煤中微量元素铀和钍的测定 电感耦合等离子体质谱法DB34／T 3803-2021.pdf

ICS 75.160.10 CCS D 20 34 安 徽 省 地 方 标 准 DB34/T 38032021 煤中微量元素铀和钍的测定 电感耦合等离子体质谱法 Determination of trace elements uranium and thorium in coal-Inductively coupled plasma mass spectrometry 2021-01-25发布 2021-02-25实施 安徽省市场监督管理局 发 布 DB34/T 38032021 I 前 言 本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由安徽省煤田地质局第三勘探队提出。本文件由安徽省煤及煤化工标准化技术委员会归口。本文件起草单位：安徽省煤田地质局第三勘探队、安徽理工大学、安徽省质量和标准化研究院、安徽省煤田地质局、肥西县市场监督检验所。本文件主要起草人：程晋、李孟婷、叶凌峰、李玉婷、郭武松、张建、朱文伟、陈伟、李洋、孙园园、周芸、张艳、邱雪、张晓艳、杨秀波、仇晨晨、王梦龙、刘访妹、唐利娟、韩爽、李文胜。DB34/T 38032021 1 煤中微量元素铀和钍的测定 电感耦合等离子体质谱法 1 范围 本文件规定了电感耦合等离子体质谱法测定煤中微量元素铀和钍含量的方法提要、试剂和材料、仪器设备、样品制备与处理、试验步骤、结果计算、方法精密度。本文件适用于烟煤、无烟煤。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 212 煤的工业分析方法 GB/T 474 煤样的制备方法 GB/T 475 商品煤样人工采取方法 GB/T 482 煤层煤样采取方法 GB/T 483 煤炭分析试验方法一般规定 GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 19494.1 煤炭机械化采样 第1部分：采样方法 GB/T 19494.2 煤炭机械化采样 第2部分：煤样的制备 3 术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。4 方法提要 煤样经过灰化后，用硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸分解后，并用稀硝酸定容、摇匀，将待测溶液引入等离子体，在等离子炬中，气溶胶被充分蒸发、解离、原子化和电离，根据铀、钍元素的质荷比用四级杆电感耦合等离子体质谱仪进行分离并检测，在一定浓度范围内采用外标法定量，并使用内标法抑制样品基体仪器的响应和仪器漂移。5 试剂和材料 警示：本文件中所使用的硝酸、盐酸、氢氟酸等均具有强烈的化学腐蚀性和刺激性，应避免直接接触，相关操作应由具备正规实验室工作经验的人员在通风橱中进行，使用本文件的人员应采取合适的安全措施，保证符合国家有关法规规定的条件，以确保试验安全。除另有规定，所用试剂均为优级纯试剂。5.1 实验用水：电阻率18.2 Mcm，其余指标满足GB/T 6682 中规定的一级水。5.2 盐酸：HCl，20=1.19 g/mL。DB34/T 38032021 2 5.3 硝酸：HNO3，20=1.42 g/mL。5.4 氢氟酸：HF，20=1.13 g/mL。5.5 高氯酸：HClO4，20=1.67 g/mL。5.6 硝酸溶液：（1+99）（V1+V2）。取10 mL 硝酸（5.3）于 1 000 mL 的容量瓶中，用水定容至刻度，并摇匀。5.7 钍标准溶液（有证标准物质）：100 g/mL。5.8 铀标准溶液（有证标准物质）：100 g/mL。5.9 铀钍混合中间液(100 ng/mL)：分别取 1.0 mL 铀标准溶液（5.8）和 1.0 mL 钍标准溶液（5.7）于1000 mL的容量瓶中，并用硝酸溶液（5.6）稀释至刻度并摇匀。5.10 铼标准溶液（有证标准物质）：1000 g/mL。5.11 铼内标元素工作溶液：分取铼标准溶液（5.10）用硝酸溶液（5.6）逐级稀释至质量浓度为10 ng/mL。5.12 仪器调谐溶液：分别取铍（Be）、钴（Co）、铟（In）、铈（Ce）、铀（U）的有证标准物质（1000 g/mL）用硝酸溶液（5.6）逐级稀释至 1 ng/mL。6 仪器设备 6.1 四级杆电感耦合等离子体质谱仪：仪器能在 5 u250 u 质荷比范围内进行扫描，最小分辨率为 5峰高处1 u峰宽。表1 仪器工作条件 名称 技术参数 名称 技术参数 ICP功率（W）1250 截取锥孔径（mm）1.0 冷却气流量（L/min）12 跳峰（点/质量）3 辅助气流量（L/min）0.8 停留时间（ms/点）50 雾化器流量（L/min）1.2 扫描次数（次）20 采样锥孔径（mm）1.2 测量时间（s）65 6.2 氩气：高纯级，纯度不小于 99.999。6.3 分析天平：感量0.1 mg。6.4 马弗炉。7 样品制备与处理 7.1 煤芯样品的采取按 GB/T 482 规定的方法进行；商品煤样（机械化采样除外）的采取按 GB/T 475规定的方法进行；煤炭机械化采样按 GB/T 19494.1规定的方法进行。7.2 煤样按照 GB/T 474和GB/T 19494.2的要求，磨碎至 0.2 mm以下，按 GB/T 212的规定，在马弗炉中缓慢灰化，所得煤灰用于分析检测。8 试验步骤 8.1 灰样消解和空白试验 8.1.1 灰样消解 DB34/T 38032021 3 称取煤灰样品 0.1 g（精确至 0.1 mg）于聚四氟乙烯坩埚中，加入 5 mL 硝酸（5.3）、1.5 mL 盐酸（5.2）、5 mL 氢氟酸（5.4），盖上坩埚盖，在 180的控温电热板上加热消解 2 h，打开坩埚盖，少量纯水清洗，再加 1 mL 高氯酸（5.5），升温至 260赶酸，直至高氯酸白烟冒尽，再加入 5 mL 硝酸溶液（5.6），再加热 10 min，取下冷却，将消解液转入 50 mL 容量瓶中，用纯水定容至刻度，混匀备用。8.1.2 空白试验 除不加入煤灰样品外，其他按 8.1.1 步骤进行空白试验。8.2 灰样测定 8.2.1 设置仪器工作条件 不同仪器的最佳工作条件不同，标准模式、碰撞模式应按照仪器说明书进行操作。8.2.2 调谐 仪器点燃后应至少稳定 30 min，用含有 1 ng/mL 的 Be、Co、In、Ce、U 的仪器调谐溶液（5.12）对仪器进行最佳化调试，具体参数要求，以各仪器的使用说明书为准。8.2.3 内标校正 本标准采用内标校正方法。选 185Re 为测定的内标元素。内标元素工作溶液（5.11）在测定时通过一个三通与样品溶液在线混合后引入等离子体，也可直接将内标元素工作溶液（5.11）加入空白溶液、校准曲线溶液和样品溶液中。8.2.4 校准曲线绘制 分别吸取铀钍混合中间液（5.9）0.00 mL、0.50 mL、2.50 mL、5.00 mL、10.00 mL、25.00 mL 于一组 50 mL 的容量瓶中，用硝酸溶液（5.6）稀释至刻度，摇匀。此时校准曲线中的铀、钍含量均为 0.00 ng/mL、1.00 ng/mL、5.00 ng/mL、10.00 ng/mL、20.00 ng/mL、50.00 ng/mL。按步骤进行测定，测试完成后，自动生成校准曲线数据并储存数据。8.2.5 测定 按测定条件进行空白溶液（8.1.2）和试样溶液（8.1.1）的测定，计算灰样中铀、钍的质量浓度。9 结果计算 煤样中的铀、钍的质量浓度 W 按以下公式（1）计算：=()(1)式中：W 煤样中铀、钍的质量浓度，单位为微克每克（g/g）；在校准曲线上查得灰样溶液中铀、钍的质量浓度，单位为纳克每毫升（ng/mL）；0 在校准曲线上查得空白溶液中铀、钍的质量浓度，单位为纳克每毫升（ng/mL）；V 测定灰样溶液的体积，单位为毫升（mL）；m 灰样质量，单位为克（g）；Aad 煤样的空气干燥基灰分的质量分数，。DB34/T 38032021 4 注：按照 GB/T 483 的规定，计算结果修约至小数点后两位。10 方法精密度 按照 GB/T 483 的规定，煤中铀、钍元素的测定结果的精密度见表2。表2 方法精密度 单位：微克每克 测定元素 元素含量 重复性 r 再现性 R U 1 0.09 0.33 15 0.29 0.46 5 0.36 0.72 Th 1 0.18 0.42 15 0.28 0.60 5 0.44 0.76