射性化学分离方法讲稿.ppt

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1、射性化学分离方法第一页，讲稿共四十五页哦第七章第七章 放射性化学分离方法放射性化学分离方法1.概况概况2.共沉淀法共沉淀法3.溶剂萃取法溶剂萃取法4.色谱法色谱法5.其它分离方法其它分离方法第二页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法1.概况概况 在发现的在发现的112种元素种元素2800多个核素中，仅有多个核素中，仅有272个核素是稳定的，个核素是稳定的，其余都是放射性的。放射性核素通常都是与其母体、子体以及其它放射其余都是放射性的。放射性核素通常都是与其母体、子体以及其它放射性核素或者稳定核素共存，因而在放射性物质的研究和应用中，如：新性核素或者稳定核素共存，因而在放射性物质的研究和

2、应用中，如：新核素的合成及其核性质研究、核素核数据测量、核试验诊断、核燃料元核素的合成及其核性质研究、核素核数据测量、核试验诊断、核燃料元件的生产、反应堆乏燃料元件后处理、放射性核素和放射源的制备、放件的生产、反应堆乏燃料元件后处理、放射性核素和放射源的制备、放射性标记化合物及其核药物的生产、环境和生物样品中放射性核素的测射性标记化合物及其核药物的生产、环境和生物样品中放射性核素的测定等等，都涉及到放射性物质的分离、浓缩和纯化。放射性核素分离对定等等，都涉及到放射性物质的分离、浓缩和纯化。放射性核素分离对象大都象大都具有含量低、共组分多、体系复杂、且具有放射性等特点具有含量低、共组分多、体系复

3、杂、且具有放射性等特点，这就对分，这就对分离方法在浓缩倍数、分离效率和分离速度等方面提出特殊要求。目前在放离方法在浓缩倍数、分离效率和分离速度等方面提出特殊要求。目前在放射化学研究中主要采用的方法有沉淀法、溶剂萃取法、色谱法等。射化学研究中主要采用的方法有沉淀法、溶剂萃取法、色谱法等。第三页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v载体及反载体：载体及反载体：载体是以适当数量载带某种微量物质共同参与某些化学和物理过程的另一种物质。载体是以适当数量载带某种微量物质共同参与某些化学和物理过程的另一种物质。在放射化学中，当分离某种微

4、量放射性核素或研究其化学性质和行为时，常需加入一定在放射化学中，当分离某种微量放射性核素或研究其化学性质和行为时，常需加入一定量的某种常量物质，用来载带微量放射性核素，就把这种常量物质称为载体。广义上说，量的某种常量物质，用来载带微量放射性核素，就把这种常量物质称为载体。广义上说，凡是能够从溶液中载带微量放射性核素的常量物质都可以称作载体。凡是能够从溶液中载带微量放射性核素的常量物质都可以称作载体。说明说明（1）只有在核化学和放射化学研究中采用；）只有在核化学和放射化学研究中采用；（2）必须参与化学和物理过程；）必须参与化学和物理过程；（3）常量物质，可以是盐类、化合物；）常量物质，可以是盐类

5、、化合物；（4）也可能是放射性核素或物质；）也可能是放射性核素或物质；（5）必须与被载带的放射性物质具有相同或相近的化学性质；）必须与被载带的放射性物质具有相同或相近的化学性质；（6）与放射性物质一起被分离。）与放射性物质一起被分离。第四页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v载体及反载体：载体及反载体：上述载体的定义不直接反应载体的全部意义；现在修订为：上述载体的定义不直接反应载体的全部意义；现在修订为：“载体载体”：一种化学物质：一种化学物质已经在样品中存在或被有意添加，它能载带给已经在样品中存在或被有意添加，它能载带

6、给定的放射性核素经过特定放化过程，避免因浓度低而参与非特定的过程。定的放射性核素经过特定放化过程，避免因浓度低而参与非特定的过程。注解：注解：(i)载体既可以是待研究放射性核素的同位素，也可以是一种不同的元素。载体既可以是待研究放射性核素的同位素，也可以是一种不同的元素。第一种类型称之为第一种类型称之为“同位素载体同位素载体”，第二种类型称之为，第二种类型称之为“非同位素载体非同位素载体”。当。当对载体类型不作特别说明，通常指同位素载体。（对载体类型不作特别说明，通常指同位素载体。（ii）载体通常是一种稳定的）载体通常是一种稳定的元素，但也可以是长寿命的放射性元素并且核素也可作为载体。人造（超

7、重）元元素，但也可以是长寿命的放射性元素并且核素也可作为载体。人造（超重）元素即便是短寿命的放射性同位素也是一种同位素载体。素即便是短寿命的放射性同位素也是一种同位素载体。(iii)为了确保载体和放为了确保载体和放射性核素具有相同的化学性质，应该确保它们以相同的形态存在或以射性核素具有相同的化学性质，应该确保它们以相同的形态存在或以相同的形态被引入。相同的形态被引入。第五页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v载体及反载体：载体及反载体：载体分为两类：载体分为两类：（1）同位素载体：）同位素载体：它是给定放射性核素的同位素

8、，二者以相同的化学形态存在。它是给定放射性核素的同位素，二者以相同的化学形态存在。如：在分离放射性核素如：在分离放射性核素131I时，加入时，加入127I；在分离在分离126Sn时，加入时，加入120Sn等天然元素的化合物；等天然元素的化合物；（2）非同位素载体：）非同位素载体：它由一种或多种元素组成，不是给定放射性核素的同位素它由一种或多种元素组成，不是给定放射性核素的同位素。如：在分离如：在分离Ra时，加入时，加入Ba；在分离；在分离147Pm可以加入可以加入Nd；加入载体的目的：加入载体的目的：提高待分离核素的化学收率和分离因子，降低器皿等对微量核素的吸附。提高待分离核素的化学收率和分离

9、因子，降低器皿等对微量核素的吸附。载体的配制和加入：一般用重量法进行载体溶液的配制。每次实验加入的载体量不能过多，载体的配制和加入：一般用重量法进行载体溶液的配制。每次实验加入的载体量不能过多，否则会降低最终产品的比活度，增加放射性测量的自吸收。所以，通常加入量为否则会降低最终产品的比活度，增加放射性测量的自吸收。所以，通常加入量为10-20mg为宜。为宜。载体一般在样品处理前先加入，以防止在操作过程中由于挥发、吸附等原因造成损失。载体一般在样品处理前先加入，以防止在操作过程中由于挥发、吸附等原因造成损失。第六页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放

10、射化学分离中涉及的若干概念v载体及反载体：载体及反载体：反载体：在放射化学分离中，除了被分离核素外，还含有其它多种微量放反载体：在放射化学分离中，除了被分离核素外，还含有其它多种微量放射性核素的存在。这些放射性核素也可能被滤纸、器壁及预分离核素的沉淀物射性核素的存在。这些放射性核素也可能被滤纸、器壁及预分离核素的沉淀物吸附而造成沾污。可在分离前加入毫克量级易沾污核素的稳定同位素，并使其吸附而造成沾污。可在分离前加入毫克量级易沾污核素的稳定同位素，并使其达到同位素平衡，改变微量核素状态，减小它们对分离核素和器皿的污染，从达到同位素平衡，改变微量核素状态，减小它们对分离核素和器皿的污染，从而达到提

11、高去污因子。由于它们在分离中起到与载体相反的作用，故称它为反而达到提高去污因子。由于它们在分离中起到与载体相反的作用，故称它为反载体。载体。举例：在分离无载体举例：在分离无载体90Sr时，加入时，加入Sr(NO3)2，以提高，以提高90Sr的化学收率，但的化学收率，但是发现是发现144Ce有严重的沾污，去污因子只有有严重的沾污，去污因子只有13，但是加入，但是加入Ce(NO3)4后，去污后，去污因子可达因子可达9 103，提高了，提高了700倍。因此在这个倍。因此在这个90Sr分离流程中，分离流程中，加入的加入的Sr(NO3)2就是载体，就是载体，Ce(NO3)4就是反载体。就是反载体。不管是

12、使用载体还是反载体都必须使其与待分离核素达到同位素交换平衡。不管是使用载体还是反载体都必须使其与待分离核素达到同位素交换平衡。第七页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v载体及反载体：载体及反载体：促进载体与放射性核素达到平衡的几种方法。促进载体与放射性核素达到平衡的几种方法。氧化氧化-还原：还原：对多价态的元素，当载体加入溶液后，进行几次强烈的氧对多价态的元素，当载体加入溶液后，进行几次强烈的氧 化化-还原反应，以促使离子价态统一，保证同位素交换达到平衡。如在还原反应，以促使离子价态统一，保证同位素交换达到平衡。如在I和

13、和Ru的分的分析程序中通常就采用此法。析程序中通常就采用此法。生成络合物：生成络合物：向样品溶液中加入强络合剂，使载体和放射性核素同时生成相同向样品溶液中加入强络合剂，使载体和放射性核素同时生成相同的络合物形式，也能促进它们交换完成。例如的络合物形式，也能促进它们交换完成。例如Zr用氢氟酸络合使其生成用氢氟酸络合使其生成ZrF62-，Nb用用H2C2O4络合等。络合等。第八页，讲稿共四十五页哦破坏放射性胶体：破坏放射性胶体：示踪量放射性核素在溶液中极易形成放射性胶体，一旦生成胶体，它们示踪量放射性核素在溶液中极易形成放射性胶体，一旦生成胶体，它们的物理化学性质就不一样了。例如，胶体状态的核素一

14、般不易电离，与电解质的反应很的物理化学性质就不一样了。例如，胶体状态的核素一般不易电离，与电解质的反应很慢，也不容易在离子交换树脂上进行离子交换等，因此，要使放射性核素与载体同位素慢，也不容易在离子交换树脂上进行离子交换等，因此，要使放射性核素与载体同位素交换达到平衡，必须破坏所生成的胶体，使之变为真溶液。一般可用强酸解聚，最好采交换达到平衡，必须破坏所生成的胶体，使之变为真溶液。一般可用强酸解聚，最好采用酸性介质或加入适当的络合剂，以防止样品溶液出现胶体。用酸性介质或加入适当的络合剂，以防止样品溶液出现胶体。p一般说来，对周期表中第一般说来，对周期表中第至至族元素（族元素（Zr、Nb、Mo、

15、Ru、Sn、Sb、Te、I等），应等），应注意同位素交换是否到达平衡的问题，而其它元素，因为它们在溶液中存在的形式简注意同位素交换是否到达平衡的问题，而其它元素，因为它们在溶液中存在的形式简单，同位素交换则比较容易达到平衡。单，同位素交换则比较容易达到平衡。第九页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v清扫剂：清扫剂：借助沉淀的吸附或者共沉淀作用将一种或几种放射性核素的大部分从溶借助沉淀的吸附或者共沉淀作用将一种或几种放射性核素的大部分从溶液中除去的物质又叫清除剂。液中除去的物质又叫清除剂。清扫剂的特点是沉淀物疏松、有较大的

16、吸附表面。因而在放射化学分离中能有清扫剂的特点是沉淀物疏松、有较大的吸附表面。因而在放射化学分离中能有效吸附多种处于微量状态的放射性杂质，而对待分离核素不吸附。效吸附多种处于微量状态的放射性杂质，而对待分离核素不吸附。如：为了清扫生成难溶性氢氧化物的杂质，可以加入几毫克如：为了清扫生成难溶性氢氧化物的杂质，可以加入几毫克Fe3+（或（或Th4+、Nb()、La3+等）离子，用氢氧化铵沉淀出相应的氢氧化物，可以除去大部等）离子，用氢氧化铵沉淀出相应的氢氧化物，可以除去大部分的分的Zr、Nb、Ru和和RE等放射性杂质；等放射性杂质；又如：为了清扫能生成难溶性硫化物的金属元素，可以加入又如：为了清扫

17、能生成难溶性硫化物的金属元素，可以加入Bi、Sb或或Cu等离子，等离子，并以并以H2S沉淀出相应的沉淀出相应的Bi2S3、Sb2S3和和CuS。在碱性溶液中经常使用的清扫剂是在碱性溶液中经常使用的清扫剂是Fe和和La的氢氧化物；的氢氧化物；在酸性介质中为在酸性介质中为Cu、Bi和和Sb的硫化物。的硫化物。第十页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v清扫剂：清扫剂：例如从裂变产物中分离例如从裂变产物中分离99Mo时，在碱性溶液中用氢氧化时，在碱性溶液中用氢氧化铁作清扫剂能有效除去属于铁作清扫剂能有效除去属于、和和族的放射性核

18、素，族的放射性核素，而而9999MoMo以钼酸根阴离子形式存在于溶液中，不被清扫剂吸附。以钼酸根阴离子形式存在于溶液中，不被清扫剂吸附。应该指出，清扫剂有时也会明显地吸附载带欲分离的元应该指出，清扫剂有时也会明显地吸附载带欲分离的元素，例如：在分离素，例如：在分离SrSr的放化分离流程中，的放化分离流程中，Fe(OH)Fe(OH)3 3清扫剂会载带一清扫剂会载带一部分部分SrSr，使，使SrSr的化学收率降低，但只要注意控制的化学收率降低，但只要注意控制FeFe3+3+的加入量的加入量和沉淀条件，并用无和沉淀条件，并用无COCO2 2的氨水沉淀，可以使的氨水沉淀，可以使SrSr的损失减少到最低

19、的损失减少到最低程度，因为它有显著的去污效果，故仍采用此步骤。程度，因为它有显著的去污效果，故仍采用此步骤。第十一页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v放射性核素纯度放射性核素纯度 放射性核素纯度，也叫放射性纯度，是指在含有某种放射性核素的物质中，放射性核素纯度，也叫放射性纯度，是指在含有某种放射性核素的物质中，该核素放射性活度与物质中总放射性活度的比值。从定义中我们可以看出：该核素放射性活度与物质中总放射性活度的比值。从定义中我们可以看出：v只是针对单个核素而言，不是指元素；只是针对单个核素而言，不是指元素；v放射性核

20、素纯度无单位，只是一个比值；放射性核素纯度无单位，只是一个比值；v放射性核素纯度只与放射性杂质的量有关，与非放射性杂质量无关；放射性核素纯度只与放射性杂质的量有关，与非放射性杂质量无关；v它的放射性同位素也是杂质；它的放射性同位素也是杂质；v在没有特指的情况下，总放射性活度应包括不同的衰变形式的放射性活度的总在没有特指的情况下，总放射性活度应包括不同的衰变形式的放射性活度的总和。和。89Sr 发射体的放射性核素纯度大于发射体的放射性核素纯度大于98，即是指，即是指89Sr的活度占物质中总的活度占物质中总 活活度的度的98以上，其余以上，其余 放射性杂质的活度小于放射性杂质的活度小于2。第十二页

21、，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v放射化学纯度放射化学纯度 放射化学纯度简称放化纯度，指在含有基本上是以一种特定化学形态存放射化学纯度简称放化纯度，指在含有基本上是以一种特定化学形态存在的某种特定放射性核素的样品中，以该种特定化学形态存在的该放射性在的某种特定放射性核素的样品中，以该种特定化学形态存在的该放射性核素的百分含量。核素的百分含量。从上述定义可以理解为：从上述定义可以理解为：v放射化学纯度只是针对特定的同一核素放射性活度而言；放射化学纯度只是针对特定的同一核素放射性活度而言；v以化学形态的不同来划分；以化学形

22、态的不同来划分；v总活度包括该核素的其它化学形态和其同位素的全部放射性活度。总活度包括该核素的其它化学形态和其同位素的全部放射性活度。例如：医用的例如：医用的Na131I注射液中，注射液中，131I除了以需要的除了以需要的I化学形态存在外，还可以化学形态存在外，还可以有有I2，IO3及及IO4等化学形态存在，而该医用注射液表明放射化学纯度等化学形态存在，而该医用注射液表明放射化学纯度 98，即表明注射液中以即表明注射液中以I形态存在的放射性核素占碘放射性核素的形态存在的放射性核素占碘放射性核素的98以上，而以上，而131I以以I2，IO3及及IO4等形式存在的放射性核素的活度以及其它等形式存在

23、的放射性核素的活度以及其它I同位素的放射性同位素的放射性活度仅占总碘放射性活度小于活度仅占总碘放射性活度小于2。对于放射性标记的复杂化有机合物，放射化学纯度还包括特定的标记位置对于放射性标记的复杂化有机合物，放射化学纯度还包括特定的标记位置和旋光构型的特点。例如对放射性标记的和旋光构型的特点。例如对放射性标记的L-蛋氨酸来说，同一组成的放射性标蛋氨酸来说，同一组成的放射性标记的记的D-蛋氨酸就是杂质。蛋氨酸就是杂质。第十三页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v比放射性活度比放射性活度 比放射性活度简称比活度，是指单位质量

24、的某种放射性物质的放射性活度。即比放射性活度简称比活度，是指单位质量的某种放射性物质的放射性活度。即式中，式中，A，mA分别是物质中某种放射性核素化合物的放射性活度及其质量，分别是物质中某种放射性核素化合物的放射性活度及其质量，m是是该物质中稳定核素化合物的质量。该物质中稳定核素化合物的质量。通常情况下，通常情况下，mmA，则，则对于无载体的纯放射性核素，对于无载体的纯放射性核素，m0g，此时，此时S为为A/mA，达最大值，达最大值S0，它是该放，它是该放射性核素的一个特征常数。对于射性核素的一个特征常数。对于1g任何放射性核素而言，任何放射性核素而言，（Bq/g）式中，式中，m是放射性核素的

25、原子质量，是放射性核素的原子质量，T1/2是放射性核素的半衰期，是放射性核素的半衰期，K为系数。为系数。第十四页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v比放射性活度比放射性活度 表表8.1 用不同时间单位表示半衰期时的用不同时间单位表示半衰期时的K值值 比活度的单位为：比活度的单位为：Bq/g，或，或Bq/kg。如：如：1g金属金属239Pu中中239Pu的比活度：的比活度：2.296 109Bq/g；1g239PuCl4中中239Pu的比活度：的比活度：1.441 109Bq/g；又如：又如：137Cs在某土壤中的比活度为

26、在某土壤中的比活度为5.5Bq/kg。表示。表示1kg土壤中土壤中137Cs的放射性的放射性活度为活度为5.5Bq。半衰期的半衰期的时间单时间单位位SMinhdaK值值4.17 10236.96 10211.16 10204.83 10181.32 1016第十五页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（1）放射化学分离中涉及的若干概念）放射化学分离中涉及的若干概念v放射性浓度放射性浓度 放射性活度放射性活度C是指单位体积某种物质的放射性活度，即是指单位体积某种物质的放射性活度，即 式中，式中，A为某物质放射性活度，为某物质放射性活度，V为体积。常用单位是为体积。常用单位是Bq/mL或或

27、Bq/L。这个术语与比活度有关，一个为质量单位，一个为体积单位。这个术语与比活度有关，一个为质量单位，一个为体积单位。如：室外空气中如：室外空气中222Rn平均放射性浓度为（平均放射性浓度为（0.42）10-2Bq/L。表示空气中每。表示空气中每L空空气中气中222Rn平均放射性活度为（平均放射性活度为（0.42）10-2Bq，而没有包括其它核素的放射性活度，如，而没有包括其它核素的放射性活度，如放射性放射性I、Xe、Kr以及以及Rn的其它同位素的放射性活度。的其它同位素的放射性活度。第十六页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（2）放射化学分离中常用的指标）放射化学分离中常用的指标v

28、分配系数分配系数 某一物质某一物质M在不相溶的两相中达到分配平衡时该物质在两相中的表观浓度在不相溶的两相中达到分配平衡时该物质在两相中的表观浓度之比，称为分配系数，可用之比，称为分配系数，可用D来表示：来表示：式中，式中，MO和和MA分别为物质分别为物质M在相在相O和相和相A中的平衡浓度。从上式中的平衡浓度。从上式可以看出，可以看出，D越大，则物质越大，则物质M在相在相O中的浓度越大。中的浓度越大。它也可以用放射性浓度来表示，即放射性核素在固相和液相中分布达到平它也可以用放射性浓度来表示，即放射性核素在固相和液相中分布达到平衡后，该放射性核素在固相中的比活度衡后，该放射性核素在固相中的比活度C

29、s（Bq/Kg）与液相中的体积放射性）与液相中的体积放射性活度浓度活度浓度Cl（Bq/m3）之比值，一般用）之比值，一般用Kd表示如下：表示如下：其值取决于放射性核素的化学状态和许多参数，如其值取决于放射性核素的化学状态和许多参数，如pH值、水和固体介质的化学性质值、水和固体介质的化学性质等，分配系数有时也称为分布系数。等，分配系数有时也称为分布系数。第十七页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（2）放射化学分离中常用的指标）放射化学分离中常用的指标v分离系数分离系数 分离系数也称分离因子，表示两种物质经过分离操作后所达到的相互分离程度。分离系数也称分离因子，表示两种物质经过分离操作后

30、所达到的相互分离程度。两种物质的分离总是将两种物质共存的体系分成至少两部分，如萃取中的有机相和水相，两种物质的分离总是将两种物质共存的体系分成至少两部分，如萃取中的有机相和水相，沉淀分离中的沉淀和上清液，离子交换中的树脂相和淋洗液。分离系数沉淀分离中的沉淀和上清液，离子交换中的树脂相和淋洗液。分离系数 表示两种物质表示两种物质A，B在分离操作后，两相中相对含量之比，用下式表示：在分离操作后，两相中相对含量之比，用下式表示：在萃取法和离子交换法分离时，分离系数就是在萃取法和离子交换法分离时，分离系数就是A，B两物质分配比两物质分配比D的比值的比值 DA/DB。习惯上将分配比大的放在分子上，因此，

31、。习惯上将分配比大的放在分子上，因此，大于大于1。分离系数也表示。分离系数也表示经过多单元的分离流程后经过多单元的分离流程后A，B两物质的分离程度，在这种情况下上式中的两物质的分离程度，在这种情况下上式中的1，2的含义就变成原料和产品。的含义就变成原料和产品。越大于越大于1，表示两种物质越容易分离；，表示两种物质越容易分离；越接近于越接近于1，表示难以分离；，表示难以分离；1，则两种物质无法分离。，则两种物质无法分离。第十八页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（2）放射化学分离中常用的指标）放射化学分离中常用的指标v化学收率化学收率 化学收率也可称化学产率（化学收率也可称化学产率（Y

32、c）是衡量分离过程中欲分）是衡量分离过程中欲分离核素回收效率的指标。对放射性核素进行放射化学分离时，离核素回收效率的指标。对放射性核素进行放射化学分离时，表示分离纯化后得到的载体量与分离前加入的载体量之比，以表示分离纯化后得到的载体量与分离前加入的载体量之比，以质量分数表示。它可以用下式描述：质量分数表示。它可以用下式描述：放射性核素的化学收率也可以通过测量其活度来计算：放射性核素的化学收率也可以通过测量其活度来计算：式中：式中：A0、A分别表示原始物料和产品中预分离核素的放射性活度。分别表示原始物料和产品中预分离核素的放射性活度。第十九页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（2）放射

33、化学分离中常用的指标）放射化学分离中常用的指标v化学收率化学收率 在同位素交换完全的情况下，被测放射性核素的回收率与该的在同位素交换完全的情况下，被测放射性核素的回收率与该的元素的化学收率相同。因此，放射化学分离纯化过程中放射性核素元素的化学收率相同。因此，放射化学分离纯化过程中放射性核素的损失可以靠化学收率进行校正。的损失可以靠化学收率进行校正。在放化分离过程中，一般对化学收率有一定的要求：在放化分离过程中，一般对化学收率有一定的要求：v化学收率的数值必须稳定；化学收率的数值必须稳定；v要求化学收率值要高，一般不应低于要求化学收率值要高，一般不应低于50%；化学收率值越高，对降低测定方法的检

34、测限越有利。化学收率值越高，对降低测定方法的检测限越有利。用沉淀来计算化学收率时，必要要求：用沉淀来计算化学收率时，必要要求：v沉淀物的化学组成要稳定；沉淀物的化学组成要稳定；v沉淀物的分子量尽可能大；沉淀物的分子量尽可能大；第二十页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（2）放射化学分离中常用的指标）放射化学分离中常用的指标v净化系数净化系数 净化系数净化系数DF又称去污系数或去污因子，它是衡量放化分离过程对某种又称去污系数或去污因子，它是衡量放化分离过程对某种放射性杂质去除程度的一种指标，可用下式表述：放射性杂质去除程度的一种指标，可用下式表述：当预分离核素在分离过程中的化学收率接近

35、当预分离核素在分离过程中的化学收率接近100%时，上式可转化为：时，上式可转化为：净化系数也可以用放射性活度来计算，上式可表示为：净化系数也可以用放射性活度来计算，上式可表示为：式中，式中，A0、A分别表示原始物料和产品中杂质核素的放射性活度。分别表示原始物料和产品中杂质核素的放射性活度。第二十一页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（2）放射化学分离中常用的指标）放射化学分离中常用的指标v净化系数净化系数 在放射化学分离中，在放射化学分离中，DF的计算一般不考虑化学收率，直接按照上述后两个的计算一般不考虑化学收率，直接按照上述后两个式子进行计算即可。显然，对各种干扰测定的放射性杂质的

36、去污因子越高，则测式子进行计算即可。显然，对各种干扰测定的放射性杂质的去污因子越高，则测定的欲分离核素放射性活度值越可靠，一般要求定的欲分离核素放射性活度值越可靠，一般要求DF高于高于103以上。对于微量核以上。对于微量核素的分离有时去污因子高大素的分离有时去污因子高大106-8。对于沾污物的去除来说，还有一个概念，叫去污效率对于沾污物的去除来说，还有一个概念，叫去污效率DE。去污效率与。去污效率与去污因子（或者净化系数）之间的关系用下式表示：去污因子（或者净化系数）之间的关系用下式表示：式中，式中，A0、A分别表示去污前和去污后放射性核素的活度。分别表示去污前和去污后放射性核素的活度。第二十

37、二页，讲稿共四十五页哦p由于裂变产物中各核素的放射性相对含量差别很大，因而对去污因子的要求亦有很大由于裂变产物中各核素的放射性相对含量差别很大，因而对去污因子的要求亦有很大差别。例如在放化分析裂变产物中的差别。例如在放化分析裂变产物中的72Zn时，由于时，由于72Zn的半衰期为的半衰期为46.5h，裂，裂变产额为变产额为2.6910-5%，它对其它裂变产物的去污因子应达到，它对其它裂变产物的去污因子应达到109。而测定。而测定139Ba时，它的半衰期时，它的半衰期82.71min，裂变产额为，裂变产额为6.48%，对其它裂变产物核，对其它裂变产物核素的去污因子只要达到素的去污因子只要达到104

38、就满足要求。这样，两个核素对其它裂变产物去就满足要求。这样，两个核素对其它裂变产物去污因子的要求相差污因子的要求相差105倍。倍。第二十三页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（3）放射化学分离方法）放射化学分离方法1.共沉淀分离共沉淀分离 共沉淀分离的定义：共沉淀分离的定义：利用微量物质随常量物质一起生成沉淀的现象（即共沉淀现利用微量物质随常量物质一起生成沉淀的现象（即共沉淀现象）来进行分离、浓缩和纯化微量物质的一种方法。象）来进行分离、浓缩和纯化微量物质的一种方法。如：居里夫妇从沥青铀矿渣中用如：居里夫妇从沥青铀矿渣中用BaCl2分离提取了分离提取了Ra；二战后期曾用磷酸铋和氟化镧

39、共沉淀从反应堆辐照的核燃料元件中分离、提取二战后期曾用磷酸铋和氟化镧共沉淀从反应堆辐照的核燃料元件中分离、提取239Pu。等等。等等。共沉淀分离法按照沉淀类型分为：无机共沉淀法和有机共沉淀法。共沉淀分离法按照沉淀类型分为：无机共沉淀法和有机共沉淀法。无机共沉淀法有分为：共结晶沉淀法和吸附沉淀法。无机共沉淀法有分为：共结晶沉淀法和吸附沉淀法。共结晶共沉淀法的特点：选择性高、分离效果好，从而用于微量核素的共结晶共沉淀法的特点：选择性高、分离效果好，从而用于微量核素的分离；分离；吸附共沉淀法的特点：可同时吸附浓缩多种放射性物质，因而又叫清扫共沉淀。可吸附共沉淀法的特点：可同时吸附浓缩多种放射性物质，

40、因而又叫清扫共沉淀。可广泛用于放射性废水和污染饮用水的净化及简单体系中放射性物质的分离；由于其选择广泛用于放射性废水和污染饮用水的净化及简单体系中放射性物质的分离；由于其选择性差，不适用于复杂体系中多种放射性核素特别是化学性质相近的元素之间的分离。性差，不适用于复杂体系中多种放射性核素特别是化学性质相近的元素之间的分离。第二十四页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（3）放射化学分离方法）放射化学分离方法1.共沉淀分离共沉淀分离 1.共沉淀法的分离技术与条件选择共沉淀法的分离技术与条件选择 共沉淀法中的关键问题：共沉淀法中的关键问题：如何载体和沉淀剂的选择；如何载体和沉淀剂的选择；载体

41、和被载带核素之间载体和被载带核素之间的化学性态是否相同；的化学性态是否相同；如何提高共沉淀产物的纯度。如何提高共沉淀产物的纯度。如何载体和沉淀剂的选择如何载体和沉淀剂的选择v载体的选择载体的选择 根据欲分离核素的性质、分离体系的组成、状态和分离净化的要求等来选根据欲分离核素的性质、分离体系的组成、状态和分离净化的要求等来选择载体。一般应尽可能选择同位素载体，若欲分离放射性核素没有稳定同位素，择载体。一般应尽可能选择同位素载体，若欲分离放射性核素没有稳定同位素，或其稳定同位素的来源困难，可选用非同位素载体。为了减少分离过程中放射或其稳定同位素的来源困难，可选用非同位素载体。为了减少分离过程中放射

42、性杂质对预分离核素的污染，还必须加入反载体。性杂质对预分离核素的污染，还必须加入反载体。如：在分析水样中的如：在分析水样中的9090SrSr时，先用稳定时，先用稳定SrSr的可溶盐作载体，稳定的可溶盐作载体，稳定CsCs的可的可溶盐作反载体，用碳酸钠进行碳酸盐共沉淀，即可充分载带水样中的溶盐作反载体，用碳酸钠进行碳酸盐共沉淀，即可充分载带水样中的9090SrSr，并减，并减少溶液中少溶液中137137CsCs对对9090SrSr的产物。的产物。载体的用量也要选择适当。载体用量应根据化学收率的高低、放射行测量时射线自载体的用量也要选择适当。载体用量应根据化学收率的高低、放射行测量时射线自吸收的大

43、小等因素决定。通常，载体的用量为吸收的大小等因素决定。通常，载体的用量为1020mg1020mg（载体元素的质量）。反载（载体元素的质量）。反载体的用量以体的用量以10mg10mg为宜。为宜。载体的加入还要考虑微量核素价态的近可能一致。载体的加入还要考虑微量核素价态的近可能一致。第二十五页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（3）放射化学分离方法）放射化学分离方法1.共沉淀分离共沉淀分离v沉淀剂的选择沉淀剂的选择 沉淀剂选择的主要沉淀剂选择的主要4 4个因素：沉淀剂与载体生成的共沉淀化合物（又称载个因素：沉淀剂与载体生成的共沉淀化合物（又称载体化合物）溶解度要小，以求对预分离核素载带完

44、全；对杂质的载带量要小，体化合物）溶解度要小，以求对预分离核素载带完全；对杂质的载带量要小，去污系数高；沉淀性能好，易于固液分离；有利于分离操作和制源测量。去污系数高；沉淀性能好，易于固液分离；有利于分离操作和制源测量。沉淀剂的加入量一般是过量的，但是不能过量太多，否则过多的沉淀剂可能会导致沉淀剂的加入量一般是过量的，但是不能过量太多，否则过多的沉淀剂可能会导致生成易溶络合物而使化学收率和去污效果适得其反。生成易溶络合物而使化学收率和去污效果适得其反。如：用共沉淀分离如：用共沉淀分离RaRa时，因时，因RaRa不存在稳定同位素，因而可选用同族元素不存在稳定同位素，因而可选用同族元素BaBa作载

45、作载体，沉淀剂则选用体，沉淀剂则选用H H2 2SOSO4 4，这是因为尽管，这是因为尽管RaRa和和BaBa对应的化合物大都是同晶的，但对应的化合物大都是同晶的，但是其中以是其中以BaSOBaSO4 4的溶度积最小，且分离效果最好，因此最适宜作的溶度积最小，且分离效果最好，因此最适宜作RaRa的载体化的载体化合物。合物。表表2.2 2.2 几种难溶钡盐的溶度积几种难溶钡盐的溶度积KspKsp（18-2518-25）难难溶溶钡盐钡盐BaF2BaC2O4BaCO3BaCrO4BaSO4Ksp1.0 10-61.7 10-75.1 10-91.2 10-101.1 10-10第二十六页，讲稿共四十

46、五页哦第七章 放射性化学分离方法（3）放射化学分离方法）放射化学分离方法1.共沉淀分离共沉淀分离载体和被载带核素之间的化学性态是否相同载体和被载带核素之间的化学性态是否相同 同位素交换：放射性示踪法研究结果表明，一种同位素的不同原子，可以在同一相中的同位素交换：放射性示踪法研究结果表明，一种同位素的不同原子，可以在同一相中的相同分子之间、不同分子之间、同一分子内部不同位置之间以及两相之间发生重新分配，这相同分子之间、不同分子之间、同一分子内部不同位置之间以及两相之间发生重新分配，这种过程称为同位素交换。种过程称为同位素交换。如：如：NaINaI中稳定的中稳定的I I与与NaNa131131I

47、I、NaNa131131IOIO3 3中的中的131131I I之间发生同位素交换；标记碘代苯中不同之间发生同位素交换；标记碘代苯中不同位置上的稳定位置上的稳定I I与与131131I I之间可以发生后交换；液相中的之间可以发生后交换；液相中的131131I I与与AgIAgI沉淀中沉淀中I I之间也可以发生交之间也可以发生交换等。换等。不同类型的同位素交还反应，其交换速率差别很大。具有相同化学性态的同位素交换反应速率不同类型的同位素交还反应，其交换速率差别很大。具有相同化学性态的同位素交换反应速率快而且完全；而不同化学形态的同位素之间所进行的交换，其速率较慢，往往交换不完全。快而且完全；而不

48、同化学形态的同位素之间所进行的交换，其速率较慢，往往交换不完全。因此，在共沉淀中，为了充分载带欲分离核素，应使溶液中载带核素与被载带的欲分离核因此，在共沉淀中，为了充分载带欲分离核素，应使溶液中载带核素与被载带的欲分离核素尽可能具有完全相同的化学形态。但是预分离核素在溶液中的化学性态难以预知，原因：素尽可能具有完全相同的化学形态。但是预分离核素在溶液中的化学性态难以预知，原因：欲分离核素在溶液中常以多种价态存在，而射线对溶液的辐解化学作用也能导致价态的变化。欲分离核素在溶液中常以多种价态存在，而射线对溶液的辐解化学作用也能导致价态的变化。所以，在共沉淀之前，必须设法保证溶液中加入的载体与预分离

49、核素处于相同的化学状态。所以，在共沉淀之前，必须设法保证溶液中加入的载体与预分离核素处于相同的化学状态。第二十七页，讲稿共四十五页哦第七章 放射性化学分离方法（3）放射化学分离方法）放射化学分离方法1.共沉淀分离共沉淀分离如何提高共沉淀产物的纯度如何提高共沉淀产物的纯度（1 1）加反载体或络合剂）加反载体或络合剂 加入各种放射性杂质的稳定同位素即反载体，可以大大降低共沉淀对放射性杂质的共沉淀核吸附量；加入各种放射性杂质的稳定同位素即反载体，可以大大降低共沉淀对放射性杂质的共沉淀核吸附量；加入络合剂，使杂质核素生成可溶性的络合物，可提高共沉淀产物的纯度。这种络合剂叫掩蔽剂。在共沉加入络合剂，使杂

50、质核素生成可溶性的络合物，可提高共沉淀产物的纯度。这种络合剂叫掩蔽剂。在共沉淀中，常用的掩蔽剂有淀中，常用的掩蔽剂有H H2 2citcit、EDTAEDTA和和DTPADTPA等。等。（2 2）控制溶液的酸度）控制溶液的酸度 在共沉淀中，载体和被载带核素能否沉淀完全，载体化合物对微量核素吸附的强弱等都与溶液在共沉淀中，载体和被载带核素能否沉淀完全，载体化合物对微量核素吸附的强弱等都与溶液的酸度或的酸度或pHpH值密切相关。尤其是在氢氧化物吸附共沉淀中，微量核素化合物的溶解度及载体化值密切相关。尤其是在氢氧化物吸附共沉淀中，微量核素化合物的溶解度及载体化合物表面的电性质，都与溶液的合物表面的电