---

УДК 669.85/.86:543.06:006.354 Группа В59

НЕОДИМ, ГАДОЛИНИЙ И ИХ ОКИСИ Метод определения примесей окисей редкоземельных элементов

Neodymium, gadolinium and their oxides.

Method of determination of rare-earth element oxides

по ГОСТ

Издание официальное

Перепечатка воспрещена

гост
23862.18-79

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19 октября 1979 г. № 3989 срок действия установлен

c 01.01. 1981 r.

до 01.01. 1986 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает химико-активационный ме­тод определения примесей окисей редкоземельных элементов в неодиме, гадолинии и их окисях.

Метод основан на облучении анализируемого материала и образцов . сравнения потоком тепловых нейтронов 1,2Л0¹³ нейтр/см²'С с последующим измерением активности радио­активных изотопов элементов примесей в образцах сравнения и во фракциях, выделенных из облученных анализируемых материалов методом экстракционной хроматографии.

Определяемые концентрации примесей окисей:

в неодиме и его окиси:

лантана от 5Л0^-7 до 2*10~³%

, празеодима от 5-10“⁵ до 1-10 “²%

самария от 2-Ю^-7 до 2-10~³% европия от 5-10 ⁸ до 5-10”⁴ % в гадолинии и его окиси: европия от 5-10~⁵ до

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

2. Общие требования к методу анализа '23862.0—79.АППАРАТУРА, МАТЕРИАЛЫ И РЕАКТИВЫ

Реактор исследовательский водо-водяной типа ТВР с потоком нейтронов 1,2-10¹³ нейтр/см²-с и отношением тепловых нейтронов к быстрым не менее 20:1.

Гамма-спектрометр полупроводниковый, состоящий из много­канального анализатора, блоков усиления сигналов, полупровод­никового германий-литиевого детектора с фотоэффективностью регистрации гамма-линии цезия-137 не менее 0,8—1,0% (объем детектора не менее 20—30 см³). Разрешение спектрометра по гам­ма-линии цезия-137 (Е_т =0,682 МэВ) — (3—4) кэВ.

Упаковочный материал для анализируемых проб и образцов сравнения: кварцевые бюксы объемом 0,5 см³ с притертой проб­кой, алюминиевая фольга 995-А толщиной 0,2—0,3 мм.

Пеналы алюминиевые, изготовленные из алюминия марки 995-А.

Контейнер свинцовый транспортный марки КЛ-150 или К Л-80.

Контейнер настольный марки КТ.

Средства индивидуальной защиты от излучения и загрязнений радиоизотопами согласно требованиям ОСП-72.

Экран защитный из свинцовых кирпичей и просвинцованного стекла.

Гамма-источники образцовые спектрометрические (ОСГИ) по ГОСТ 8.315—78.

Радиометр «ТИСС» или аналогичный.

Колонки хроматографические стеклянные высотой 600 мм с водяной рубашкой. Схема колонки по ГОСТ 23862.7—79; колонка № 1 — внутренний диаметр 16 мм, колонка № 2 — внутренний диа­метр 14 мм.

Испаритель стеклянный. Схема испарителя по ГОСТ 23862.7—79.

Термостат ТС-16 или аналогичный, обеспечивающий нагрев во­ды до 40±2°С.

Весы специальные микроаналитические СМД-1000.

Потенциометр ЛПУ-01 или аналогичный, для измерения pH от 1 до 11.

Мельница шаровая металлическая диаметром 210 мм, высотой 200 мм, массой 4 кг.

Шары металлические диаметром 30 мм, 25 шт.

Сита металлические.

Шкаф сушильный с терморегулятором, обеспечивающим темпе­

ратуру до 200°С.

Мотор швейный ДШС-2. Баня водяная.

Плитка электрическая.

Редукторы кислородные.

Манометры по ГОСТ 8625—77 на 3,9-10~³ Па (4 кгс/см²).

Насос водоструйный лабораторный стеклянный по ГОСТ 10696—75.

Стаканы стеклянные.

Воронки делительные вместимостью 1000, 2000 мл.

Воронки Бюхнера диаметром 132 мм.

Колбы Бунзена.

Пипетки.

Бюретки вместимостью 25 мл.

Бюксы стеклянные вместимостью 18 мл по ГОСТ 5.940—71, ти­па СВ 24/10.

Капилляры стеклянные длиной 150 мм с диаметром оттянутой 'части 1—1,5 мм.

Цилиндры стеклянные вместимостью 1000 мл с притертой проб­ной.

Цилиндры мерные.

Колбы стеклянные конические.

Колба стеклянная вместимостью 1000 мл с обратным холо­дильником. *

Колбы мерные.

Мешалка стеклянная пропеллерная.

Прибор для перегонки с колбой вместимостью 500, 1000 мл.

Чашки фарфоровые диаметром 210 мм.

Пробки резиновые.

Пленка полиэтиленовая.

Бумага универсальная индикаторная.

Силикагель КСК № 2 или № 2,5.

Окиси лантана, празеодима, самария и европия чистотой не менее 99,999%.

Раствор хлористого иттрия, содержащий 30 мг/мл иттрия: 38,1 г окиси иттрия помещают в стакан вместимостью 500 мл, при­ливают 50 мл соляной кислоты, разбавленной 1:1, и нагревают до полного растворения, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 мл и доводят водой до метки.

Стандартные растворы лантана, самария, европия с концент­рацией 1 мкг/мл в расчете на окись: 0,01 г окиси каждого РЗЭ чис­тотой не менее 99,999% растворяют в 3 мл концентрированной со­ляной кислоты, упаривают до влажных солей, которые растворя­ют в 5 мл 1 н. соляной кислоты. Растворы переносят в мерные кол­бы вместимостью 100 мл и доводят до метки 1 н. соляной кислотой. По 1 мл каждого раствора переносят в мерные колбы вместимо­стью 100 мл и доводят до метки 1 н. соляной кислотой.

Стандартный раствор празеодима с концентрацией 100 мкг/мл в расчете на окись: 0,01 г окиси празеодима чистотой не менее 99,999% растворяют в 3 мл концентрированной соляной кислоты, упаривают до влажных солей, которые растворяют в 5 мл 1 н. со­

ляной кислоты, раствор переносят в мерную колбу вместимостью J

100 мл и доводят до метки 1 н. соляной кислотой. • I

Натрий уксуснокислый по ГОСТ 199—78, х. ч., насыщенный 1

раствор. 1

Натрий углекислый кристаллический по ГОСТ 84—76, х. ч.» '

5% -ный раствор.

Натрий хлористый по ГОСТ 4233—77, 10 %-ный раствор.

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328—77, х. ч.

Азот газообразный по ГОСТ 9293—74 или аргон газообразный

по ГОСТ 10157—73.

Арсеназо-Ш, 0,02 %-ный раствор.

Кислота соляная по ГОСТ 14261—77, х. ч. или ч. д. а., кон­центрированная, 0,1 н.; 0,3 н., 0,5 н., 0,8 н., 1,2 н., 7 н. титрован­ные растворы.

Кислота азотная по ГОСТ 4461—77, х. ч. концентрированная.

Аммиак водный по ГОСТ 3760—79, х. ч., концентрированный» 5%-ный раствор.

Водорода перекись по ГОСТ 10929—76.

ф

Ди- (2-этилгексил)

ЗЕ

осфорная кислота (Д2ЭГФК), техническая

(

Д2ЭГФК ( по

50—70%) или улучшенная (не менее 95%).

Д2ЭГФК 100%-ная получают из технической

разд. 3 ГОСТ 23862.7—79 или из улучшенной Д2ЭГФК (по разд. 3 ГОСТ 23862.7—79).

Эфир этиловый.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300—72.

Д и м ети л д их л о р с и л а н.

Углерод четыреххлористый по ГОСТ 20288—74.

Диметилдихлорсилан в четыреххлсдэистом углероде (1:4).

Ацетон по ГОСТ 2603—71.

Этиленгликоль по ГОСТ 10164—75.

Кислота аскорбиновая 0,5%-ный раствор він. соляной кисло­те; готовят в день употребления.

3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ

   1. Очистка Д2ЭГФК (технической или улучшенной), подго­товка силикагеля, приготовление сорбента, заполнение колонки, подготовка ее к работе, техника работы на экстракционно-хрома­тографической колонке по разд. 3 ГОСТ 23862.7—79.

4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

   1. Анализ неодима или его окиси

Определение содержания окисей лантана, празеодима, сама­

рия и европия

Концентрат примесей получают в экстракционно-хроматогра­

фической колонке № 1. Колонка заполнена сорбентом (25 г сили-*кагеля с размером зерна 0,06—0,07 мм +15 мл 100%-ной Д2ЭГФК, свободный объем сорбента 40 мл).

Навеску металлического неодима массой 0,022 г или 0,025 г его окиси помещают в кварцевый бюкс, предварительно прокипя­ченный в концентрированной соляной кислоте, промытый дистил­лированной водой, спиртом, эфиром и высушенный. Бюкс закры­вают крышкой и упаковывают в алюминиевую фольгу. На полос- *ки из обеззоленного фильтра («синяя лента») размером 5X15 мм

накапывают по 0,1 мл стандартных растворов лантана, празеоди­ма, самария и европия (каждый раствор накапывают на отдель­ную полоску); после накалывания каждой капли полоску высуши­вают над электроплиткой. Высушенные полоски с нанесенными на них стандартными растворами (образцы сравнения) заворачивают раздельно в алюминиевую фольгу.

Пробу и образцы сравнения (ОС) маркируют, помещают в один алюминиевый пенал (блочок), предварительно промытый ацетоном или этиловым спиртом, и облучают в ядерном реакторе в течение 20 ч потоком нейтронов 1,2-10¹³ нейтр/см²-с. Транспорти­ровка облученных проб и образцов сравнения осуществляется в свинцовых транспортных контейнерах типа КЛ (КЛ-80, КЛ-150) на специальной машине.

* Кварцевую бюксу с облученной анализируемой пробой поме­щают за защитный экран из свинцовых кирпичей и просвинцован- ного стекла. Пинцетом удаляют алюминиевую фольгу, открывают крышку и растворяют облученную пробу в горячей 7 н. соляной кислоте. Раствор капилляром переносят в стакан вместимостью 50 мл. Бюксу промывают горячей 7 н. соляной кислотой 3—4 ра­за. Промывные растворы переносят капилляром в тот же стакан. Раствор упаривают почти досуха; хлориды РЗЭ растворяют в 2 мл 0,1 н. соляной кислоты и пропускают через экстракционно­хроматографическую колонку № 1, предварительно промытую 0,1 н. соляной кислотой. Техника работы на колонке по разд. 3

Стакан, в котором содержался раствор пробы, промывают 5 мл 0,1 н. соляной кислоты. Промывной раствор пропускают че­рез колонку. Первые 40 мл элюата (включая объем пробы и про­мывного раствора) собирают в мерный цилиндр вместимостью 50 мл, далее элюат собирают в бюксы вместимостью 18 мл пор­циями по 5 мл и определяют наличие натрия-24 в каждой порции измерением радиоактивности раствора на полупроводниковом гам­ма-спектрометре в течение 1—5 мин (см. п. 4.3). Отсутствие в контролируемой порции натрия-24 при измерении в течение 5 мин указывает на полное его элюирование из колонки.

После полного элюирования натрия-24 через колонку пропус­кают 0,3 н. соляную кислоту и собирают 70 мл элюата в мерный цилиндр вместимостью 100 мл (основная фракция лантана). Элю­ат собирают в бюксы вместимостью 18 мл порциями по 5 мл и оп­ределяют наличие лантана-140 в каждой порции измерением ра­диоактивности раствора на гамма-спектрометре в течение 1—5 мин. Отсутствие в контролируемой порции лантана-140, при измерении в течение 5 мин, указывает на полное его элюирование из колонки. Порции элюата, содержащие лантан-140, добавляют к основной фракции лантана-140 (в мерном цилиндре), упаривают в стеклянном испарителе до объема 10—15 мл, переносят в бюксу вместимостью 18 мл и упаривают до объема 1 мл (фракция лан­тана) .

После полного элюирования лантана через колонку пропуска­ют 0,5 н. соляную кислоту и собирают 70 мл элюата в мерный ци­линдр вместимостью 100 мл (основная фракция празеодима и нео­дима). Далее элюат собирают в бюксы вместимостью 18 мл пор­циями по 5 мл, в каждой из которых определяют наличие неоди­ма-147 и прометия-147 измерением радиоактивности раствора на гамма-спектрометре в течение 1—5 мин. Контроль проводят -по фотопику (Е_т =91 кэВ). Вторичное увеличение высоты этого фото­пика свидетельствует о появлении в контролируемой порции про­метия. Порции элюата, не содержащие прометий, добавляют к ос­новной фракции празеодима и неодима в мерном цилиндре, упари­вают в испарителе до объема 10—15 мл, переносят в бюксу вмес­тимостью 18 мл и упаривают до объема 1 мл (фракция празеоди- ма-неодима).

После появления в элюате прометия следующие 150 мл элюата собирают в стакан вместимостью 200 мл. Далее элюат собирают в бюксы вместимостью 18 мл порциями по 5 мл, в каждой из ко­торых определяют наличие прометия измерением радиоактивнос­ти раствора на гамма-спектрометре в течение 1—5 мин. Порции, содержащие прометий, объединяют с основной порцией прометия и удаляют как радиоактивные отходы в соответствии с правилами ОСП-72.

После полного элюирования прометия через колонку пропуска­ют 0,8 н. соляную кислоту и собирают 70 мл элюата в мерный ци­линдр вместимостью 100 мл (основная фракция самария-153). Да­лее элюат собирают в бюксы вместимостью 18 мл порциями по 5 мл, в каждой из которых определяют наличие самария-153 из­мерением радиоактивности раствора на гамма-спектрометре в те­чение 1—5 мин. Порции элюата, содержащие самарий-153, добав­ляют к основной фракции самария-153 (в мерном цилиндре), упа­ривают в испарителе до объеме 10—15 мл, переносят в бюксу вмес­тимостью 18 мл и упаривают до объема 1 мл (фракция самария).

Далее через колонку пропускают 1,2 н. соляную кислоту и со­бирают 70 мл элюата в мерный цилиндр вместимостью 100 мл (ос­новная фракция европия). Затем элюат собирают в бюксы вмес­тимостью 18 мл порциями по 5 мл, а каждой из которых опреде­ляют наличие европия-152 и 152/п измерением радиоактивности раствора на гамма-спектрометре в течение 1—5 мин. Порции элюа­та, содержащие европий-152 и 152m, добавляют к основной фрак­ции европия в мерном цилиндре, упаривают в испарителе до объе­ма 10—15 мл, переносят в бюксу вместимостью 18 мл и упаривают до объема 1 мл (фракция европия).

После полного элюирования европия через колонку пропуска­ют 300 мл 7 н. соляной кислоты и 50 мл 0,1 н. соляной кислоты.

Элюаты удаляют как радиоактивные отходы.

Облученные образцы сравнения освобождают от алюминиевой

рольги за защитным экраном из свинцовых кирпичей и просвин- цованного стекла, помещают каждый в отдельную стеклянную бюксу вместимостью 18 мл, приливают по 0,5 мл горячей концент­рированной азотной кислоты и после разрушения бумаги добавля­ют по 0,5 мл дистиллированной воды.

Фракции лантана, празеодима — неодима, самария, европия и образцы сравнения измеряют на полупроводниковом гамма- спектрометре (см. п. 4.3).

Определение содержания европия

Фракцию европия получают в экстракционно-хроматографиче­ской колонке № 2. Колонка заполнена сорбентом (12,5 г силика­геля с размером зерна 0,06—0,07 мм +7,5 мл 100%-ной Д2ЭГФК_Т свободный объем сорбента 20 мл).

Навеску металлического гадолиния массой 0,0009 г или 0,001 г