Stanovení nízkých koncentrací uranu metodou laserem indukované fluorescence při použití komplexačních činidel

Abstract

Časovo rozlíšená laserom indukovaná fluorescenčná spektroskopia (TRLFS) je rýchla, jednoduchá a presná optická metóda umožňujúca stanovenie nízkych koncentrácií roztokov prvkov vzácnych zemín (ako je napr. Eu) a aktinoidov (hlavne U, Cm, Am) na základe ich luminiscenčných vlastností. Cieľom tejto práce bolo stanovenie koncentrácií uránu pomocou tejto metódy pri použití dvoch komplexačných činidiel na báze fosforečnanov, a to jednak H3PO4 o koncentrácii 1 mol/l a komerčne dostupný Uraplex?. Koncentrácie uránu boli počítané na základe určenia integrálneho počtu impulzov emisného spektra v danom intervale vlnových dĺžok 434 až 605 nm a to v rôznych matriciach ? NaNO3, NaCl, KNO3, Ca(NO3)2, CaCl2 a v portlanditovej vode (t.j. nasýtený roztok Ca(OH)2. Všetky roztoky boli okyslené na pH 1. Naviac boli porovnané spektrá týchto zmesí uranylovej soli, matrice a komplexantu. K tomu boli analogicky stanovené a porovnané i doby dosvitu luminiscencie uranylovej specie v matriciach. Bolo zistené, že prítomnosť K+ a Ca2+ iónov v dusičnanovej matrici zvyšuje intenzitu signálu a chloridové anióny spôsobujú jednak zníženie počtu impulzov, tak aj dobu dosvitu luminiscencie uranylového komplexu bez ohľadu na prítomnosť katiónov prvkov I. a II. A skupiny. Z modelového štúdia špeciácie uránu s H3PO4 bolo zistené, že najviac zastúpená chemická forma uránu v roztoku je UO2H5(PO4)2+ v každej kombinácii roztoku s matricou.

Time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy is fast, easy and accurate optical method for low concentration determination of rare earth elements (e.g. Eu) and actinides (mainly U, Cm, Am) based on their luminescence properties. The goal of this work was the concentration determination of Uranium by use of two complexing agents containing phosphate group ? H3PO4 with molarity 1 mol/l and commercialy available Uraplex?. Concentrations were calculated using the sum of counts in the emmison spectre of uranyl cation in the wavelength region between 434 and 605 nm in different matrices ? NaNO3, NaCl, KNO3, Ca(NO3)2, CaCl2 and in saturated solution of Ca(OH)2. All solutions were acidified to pH 1. Moreover the spectra of mixture of uranyl salt, matrix and complexing agent were compared. In addition to this experiment, the fluorescence lifetime of each of the uranyl solutions were assessed and compared. It was found that presence of K+ and Ca2+ ions in nitrate matrix increases the signal intensity and conversely chloride anions implicate reduction of counts and fluorescence lifetime as well (regardless the presence of metal cations of periodic table group 1 or 2). From the Uranium speciation studies with H3PO4 it was assessed that in every combination of uranyl solution and matrix the most abundant chemical form is UO2H5(PO4)2+.