Для быстрого определения урана в рудах предложен метод, основанный на однократной экстракции урана метилэтилкетоном (МЭК) с последующим фотометрическим определением в виде окрашенного комплекса с арсеназо I [9].
Арсеназо I [(2-(2¢-арсонобензолазо)-хромотроповая кислота), натриевая соль]
при рН=4,5-5,5 образует с ионом уранила синий комплекс состава 1:1. Молярный коэффициент поглощения при длине волны 590 нм равен 2,3.104 дм3/(моль.см). Определению урана мешают ионы многих элементов: железа, алюминия, меди, титана, циркония, тория, хрома, редкоземельных элементов и т.д., для отделения от которых используют экстракцию нитрата уранила кислородсодержащими органическими растворителями. Найдено, что из растворов, насыщенных нитратом кальция и содержащих 0,5 моль/дм3 азотной кислоты, уран достаточно полно экстрагируется МЭК по механизму экстракции сольватов. Присутствие трилона Б улучшает отделение урана от примесей. Можно ограничиться однократной экстракцией, если при измерении оптической плотности применить метод компенсирующего вычитания, основанный на способности арсеназата уранила разрушаться пероксидом водорода. При двукратном фотометрировании растворов (без пероксида водорода и в его присутствии) можно получить оптическую плотность, соответствующую только комплексу урана.
5.1. Реактивы и растворы, оборудование
1. Кислота азотная концентрированная плотностью 1,4 г/см3.
2. Кислота хлористоводородная концентрированная плотностью 1,12 г/см3.
3. Стандартный раствор нитрата уранила с массовой концентрацией урана 15 мкг/см3.
4. Арсеназо I, 0,1%-ный раствор.
5. Нитрат кальция, насыщенный раствор.
6. Раствор трилона Б (комплексона III). 10 г двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты растворяют в 100 см3 насыщенного раствора нитрата кальция.
7. Раствор азотной кислоты, насыщенный нитратом кальция. В колбу вместимостью 100 см3 вводят 8 см3 концентрированной азотной кислоты и доводят до метки насыщенным раствором нитрата кальция.
8. Метилэтилкетон, фракция с температурой кипения 79‑81оС.
9. Уротропин (гексаметилентетраамин), 25%-ный раствор.
10. Пероксид водорода, 30%-ный раствор.
11. Весы аналитические.
12. Электроплитка.
13. Колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-3.
Для работы готовят два термостойких стакана вместимостью 50 см3, часовое покровное стекло; воронку диаметром 3 см; фильтр “красная лента”; семь мерных колб вместимостью 50 см3; бюретку вместимостью 25 см3 для раствора урана; мерные цилиндры вместимостью 10 и 20 см3; три пипетки с делениями вместимостью 5 см3 для отбора аликвот анализируемого раствора, раствора трилона Б и раствора азотной кислоты; пробирку с делениями вместимостью 25 см3, снабженную притертой пробкой, для проведения экстракции; пипетку с одной меткой вместимостью 5 см3 для отбора аликвоты экстракта; две пипетки с одной меткой вместимостью 2 см3 для растворов уротропина и арсеназо I; две капиллярные трубки для хлористоводородной кислоты и пероксида водорода; стеклянную палочку для перемешивания раствора; две стеклянные кюветы толщиной 2 см; стакан для слива отработанных растворов.
5.2. Построение градуировочной зависимости
В мерные колбы вводят стандартный раствор соли уранила так, чтобы масса урана была 0, 30, 60, 90, 120, 150 мкг. В каждую колбу приливают по 2 капли соляной кислоты, 2 см3 раствора уротропина и 2 см3 раствора арсеназо I, доводят до метки водой и перемешивают. Измеряют оптическую плотность относительно фонового раствора (первого раствора серии).
Возможно применение метода постоянного графика. Для этого готовят фоновый раствор и раствор, содержащий 120 мкг урана, так, как это описано выше. Измеряют абсорбцию этого раствора, и если полученное значение отличается от воспроизводимого не более, чем на 0,01, график считают стабильным, в противном случае его корректируют, соответствующим образом изменяя угловой коэффициент.
5.3. Выполнение определения
Навеску анализируемого материала (0,1-0,5 г) помещают в стакан, прибавляют 15 см3 азотной кислоты, накрывают стакан стеклом, нагревают на плитке и кипятят в течение 30 мин. Раствор охлаждают и фильтруют в другой стакан. Стакан, стекло и неразложившийся остаток на фильтре промывают 5-10 см3 воды. Раствор упаривают досуха. К сухому остатку прибавляют 1 см3 азотной кислоты, затем 10 см3 раствора нитрата кальция, нагревают на кипящей водяной бане 5 мин для растворения остатка, охлаждают и переносят в мерную колбу. Раствором нитрата кальция обмывают стакан, доливают колбу до метки и перемешивают.
Из полученного раствора отбирают аликвотную часть (2-5 см3) в пробирку для экстракции, прибавляют 2,5 см3 раствора трилона Б, 2,5 см3 раствора азотной кислоты, 10 см3 метилэтилкетона, закрывают пробкой и энергично встряхивают 2 мин. После разделения слоев и отстаивания в течение 3-5 мин измеряют по делениям пробирки объём экстракта. Отбирают пипеткой 5 см3 экстракта и переносят в мерную колбу, приливают приблизительно 10 см3 воды, 2 см3 раствора уротропина и 2 см3 арсеназо I. Доводят водой до метки, перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора относительно фонового. Затем добавляют к раствору в кювете шесть капель пероксида водорода, осторожно перемешивают стеклянной палочкой и спустя 1 мин вновь измеряют оптическую плотность. Вычисляют разность последовательно измеренных значений оптической плотности и по градуировочной зависимости определяют массу урана. Затем рассчитывают массовую долю урана в руде.