СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРА В ПРЕПАРАТАХ ЭЛЕМЕНТОВ, ЭКСТРАГИРУЕМЫХ НЕЙТРАЛЬНЫМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
METHOD OF DETECTING PHOSPHORUS IN PREPARATIONS OF ELEMENTS EXTRACTED WITH NEUTRAL ORGANIC COMPOUNDS

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для установления значения содержания фосфора в соединениях актинидных, редких и рассеянных элементов.
В зависимости от характера объекта, массовой доли фосфора и требований точности для анализа используют спектральные и физико-химические методы. В тех случаях, когда проведение спектрального анализа фосфора затруднительно по техническим или экономическим причинам, определение проводят физико-химическими методами, хотя они, как правило, уступают спектральным методам по чувствительности и селективности.
Наиболее распространенный подход при определении массовой доли фосфора в препаратах физико-химическими методами включает перевод исследуемого вещества в раствор. Далее, как правило, устраняют мешающее влияние макрокомпонентов отделением от фосфат-ионов сорбцией или экстракцией с последующим спектрофотометрическим определением концентрации фосфора в растворе. Необходимость отделения фосфат-ионов объясняется их склонностью к комплексообразованию. При сорбционном отделении фосфат-ионов обычно анализируют элюат, а при экстракционном - экстракт. В последнем случае фосфор экстрагируют в виде гетерополикислот - желтой фосфорномолибденовой кислоты, ее восстановленной синей формы и в виде фосфорнованадиевой гетерополикислоты [Аналитическая химия фосфора. Под редакцией. Ю.С.Ляликова. М., Наука, 1974 г., с.85-86]. Экстракционные методы достаточно длительны и трудоемки. Кроме того, применение экстракционных методов при анализе препаратов радионуклидов нежелательно из-за высокой дозовой нагрузки на персонал.
С этой точки зрения, более предпочтительны хроматографические или экстракционно-хроматографические методы.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому по совокупности существенных признаков является способ определения примеси фосфора в урановых рудах [Heunisch G.W. Separation of uranium from Phosphoric acid by reversed-phase column chromatography. Analytical Chimica Acta, v.45, p.133-136, 1969].
Для отделения урана от фосфат-ионов используют метод хроматографии с обращенными фазами на силикагеле, пропитанном трибутилфосфатом (ТБФ). Ионы уранила экстрагируют из кислого раствора, содержащего фосфорную кислоту, массовая доля которой составляет 24,9%, и нитрат алюминия. Указанным методом проводят отделение 396 мг фосфорной кислоты от 30 мг урана. Фосфат-ионы определяют в рафинате молибдатованадатным методом, чувствительность которого находится на уровне 10 мкг фосфора в фотометрируемом объеме.
-2
-3
Следует отметить, что контроль качества чистых препаратов указанных веществ предполагает определение массовой доли фосфора на уровне 10-10%.
Недостатком данного способа применительно к анализу чистых препаратов является недостаточная чувствительность.
Технической задачей изобретения является повышение чувствительности метода определения фосфора в препаратах актинидов, редких и рассеянных элементов путем перевода анализируемого вещества в раствор, отделения фосфат-ионов экстракцией нейтральным органическим соединением, нанесенным на инертный сорбент, добавлением в рафинат и в градуировочные смеси раствора аммония молибденовокислого, измерением характеристики градуировочных смесей и рафината и вычислением массовой доли фосфора в анализируемом препарате по градуировочной зависимости.
Поставленная задача достигается тем, что в качестве измеряемой характеристики используют интенсивность рассеивания света частицами, образующимися в рафинате при взаимодействии молибдофосфорной кислоты и нейтрального органического соединения, применяемого в качестве экстрагента и в качестве осадителя частиц молибдофосфорной кислоты.
Новизной заявляемого способа является:
- использование в качестве измеряемой характеристики интенсивности рассеивания света частицами, образующимися в рафинате при взаимодействии молибдофосфорной кислоты и нейтрального органического соединения;
- применение нейтрального органического соединения в качестве экстрагента и осадителя частиц молибдофосфорной кислоты.
Изобретательский уровень способа состоит в применении турбидиметрического метода определения фосфора в рафинате, с использованием нейтрального органического соединения в качестве экстрагента и осадителя частиц молибдофосфорной кислоты.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Пример 1. Определение массовой доли фосфора в диоксиде плутония
3
Проводят растворение навески препарата диоксида плутония массой от 0,50 до 1,0 г в смеси азотной и фтористоводородной кислот. Удаляют фторид-ионы путем трехкратного упаривания раствора до влажных солей с добавлением раствора азотной кислоты с молярной концентрацией 3,0 моль/дм. Одновременно проводят холостой опыт.
3
3
Растворы количественно переносят в колбы вместимостью 25 см, используя раствор азотной кислоты с молярной концентрацией 3,0 моль/дм. Растворы в колбах доводят до метки этим же раствором и перемешивают.
3
Проводят подготовку трех экстракционных колонок высотой 20 -25 см, внутренним диаметром 10 мм, заполненных стиролдивинилбензолом объемом 4 см с диаметром зернения 0,25 -0,5 мм, с нанесенным на него трибутиловым эфиром фосфорной кислоты (ТБФ). Массовая доля ТБФ в твердом экстрагенте составляет 60%.
3
3
3
Через колонки, заполненные твердым экстрагентом, пропускают по 200 см раствора азотной кислоты с молярной концентрацией 3,0 моль/дм со скоростью от 2 до 3 см/мин.
Проводят следующую подготовку раствора плутония.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
В две пробирки вместимостью 10 см помещают по 8 смазотнокислого раствора плутония. В третью пробирку помещают 8 смраствора из колбы, не содержащей плутоний. Затем в первую пробирку добавляют 0,2 см градуировочного раствора с массовой концентрацией фосфора 10 мкг/см (добавка 1), во вторую пробирку добавляют 0,5 смградуировочного раствора с массовой концентрацией фосфора 10 мкг/см(добавка 2). Все растворы пропускают через подготовленные экстракционные колонки со скоростью от 0,6 до 0,8 см/мин. Рафинаты собирают в колбы вместимостью 25 см. Затем стенки пробирок обмывают по 3,0 см раствора азотной кислоты с молярной концентрацией 3,0 моль/дм. Промывные растворы пропускают через колонки. Рафинаты присоединяют к растворам в колбах. Затем каждую колонку промывают 3,0 см того же раствора. Рафинаты тоже присоединяют к растворам в колбах. В каждую колбу прибавляют раствор гидроокиси натрия в количестве, необходимом для нейтрализации избытка азотной кислоты до ее остаточной концентрации 0,1 моль/дм. В данном примере прибавляют по 5,0 см раствора гидроокиси натрия с молярной концентрацией 8,0 моль/дм и перемешивают.
3
3
3
3
3
3
После охлаждения растворов до комнатной температуры в каждую колбу прибавляют по 2,0 см этиленгликоля, по 2,5 см смешанного реактива для определения фосфора, представляющего собой раствор молибдата аммония с массовой концентрацией 6 г/дм, аскорбиновой кислоты с массовой концентрацией 4,3 г/дм, калия сурьмяно-виннокислого с массовой концентрацией 0,1 г/дм в растворе серной кислоты с молярной концентрацией 1,25 моль/дм. Растворы в колбах доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.
Через 40 мин измеряют оптические плотности растворов с добавками относительно холостого раствора в кюветах с толщиной поглощающего свет слоя 5 см при длине волны 380 нм.
Массовую долю фосфора в диоксиде плутония Х, % вычисляют по формуле
2
где D - масса добавки 2 фосфора, введенной в анализируемый раствор, мкг;
1
1
A - оптическая плотность анализируемого раствора, содержащего соответствующую добавку фосфора D;
1
D - масса добавки 1 фосфора, введенной в анализируемый раствор, мкг;
2
2
А - оптическая плотность анализируемого раствора, содержащего соответствующую добавку фосфора D;
3
25 - объем раствора навески пробы, см;
-6
1·10- коэффициент пересчета единиц измерения;
М - масса навески пробы, г;
3
8 - объем анализируемого раствора, пропущенный через колонку, см.
Пример 2. Определение массовой доли фосфора в октагидрате оксихлорида циркония
3
3
Проводят растворение навески препарата октагидрата оксихлорида циркония массой от 0,50 до 1,0 г в растворе азотной кислоты с молярной концентрацией 7,6 моль/дм. Раствор количественно переносят в колбу вместимостью 25 см, приливают до метки раствор азотной кислоты этой же концентрации и перемешивают. Одновременно проводят холостой опыт. Далее поступают, как описано в примере 1.
3
-2
-3
Время определения массовой концентрации фосфора в растворе препарата не превышает 1,5 ч, относительная погрешность метода составляет ±20%. Полученная суспензия стабильна, по крайней мере, в течение 1 ч, закон Рэлея соблюдается в интервале от 0,5 до 10 мкг фосфора в 25 см, что позволяет определять массовую долю фосфора в препарате на уровне 10-10%.
Присутствие в рафинате граммовых количеств катионов не мешает формированию суспензии.
Технический результат заключается в повышении чувствительности способа определения фосфора в препаратах элементов, экстрагируемых нейтральными органическими соединениями, что приводит к снижению технико-экономических затрат, связанных с аналитическим контролем качества препаратов.