Файл: Воробьев, А. М. Методы определения радиоактивных веществ в воздухе [практическое пособие].pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 72

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

выделения многих радиоэлементов. Экстракционные ме­

тоды применяются для отделения урана, плутония и неп­

туния от продуктов деления, для очистки актиния от

дочерних продуктов, отделения Y90 от Sr90 и т. д. Исполь-'

зование комплексообразователей (купферон, теноил-

трифторацетон и др.), образующих внутрикомплексные соединения с рядом элементов, еще более расширяет

возможности экстракции. Широко используемыми в прак­

тике санитарно-химического анализа экстрагентами являются: трибутилфосфат, ди-2-этилгексилортофосфор-

ная кислота, некоторые эфиры, спирты и кетоны (Р. Μ.

Даймонд, Д. Т. Так, 1962).

Хроматография. Хроматографией называется процесс

фильтрования анализируемого раствора через колонку с

адсорбентом, приводящий к разделению растворенных

компонентов смеси. В качестве адсорбентов могут быть

использованы ионообменные смолы, силикагель, гидра­ ты окислов металлов, малорастворимые соли и т. д. По типу физико-химического процесса различают ионооб­

менную адсорбцию, распределительную и осадочную хро­

матографию.

Особенно широкое распределение при радиохимиче­

ских анализах нашла ионообменная хроматография.

В ее основе лежит обмен ионов между твердым ионитом

иионами в растворе, который подчиняется закону дей­ ствия масс. Для одновалентного катиона процесс ионного

обмена описывается уравнением:

 

 

 

C,p÷ + Hc

 

Cc + Hp+

 

 

с константой ионного обмена

 

I

 

 

 

 

 

 

где C+p и

 

 

τf

- [Cc][^P÷l

 

 

 

 

ʌ-

[Ср+] [Яс]

 

 

H+p

—

активные

концентрации

катиона и

иона водорода в растворе;

Cc

и

Hc —

их концентрации

в единице объема смолы.

 

 

 

 

 

При пропускании раствора солей через'слой смолы

ирны располагаются в

колонке

сверху вниз,

в порядке

уменьшения константы ионного обмена К. При промыва­

нии колонки

растворителем ионы будут передвигаться

со скоростью,

обратно пропорциональной величине К.

Таким способом разделяют сложные смеси на компонен­ ты. В качестве ионитов нашли применение некоторые

25

! .

естественные минералы и синтетические органические ионообменные смолы — катиониты и аниониты. Катио­

ниты представляют собой полимеры

ароматического

углеводорода,

содержащего

кислотный остаток —

SO3H, — COOH, — SH, — ОН.

Водород остатка способен

обмениваться на

катион из раствора.

Анионитами яв­

ляются полиаминовые ароматические соединения, амино­ группа которых связана с кислотой или водой. Анион

этой кислоты или гидроксил-ион может обмениваться на анион из раствора. Емкость ионообменных смол зна­

чительно выше, чем неорганических ионитов, h достигает нескольких миллиграмм-эквивалентов на 1 г смолы.

Неорганические ионообменники — фосфаты циркония, титана, соли гетерополикислот и др. — очень устойчивы к действию кислот, окислителей, радиации; они нашли

применение для разделения изотопов Na, К, Rb, Cs и

некоторых других (В. В. Степин, 1960).

Разделение ионов зависит от скорости элюирования,

размеров частиц смолы, температуры раствора. Лучше­

му разделению способствуют малая скорость элюирова­

ния, небольшие размеры (200—250 меш.) частиц смолы и повышенная температура. Использование комплексо­

образователей при десорбции позволяет достигнуть бо­

лее полного разделения. В этом случае катионы часто образуют комплексные отрицательно заряженныеионы различной устойчивости и степень их десорбции сильно зависит от pH раствора. Например', при элюировании

редкоземельных элементов раствором цитрата образует­

ся Me[(C6H5O7)2]3-; благодаря различию в устойчивости этого комплекса для различных металлов достигается

полное разделение всех редкоземельных элементов. Ионообменная хроматография используется для разде­ ления элементов с близкими химическими свойствами:

лантанидов, актинидов, продуктов деления урана и Т. щ.

Особенно перспективно для этих целей использование

сильноосновных анионитов. Висмут, полоний, уран (ше­ стивалентный), плутоний (четырехвалентный), нептуний

(четырехвалентный) и др. образуют в соляной кислоте

умеренной концентрации отрицательно заряженные

комплексы, прочно сорбирующиеся на смоле. Это позво­

ляет просто и быстро отделить их от актиния, тория,

трехвалентного плутония, америция и кюрия, редкозе­ мельных элементов и многих продуктов деления. Из ка­

тионитов наиболее часто используются в анализе КУ-2

26

и Дауекс-50, из анионитов — смолы AB-16, AB-17, АМП,

ЭДЭ-10П, Дауекс-1.

 

основана

на

 

различии в

 

Осадочная хроматография

 

 

произведениях растворимости

ионов,

находящихся

в

 

анализируемом растворе, с одним и тем же осаждающим

 

соединением, заполняющим хроматографическую колон­

 

ку. Осадки располагаются в колонке

в соответствии с

 

величинами произведений растворимости, при этом свер­

 

ху осаждаются соединения

с наименьшей

раствори­

 

мостью.

 

 

 

 

 

 

 

 

•

Распределительная хроматография основана на раз-

личии

в коэффициентах распределения 'Соединений меж­

 

ду двумя несмешивающимися растворителями. Один из

 

них — неподвижный — наносится на какой-нибудь ма­

 

териал и помещается в колонку, другой — подвижный —

 

протекает через колонку. Закономерности

 

распределе- .

 

ния веществ аналогичны методам экстрагирования.

 

Однако многократное повторение процессов

 

абсорбции и

 

десорбции, протекающих в колонке, позволяет разделить

 

даже вещества, незначительно отличающиеся по коэф­

 

фициентам распределения. В качестве материалов

для

 

удерживания одного из растворов применяют

силика­

 

гель, различные полимерные материалы, ионообменные

 

смолы

и пр. Методом

распределительной

хроматогра­

і

фии

с использованием трибутилфосфата, диэтилгексил-

фосфорной кислоты, дибутилкарбоитола удается

отде­

 

лить уран от плутония и тория, торий от лантана, разде­

 

лить редкоземельные элементы и т. д. Частным

видом

 

распределительной хроматографии

является

 

метод

бу­

 

мажной хроматографии. Он использовался для разделе­

 

ния RaD, RaE -и Po, анализа продуктов деления урана,

 

выделения радия и других изотопов.

 

 

 

методов

и

 

Универсальность

хроматографических

 

 

простота исполнения выдвигают их на первый план при

 

радиохимических анализах ультрамикроскопических ко­

 

личеств вещества.

выделение.

Электрохимическое

 

Электрохимическое

 

 

 

 

 

 

 

выделение изотопов с

применением внешней ЭДС пока

 

еще не получило широкого применения в практике сани­

 

тарно-химического анализа. Этим

методом

выделяют

 

уран и плутоний из мочи. Для

отделения

полония

от

 

урана, тория, радия и дочерних продуктов распада приме­

 

няется электрохимическое осаждение полония на более

 

активном металле. Пластинка

из меди,

железа,

никеля,

 

1

27

или серебра помещается на некоторое время в раствор

полония. Для предотвращения адсорбции и образования радиоколлоидов электрохимическое вытеснение произво­ дится в присутствии комплексообразователя (лимонная кислота).

Способность ионов перемещаться под действием элек­

трического поля по полоске фильтровальной бумаги, смо­

ченной электролитом, называют электрофорезом. В зави­

симости от физико-химического состояния иона он может оставаться на месте или передвигаться к катоду или аноду.

Метод электрофореза нашел применение при анализе

продуктов деления урана, отделении радия от дочерних

продуктов, актиния от урана, выделения протактиния

Глава II

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ

РАДИЙ

I

Известно 13 изотопов радия с массовыми числами от

213 до 230. Наибольшее значение имеют Ra226 и

Ra228

(MSThi). Ra226 — член радиоактивного семейства урана,

равновесное содержание его в урановых рудах равно

3,4×10~7 г радия на 1

г

урана (В. Л.

Шашкин, 1961).

Изотоп Ra226 является

 

а-излучателем

с

T√2 == 1600 лет

и Ea =5,49 Мэв. Ra228

— член радиоактивного семейст­

ва тория, ß-излучатель с

Ті/2 = 6,7 лет и

= 0,012 Мэв.

Радий — блестящий металл с температурой плавления 700°. По своим химическим свойствам*радий очень похож

на барий. Это активный металл, быстро окисляющийся

на воздухе и энергично взаимодействующий с водой. Соединения радия исключительно двухвалентны. Из рас­

творимых соединений практическое значение имеют нит­ рат, хлорид, бромид, гидрат окиси радия; из нераство­

римых — сульфат, карбонат, хромат (Jucker, Giibeli,

1955). Ион радия образует комплексные соединения с

органическими оксикислотами (яблочная, винная, ли­ монная) и различными комплексонами (трилон Б и Др.).

Из растворов радий прочно сорбируется на поверхности оборудования, различных строительных конструкциях

и т. д., создавая повышенный y-фон в помещении. По­ лучают радий из урановых руд путем предварительного

концентрирования на солях бария с последующим раз­ делением радия и бария методами дробной кристалли­ зации или ионного обмена (Ames, 1949). Радий приме­ няется для изготовления светосоставов постоянного дей­ ствия, радий-бериллиевых нейтронных источников, для

у-дефектоскопии, металлов, для радиотерапии в медици­

не и получения радона в радонолечебницах.

Радий является весьма токсичным радиоэлементом.

Он откладывается в костной ткани и фиксируется, в ней

29

Смотрите также файлы