实验十六　水中锶90的放射化学分析法——二（2-乙基己基）磷酸萃取色谱法

一、方法提要

涂有二（2-乙基己基）磷酸（简称HDEHP）的聚三氟氯乙烯（简称kel-F）色谱柱从pH=1.0的样品溶液中定量吸附钇，使钇与锶、铯等低价离子分离。再以1.5mol/L硝酸淋洗色谱柱，清除钇以外的其他被吸附的铈、钷等稀土离子，并以6mol/L硝酸解吸钇，实现钇90的快速测定。或者将pH=1.0的通过色谱柱后的流出液放置14d后再次通过色谱柱，分离和测定钇90。水样中锶90的浓度根据其子体钇90的β活度来确定。

二、仪器与试剂

所有试剂除特别申明外均为分析纯，水为蒸馏水。试剂中的放射性必须保证空白样品测得的计数率低于探测仪器本底的统计误差。

①二（2-乙基己基）磷酸：化学纯。

②正庚烷。

③聚三氟氯乙烯粉（kel-F）：60～100目。

④锶载体溶液（约50mg Sr/mL）：称取153g氯化锶（SrCl2·6H2O）溶解于0.1mol/L的硝酸溶液中并稀释至1L。

标定：取四份2mL锶载体溶液于烧杯中，加入20mL蒸馏水，用氨水调节溶液pH=8，加入5mL饱和碳酸铵溶液，加热至将近沸腾，使沉淀凝聚，冷却，用已称重的G4玻璃砂芯漏斗抽吸过滤，用水和无水乙醇各10mL洗涤沉淀，在105℃烘干，冷却，称至恒重。

⑤钇载体溶液（约20mg Y/mL）：称取86.2g硝酸钇［Y（NO3）3·6H2O］，加热溶解于100mL 6.0mol/L硝酸中，转入1L容量瓶内，用水稀释至刻度。

标定：取四份2mL上述钇载体溶液分别置于烧杯中，加入30mL水和5mL饱和草酸溶液，用氨水和2mol/L硝酸调节溶液pH=1.5。在水浴中加热使沉淀凝聚，冷却至室温。沉淀过滤在置有定量滤纸的三角漏斗中，依次用水、无水乙醇各10mL洗涤，取下滤纸置于瓷坩埚中，在电炉上烘干并炭化后置于900℃马弗炉中灼烧30min，在干燥器中冷却称至恒重。

⑥氨水：浓度25.0％～28.0％（质量分数）。

⑦碳酸铵。

⑧草酸饱和溶液：称取110g草酸溶于1L水中，稍许加热，不断搅拌，冷却后置于试剂瓶中。

⑨浓硝酸：浓度65.0％～68.0％（质量分数）。

⑩锶90-钇90标准溶液：锶90的浓度约为500dpm/mL。

精密试剂：pH0.5～5.0。

低本底β射线测量仪（按GB 6764—86的5.1和5.2进行刻度）。

分析天平：感量0.1mg。

原子吸收分光光度计。

HDEHP-kel-F色谱柱：柱内径8～10mm，下部用玻璃棉填充。取3g 60～100目的kel-F粉放入烧杯中，加入5.0mL 20％ HDEHP-正庚烷溶液，反复搅拌，放置10h以上。在800℃下烘至呈松散状。用0.1mol/L硝酸溶液湿法装柱，每次使用前用20mL pH=1.0的硝酸溶液通过色谱柱，使用后用50mL 6mol/L硝酸淋洗柱子，用水洗至流出液pH=1.0，备用。

可拆卸式漏斗。

三、分析步骤

①取水样1～40L，用硝酸调节pH=1.0，加入2mL锶载体溶液和1mL钇载体溶液。加热至50℃左右，用氨水调节pH值至8～9，搅拌下每升水样加入8g碳酸铵。继续加热至将近沸腾，使沉淀凝聚，取下冷却，静置10h以上。用虹吸法吸去上层清液，将余下部分离心，用1％（质量分数）碳酸铵溶液洗涤沉淀，弃去清液。沉淀转入烧杯中，逐滴加入6mol/L硝酸至沉淀完全溶解，加热，滤去不溶物。滤液用氨水调节pH值至1.0。

②溶液以2mL/min流速通过HDEHP-kel-F色谱柱，记下从开始过柱至过柱完毕的中间时刻，作为锶、钇分离时刻。流出液收集于100mL容量瓶中，再用30mL 0.1mol/L硝酸洗涤色谱柱，流出液收集于同一容量瓶中，用0.1mol/L硝酸稀释至标线，摇匀。取出1mL溶液，在原子吸收分光光度计上测定锶含量，计算锶的化学回收率。向容量瓶中加入1mL钇载体溶液，放置14d，供放置法测定锶90用。

③用40mL 1.5mol/L硝酸以2mL/min流速洗涤色谱柱，弃去流出液。再用30mL 6mol/L硝酸以1mL/min流速解吸钇，解吸液收集于烧杯中。向解吸液加入5mL草酸饱和溶液，用氨水调节溶液pH值至1.5～2.0，加热至将近沸腾，再冷却至室温。沉淀在可拆卸式漏斗上抽吸过滤，依次用0.5％（质量分数）草酸溶液、水、无水乙醇各10mL洗涤沉淀。将沉淀连同滤纸固定在测量盘上，在低本底β测量仪上进行β计数，记下测量的时刻。沉淀在45～50℃下干燥，称至恒重。按式（1）计算水中锶90的浓度。

④将上述放置14d后的溶液以2mL/min流速通过色谱柱，记下锶、钇分离的时刻。以下按③操作，按式（2）计算水中锶90的浓度。

四、结果计算

①快速测定锶90时按下式计算水中锶90的浓度：

式中　Av——水中锶90的放射性浓度，Bq/L（或Ci/L）；

N——样品源净计数率，cpm；

K——转换系数，当Av以Bq/L表示时，K=60（当Av以Ci/L表示时，K=2.22×1012）；

Ef——钇90的探测效率；

V——分析水样的体积，L；

RY——钇的化学回收率；

——钇90的衰变因子。t2为锶、钇分离的时刻，h；t3为钇90测量到一半的时刻，h；λ=0.693/T，T为钇90的半衰期，64.2h；

J0——标定测量仪器的探测效率时，所测得的锶90-钇90参考源的计数率，cpm；

J——测量样品时，所测得的锶90-钇90参考源的计数率，cpm。

②放置法测定锶90时按下式计算水中锶90的浓度：

式中　RSr——锶的化学回收率；

（1-）——钇90的生长因子。t1为锶90的生长时间，h；λ=0.693/T，T为钇90的半衰期，64.2h。式中其他符号意义与式（1）中所示相同。

五、附注

①本方法适用于饮用水、地面水和核工业排放废水中锶90的分析。

②钇91存在时会干扰锶90的快速测定；铈144和钷147等核素的含量大于锶90含量的100倍时，会使快速法测定锶90的结果偏高。

③本方法分析锶90浓度为1Bq/L（3×10-11Ci/L）的水样，最大误差小于10％，同一实验室变异系数小于10％。

六、思考题

①放射性测量的原理是什么？

②放射性核素锶90具有哪些核性质？

③环境水样中常见的放射性核素有哪些？