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1、放化共沉淀法多媒体第1页，本讲稿共25页共共 沉沉 淀淀 法法基本原理基本原理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的应用共沉淀法的应用共沉淀法的特点共沉淀法的特点练习题练习题第2页，本讲稿共25页共沉淀法共沉淀法(coprecipitation method)(coprecipitation method)是放射化是放射化学中应用最早的一种分离方法，它在放射化学学中应用最早的一种分离方法，它在放射化学的发展过程中曾经起过重要的作用。早期，居的发展过程中曾经起过重要的作用。早期，居里夫妇就用这种方法从沥青铀矿渣中分离、提里夫妇就用这种方法从沥青铀矿渣中分离、提取了钋和
2、镭。后来，在第二次世界大战后期，取了钋和镭。后来，在第二次世界大战后期，美国曾用磷酸铋和氟化镧共沉淀法以工业规模美国曾用磷酸铋和氟化镧共沉淀法以工业规模从反应堆辐照元件中分离、提取了核燃料从反应堆辐照元件中分离、提取了核燃料239239PuPu。第3页，本讲稿共25页基本原理基本原理 共沉淀法共沉淀法是利用微量物质能随常量是利用微量物质能随常量物质一起生成沉淀的现象物质一起生成沉淀的现象(即共沉淀现象即共沉淀现象)来进行分离、浓集和纯化微量物质一种来进行分离、浓集和纯化微量物质一种方法。方法。第4页，本讲稿共25页 共沉淀法共沉淀法按沉淀类型的不同可分为按沉淀类型的不同可分为无机共沉淀法无机共
3、沉淀法和和有机共沉淀法有机共沉淀法两类。两类。无机无机共沉淀法共沉淀法又可分为又可分为共结晶共沉淀法共结晶共沉淀法和和吸附吸附共沉淀法共沉淀法。第5页，本讲稿共25页 共结晶共沉淀法是微量物质取代沉淀共结晶共沉淀法是微量物质取代沉淀物物晶格上晶格上的常量物质而被沉淀的一种分离的常量物质而被沉淀的一种分离方法，如方法，如BaSO4-PbSO4-RaSO4。它的特点。它的特点是选择性较高、分离效果较好是选择性较高、分离效果较好,可用于微可用于微量放射性核素的分离。量放射性核素的分离。第6页，本讲稿共25页 吸附共沉淀法是利用微量物质吸附吸附共沉淀法是利用微量物质吸附在常量物质沉淀在常量物质沉淀表面
4、表面而从液相转移至固而从液相转移至固相的一种分离方法，如相的一种分离方法，如Fe(OH)3吸附吸附147Pm3+，具有可同时浓集多种放射性物，具有可同时浓集多种放射性物质的特点。质的特点。第7页，本讲稿共25页 无机共沉淀所用的试剂价格低廉，可广泛用无机共沉淀所用的试剂价格低廉，可广泛用于放射性废水和污染饮水的净化及简单体系中放于放射性废水和污染饮水的净化及简单体系中放射性物质的分离，但其选择性差，因此不适用于射性物质的分离，但其选择性差，因此不适用于复杂体系中多种放射性核素特别是化学性质相似复杂体系中多种放射性核素特别是化学性质相似的元素之间的分离。的元素之间的分离。有机共沉淀法的机理与无机
5、共沉淀法不同，有机共沉淀法的机理与无机共沉淀法不同，可参见相关专业书。可参见相关专业书。第8页，本讲稿共25页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 在共沉淀法中在共沉淀法中,要想获得较高的分离系数和回收要想获得较高的分离系数和回收率率,其关键在于其关键在于:(1)(1)正确选择载体和沉淀剂；正确选择载体和沉淀剂；(2)(2)使载体与被载带核素之间同位素交换完全；使载体与被载带核素之间同位素交换完全；(3)(3)提高共沉淀产物的纯度。提高共沉淀产物的纯度。第9页，本讲稿共25页载体和沉淀剂的选择载体和沉淀剂的选择1 1)载体的选择载体的选择 一般应尽量一般应尽量选用同位素载选
6、用同位素载体体，如果欲分离放射性核素没有稳定同，如果欲分离放射性核素没有稳定同位素，或者其稳定同位素的来源困难，位素，或者其稳定同位素的来源困难，则则可选用非同位素载体可选用非同位素载体。为了减少分离过程。为了减少分离过程中放射性杂质对欲分离核素的污染中放射性杂质对欲分离核素的污染,还必须还必须加入加入反载体反载体。第10页，本讲稿共25页载体的用量适中载体的用量适中适量适量过多：降低最终样品源的比活度，增加射线过多：降低最终样品源的比活度，增加射线的自吸收。的自吸收。不足：回收量偏低，不利于制源。不足：回收量偏低，不利于制源。考虑因素：化学收率的高低、样品盘大小、考虑因素：化学收率的高低、样
7、品盘大小、放射性测量时射线自吸收的大小。放射性测量时射线自吸收的大小。一般用量：一个样品的载体用量为一般用量：一个样品的载体用量为520mg(指所用载体元素的质量，下同指所用载体元素的质量，下同)。至于反载。至于反载体的用量，也以每个样品约体的用量，也以每个样品约10mg为宜。为宜。第11页，本讲稿共25页2)沉淀剂的选择沉淀剂的选择 沉淀剂的选择主要有四个因素：沉淀剂的选择主要有四个因素：沉淀剂与载体生成的共沉淀化合物溶解度要小，沉淀剂与载体生成的共沉淀化合物溶解度要小，以求对欲分离核素载带完全；以求对欲分离核素载带完全；对杂质的载带少，净化系数高（相对）；对杂质的载带少，净化系数高（相对）
8、；沉淀性能好，易于固液分离；沉淀性能好，易于固液分离；有利于后续分离操作和制源测量。有利于后续分离操作和制源测量。第12页，本讲稿共25页 为使沉淀完全，加入的沉淀剂往往为使沉淀完全，加入的沉淀剂往往是过量的，但也不能加得过多，过量的是过量的，但也不能加得过多，过量的沉淀剂可能会导致生成易溶络合物而使沉淀剂可能会导致生成易溶络合物而使效果适得其反。如效果适得其反。如Y2(C2O4)39H2O 沉淀沉淀时时C2O42-浓度要适当。浓度要适当。第13页，本讲稿共25页载体和被载带核素之间同位素交换载体和被载带核素之间同位素交换 在共沉淀法中，为了充分载带欲分离核素，并使在共沉淀法中，为了充分载带欲
9、分离核素，并使载体的化学回收率反映欲分离核素的水平，应使载体载体的化学回收率反映欲分离核素的水平，应使载体核素与被载带的欲分离核素具有完全相同的化学状态。核素与被载带的欲分离核素具有完全相同的化学状态。欲分离核素在溶液中的化学状态往往难以预知。欲分离核素在溶液中的化学状态往往难以预知。因此在共沉淀之前，首先必须使溶液中的载体与欲分因此在共沉淀之前，首先必须使溶液中的载体与欲分离核素处于相同的化学状态。离核素处于相同的化学状态。第14页，本讲稿共25页 为了消除载体和欲分离核素之间因同位素为了消除载体和欲分离核素之间因同位素交换的不完全而导致共沉淀的不完全，一般可交换的不完全而导致共沉淀的不完全
10、，一般可采用下述方法：采用下述方法：加入一种价态的同位素载体，然后通过氧化加入一种价态的同位素载体，然后通过氧化还原反应，使载体与欲分离核素的价态趋于一致。还原反应，使载体与欲分离核素的价态趋于一致。例如：从裂变产物中分离放射性碘。例如：从裂变产物中分离放射性碘。第15页，本讲稿共25页提高共沉淀产物的纯度提高共沉淀产物的纯度加反载体或络合剂加反载体或络合剂 利用络合剂与欲分离核素利用络合剂与欲分离核素(包括载体核素包括载体核素)和杂和杂质核素在络合能力上的差异，使杂质核素以络质核素在络合能力上的差异，使杂质核素以络合物形式存在于溶液中合物形式存在于溶液中,可提高共沉淀产物的纯可提高共沉淀产物
11、的纯度。这种络合剂称为掩蔽剂。度。这种络合剂称为掩蔽剂。控制溶液的酸度控制溶液的酸度改变氧化价态改变氧化价态加热加热进行多次沉淀进行多次沉淀 洗涤沉淀洗涤沉淀第16页，本讲稿共25页共沉淀法的应用共沉淀法的应用 共沉淀法是目前分离和浓集微量放射性物质共沉淀法是目前分离和浓集微量放射性物质的常用方法之一，特别是在环境和生物样品的放的常用方法之一，特别是在环境和生物样品的放射化学分析中有着广泛的应用。射化学分析中有着广泛的应用。第17页，本讲稿共25页例如在测定环境和生物样品的例如在测定环境和生物样品的60Co时，常时，常用稳定钴作载体，亚硝酸钾作沉淀剂，生用稳定钴作载体，亚硝酸钾作沉淀剂，生成成
12、亚硝酸钴钾亚硝酸钴钾沉淀，以载带、浓集样品中沉淀，以载带、浓集样品中的微量的微量60Co，然后将沉淀进一步纯化，测，然后将沉淀进一步纯化，测量量60Co的的-放射性，即可求得样品中放射性，即可求得样品中60Co的比活度。的比活度。147Pm也可以用氢氧化铁共沉淀载带也可以用氢氧化铁共沉淀载带。第18页，本讲稿共25页 共沉淀法也是净化放射性废水和沾污饮水的有共沉淀法也是净化放射性废水和沾污饮水的有效方法。效方法。有些促排药物也是根据共沉淀原理来消除体内放有些促排药物也是根据共沉淀原理来消除体内放射性核素的，如用亚铁氰化铁与放射性铯形成共沉射性核素的，如用亚铁氰化铁与放射性铯形成共沉淀来淀来阻止
13、阻止体内的体内的137Cs的的吸收吸收等。等。第19页，本讲稿共25页共沉淀法特点共沉淀法特点 共沉淀法存在分离效率差、化学收率共沉淀法存在分离效率差、化学收率低、废液量大、操作繁琐、生产工艺过程低、废液量大、操作繁琐、生产工艺过程难于实现连续自动化等缺点，因此在工业难于实现连续自动化等缺点，因此在工业规模的生产中，逐渐被溶剂萃取法和色谱规模的生产中，逐渐被溶剂萃取法和色谱法等方法所取代。法等方法所取代。第20页，本讲稿共25页 但共沉淀法具有方法和设备简单、对但共沉淀法具有方法和设备简单、对微量物质微量物质浓集系数高浓集系数高、可用于直接制源等优、可用于直接制源等优点，因此在环境和生物样品等
14、放射化学分析、点，因此在环境和生物样品等放射化学分析、废水处理和放射化学研究中仍有着广泛的应废水处理和放射化学研究中仍有着广泛的应用。用。第21页，本讲稿共25页计算：计算：测定测定500ml含含90Sr的样品溶液，已知该溶液中含的样品溶液，已知该溶液中含稳定稳定88Sr2+的浓度为的浓度为8.00mg/L，另加入，另加入7.00mg 88Sr作载体，经碳酸锶共沉淀，称得作载体，经碳酸锶共沉淀，称得SrCO3沉沉淀的重量为淀的重量为14.8mg，沉淀用酸溶解，加入，沉淀用酸溶解，加入1ml 10.0mg 89Y3+/ml，放置，放置14天，锶、钇分离，草天，锶、钇分离，草酸钇酸钇Y2（C2O4
15、)39H2O沉淀制源，净计数率为沉淀制源，净计数率为2.64103cpm，草酸钇沉淀重，草酸钇沉淀重30.5mg，求样品，求样品中中90Sr的浓度？仪器探测效率为的浓度？仪器探测效率为15%。第22页，本讲稿共25页A=(N-Nb)/(Y)C=A/V Bq/L第23页，本讲稿共25页产品中钇的重量产品中钇的重量30.5 892/89 2+（24+64）3+9 18=9.0mg钇的化学回收率钇的化学回收率9.0/10.0 100%=90%中间体碳酸锶中锶的重量中间体碳酸锶中锶的重量14.8 88/(12+48+88)=8.8mg锶的化学回收率锶的化学回收率8.8/(0.500 8.00+7.00)100%=80%锶锶-90的浓度的浓度2.64 103/(60 0.15 0.90 0.80 0.500)=815Bq/L第24页，本讲稿共25页第25页，本讲稿共25页