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螯合离子色谱法测定复杂基体中的铀和钍 摘要：利用螯合浓缩离子色谱分析复杂基体中的铀和钍，同时消除样品基体中碱金属和碱土金属的干扰。 关键词：螯合离子色谱；铀；钍 1． 前言 最近发展的一项技术—螯合离子色谱技术已成功用于过渡金属和过渡金属后面的金属的分析。本应用注解描述了用螯合浓缩离子色谱分析复杂基体中铀和钍的方法。 铀和钍是环境中天然的痕量金属。这两种金属的测定通常非常复杂而繁琐，其原因在于 二者的含量非常低，而样品基体中又存在干扰。传统的溶剂萃取和样品预浓缩／预处理方法 通常耗时而且复杂。螯合浓缩离子色谱将选择性螯合浓缩和分离以及选择性检测结合在了一 起。螯合浓缩可以浓缩铀和钍，并同时消除样品基体中碱金属和碱土金属的干扰。然后，用 阳离子交换法把铀和钍从高浓度的铁、铝、锕系元素、镧系元素、鉿和ziiConium (1: 1,000到1: 10,000浓度比)中分离出来并用灵敏选择的柱后衍生方法测定。如果样品基体相对比较干净，铀和钍则可以直接进样测定。 2． 设备 Dionex离子色谱系统 3． 试剂与标准 浓盐酸(痕量金属级)、冰醋酸(痕量金属级)、浓氢氧化铵(痕量金属级)、高纯2.0 M醋酸铵，pH 5.5 (PIN 33440)、偶氮胂、Triton X-100、1000ppm铀和1000ppm钍标准溶液（原子吸收级） 3.1条件 柱子：MetPacNCC-l浓缩柱，IonPac CS2分析柱 淋洗液1：去离子水 淋洗液2：2.0 M盐酸 淋洗液3：1.0 M硫酸钠 螯合浓缩试剂：2.0 M醋酸铵(高纯) 清洗溶液：0.1 M乙酸(痕量金属级) 柱后试剂：0.3 mM偶氮胂 III、0.5 M乙酸(痕量金属级)、0.1% Triton X-100 柱后加入流速：0.5 mL/min 柱后混合器：膜反应器(P／N 35354) 3.2溶液和试剂的准备 2.0 M盐酸 将165mL（196.8g）浓盐酸加入到500mL去离子水中，用水定容至1L。 1.0 M硫酸钠 将142g无水硫酸钠加入到800mL去离子水中，用水定容至1L。 0.1 M醋酸 将6 g（5.75 mL）冰醋酸加入到500mL去离子水中，用水定容至1L。 偶氮胂III柱后试剂 将柱后试剂直接配制在RDM试剂单元以减小污染。将28.5 mL冰醋酸加入到500mL去离子水中，加入0.24g偶氮胂III。等偶氮胂III完全溶解后，加入1mL Triton X-100，用水定容至1L。 3.3标准和样品的准备 所有的样品和标准必须在分析前用2.0 M醋酸铵将pH调至5.5。加入的醋酸铵的体积与样品本身的pH有关。样品的pH在2-10，通常需要20%的醋酸铵将pH调至5.5。强酸性样品则需要50%的2.0 M醋酸铵将pH调至5.5。有些情况下，需要将样品首先稀释而后调节pH。必须同时调节标准溶液和空白的pH值。 3.4螯合离子色谱的梯度程序 表1 螯合离子色谱的梯度程序 4． 讨论 本应用注解讨论的方法用于复杂基体中铀和钍的测定。“复杂基体”指任何包含可能干扰分析的成分的基体。用常规的分析技术分析复杂基体，很多分析物的检测限会大打折扣。例如，大量的碱金属和碱土金属会干扰离子色谱法和原子光谱法测定铀。通过使用选择性的离子交换材料，如螯合树脂，铀、钍和其他过渡金属以及过渡金属后面的金属可以被选择性浓缩，而碱金属和碱土金属进入废液。 铀和钍的选择性浓缩发生在MetPac CC-1柱上(亚氨基二乙酸盐螯合树脂)，pH 5.5。在此pH条件下，该树脂对铀和钍有高度选择性（相对于碱金属和碱土金属）。碱金属和碱土金属被浓缩后再用2.0 M醋酸铵洗脱至废液。而后，浓缩的金属离子用盐酸淋洗液淋洗到IonPac CS2分析柱上从而分离。铀、钍和其他常见干扰物的分离可通过盐酸／硫酸钠梯度淋洗来实现。铀和钍的选择性柱后衍生通过加入偶氮胂III来实现。铀和钍与偶氮胂III的反应既使在较低pH( 1.0)下仍可进行。这些金属螯合物在660 nm有最大吸收。 5． 应用 相对干净的基体可直接进样测定铀和钍的含量。图1是直接进样测定磷酸盐岩石(SRM 12OC)中铀的色谱图。直接进样(50μL定量环)铀和钍的检测限为20 ppb和35 ppb。用5-mL 样品，可以检测痕量的铀和钍，如图2所示。 本方法已经用于磷酸盐岩石样品铀和钍含量的测定。图3是标准参考物质NIST SRM 12OC磷酸盐岩石样品中铀和钍分离的典型色谱图。 图1 直接进样测定磷酸盐岩石(SRM 12OC)中铀的色谱图 图2 螯合离子色谱分析铀和钍 图3 螯合离子色谱测定磷酸盐岩石(SRM 12OC)样品中的铀和钍