复杂硝酸体系中叠氮根或亚硝酸根的分析方法技术

本发明专利技术提供一种复杂硝酸体系中叠氮根或亚硝酸根的分析方法，包括以下步骤：(1)将乏燃料处理工艺中的复杂硝酸体系用水稀释至所含硝酸浓度为0.003‑0.5mol/L，其中，复杂硝酸体系至少含有叠氮根或亚硝酸根；(2)将稀释后的复杂硝酸体系通过由中性磷类萃淋树脂装填的固相萃取柱；(3)采用氢氟酸溶液或去除亚硝酸根的硝酸溶液淋洗固相萃取柱；(4)采用氢氧化钠或氢氧化钾溶液洗脱叠氮根或亚硝酸根；(5)将洗脱液用离子色谱仪分析，淋洗液为20‑40mmol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。本发明专利技术的有益效果在于，将固相萃取技术与离子色谱技术相结合进行分析，提供了一种检测下限低、有效避免其他离子干扰且适于大量硝酸体系下叠氮根或亚硝酸根的分析方法。

【技术实现步骤摘要】
复杂硝酸体系中叠氮根或亚硝酸根的分析方法
本专利技术属于分析化学检测领域，具体涉及一种复杂硝酸体系中叠氮根或亚硝酸根的分析方法。
技术介绍
在乏燃料后处理工艺等成分复杂的硝酸体系中，微量阴离子的分析一直是非常困难的，比如叠氮根和亚硝酸根，这两种阴离子不能共存，其含量分析在后处理工艺中又非常重要。叠氮化物作为一种叠氮反应的主要原料，广泛应用于生产化工原料、农药和药物，其化学性质极其活泼、易燃易爆，是一种剧毒物质。因此在药物合成、化工生产等过程中，必须严格控制环境、产品以及工艺中叠氮化物的含量。在乏燃料后处理领域，由于我国乏燃料后处理中试厂采用的是PUREX流程，该工艺过程中很多地方会产生HNO2，为了克服过量HNO2带来的不利影响，后处理工艺中会在还原体系中加入了肼作为支持还原剂将HNO2破坏，保证还原反萃过程的顺利进行。肼是一种具有良好选择性的无盐试剂，与HNO2反应非常迅速，但是肼和HNO2反应的产物之一是叠氮酸(HN3)，叠氮酸在管道、阀门等处积累到一定浓度后，撞击时会发生爆炸。因此当后处理工艺中使用肼时，叠氮根浓度的分析和控制对于工厂的安全运行非常重要。在乏燃料后处理工艺中，HNO3的光解和辐解以及元件的溶解会产生HNO2；有时调料也需加入亚硝酸盐，因此，料液中总有NO2-存在，NO2-对后处理工艺控制的影响主要体现在三个方面：(1)影响镎、钚及裂片元素的价态分布，从而影响钚的收率和镎的走向；(2)NO2-进入铀钚分离循环会破坏还原剂(尤其是Fe2+、U(Ⅳ)作还原剂时)；(3)NO2-的存在会加速烷烃溶剂的降解，导致有机相萃取与反萃性能下降，因此，亚硝酸含量的测定备受关注，是后处理工艺控制分析中必不可少的分析项目之一。常规非放射性样品中的HN3及N3-的测定方法也有很多，分光光度法基于测定N3-与金属离子形成的叠氮络合物的吸收；氧化还原法则使用氧化剂将N3-定量氧化，测定生成的氧化产物N2或回滴多余的氧化剂；气相色谱法也可以测定水中的HN3；也有使用AgNO3沉淀N3-并测定AgN3增重量的重量法；以及以碳酸盐体系或氢氧根体系为淋洗液的离子色谱法。但针对成分复杂的硝酸体系料液如后处理工艺料液中叠氮酸的分析，以上方法均有其缺陷。后处理料液组成极其复杂，含有大量金属元素、无机及有机阴离子、有机物的辐解产物以及大量的硝酸，并具有很高的放射性水平，对分析方法的干扰非常严重。上述分析方法中，分光光度法干扰严重不适合复杂体系；气相色谱法需要对样品进行前处理时间很长，且料液中大量的硝酸会干扰HN3的出峰；在酸性体系中，加入AgNO3后并不会生成沉淀；使用碳酸盐体系的离子色谱法，其灵敏度较低，本底电导高，同时大量硝酸根会掩盖N3-的出峰。亚硝酸的分析方法也有多种，如电化学分析法、色谱法、分光光度法等。这些方法取样量大，不适用于放射性水平很高的溶液分析。国外后处理厂采用近红外分光光度法测定料液中亚硝酸含量，该方法受共存硝酸浓度影响很大，同时受样品温度影响也很大，因此必须进行校正，方法很难掌握。中国原子能科学研究院放射化学研究所曾建立盐酸介质测定亚硝酸的分析方法，由于盐酸对不锈钢有严重的腐蚀性，不适合用于后处理工艺分析；曾建立的亚硝酸的荧光分析方法，其测量时间长达2小时，引入的不确定因素较多。亚硝酸根和叠氮根都是阴离子，所有分析方法中离子色谱法是阴离子分析的首选方法，但对于含有大量杂质的硝酸体系其干扰因素太多。首先大量硝酸根及其他阴离子的存在会影响叠氮根以及亚硝酸根的分析，目前有报道最高当硝酸根浓度为叠氮根浓度1*103倍以内时，不会影响叠氮根分析。而在诸如乏燃料后处理领域等含有大量硝酸的体系中，其硝酸根浓度通常为叠氮根浓度的2*104倍甚至105倍；其次，由于溶液成分复杂含有许多杂质如重金属离子等，稀释后进样仍然无法去除其对离子色谱系统造成的严重损害。在这种复杂体系中，其他分析方法也无法对其中叠氮根进行分析。同时，由于叠氮根或亚硝酸根均不是特别稳定，无法进行复杂的样品前处理。因此，急需建立一种成分复杂的硝酸体系中叠氮酸根或亚硝酸根的快速测量方法。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种复杂硝酸体系中叠氮根或亚硝酸根的分析方法，包括以下步骤：(1)将乏燃料处理工艺中的复杂硝酸体系用去离子水稀释至所含硝酸浓度为0.003mol/L-0.5mol/L，其中，所述复杂硝酸体系至少含有叠氮根或亚硝酸根；(2)将稀释后的所述复杂硝酸体系通过由中性磷类萃淋树脂装填的固相萃取柱，所述固相萃取柱对所述叠氮根或所述亚硝酸根进行吸附，而硝酸及其它绝大部分杂质不被吸附而流出；(3)采用氢氟酸溶液或已去除亚硝酸根的硝酸溶液淋洗所述固相萃取柱；(4)采用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液洗脱所述叠氮根或所述亚硝酸根，得到洗脱液；(5)将所述洗脱液用离子色谱仪分析，淋洗液为20-40mmol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。进一步，所述步骤(2)中，中性磷类萃淋树脂为磷酸三丁酯、三辛基氧化膦、三烷基氧化膦、甲基膦酸二甲庚酯和甲基膦酸二异戊酯的萃淋树脂中的任意一种。进一步，所述步骤(2)中，中性磷类萃淋树脂的粒径为50-150目。进一步，所述步骤(5)中，离子色谱仪所用的离子色谱柱选用DIONEX-AS11HC的阴离子色谱柱。进一步，所述步骤(3)中，硝酸溶液或氢氟酸溶液的浓度为0.5-2mmol/L。进一步，所述步骤(4)中，氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液的浓度为2-20mmol/L。进一步，所述步骤(5)中，淋洗液的流速为1-2mL/min。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的分析方法，对叠氮根的检测下限为100ng/mL，对亚硝酸根的检测下限为20ng/mL，本方法将固相萃取技术与离子色谱技术相结合进行分析，提供了一种检测下限低、分析结果准确、有效避免其他离子干扰且适于大量硝酸体系下叠氮根或亚硝酸根的分析方法；2、本专利技术在样品通过固相萃取柱之前，先将样品中的硝酸浓度稀释至0.003-0.5mol/L，在此酸度下大部分金属离子如铀、钚等在固相萃取柱上不吸附，减少了杂质离子对离子色谱系统的损伤及对分析的干扰，同时该酸度还可以使叠氮根或者亚硝酸根完全吸附在萃取柱上，过高或者过低的酸度都会造成叠氮根或者亚硝酸根的流失；3、本专利技术采用中性磷类萃淋树脂，在酸性条件下以叠氮酸的形式萃取叠氮根或以亚硝酸的形式萃取所述亚硝酸根，不仅去除了大量硝酸的干扰，还将其他绝大部分阳离子、阴离子杂质分离；4、所选中性磷类萃淋树脂的粒径为50-150目，阻力小，有利于溶液靠重力流动，在此条件下，流速对本方法的分析结果无影响，不需要准确控制；5、本方法采用氢氟酸溶液或已去除亚硝酸根的硝酸溶液淋洗固相萃取柱以除杂，避免了亚硝酸根与叠氮酸发生反应而导致的叠氮根测量结果不准确，也避免了对所述复杂硝酸体系中亚硝酸的测量带来的误差；6、本专利技术选用的淋洗固相萃取柱淋洗液的浓度为0.5-2mmol/L，用此浓度淋洗萃取柱，对叠氮根或亚硝酸根的检测效果更佳，酸度过低，会造成叠氮酸或亚硝酸的流失，酸度过高，会造成硝酸根或者氟离子残留过多，影响分析结果；7、本专利技术选用2-20mmol/L的氢氧化钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
复杂硝酸体系中叠氮根或亚硝酸根的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将乏燃料处理工艺中的复杂硝酸体系用去离子水稀释至所含硝酸浓度为0.003mol/L‑0.5mol/L，其中，所述复杂硝酸体系至少含有叠氮根或亚硝酸根；(2)将稀释后的所述复杂硝酸体系通过由中性磷类萃淋树脂装填的固相萃取柱，所述固相萃取柱对所述叠氮根或所述亚硝酸根进行吸附，而硝酸及其它绝大部分杂质不被吸附而流出；(3)采用氢氟酸溶液或已去除亚硝酸根的硝酸溶液淋洗所述固相萃取柱；(4)采用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液洗脱所述叠氮根或所述亚硝酸根，得到洗脱液；(5)将所述洗脱液用离子色谱仪分析，淋洗液为20‑40mmol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

【技术特征摘要】
1.复杂硝酸体系中叠氮根或亚硝酸根的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将乏燃料处理工艺中的复杂硝酸体系用去离子水稀释至所含硝酸浓度为0.003mol/L-0.5mol/L，其中，所述复杂硝酸体系至少含有叠氮根或亚硝酸根；(2)将稀释后的所述复杂硝酸体系通过由中性磷类萃淋树脂装填的固相萃取柱，所述固相萃取柱对所述叠氮根或所述亚硝酸根进行吸附，而硝酸及其它绝大部分杂质不被吸附而流出；(3)采用氢氟酸溶液或已去除亚硝酸根的硝酸溶液淋洗所述固相萃取柱；(4)采用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液洗脱所述叠氮根或所述亚硝酸根，得到洗脱液；(5)将所述洗脱液用离子色谱仪分析，淋洗液为20-40mmol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。2.根据权利要求1所述的复杂硝酸体系中叠氮根或亚硝酸根的分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，中性磷类萃淋树脂为磷酸三丁酯、三辛基氧化膦、三烷基氧化膦、甲基膦酸二甲庚酯和...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓惟勤，吴继宗，谈树苹，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11