量瓶中，分别加显色剂0.25mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、3.0mL，测定溶液的吸光度。由实验结果表明，吸光度A随显色剂的加入量的增大而增大，且变化明显，因此只能根据具体实验条件，选择一个适当的加入量本实验选择加入量为2.00mL。

2.3 缓冲溶液加入量的选择

取含铝20μg的标准溶液于50mL容量瓶中，分别加不同缓冲溶液0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL、7.0mL，测定溶液的吸光度。由实验结果可知，吸光度随缓冲溶液的加入量的增加而变小，在大于4mL时，变化趋于平缓，吸光度的变化量小于0.02，选择缓冲溶液的加入量为5mL，以确保吸光度不因缓冲溶液的加入量的变化而引起较大变化。

2.4 配合物稳定性

取含铝20μg和100μg的标准溶液于50mL容量瓶中，通过溶液吸光度随时间的变化来考察配合物稳定性。由实验结果可知，0-50min内吸光度有较大的变化，尤其在前20min变化较为明显；在20分钟后，虽然吸光度仍随时间在增大，但变化较小，5min内吸光度变化量小于0.005。所以确定显色时间为20min，测量时间控制在5min内[3]。

2.5 杂质Fe3+的干扰

取 20铝 于 50mL容 量 瓶 中， 分 别 加 入 0μg、10μg、20μg、30μg、40μg的Fe3+，测定溶液的吸光度，来考察随着Fe3+含量的增加，铝溶液吸光度的变化。由实验结果可知，Al/Fe3+(g/g)＞0.5时，Fe3+对铝的测定存在严重的干扰。吸光度随着Fe3+含量的增加而增大。因此必须采取措施，消除Fe3+的干扰。加入抗坏血酸能够将Fe3+还原为Fe2+，从而消除对铝测定的影响。在Al/Fe3+(g/g)＞0.5时，测定相对误差小于3%。

2.6 铀的干扰

取100μg铝于50mL容量瓶中，分别加入0μg、2μg、4μg、6μg、8μg、10μg的U，其它操作同1.3.1，测定溶液的吸光度，来考察随着U含量的增加，含铝溶液吸光度没有太大变化。所以铀对铝的测定几乎没有影响。

2.7 工作曲线绘制

图7 铝标准工作曲线

在5个50mL容量瓶中，依次加入0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL铝标准溶液，然后分别加入2.00mL抗坏血酸溶液，5.00mL的缓冲溶液，2.00mL铝试剂溶液，用水定容，摇匀后放置20min，以试剂空白为参比，在530nm处测定吸光度A。以A-C铝作图，得到工作曲，如图1。

2.8 精密度和准确度

（1）纯体系样品。取适量样品（Al＜120μg）于50mL容量瓶中，测定溶液的吸光度，如表1：

表1 纯体系铝溶液样品测定精密度和准确度

（2）杂质干扰体系样品。取适量样品（Al＜120μg）于50mL容量瓶中，加入已知浓度的铁或铀含量溶液进行测定溶液吸光度，如表2：

实验结果表明，Fe3+含量的增加，会影响测量的精密度；而铀则几乎不会影响测量的精密度。本方法测量精密度优于5%，满足测量要求。

3 结语

（1）本方法用于含铀溶液中铝含量测定，方法简便易行，精密度优于5%，能够用于生产工艺溶液样品中低浓铝的含量测定，方法可行，分析结果较好。

表2 Fe3+干扰体系样品精密度和准确度

（2）在Al/Fe（g/g）4或Al/U（g/g）50的溶液中，方法可行，能够保障分析准确度。