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土壤中锶-90分析(二-(2-乙基己基)磷酸酯萃取色层法)

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暑假期间lz在甘肃省核与辐射安全中心实习了一个月,这是实习期间跟着两位师姐做的一个实验。希望通过这个贴子能让大家对放射化学分析有一个基本的认识,了解放射性核素的常用的一些分离提纯方法。但由于保密需要,土壤采样地以及实验数据不能透露,还请谅解。
随便放张图镇楼吧,虽然是没用过的空桶233。


IP属地:广东1楼2018-09-07 18:00回复
    1. 关于锶-90。锶-90是铀裂变产物之一(自然界不天然存在,主要来源为核爆),它是一种纯β核素(半衰期约28年),经β衰变生成寿命较短的钇-90(半衰期约64小时),钇-90经β衰变最终生成稳定的锆-90。


    IP属地:广东2楼2018-09-07 18:01
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      2.参考文献
      EJ/T 1035-2011(略有改进)

      3.实验原理
      基本原理:由于样品中放射性核素含量极少,难以利用传统的沉淀分离法分离。可以加入核素的稳定同位素做载体(同一元素的各种同位素化学性质相同),利用沉淀法分离,最后测定其放射性即可。且不需要100%分离,损失可以利用载体的化学收率矫正(结果除以载体的化学收率)。
      锶-90衰变产生的短寿命β衰变子体钇-90可与锶-90达到放射性平衡,通过测定钇-90的含量即可计算出样品中锶-90含量。
      快速法:采用二-(2-乙基己基)磷酸酯(简称P204)萃淋树脂色层柱吸附钇-90,草酸钇沉淀制源,测量钇-90计数率得出锶-90 含量(默认锶-钇已经平衡)。
      放置法:分离钇-90后的流出液经除杂,放置 14 天以上使锶-90与钇-90达到放射性平衡, 再将钇分离出来进行测量,根据计数率得出锶-90 的含量。
      两种方法相比较,放置法测得的锶-90 活度浓度一般比快速法的偏高一些,原因可能是由于快速法在前处理流程中步骤较为复杂,在将钇-90 分离出来时,钇-90 损失较大。 而放置法在锶-钇达到平衡时,仅仅通过分离柱将锶-钇分离,这样后续操作简单,损失较小,故最终测得锶含量稍高,比快速法更接近真实值一些。
      为节约时间,本实验采用快速法来进行分离。


      IP属地:广东4楼2018-09-07 18:03
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        4.实验步骤
        土样预处理
        取土样,110℃烘干。(隔壁盘子装的是生物样茄子,谢谢茄子


        IP属地:广东5楼2018-09-07 18:07
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          过100目筛(手筛真的太痛苦233了,一般用振动筛)。然后入瓶,称重。这个不起眼的塑料瓶子据说70一个。


          称取50g过完筛的土样(各种分析做完后剩下的还要留样),放入马弗炉600℃灼烧1h。


          IP属地:广东6楼2018-09-07 18:13
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            冷却,移入土壤浸取装置(土样比灼烧前变红了一些,照片可能看不出来。),加140毫升6mol/L盐酸(因为含碳酸钙所以刚加入盐酸的时候还会生成气体,图片看不清楚),0.50毫升锶载体(100mg/mL),1.00毫升钇载体(20mg/mL),加热煮沸1.5h。行业标准是在灼烧前加载体,但是因为收率感人所以改为这一步加,减少损失。




            IP属地:广东8楼2018-09-07 18:18
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              待冷却,摇匀,转入离心瓶,6000转离心10min。(离心前确保对称放置,等量灌注。图为称重确保质量等)

              残渣用40mL去离子水洗涤,离心,合并上清液,得到琥珀色的浸取液。


              IP属地:广东10楼2018-09-07 18:23
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                加40g草酸(沉淀剂),20g柠檬酸三钠(螯合剂),加水至约600ml,加热搅拌溶解(保证温度,不能有沉淀析出)。溶液由浅黄色逐渐变深。




                IP属地:广东11楼2018-09-07 18:26
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                  加10mol/L 氢氧化钠调节pH=3.0(剧烈放热,少量多次,防止喷溅。)可以看出颜色变浅。水浴加热30min,并不时搅拌。



                  IP属地:广东12楼2018-09-07 18:28
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                    倾去上清液(亮绿色),定量滤纸过滤,去离子水洗涤,得到白色沉淀。



                    IP属地:广东13楼2018-09-07 18:33
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                      连同滤纸一起移入瓷坩埚,电炉上先小火烘干,大火碳化,之后移入马弗炉700℃灰化1h。(一定要先烘干再调大功率,否则水冷凝流下去可能导致坩埚炸裂)



                      马弗炉灰化之后稍微有一些结块。


                      IP属地:广东14楼2018-09-07 18:38
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                        残渣移入150mL烧杯,加20毫升浓硝酸溶解,加入1毫升30%过氧化氢脱色,低温加热搅拌至无气泡逸出。红褐色溶液逐渐变为浅黄绿色。搅气泡怕不是这个实验无聊一步了233,不停的搅就是搅不完。


                        加氨水调节pH=0.1,过滤。



                        IP属地:广东15楼2018-09-07 18:42
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                          P204树脂预先在去离子水中浸泡一天以上,装柱,向柱中加40mL pH=0.1硝酸平衡(确保柱和滤液酸度相等),之后控制流速2.0mL/min加入滤液。记下开始过柱到过柱完毕的中间时刻作为分离时刻t1。


                          IP属地:广东16楼2018-09-07 18:45
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                            加50mL1mol/L盐酸和40mL1.3mol/L硝酸洗涤(铁离子显黄色),弃去洗涤液。用50毫升6mol/L硝酸以0.5mL/min解吸钇(这一步忘记拍了,柱子干一下就废了,所以精神紧张,这个树脂1w一斤)。


                            IP属地:广东18楼2018-09-07 18:48
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                              解吸液收集在150mL烧杯中,加入1.00mL铋载体(10mg/mL),氨水调pH=1.0,加入0.5mL 0.3mol/L硫化钠。
                              这里的铋载体是起到反载体的作用,沉淀除去微量的铋。



                              IP属地:广东19楼2018-09-07 18:54
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