[发明专利]一种氟盐中氧含量的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟盐中氧含量的测试方法。

背景技术

无机盐及其熔体，因具有热容大、传热快、流动性好、使用温度范围宽、对物质有较高的溶解能力等优点，可被广泛用作传热和化学反应介质。在化工，电解金属，稀有贵重金属冶炼，三废处理，太阳能、氢能和核能等新兴能源等领域有特殊的应用前景。

然而，纯度不高的无机盐对结构材料的腐蚀性较强，这是限制其应用的主要因素之一。以氟熔盐为例，几百ppm的氧杂质，即会显著加强其腐蚀性。较高的氧含量尤其限制了氟盐在核能和低含氧量金属材料制备中的应用，因此，氧含量是评估单一组分氟盐，以及多元氟熔盐质量的重要指标之一。寻找精确测定氟盐中低氧含量的测定方法，是目前急需解决的问题。

目前，测定氟盐氧含量的方法有氢氟化法、KBrF₄法、电化学法、光谱法等，然而，如表1所示，从所需样品量、测量下限、测量重现性和单次测量所需时间等因素比较可见，唯有惰性气体熔融法可以满足氟盐样品的测试要求。

惰性气体熔融法，目前是测定金属材料的氧含量的标准方法(参照《GB/T11261-2006》钢铁氧含量的测定，脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法；或者《YS/T539.13-2009》镍基合金粉化学分析方法，第13部分，氧量的测定，脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法)。

惰性气体熔融法通常面向金属样品，然而，氟盐样品与钢铁样品存在区别：

首先，钢铁样品的熔点约为1500℃左右，而氟盐样品的熔点一般在1000℃以下，若在钢样的测试条件下测定氟盐样品，会造成样品剧烈挥发，堵塞尾气管道。其次，钢铁样品传热好，在高温下会均匀地吸热并释放出氧元素，而氟盐样品传热不好，研磨成粉末利于其均匀地吸热并释放出氧元素。再次，钢铁样品通常暴露于大气，而氟盐样品的吸水性很强，制样时须采取一定的隔氧手段。然后，钢铁挥发对于仪器寿命和测试结果没有影响，而氟盐挥发则相反，因此，须选取一定的测试功率，并且，在保证测定精度的前提下，氟盐使用量越少越好。

表1

其中，氢氟化法参照文献W.Grimes,“Chemical research and development for molten-salt breeder reactors,”Oak Ridge National Laboratory,Oak Ridge,Tennessee,ORNL-TM-1853,1967。KBrF4氧化法参照文献Goldberg,G.；Meyer,A.S.；White,J.C.,Determination of Oxides in Fluoride Salts by High-Temperature Fluorination with Potassium Bromotetrafluoride.Analytical Chemistry1960,32(3),314-317；Eklund,S.E.；Toth,L.M.；Chambers,J.Q.；Mamantov,G.,Determination of Oxide in Fluoride Salts Using an Yttria-Stabilized-Zirconia Oxygen Pump.Analytical Chemistry1998,71(3),539-543；或者Q.Pham and R.S,Glass.Oxygen pumping characteristics of yttria-stabilized-zirconia.Electrochimica Acta,Vol.43,No.18,pp.2699-2708,1998。电化学法参照文献Manning,D.L.；Mamantov,G.,Electrochemical Studies Of Oxide Ions And Related Species In Molten Fluorides.J Electrochem Soc1977,124(4),480-483；White,S.H.Molten Salt Techniques；Plenum Press:New York,1983；Vol.1,p50；Bjerrum,N.J.；Berg,R.W.；Chistensen,E.；Kerridge,D.H.；von Barner,J.H.Anal.Chem.1995,67,2129-35；或者Ito,Y.；Yabe,H.；Nakai,T.；Ema,K.；Oishi,J.Electrochim Acta1986,31,1579-84。光谱法参照文献Polyakova,L.P.；Polyakov,E.G.；Bjerrum,N.J.Rus.J.Electrochem.1997,33,1339-42。