Sr樹脂萃取色層法分析污染土中90Sr

陳文若+韓雪梅+陳靜+羅素軍+高永萍

摘 要：針對環(huán)境調(diào)查項(xiàng)目中樣品放射性不同的現(xiàn)狀，重點(diǎn)開展了其中90Sr分析研究工作。本文采用SR樹脂萃取色柱分離放射性污染土樣中90Sr，主要開展了吸附酸度、吸附流速、洗滌、解析劑等條件試驗(yàn)，切倫科夫計(jì)數(shù)法測定放置平衡后90Sr的最佳參數(shù)，建立了SR樹脂萃取色柱分析放射性污染土樣中90Sr的方法。當(dāng)處理放射性污染土樣為1.0g時(shí)，方法檢出限為0.062Bq/g，90Sr加標(biāo)回收率在89.3%～95.9%之間，方法精密度為8.3%。

關(guān)鍵詞：SR樹脂 萃取色層法 污染土 90Sr

中圖分類號：TL751 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（c）-0122-02

90Sr是重要的裂變產(chǎn)物，屬于純β發(fā)射體，具有產(chǎn)額高、壽命長的特點(diǎn)，是一種高毒類的親骨性核素[1]。生成的高能β射線會對骨髓造血組織產(chǎn)生較大輻射損傷。同時(shí)在核設(shè)施退役、放射性三廢治理及污染區(qū)域治理等活動中90Sr是重點(diǎn)關(guān)注核素之一，因此在核設(shè)施退役及放射性污染區(qū)域治理等過程中須對其進(jìn)行準(zhǔn)確分析。

1 主要儀器和試劑

低本底液體閃爍計(jì)數(shù)器，具有α/β甄別功能；SR樹脂，50～100μm；微色譜柱，柱尺寸為φ5mm×90mm；電子天平，感量0.1mg；四氟乙烯罐，100mL；不銹鋼高壓消解罐；HNO3（65%～68%）；HF≥40%；HCLO4（70%～72%）；Sr樹脂（粒徑：100～150μm）；90Sr放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液，原子高科產(chǎn)品。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 樣品預(yù)處理

稱取經(jīng)破碎、研磨、篩分后采用四分法縮分的1.0g（準(zhǔn)確至0.01g）試樣于聚四氟乙烯罐中，加入硝酸10mL、高氯酸2mL、氫氟酸3mL，于180℃烘箱中分解2h，取出冷卻，于電熱板上蒸至近干，加入2mL硝酸蒸至近干，重復(fù)加入硝酸蒸干步驟2次，用硝酸溶解后備用。

2.2 萃取色層分離條件的確定

2.2.1 鍶樹脂對Sr（Ⅱ）萃取能力的分析

Sr樹脂固定相萃取劑是溶解于辛醇中的冠醚（二環(huán)己基-18-冠-6），其空穴尺寸和鍶離子直徑較為匹配。金屬離子在鍶特效樹脂上的分配系數(shù)與硝酸的關(guān)系，在高濃度的硝酸體系下，鍶的分配系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他金屬離子，因而選用鍶特效樹脂是分離Sr（Ⅱ）的最佳萃取劑。

2.2.2 吸附酸度的選擇

準(zhǔn)確移取0.2mL90Sr-90Y放射性標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)7個(gè)，分別調(diào)節(jié)酸度為1.0mol/L、3.0mol/L、5.0mol/L、8.0mol/L、8.5mol/L、9.0mol/L、10.0mol/L，流速2.0mL/min上柱分離，吸附流出液放置14d后，用切倫科夫計(jì)數(shù)法進(jìn)行測量。吸附酸度曲線見圖1。

由圖1可以看出，吸附酸度在8.0mol/L HNO3-1.0mol/L HNO3時(shí)，吸附流出液中90Sr占總活度的3.10%～5.87%，且8.0mol/L HNO3時(shí)流出率最低，因此選擇吸附酸度為8.0mol/L HNO3。

2.2.3 上柱流速的確定

根據(jù)文獻(xiàn)[3]給出的SR樹脂的吸附容量為6.5mg Sr/mL，可以保證本文選擇的1g放射性污染土樣中的核素完全被吸附，不會因樹脂吸附飽和穿透。選擇流速2.0mL/min與1.0mL/min進(jìn)行6組實(shí)驗(yàn)對比（見圖2）。

由圖2可以看出，流速為1mL/min時(shí)，6組測試樣品流出液中90Sr活度均低于流速為2mL/min的，因此選擇流速為1mL/min。以下實(shí)驗(yàn)均采用次流速。

2.2.4 洗滌液的選擇

根據(jù)文獻(xiàn)[3]依次用10mL 8mol/L HNO3、5mL 3mol/L HNO3、0.05mol/L H2C2O4、10mL 8 mol/L HNO3洗滌色譜柱，通過這三步洗滌可以去除色譜柱上的Y、K、Ba、Ca、Bi、Pu、Am、Np、Ce等離子。

2.2.5 解析液種類的選擇

準(zhǔn)確移取0.2 mL90Sr-90Y標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)酸度8mol/L上柱分離。分別采用二次水、0.05mol/L HNO3與1.0mol/L HNO3解析柱子，接取解析液10mL于液體閃爍儀上測量（見圖3）。

由圖3可以看出，隨著解析液酸度變大，其解析率呈下降趨勢，6組測試樣品中二次水的解析率最高，在90%以上。因此選擇解析液為二次水。

2.3 90Sr-90Y的切倫科夫計(jì)數(shù)效率曲線

考慮到在解析時(shí)，很難準(zhǔn)確掌握收集的每個(gè)樣品體積都一致，因此對不同體積下的90Sr-90Y切倫科夫計(jì)數(shù)效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖4為在體積5～20mL下的計(jì)數(shù)效率曲線。

從圖4可以看出，當(dāng)測量體積在5～20mL之間，90Sr-90Y切倫科夫計(jì)數(shù)效率為32.37%-32.60%，平均效率為32.48%，測量體積對90Sr切倫科夫計(jì)數(shù)效率影響不大。

2.4 方法收率及精密度

分別于12個(gè)高壓消解罐中平行稱取1.0g（精確至0.1mg）污染土樣，經(jīng)萃取色層分離后，6個(gè)樣品做精密度實(shí)驗(yàn)。另外6個(gè)樣品分別加入0.2mL90Sr標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)。方法精密度結(jié)果列于表1中，方法加標(biāo)回收率結(jié)果列于表2中。

從表1、表2可以看出，該方法精密度為8.34%，對90Sr加標(biāo)回收率在89.3%～95.9%之間。

3 結(jié)論

（1）建立了SR樹脂萃取色層法分析污染土樣中90Sr的方法。

（2）經(jīng)過對某污染土樣品的分析結(jié)果表明，方法對90Sr加標(biāo)回收率在89.3%～95.9%之間，精密度為8.3%。

（3）該方法處理污染土樣量為1g時(shí)，方法檢出限為0.062Bq/g。

（4）采用本方法分析污染土人員投入少、分離過程快、樣品制備簡單、儀器自動化水平高。

參考文獻(xiàn)

[1] 舒復(fù)君，楊金玲，楊志紅，等.一種快速分析土壤樣品中Sr的方法[J].核化學(xué)與放射化學(xué)，2011，35（1）：14-18.

[2] Triskem公司產(chǎn)品和技術(shù)手冊[Z].

[3] 土壤樣品中的Sr（版本1.214/03/12-TK）[Z].endprint