从高放废液中分离79 Se 的流程研究

　第27卷第4期核　化　学　与　放　射　化　学Vol.27No.4　2005年11月

Journal of Nuclear and Radiochemist ry

Nov.2005

收稿日期:2005205213;　修订日期:2005208210

作者简介:任同祥(1980—

),男,河南新乡人,硕士研究生,核化学专业。 文章编号:025329950(2005)0420203207

从高放废液中分离79

Se 的流程研究

任同祥1,2,张生栋1,郭景儒1,崔安智1,吴王锁2

11中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京　102413;21兰州大学放射化学与核环境化学研究所,甘肃兰州　730000

摘要:建立了离子交换法与沉淀法相结合的、从高放废液中分离79Se 的放化流程。该流程具有去污效果好的特点,对137Cs ,90Sr ,90Y ,99Tc ,154Eu 的去污因子大于104,对125Sb ,113Sn 的去污因子大于103,对237Np 为2×

102。整个流程的收率约为53%。由该流程分离出的79Se 样品能够很好地满足液闪测量和质谱测量的要求。

关键词:

79

Se ;分离;离子交换;沉淀

中图分类号:TL922 文献标识码:A

79

Se 是一个纯β长寿命裂变核素,能量为

15017keV ,其裂变产额为010447%[1]。测量

79

Se 核数据时需从裂变产物中提取放化纯的79Se 。

在79Se 的放化分离研究中,主要分离方法有蒸馏法[2,3]、沉淀法[3,4]、溶剂萃取法[4]和离子交换法[5,6]等。与其它方法相比,离子交换法避免

了过多盐份和可能的同量异位素(如79Br )的引入。Dewberry 等[5]和Comte 等[6]先后以离子交换法为主建立了从高放废液中分离79Se 的流程。但是Dewberry 等建立的流程非常繁琐,而Comte 等建立的流程能够满足多接收电感耦合等

离子质谱(MC 2ICP 2MS )测量79Se 原子数的要求,但由于对237Np 和125Sb 等的去污效果不好,不能满足用低本底液闪谱仪测量79Se 放射性活度的要求。

本工作在Comte 等建立的流程的基础上,拟建立以离子交换法与沉淀法相结合从高放废液中分离79Se 的放化流程,使由该流程分离出的79Se 能够很好地满足液闪测量和质谱测量的要求,为79Se 半衰期的准确测量提供方法。

1　实验部分

111　试剂与仪器

11111　试剂　强酸型阳离子交换树脂,0111～0113mm ,英国PERMU TIT ,REGD 1T 1M 1产

品;强碱型阴离子交换树脂,0115～0118mm ,上

海树脂厂产品;去离子水由中国原子能科学研究

院院放射化学研究所提供,电阻率为1812M Ω・cm ;

其它试剂均为分析纯。99

Tc m 指示剂由中国原子

能科学研究院院同位素研究所提供,237Np 指示剂由中国原子能科学研究院院放射化学研究所提供,137Cs ,90Sr 290Y ,125Sb 等指示剂从裂变产物中提取,113Sn ,75Se 等指示剂由中子活化反应制备;闪烁液,opti Phase ‘Hisafe ’3,Wallac ;14C 标准溶液,总活度为1175kBq ,相对标准偏差为011%,英国Amersham International 产品。

11112　仪器　GEM70P 2PL U S 型HP Ge 多道γ

谱仪,美国OR TEC 公司生产,与美国多道计算机系统连接;BP211D 电子天平,德国Sartorius 公司生产,精度为十万分之一;QAUN TAL U S1220型低本底液闪谱仪和DSP 2Scint 阱型NaI (Tl )单道γ谱仪,美国OR TEC 公司生产;ICP 2MS ,英国Micromass 公司生产。112　实验装置

阴离子交换柱,<4mm ×240mm ,柱子的下端连有一细塑料软管并用弹簧夹夹住,通过弹簧夹调节流速;阴阳离子混合柱,<4mm ×480mm ,其中阳离子树脂在柱子的上部,柱高320mm ,阴离子树脂在柱子的下部,柱高160mm ,中间用少量玻璃毛隔开。113　实验方法

11311　树脂预处理　阴离子交换树脂在使用前

先用不少于15倍于树脂量的6mol/L HCl浸泡过夜,然后弃去浸泡液,用去离子水洗涤树脂3次,以洗去杂质离子并洗至中性,最后将处理后的树脂浸泡在去离子水中。

阳离子树脂为Na+型,使用前先用不少于15倍于树脂量的6mol/L的HCl在间歇搅拌下浸泡数小时,使其转换成H+型,然后弃去浸泡液,重复两次后用去离子水洗涤树脂3次,以除去杂质离子并洗至中性,最后将处理后的树脂浸泡在去离子水中。

11312　Na2SeO3载体溶液标定　称取一定量的分析纯Na2SeO3于一干净的称量瓶中,将其放置于干燥箱内110℃下干燥1h,以除去其中可能含有的水份,然后取出放于干燥器内冷却至室温。接着称取约35g Na2SeO3固体于一干净的50mL小烧杯中,用去离子水溶解,溶液转移到一干净的200mL容量瓶中,定容并摇匀。

准确称取上述Na2SeO3溶液(1～2g)于一干净的50mL烧杯中,加入15mL1mol/Na2SO3,在搅拌下缓慢滴加12mL浓HCl(调节酸度至5 mol/L),滴加完后继续搅拌1min,放置过夜。用恒重了的G4玻璃砂漏斗抽滤Se沉淀。并依次用浓HCl、去离子水和乙醇各清洗沉淀2遍,最后将沉淀置于干燥箱内110℃下干燥恒重,计算载体溶液中Se的质量分数(w)为30137×10-3。11313　阴离子树脂柱分离　将经过预处理的阴离子树脂装柱,用15mL8mol/L HCl洗涤,然后将一定量(012～013g)的高放废液(介质为6mol/L HCl)上柱,用15mL8mol/L HCl淋洗,流速为013mL/min,收集全部流出液。11314　阴阳离子混合柱分离　将上述阴离子柱的流出液15mL置于电炉上缓慢加热(保证溶液不沸腾)至溶液近干,然后加入3mL0175mol/L HNO3继续加热至近干,重复两次后加入1mL 0175mol/L HNO3溶解。将得到的溶液上阴阳离子混合柱,用20mL013mol/L HNO3淋洗,流速为0116mL/min,收集全部流出液。取其中1mL用HP Ge探测器测量γ放射性;另取1mL 稀释至8mL后,用ICP2MS测量其中的U,Np, Pu的量。

11315　Na2SO3沉淀分离　称取一定量(7g左右)的流出液,加入一定量(约1g)的Na2SeO3溶液,并加入Cs,Sr,Sb反载体溶液(质量分数均为10×10-3)各012g和110mL浓HNO3。将溶液置于70～80℃水浴中加热使同位素交换完全,然后往溶液中加入110mL浓HCl并将其置于红外灯下以驱赶HNO3,重复操作2次。接着用20mL浓HCl和5mL去离子水溶解样品,搅拌下缓慢滴加1mol/L Na2SO3溶液以沉淀Se,直到出现紫红色沉淀,然后再滴加2～3mL,加完后继续搅拌1min,放置过夜。离心,洗涤沉淀,并将沉淀转移到一恒重过的小烧杯内,红外灯下烤干后置于干燥箱内。将得到的沉淀用少量的浓HNO3溶解,重复沉淀一次。最后用尽量少的浓硝酸溶解沉淀,并用去离子水稀释至1mL左右,将得到的溶液用HP Ge探测器测量

。

图1　沾污核素和Se在阴离子

树脂上的淋洗曲线

Fig.1　Elution curves of75Se,125Sb,

237Np and99Tc m on anion exchange resin

2　结果和讨论

211　阴离子交换分离Se

在酸性介质中硒以亚硒酸中性分子形式存在,而U,Np,Pu,Sb,Tc等以阴离子形式存在。在用8mol/L HCl洗涤阴离子交换树脂时,Se随洗涤液一起流出,而U,Np,Pu,Sb,Tc等则被吸附在阴离子树脂上。实验中所用各指示剂的计数率为:75Se,319×102s-1;237Np,8×103s-1;125Sb, 419×103s-1和99Tc m为912×103s-1。各指示剂在使用前先将溶液介质转换为8mol/L HCl,然后再上柱。流出液用聚乙烯γ计数管收集,每管中流出液的体积为1mL。流出液用DSP2Scint 阱型NaI(Tl)单道γ谱仪测量。各核素在阴离子树脂上的淋洗曲线示于图1。从图1可以看出, 75Se主要集中在前8mL流出液中,此时,有少量的237Np流出,而125Sb和99Tc m则完全吸附在阴离子树脂上。

402核化学与放射化学 第27卷