Способ определения стронция-90 в морской воде

(51)4 С 01 Н 31 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРОНЦИЯ 90 В МОРСКОЙ ВОДЕ, включающий введение в анализируемую пробу изотопаносителя, сорбционное концентрирование радионуклидов, отделение дочерного иттрия,от стронциясоосаждением на гидроокиси железа, выделе"ние оксалата иттрия и последующееизмерение радиоактивности выделенного иттрия, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью сокращения временианализа и упрощения способа, в качестве изотопа-носителя. используют. хлориды иттрия, церня, железа, а полученный после отделения стронция осадок растворяют в соляной кислотеи пропускают через анионит, элюатподвергают очистке от радионуклидовцерия, тория и редкоземельных элемен,тов путем осаждения их иодатов вазотной кислоте с последующим выделением из.него оксалата иттрия. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР(56) Методические рекомендации по санитарному контролю за содержанием радиоактивности веществ в объектах внешней среды, М., Вторая типография МЗ СССР, с. 124-132, 1973.Чумичев В.Б, и Шкуро В,П, Методика радиохимического анализа стронция, цезия, кобальта, цинкаиз одной пробы морской воды.-В кн. "Радиоактивность природной среды", Труды Института экспериментальной .метеорологии, М , Гидрометеоиздат, ,1977, вып,6/64, с. 121-129. Изобретение относится к аналитической химии и радиохимии, в частности к методам анализа радиоактив- . ности окружающей среды, и может быть использовано для экспрессного определения содержания радионуклидов строн-ция в морской воде н в больших объемах жидкости.Известен способ определения стронция(Зг) в растительности и пищевых продуктах, в котором используется метод непосредственной экстракции иттрия(фУ) моноизооктиловым эфиром: метилфосфоновой кислоты (МИОМФК). В,ЯО 10955 этом случае к полученному после раст. ворения проб азотнокислому раствору добавляют последовательно определенные количества толуола, керосина и МИОМФК, перемешивают на аппарате для встряхивания колб, прн отсутствии образования твердого экстракта прибавляют железо. Экстракт отфильтровывают через двойной слой марли и измеряют радиоактивность.Применение этого способа для определения фБт в морской воде ограничено необходимостью выделения 0 7 из очень больших объемов (порядка 1003 10955и .больше литров) и применением органических растворителей, что особеннонеудобно при проведении исследованийв экспедиционных условиях,на корабле.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому способу является способ определения Яг вчоморской воде, основанный на концент-.рировании его из больших объемов10при внесении известного количествастабильного изотопа стронция в качестве изотопного носителя.Способ заключается в следующем:: концентрирование ведут одним из известных способов, например соосаждением с карбонатами или оксалатами,добавляют стабильные изотопы стронция. Полученный осадок карбоната металла с целью отделения от дочернего96У растворяют в соляной кислоте иотделяют добавлением безугольногоаммиака осадок гидроокиси железа.Фильтрат нодкисляют до рН 1-2, обрабатывают хлорным железом и без-. 25угольным аммиаком и повторно выделяютосадок гидроокиси железа. Из фнльтрата добавлением карбоната аммониявыделяют осадок карбоната стронция.Последний раствЬряют в 6 н.солянайкислоте, отбирают аликвотную часть,добавляют раствор стабильного У(в виде хлорида) и оставляют на14 суток, отделяют У от Зт осажодением гидроксида внесенного стабильного иттрия и выделяют оксалатиттрия. Осадок либо непосредственнопереносятна предварительно взвешенный н помещенный в специальную разборную воронку бумажный фильтр, либо 40прокаливают до оксида.Выделенный препарат иттрия измеряют на иизкофоновой радиометрической установке. Химический выход носителя-стронция определяют методом фотометрии пламени,иттрия - по разности массы Фильтра соксидом и без него.Недостатком метода является егодлительность, связанная с накоплением У, и необходимость определения30химического выхода ноеителя-стронцияна фоне значительно больших количествкальция (до трех порядков). Так, длянакопления 0 Т требуется как правило не менее 14 суток .при этом до-ю55стигается равновесие между материнским и дочерним радионуклидами, чтонеобходимо при определении содержания Як на глобальном уровне,0 Цель изобретения - сокращение времени анализа и упрощение способа.Это достигается тем, что в способе определения стронцияв морскойводе, включающем введение в анализируемую пробу изотопа-носителя, сорбционное концентрирование радионуклидов, отделение дочернего иттрия от стронциясоосаждением на гидроокиси железа, выделение оксалатаиттрия и последующее измерение радиоактивности иттрия, в качестве изотопа-носителя используют хлориды ит"трия, церия, железа,а полученный после отделения стронцияосадок растворяют в соляной кислоте и пропускают через анионит, элюат подвергаюточистке от радионуклидов церия, тория и редкоземельных элементов путемосаждения их иодатов в азотной кислоте с последующим выделением из негояксалата иттрия. По измеряемой радиоактивности иттрия судят о количествестронция.Предлагаемый способ иллюстрируетсясхемой,Способ заключается в концентрировании на гидроксидах железа и алюминия вприсутСтвии изотопного носителястабильного иттрйя, отделении иттрияот большой массы внесенного железа -неизотопного носители, радиохимической очистке от радионуклидов церия,тория и возможно "захватившегося" небольшого количества Зг. Известно, что гидроксидами железа. и алюминия радионуклиды редкоземельных элементов и иттрия осаждаются практически количественно. Из присутствующих в морской воде искусственных и естественных радионуклидов наибольшую погрешность, как показали выполненные расчеты, могут вносить1,4 Ф С Я Т 1 (11 Хжих поступлений продуктов деления вследствие радиоактивных выпадений ипи из других источников необходимо отделение от1.а, имеющего близким период полураспада с ф 7. Для отделения иттрия от большого количества железа, снижающего полноту выделения оксалата, использовали метод ионообменной хроматограФии. При,использовании анионита (табл. 1) железо практически количественна сорбируется из 9.н,НС 1 . Остающееся в растворе количество железа не превышает 0,063 от7, К фильтрату прибавляют броматкалия и 0,65-0,8 мл раствора 2 гОС 1 п 55 (10 мг Ег/мл), нагревают и фильтруют,Из фильтрата повторяют осаждениеЕг (10) .8. Фильтрат кипятят при добавлении концентрированного НО до пол 510 внесенного, что не оказывает сущест-: венного влияния на конечное осаждение иттрия. в видеоксалата.Для отделения У от радионуклиЧдов редкоземельных элементов и тория выбран метод осаждения их иодатов из азотнокислой среды. Иттрий, иодат которого характеризуется большей растворимостью ( 10 раз), остается в растворе. Полнота выделения церия составляет 99, 6-99,7 .В табл, 2 приведены данные по радиохимической чистоте выделенного иттрия. В синтетическую морскую воду вносили стабильный иттрий и радионуклидыСе,ТЬ(11 Х) и ф К, последний с реактивами КЛО и КВгО и проводили однократное осаждение иодата церия, двухкратное осаждение иодата циркония и трехкратное осаждене гидроксида иттрия. Видно, что эти операции обеспечивают достаточно надежную радиохимическую чистоту выделяемого иттрия. За критерий радиохимической чистоты принята пороговая чувствительность радио- метрических установок; равная Юо + +35. Небольшое "загрязнение" выделенного иттрия радиоактивность ) Б+ +б) не превьппает 4 расп/мин и то только при измерении на высокочувствительной аппаратуре (4-проточные низкофоновые, счетчики), При современных уровнях содержания Бг вморской воде это может привести к завышению результатов анализа не более, чем на 10 , что находится в пределах ошибки, С целью уменьшения "захвата" 4К его можно отделить сорбцией иттрия на колонке катионита из 0,3 н. НС 1 с последующей десорбцией 3 н. НС 1 (табл 3) . Однако при этом увеличивается время анализа, Химический выход носителя-иттрия при выделении из 35 л синтетической морской воды составлял 57,4+7,0 (53,3-62,7) ., что согласуется с данными других исследователей, полуяенных по общепринятой методике соосаждения Яг с карбонатами щелочноземельных элементов и выделения У.после достижения равновесия 35-. 63 Х и 60-65 .Ошибка анализа при концентрацияхЗг, соизмеримых.с уровнем фона низ-. акофоновой . установки с 4 Т-проточным счетчиком, и измеренйи радиоактивности образца в течение 60 мин не превьппает 203. Время анализа 6-8 ч. 95555 6П р и м е р. 1, В пробу морскойводы объемом (до 35-40 л) вносятносители - 2 мл раствора УС 1 (10 мг5У/мл), 1 мл раствора СеС 1 (10 мгСе/мл), 3 мл раствора. ЯгС 1 (100 мгЯг/мл) и кристаллический ННС 1, количество которого определяется объемом пробы, Прибавляют концентриро 10 ванную НС 1. до рН 2,2, При перемешивании осаждают.Ре(ОН) трехкратным прибавлением по1 мл раствора РеС 1 (100 мг Ре/мл)и концентрированную ХНОН. Перемеши- .15 вают и оставляют примерно на 1-2 чдо оседания осадка.. 3. Декантируют основную частьраствора с помощью .сифона; оставшиеся 2-3 л фильтруют через воронкуБюхнера или центрифугируют,4. Осадок на воронке растворяютв минимальном количестве концентриро-.ванной НС 1 и переосаждают Ре(ОН)беэугольным аммиаком. Осадок промывают дистиллированной водой и растворяют в минимальном объеме 9 н.НС 1.. 5. Раствор со скоростью1 мл/минпропускают через колонку, заполненнуюанионитом (Дауэкс 1 х 2 или АВ),30 предварительно промытым 9 н.НС 1. Регенерация смолы достигается промьванием ее 0,1 н, НС 1 (размеры колонки:диаметр - 2,5 см; высота - 28 см;количество анионита - 30 г), водой35 и перед опытом 9 н.НС 1 (2-3 свободныхобъема).6. Изэлюата осаждают гидроксидыприбавлением концентрированного ЮН ОН,не содержащего СО . Осадок промьвают40 водой и растворяют в 7 мл концентрированной ННО, Прибавляют на кончике .шпателя бромат калия, нагревают иосаждают Се(10)1 добавлением 16 мл0,35 М раствора К 10, Нагревают не 45 сколько минут до получения кристаллического осадка и фильтруют черезфильтр с красной лентой (диаметром6 см). Промывают 2 раза небольшимобъемом разбавленного раствора К 1050 (7 мл концентрированного ННОз+16 млТаблицаОтделение железа на анионитах колонка размером: диаметр -2,5 см, высота - 28 см; размеры зерен анионитов - 200/400 меш;,скорость протекания раствора Э мл/мин) 2 исло Найдено Уе в Элюатеопределений мгХ г Колннест- Внесеново .авиа- Уе, мг нита, г Маркаанионита Дауэкс 1741 15Дауэкс 1722 То же 277 115 Не обнаруженоТо же0 0250,02-0,03 О 01 Ор 00409-Ор 00213 О 05 0,039-0,0571 к 4 Дауэкс 230 345 О 1790,135 0,222Не обнаруженоТо же0 0230-0,075 115 230 Дауэкс к 8 30 О 0090-0,035О 0410,037-0,0450,060 057О, 014-0, 130 0150-0,0397 300 15300 О 1220,110-0,1350,090 261 30 150 450 0,065-0, 600 0 037 От 0,092 Дауэкс 1374 30 244,7 ф - Содержание железа определяли с К 9 Ы -дипиридилом (предел .7обнаружения - 0,01 мкг/мл, ошибка - .103;при концентрации 0,02-1,0 икг/мл ошибка снижается доф 0,4"6,62.а 9- предварительно осаждали гидроксиды железа и иттрия из .35 лсинтетической морской воды. Осадок ререосаждали и растворялив 9 н. НС ного разрушения бромата и иодата калия (до обесцвечивания раствора).9. Добавляют раствор ЯгС 1 (около5 мг Ят), кипятят несколько минут доудаления СО и осаждают У(ОН)5 добавлением ЮН 4 ОН, не содержащего СОй,Осадок Яромывают горячей водой и растворяют в ННОЕ (если наблюдается соосаждение броматов и иодатов, то сно Ова прибавляют Н 0,9 и кипятят) и переосаждают 2 раза.10. Осадок У(ОН)э растворяют в небольшом объеме 0,3 н. НС 1 (Яримерно10 мл). Раствор нагревают и осаждаюг 157(Ст 04)5 добавлением равного объемаН С 021, (насыщенный раствор), Осадокпереносят на раэборну 1 о воронку, Яромывают сяиртом 9 высушивают до постоянного веса, взвешивают и измеряют 20радиоактивность (фильтр яредварительно яромывают спиртом и высушивают в тех же условиях),Химический выход носителя приосаждении Ре(ОН) нз 35 л пробы иЪдекантации основной массы растворасоставляет 50-603. Ошибка онределеиия не более 203; время затрачива 90емое на определение 7 У порядка6-8 ч.В табл. 4 Яриведены уровни содержания 908 г в морской воде, полученные нами Яо обп 7 елринятой методикес накоплением 9 У, взятой нами в ка-,бчестве базового объекта сравнения,и Яо предлагаемому .способу неносредственного выделения 907,Полученные данные Яо двум способам хорошо согласуются между собой, что указывает на перспективность ирименений предлагаемого зксярессного сяособа определения 908 г в морской воде. Преимуществом последнего, Ядмимо зксярессности (время анализа сокращается примерно в 40 раз и результаты могут быть получены в день отбора Яробы), является его простота, в частности не надо определять химический выход стронция методом фотометрии пламени, и использование легкодостуяных отечественных анионита и реакти1095555 Таблица 2Отделение иттрия отСе, ТЬО 1 Х,) и К (выделение фОУ144 ДЗ 4 1 о Оиз 35 л синтетической морской воды) Содержание в образце, Бк адиоактивность выделенного иттрия имп/мин Счетное,устройство Л 4 Ж 44 Н, бт 36 ФЫ ) Х отвне сциых до 0) 84+Ое 07 Оф 8440 в 21 2,01+0,18 2,01 Ю,54 Оь 85+Оэ 06 Оь 85+Оь 18-27 ов овка ротс иком ( ность 70-80 6 0,77+0,4 О, 7+0 р 4 е обн. 7. 2,8+0,21(эффектив 2 24 7 2,2+1,17 ность счета153)Низкофоноваяустановка с47-проточнымсчетчиком 1126 1 ь 82+Оф 14 182+0 2+О, 22 Таблиц аОтделение иттрия от калия ( К) на катионитеделением иттрия от калия на катионитеательно осаждали иодаты церия (1 раз)ния (2 раза), гидроокись иттрия. Осадокли в небольшом объеме 0,3 н. НС 1 и про"через колонку с Дауэксв НН -форме4олы 1 х см) со скоростью околоин. Катионит промывали 0,3 н. НС 1ных объемов), десорбировали иттрий(примерно 40-50 мл), осаждали У(ОН)з,али до 70 и. измеряли радиоактивность. Низкофустан147-псчетчфектисчетаТо жеф растворя пускали (слой см 4-5 мп/м (5 свобод 3 н. НС 1 прокалив 1 ф 5+Оэ 24 1,6+0,29 1,45+0,27 2,4+О, 70 2,2+0,55 2,5+0,62 2,0+0,74 2,3+0,17 0,30,50,40,031095555 12 Таблица 4 2Известныйспособ Предлагаемый способ Химический . Содержаниевыход иттрия, 90 Бг Бк/лХ фХимический Содержаниевыход строк- Яг , Бк/л90ция, 7.Ь 330-340 6-6 П р и м е ч а н и е.1. Обьем анализированных проб 40 л,2, Выделение 98 г и отделение 9 7после достижения равновесия,3. Химический выход носителя-иттриясоставлял 95-1 003.4. Измерение радиоактивности проводилина установке: фон - 7 имп/мин,эффективность счета - 603; ошибкаизмерения на уровне Р=0,95.составляетне более 6,53.5, .Измерение радиоактивности на низкофоновой установке с 471-проточнымсчетчиком: фон 0,4-0,5 имп/мин;эффективность счета - 493; ошибкаизмерения на уровне Р 0,95 составляетне более 2 Ж,Редактор Л. Письман Техред М,дидык,КоРРектоР С, Оекмар Заказ 8034, Тираж 788 ПодписноеВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 70 ф 7 75,4 62,1 71,5 76,2 75,4 73,8 72,3 75,8 Среднее время анализа, ч3,12,482,962,912,903,023,46.3,403,462,84 46,4 45,5 64,5 46,7 36,7 41,2 68,5 46,1 38,6 3,46 2,20 2,75 2,50 2,60 3,11 3,03 2,74 3,20 3,08