[发明专利]一种测定溶液和水环境中铼或锝的高灵敏度分光光度法

说明书

技术领域

本发明属于分析检测领域，具体涉及一种测定溶液和水环境中铼或锝的高灵敏度分光光度法。

背景技术

铼（Re）是一种稀散金属，在地壳中的含量低于1.0 ppb，具有熔点高、密度大、耐腐蚀、耐磨损和硬度大等诸多优越性能，主要应用于航空航天领域和石油化工行业，也应用于电子工业和核辐射医学等领域。铼主要以类质同象的形态存在于辉钼矿和斑岩铜矿中，也存在于铅锌矿、黄铁矿、铌铁矿、砷铂矿、铀矿、铂矿以及油页岩矿床中。铼主要从辉钼矿和斑岩铜矿中提炼，或从含铼超合金废料和废铂铼重整催化剂等二次资源中回收。无论是从金属矿中火法或湿法冶炼，还是从二次资源中火法或湿法回收，铼均主要以高铼酸根离子(ReO₄^-)形式进入水溶液，该溶液一般具有共存离子复杂，铼含量低的特点。开发溶液中低浓度铼的简便并且高灵敏度的分析检测方法对铼的分离提取过程至关重要。

锝（Tc）是一种放射性元素，其放射性同位素⁹⁹Tc是一种长半衰期（213000年）的纯β放射体，具有很强的生物毒性，是核燃料废物的主要组成，由²³⁵U（裂变产率高达6.03%）和²³⁹Pu裂变产生，同时也是核工厂地表及地下水的常见污染物；此外，医用放射性同位素^99mTc（半衰期仅6.02 h）通过γ衰变也会产生⁹⁹Tc。据估计，从1943年至2010年，核反应堆和核武器试验产生了高达305吨⁹⁹Tc。高锝酸根阴离子（TcO₄^-）是锝在地理水环境中最稳定的化学形态，其地球化学活性大，不易被地壳、土壤阻滞，可在生态系统，尤其在陆地及海洋中迁移。因⁹⁹Tc的化学活性高，生物转移活性大，使其在放射性废物永久处理和处置的长期风险评价中占有重要地位，已引起了环境、地质和化学工作者的重视。随着核电事业的迅速发展，对动力堆乏燃料后处理及核工厂附近水环境中锝含量的监测已经成为一个不容忽视的问题。由于锝半衰期长和易于进入食物链循环，因此开发实时监测核废料储存和处理工艺过程中的溶液以及水环境中锝的高灵敏度简便分析方法显得极其重要。

在现有技术中，由于铼或锝这种高原子序数金属元素难于激发，且难于还原成低价，因此用原子吸收光谱法及电化学法测定不宜进行；X-射线荧光光谱、中子活化分析、ICP-AMS、ICP-OES和ICP-MS等方法测定铼，仪器设备价格昂贵、操作复杂及运行成本高，从而限制了其应用。分光光度法是应用最多的测定铼与锝的方法，主要有硫脲分光光度法、丁二酮肟分光光度法和硫氰酸盐分光光度法。硫脲分光光度法和丁二酮肟分光光度法适用于测定高浓度铼或锝，方法灵敏度低且抗SO₄^2-干扰能力弱。现有硫氰酸盐分光光度法测定铼或锝，具有较好的选择性和检测限，但操作繁杂、试剂用量大且方法灵敏度较低。

综上所述，由于溶液和水环境中铼或锝含量低、共存离子复杂，现有分析方法测定铼或锝存在操作复杂、测试成本高、方法灵敏度低等缺点。因此，开发测试简便、成本低廉、灵敏度高、选择性好的分析方法，是实现溶液和水环境中铼或锝现场检测的关键。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种测定溶液和水环境中铼或锝的高灵敏度分光光度法。

本发明采用的技术方案是：向含铼或含锝溶液中，加入盐酸、显色剂和还原剂，摇匀、静置；加入萃取剂，萃取分离；将溶液上层有机相转入容量瓶中，用萃取剂定容，摇匀，用紫外-可见分光光度计测定溶液中铼或锝含量。

所述的盐酸，浓度为1~10 mol/L，用量为2-10 mL。

所述的显色剂为硫氰酸铵溶液或硫氰酸钾溶液，浓度为10~30 wt%，用量为0.2-1 mL。

所述的还原剂为氯化亚锡溶液，浓度为10~45 wt%，用量为0.1-1 mL。

所述的氯化亚锡溶液，在配制过程中，以1~10 mL浓盐酸为溶剂溶解固体氯化亚锡，再高温加热30~80 s，冷却至室温，转入容量瓶中，用去离子水定容，摇匀。

所述的静置是处于室温下，静置时间为20~60 min。

所述的萃取剂为丙酮、乙酸丁酯、氯仿、乙酸乙酯、异戊醇、乙酸异戊酯、异丙醚、4-甲基-2-戊酮有机溶剂中一种或几种。

所述的紫外-可见分光光度计的测试波长为300 nm或427 nm。

本发明的有益效果和突出优势在于：