鍶特效樹(shù)脂用于環(huán)境水樣品中90Sr的富集、分離和測(cè)量方法研究

吳連生，曾 帆，王 縈，陳超峰，楊立濤，上官志洪

蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004

鍶特效樹(shù)脂用于環(huán)境水樣品中90Sr的富集、分離和測(cè)量方法研究

吳連生，曾 帆，王 縈，陳超峰，楊立濤，上官志洪

蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004

通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)影響陽(yáng)離子樹(shù)脂洗脫、鍶特效樹(shù)脂淋洗和洗脫的主要因素(酸度、流速、用量)進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)合陽(yáng)離子樹(shù)脂富集、鍶特效樹(shù)脂分離和α/β測(cè)量?jī)x測(cè)量，建立了快速分析環(huán)境水樣品中90Sr的方法。該方法對(duì)實(shí)際水樣品中的鍶進(jìn)行分離及化學(xué)回收率測(cè)定，化學(xué)回收率均高于95%，表明該方法操作簡(jiǎn)單，分離流程短，工作效率高，可以得到穩(wěn)定的化學(xué)回收率，適用于環(huán)境水樣品中90Sr的富集和分離。采用鍶特效樹(shù)脂柱分離環(huán)境水樣10次后，鍶的化學(xué)回收率仍高于90%，具有較高的穩(wěn)定性。

90Sr；水樣品；鍶特效樹(shù)脂；快速分析；正交實(shí)驗(yàn)

核武器爆炸和反應(yīng)堆嚴(yán)重事故均向環(huán)境中釋放了大量的90Sr，與人類息息相關(guān)的環(huán)境水體不可避免的遭受到污染。受納水體中的90Sr對(duì)水體邊的人員產(chǎn)生外照射，通過(guò)飲用受納水體的水，食用受納水體中的水生生物或受納水體灌溉的農(nóng)作物產(chǎn)生內(nèi)照射。因此，環(huán)境水體中90Sr的檢測(cè)已成為環(huán)境本底調(diào)查、輻射環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、核事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)的重要組成部分[1-2]。

目前國(guó)內(nèi)分析水樣品中90Sr的標(biāo)準(zhǔn)方法主要有三類：離子交換法、HDEHP萃取色層法和發(fā)煙硝酸法，濃集和純化后測(cè)量90Sr的衰變子體90Y來(lái)實(shí)現(xiàn)90Sr的測(cè)量。這三種方法具有提純濃集步驟繁瑣、分析時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，不但分析成本高昂，也不適用于核輻射事故下的應(yīng)急監(jiān)測(cè)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)水樣品中90Sr 的快速分析，大量的研究工作已經(jīng)開(kāi)展[3]。Horwitz等[4]制備了一種對(duì)鍶具有極高選擇性的鍶特效樹(shù)脂，由于該樹(shù)脂兼具溶劑萃取的高效選擇性和柱色譜的易操作性，相對(duì)傳統(tǒng)分析方法具有快速、高效的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際上已廣泛應(yīng)用于環(huán)境樣品中90Sr的分析[5]。Horwitz等[6]研究了金屬離子在鍶特效樹(shù)脂上的分配系數(shù)與硝酸濃度的關(guān)系，在高濃度硝酸下，鍶的分配系數(shù)遠(yuǎn)高于其它金屬離子，因此可以使用較高濃度的硝酸將鍶與其它金屬離子分離。賀茂勇等[7]使用混合金屬離子溶液證實(shí)了高濃度硝酸可以有效地將鍶從混合金屬離子溶液中有效分離。

Horwitz等[8]采用鍶特效樹(shù)脂色層法從已酸化過(guò)的核廢液中分離和富集放射性鍶，分析方法簡(jiǎn)便。Grate等[9]研究發(fā)現(xiàn)使用鍶特效樹(shù)脂色層法可以有效并準(zhǔn)確分析經(jīng)長(zhǎng)期放置的放射性廢液中90Sr的含量。Grahek等[10]將碳酸銨沉淀前處理與鍶特效樹(shù)脂柱分離純化相結(jié)合，用來(lái)處理1 L海水樣品，鍶的平均化學(xué)回收率為50%。Harrison等[11]采用鍶特效樹(shù)脂色層法處理10 L環(huán)境水樣，鍶的化學(xué)回收率均高于70%。Holmgren等[12]使用鍶特效樹(shù)脂經(jīng)兩次過(guò)柱處理反應(yīng)堆冷卻劑，可以有效去除冷卻劑中的干擾離子，并能夠準(zhǔn)確獲得89Sr和90Sr的比活度。唐秀歡等[13]將冠醚萃取液涂在硅藻土支撐體上制得鍶特效樹(shù)脂，對(duì)鍶特效樹(shù)脂色層法分離環(huán)境水樣品中的90Sr進(jìn)行了研究，對(duì)影響鍶分離的冠醚濃度、載體量、洗脫液體積進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，該色層法對(duì)環(huán)境水樣品中鍶的化學(xué)回收率高于90%，并且可以重復(fù)使用4次。美國(guó)材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D5811-08對(duì)鍶特效樹(shù)脂色層法處理環(huán)境水樣品中90Sr的分析步驟進(jìn)行了描述，并給出了方法的精密度[14]。盡管對(duì)鍶特效樹(shù)脂色層法處理環(huán)境水樣品中的90Sr已經(jīng)有了大量報(bào)道，但利用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂富集鍶和鍶特效樹(shù)脂分離鍶的特性用于環(huán)境水樣品中的90Sr的富集和分離方法沒(méi)有具體的報(bào)道，并且均未對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，因此研究建立陽(yáng)離子與鍶特效樹(shù)脂色層法相結(jié)合用于環(huán)境水樣品中90Sr的富集分離方法是90Sr測(cè)定的基礎(chǔ)。本工作在以上文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)影響陽(yáng)離子樹(shù)脂洗脫、鍶特效樹(shù)脂淋洗和鍶特效樹(shù)脂洗脫的主要因素進(jìn)行優(yōu)化，擬建立陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和鍶特效樹(shù)脂富集分離環(huán)境水樣品中90Sr的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(0.074～0.149 mm，氫型，8%交叉偶聯(lián)度，濕交換容量為1.7 meq/mL)，鍶特效樹(shù)脂柱(鍶樹(shù)脂：50～100 μm，650 mg鍶樹(shù)脂/柱，交換容量：27 mg/g鍶樹(shù)脂)，法國(guó)Eichrome公司；90Sr-90Y標(biāo)準(zhǔn)溶液，活度濃度42.27 Bq/g，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；硝酸鍶(Sr(NO3)2)、硝酸釔(Y(NO3)3·6H2O)、乙醇、草酸、氨水、硝酸等，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

FE20K精密pH計(jì)，美國(guó)METTLER TOLEDO公司；微量連續(xù)可調(diào)移液器，德國(guó)BRAND公司；EPED-10TH實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)，南京易普易達(dá)科技發(fā)展有限公司；陽(yáng)離子交換柱(500 mL柱體積，φ80 mm×100 mm，φ15 mm×200 mm，下部帶有G3燒結(jié)板)，蘇州市東吳玻璃儀器有限公司訂做；XS-204分析天平，精度0.1 mg，美國(guó)METTLER TOLEDO公司；PIC-MDS-8低本底α/β測(cè)量?jī)x，美國(guó)Protean公司；液閃計(jì)數(shù)瓶，美國(guó)PerkinElmer(PE)公司。

1.2 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂富集

稱取8.4 g(約10 mL)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，加入少許去離子水浸泡樹(shù)脂10～15 min。陽(yáng)離子交換柱中加入10～15 mL去離子水浸泡下篩板10～15 min。將浸泡好的樹(shù)脂倒入柱中，在樹(shù)脂上放置G3燒結(jié)板。加入20 mL 0.1 mol/L的HNO3，平衡樹(shù)脂。向柱中加入1 L含有鍶的水溶液(共5 mg 鍶)，待水樣流完后，加入25 mL 0.1 mol/L的HNO3淋洗液，加入高濃度的HNO3洗脫鍶。

1.3 鍶特效樹(shù)脂分離

將鍶樹(shù)脂柱安置于真空箱上，打開(kāi)鍶樹(shù)脂柱蓋子，讓柱中存留的液體自然流出。在柱上安裝加樣器，加入5 mL 8 mol/L硝酸，平衡樹(shù)脂。向鍶樹(shù)脂柱加樣器中加入5 mL 溶有5 mg鍶和5 mg釔的8 mol/L硝酸溶液，流完后加入一定體積的高濃度硝酸淋洗交換柱，用低濃度的硝酸溶液將鍶洗出至已恒重的液閃計(jì)數(shù)瓶中。將鍶溶液收集瓶放在紅外燈下烘干，恒重后計(jì)算鍶的化學(xué)回收率。

1.4 鍶回收率測(cè)定

考慮到高濃度硝酸溶液會(huì)將陽(yáng)離子樹(shù)脂表面的化學(xué)基團(tuán)沖洗下來(lái)，從而影響回收率的準(zhǔn)確測(cè)定，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂富集實(shí)驗(yàn)所得硝酸鍶溶液按照GB 6766—86中鍶載體標(biāo)定的方法，以碳酸鍶(SrCO3)的形式計(jì)算鍶的化學(xué)回收率。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=8，加入4 mL飽和碳酸銨溶液，加熱至將近沸騰，陳化15 min，使沉淀凝聚，冷卻至室溫，過(guò)濾，用水和無(wú)水乙醇各10 mL洗滌沉淀，沉淀烘干，冷卻，稱至恒重，計(jì)算鍶的化學(xué)回收率。

考慮到低濃度硝酸溶液不會(huì)沖洗掉鍶特效樹(shù)脂表面的化學(xué)基團(tuán)，以及方法易操作性和后續(xù)測(cè)量的便捷性，鍶特效樹(shù)脂分離實(shí)驗(yàn)所得少量的硝酸鍶溶液按照ASTM D5811-08中鍶載體標(biāo)定的方法，置于紅外燈下烘干，稱至恒重后以硝酸鍶(Sr(NO3)2)的形式計(jì)算鍶的化學(xué)回收率。

1.5 自來(lái)水樣品中90Sr的測(cè)定

向1 L自來(lái)水樣品中加入0.5 mL鍶載體(10.10 g/L)和已知活度的90Sr-90Y標(biāo)準(zhǔn)溶液，混合均勻。后續(xù)步驟按照水樣品中90Sr的推薦流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將鍶洗脫液倒入已恒重的不銹鋼樣品盤中，紅外燈烘干，恒重后計(jì)算鍶的化學(xué)回收率。蒸干后沉淀并非均勻平整，需加入數(shù)滴乙醇，玻璃棒搗碎鋪平，烘干后在低本底α/β測(cè)量?jī)x上測(cè)量，得到第一次測(cè)量結(jié)果。將測(cè)量樣品放置7 d后再次測(cè)量(測(cè)量前用紅外燈烘30 min，放置在干燥器內(nèi)冷卻至室溫后測(cè)量)，得到第二次測(cè)量結(jié)果。90Sr的放射性活度濃度(ASr)通過(guò)下式計(jì)算：

(1)

εI=εSr+[εY×(1-e-λY(tm-t1))]

(2)

式中：ASr，水樣中90Sr的放射性活度濃度，Bq/L；εSr，90Sr的探測(cè)效率；εY，90Y的探測(cè)效率；εI，生長(zhǎng)效率因子；λSr，90Sr的衰變常數(shù)(6.594×10-5d-1)；λY，90Y的衰變常數(shù)(0.295 d-1)；Na，樣品計(jì)數(shù)率；Nb，儀器本底計(jì)數(shù)率；t0，樣品收集的時(shí)間；t1，90Y分離的時(shí)間；tm，樣品計(jì)數(shù)中點(diǎn)時(shí)間；Va，樣品體積，L；YSr，鍶載體的化學(xué)回收率。

2 結(jié)果和討論

2.1 水樣流速對(duì)陽(yáng)離子交換柱富集鍶回收率的影響

圖1為不同水樣流速所得鍶的化學(xué)回收率，每組結(jié)果均為至少兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值。從圖1可以看到，當(dāng)水樣流速分別為3、5、7 mL/min時(shí)，最后用8 mol/L硝酸洗脫出的鍶的化學(xué)回收率(Y)均接近100%，并且制得的碳酸鍶沉淀顏色為白色，說(shuō)明了水樣流速在上述范圍內(nèi)對(duì)鍶的化學(xué)回收率無(wú)影響；當(dāng)水樣流速為8.5 mL/min時(shí)，最后用8 mol/L硝酸洗脫出的鍶的化學(xué)回收率超過(guò)100%，并且制得的碳酸鍶沉淀顏色偏黃色，可能原因是過(guò)快的水樣流速將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂表面的有機(jī)基團(tuán)沖刷移動(dòng)，從而接下來(lái)用8 mol/L的硝酸會(huì)將表面有機(jī)基團(tuán)洗脫下來(lái)。盡管8.5 mL/min的水樣流速可以使水樣過(guò)柱效率提高，但過(guò)快的過(guò)柱流速可能會(huì)將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂表面的有機(jī)基團(tuán)沖刷下來(lái)，因此，選擇5～7 mL/min的水樣流速作為最佳流速。

圖1 不同水樣流速所得鍶的化學(xué)回收率Fig.1 Chemical recovery ratio of strontium in different flow velocity of water samples

2.2 陽(yáng)離子樹(shù)脂洗脫正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

洗脫液酸度、流速、用量是影響陽(yáng)離子樹(shù)脂洗脫效果的主要因素。按3個(gè)因素、每個(gè)因素3水平進(jìn)行優(yōu)選。選用L9(34)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。按照表1的因素水平安排酸度、流速、用量，得到9份洗脫液，制備碳酸鍶沉淀，計(jì)算洗脫實(shí)驗(yàn)所得鍶的化學(xué)回收率。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，結(jié)果列于表2。

由表2結(jié)果可知，以鍶的化學(xué)回收率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行直觀分析，各因素對(duì)鍶化學(xué)回收率的影響順序?yàn)锳>C>B。表中的極差(R)表明，因素A對(duì)結(jié)果有極顯著性影響，因素C對(duì)結(jié)果有顯著性影響，而因素B相對(duì)因素A和C影響較小。因?yàn)門i值反映了該水平對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的貢獻(xiàn)大小，所以可以確定最優(yōu)化洗脫條件為A3B1C3，即洗脫液酸度為8 mol/L、洗脫液流速為2 mL/min、洗脫液用量為50 mL，此條件下鍶回收率為100.00%。因?yàn)檎粚?shí)驗(yàn)得到洗脫液流速對(duì)鍶的回收率影響較小，從節(jié)約分析時(shí)間考慮，可以選擇如下條件進(jìn)行陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱中鍶的洗脫實(shí)驗(yàn)：洗脫液酸度為8 mol/L；洗脫液流速為5 mL/min；洗脫液用量為50 mL。

表1 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂洗脫實(shí)驗(yàn)正交實(shí)驗(yàn)安排Table 1 Ortho-experimental arrangement of cation exchange resin elution test

表2 陽(yáng)離子樹(shù)脂洗脫液酸度、流速、用量的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Ortho-experiment results of acidity, flow rate, the amount of eluent of cation exchange resin

2.3 鍶特效樹(shù)脂淋洗正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

淋洗液酸度、流速、用量是影響鍶特效樹(shù)脂淋洗效果的主要因素。按3個(gè)因素、每個(gè)因素3水平進(jìn)行優(yōu)選。選用L9(34)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。根據(jù)表3的影響因素研究淋洗液酸度、流速、用量對(duì)鍶回收率影響，按照洗脫步驟得到9份洗脫液，制備硝酸鍶固體，計(jì)算淋洗實(shí)驗(yàn)所得鍶的化學(xué)回收率。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，結(jié)果列于表4。

表3 鍶特效樹(shù)脂淋洗實(shí)驗(yàn)正交實(shí)驗(yàn)安排Table 3 Ortho-experimental arrangement of Sr specific resin leaching test

由表4結(jié)果可知，以鍶的化學(xué)回收率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行直觀分析，各因素對(duì)鍶化學(xué)回收率的影響順序?yàn)锳>B>C。表中的極差(R)表明，因素A對(duì)結(jié)果有極顯著性影響，因素B對(duì)結(jié)果影響的顯著性稍高于因素C。根據(jù)每個(gè)因素下Ti值的大小可以確定最優(yōu)化淋洗條件為A2B1C1，即淋洗液酸度為3 mol/L，淋洗液流速為0.5 mL/min，淋洗液用量為5 mL。從表4可以看到，因素B的T1與T2近似，因素C的T1與T2也近似，即B1和B2、C1和C2對(duì)鍶的化學(xué)回收率的貢獻(xiàn)相當(dāng)，為了使淋洗操作更加簡(jiǎn)便可行，可以選擇如下條件進(jìn)行鍶特效樹(shù)脂柱中鍶的淋洗實(shí)驗(yàn)：淋洗液酸度為8 mol/L，淋洗液流速為0.5～1.0 mL/min，淋洗液用量為5～10 mL。

表4 鍶特效樹(shù)脂淋洗液酸度、流速、用量正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Ortho-experiment results of acidity, flow rate, the amount of leaching of Sr specific resin

2.4 鍶特效樹(shù)脂洗脫正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

洗脫液酸度、流速、用量是影響鍶特效樹(shù)脂洗脫效果的主要因素。按3個(gè)因素、每個(gè)因素3水平進(jìn)行優(yōu)選。選用L9(34)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。按照表1的因素水平安排酸度、流速、用量，得到9份洗脫液，制備硝酸鍶固體，計(jì)算洗脫實(shí)驗(yàn)所得鍶的化學(xué)回收率。實(shí)驗(yàn)重復(fù)4次，隨機(jī)區(qū)組正交設(shè)計(jì)列于表5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表6。

由表6可知，以鍶的化學(xué)回收率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行直觀分析，各因素對(duì)鍶化學(xué)回收率的影響順序?yàn)锳>C>B。表中的極差(R)表明，因素A對(duì)結(jié)果有極顯著性影響，因素C次之，而因素B影響較小。根據(jù)每個(gè)因素下Ti值的大小可以確定最優(yōu)化洗脫條件為A1B1C3，即洗脫液酸度為0.05 mol/L、洗脫液流速為0.5 mL/min、洗脫液用量為15 mL。從表6可以看到，因素B的T1與T3近似，因素C的T2與T3也近似，即B1和B3、C2和C3對(duì)鍶的化學(xué)回收率的貢獻(xiàn)相當(dāng)，為了使洗脫操作更加簡(jiǎn)便可行，可以選擇如下條件進(jìn)行鍶特效樹(shù)脂柱中鍶的洗脫實(shí)驗(yàn)：洗脫液酸度為0.05 mol/L，洗脫液流速為0.5～1.0 mL/min，洗脫液用量為10 mL，該條件下鍶的化學(xué)回收率接近100%。

表5 鍶特效樹(shù)脂洗脫實(shí)驗(yàn)正交實(shí)驗(yàn)安排Table 5 Ortho-experimental arrangement of Sr specific resin elution test

表6 鍶特效樹(shù)脂洗脫液酸度、流速、用量正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 6 Ortho-experiment results of acidic, flow rate, the amount of eluent of Sr specific resin

2.5 水樣品中90Sr的推薦流程

綜合陽(yáng)離子交換色層法富集鍶、鍶特效樹(shù)脂分離鍶的正交實(shí)驗(yàn)所得到的最優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，推薦采用以下分析流程分析環(huán)境水樣品中的90Sr：向已裝有10 mL陽(yáng)離子樹(shù)脂的玻璃柱中加入20 mL 0.1 mol/L HNO3溶液平衡樹(shù)脂。將加入鍶載體(共5 mg)的水樣品以5～7 mL/min流速通過(guò)陽(yáng)離子樹(shù)脂，加入25 mL 0.1 mol/L HNO3淋洗液，分兩次加入25 mL 8 mol/L HNO3洗脫鍶，流速不超過(guò)5 mL/min。將收集的流出液蒸發(fā)至干，加入5 mL 8 mol/L的硝酸溶液將鹽溶解。預(yù)先使用5 mL 8 mol/L硝酸平衡鍶樹(shù)脂，將樣品溶液加入鍶樹(shù)脂柱的加樣器中，流速控制為0.5～1.0 mL/min。用3 mL 8 mol/L的硝酸溶液沖洗燒杯，倒入柱中。重復(fù)該步驟1次。用10 mL 8 mol/L的硝酸溶液淋洗柱子，流速控制為0.5～1.0 mL/min。分兩次用5 mL 0.05 mol/L的硝酸溶液洗脫鍶，控制流速為0.5～1.0 mL/min。將鍶洗脫液收集瓶放在紅外燈下烘干，恒重后計(jì)算鍶的化學(xué)回收率。

2.6 對(duì)實(shí)際水樣品中鍶的分離

為檢驗(yàn)方法的適用性，按推薦的操作流程，測(cè)定了4種水樣中鍶的化學(xué)回收率，每個(gè)樣品為2.0 L，結(jié)果列于表7。從表7可以看到，全流程實(shí)驗(yàn)分析去離子水所得鍶的化學(xué)回收率較高，是由于去離子水中沒(méi)有其他干擾離子的影響。全流程實(shí)驗(yàn)分析自來(lái)水、地下水和運(yùn)河水所得鍶的化學(xué)回收率均高于95%，表明鍶特效樹(shù)脂色層法具有較高的化學(xué)回收率和穩(wěn)定性，滿足水樣品中90Sr放化分析的精度要求，可以應(yīng)用于環(huán)境水樣品中90Sr的分離測(cè)量。

2.7 鍶特效樹(shù)脂柱的重復(fù)使用性能

表7 實(shí)際水樣品所得鍶的化學(xué)回收率Table 7 Chemical recovery rate of Sr for real samples

表8 鍶特效樹(shù)脂柱不同使用次數(shù)下所得鍶的化學(xué)回收率Table 8 Chemical recovery rate of Sr specific resin column under different usage times

2.8 自來(lái)水樣品中鍶的測(cè)定

按照1.5節(jié)實(shí)驗(yàn)方法，分別在三組自來(lái)水樣品中加入不同放射性活度的90Sr，進(jìn)行鍶的富集、分離和測(cè)定實(shí)驗(yàn)。采用低本底α/β測(cè)量?jī)x對(duì)制得的測(cè)量樣品進(jìn)行測(cè)量，按照式(1)計(jì)算水樣中90Sr的活度濃度，所得結(jié)果示于圖2。從圖2可以看出，采用低本底α/β測(cè)量?jī)x測(cè)量，樣品放置幾小時(shí)(第一次測(cè)量)與7 d(第二次測(cè)量)的測(cè)量結(jié)果相吻合，表明放置時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響；樣品測(cè)量結(jié)果與加標(biāo)量的相對(duì)偏差均小于10%，表明該實(shí)驗(yàn)方法滿足測(cè)量要求，可以應(yīng)用于90Sr的分析測(cè)量。

圖2 三組加標(biāo)自來(lái)水樣品測(cè)量結(jié)果Fig.2 Measurement results in three groups of spiked tap water sample

3 結(jié) 論

通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)影響陽(yáng)離子樹(shù)脂洗脫、鍶特效樹(shù)脂淋洗和鍶特效樹(shù)脂洗脫的主要因素進(jìn)行了優(yōu)化，提出了環(huán)境水樣品中富集和分離90Sr的方法。本方法操作簡(jiǎn)單，分離流程短，工作效率高。采用本方法對(duì)實(shí)際水樣品中的鍶進(jìn)行分離及化學(xué)回收率測(cè)定，化學(xué)回收率均高于95%，表明鍶特效樹(shù)脂色層法具有較高的化學(xué)回收率和穩(wěn)定性，適用于環(huán)境水樣品中90Sr的快速富集和分離。鍶特效樹(shù)脂柱在實(shí)際使用過(guò)程中至少可以重復(fù)使用8次，具有較好的穩(wěn)定性。對(duì)三組加標(biāo)自來(lái)水樣品進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與加標(biāo)量的相對(duì)偏差均小于10%，證實(shí)了該方法的可靠性。

[1] 李芳,陸繼根,沙連茂,等.海水中90Sr分析方法的初步研究[J].輻射防護(hù),2008(04):238-243.

[2] 陳錦芳,劉廣山.環(huán)境樣品中90Sr 的分析方法及其在海洋學(xué)研究中的應(yīng)用[J].臺(tái)灣海峽,2003(3):018.

[3] Vajda N, Kim C-K. Determination of radiostrontium isotopes: a review of analytical methodology[J]. Appl Radiat Isotopes, 2010, 68(12): 2306-2326.

[4] Horwitz E P, Chiarizia R, Dietz M L. A novel strontium-selective extraction chromatographic resin[J]. Solvent Extr Ion Exc, 1992, 10(2): 313-336.

[5] Kim C K, Al-Hamwi A, Toervenyi A, et al. Vali-

dation of rapid methods for the determination of radiostrontium in milk[J]. Appl Radiat Isotopes, 2009, 67(5): 786-793.

[6] Horwitz E P, Dietz M L, Chiarizia R, et al. Separation and preconcentration of actinides by extraction chromatography using a supported liquid anion exchanger: application to the characterization of high-level nuclear waste solutions[J]. Anal Chim Acta, 1995, 310(1): 63-78.

[7] 賀茂勇,逯海,金章東,等.人牙齒中鍶的特效樹(shù)脂分離及其同位素測(cè)定[J].分析化學(xué),2012(7):1109-1113.

[8] Horwitz E P, Dietz M L, Chiarizia R. The application of novel extraction chromatographic materials to the characterization of radioactive-waste solutions[J]. J Radioanal Nucl Chem, 1992, 161(2): 575-583.

[9] Grate J W, Strebin R, Janata J, et al. Automated analysis of radionuclides in nuclear waste: rapid determination of Sr-90 by sequential injection analysis[J]. Anal Chem, 1996, 68(2): 333-340.

[11]Harrison J J, Zawadzki A, Chisari R, et al. Separation and measurement of thorium, plutonium, americium, uranium and strontium in environmental matrices[J]. J Environ Radioact, 2011, 102(10): 896-900.

[12]Holmgren S, Tovedal A, Jonsson S, et al. Handling interferences in89Sr and90Sr measurements of reactor coolant water: a method based on strontium separation chemistry[J]. Appl Radiat Isotopes, 2014, 90: 94-101.

[13]唐秀歡,張繼紅,李華,等.冠醚萃取色層法分離環(huán)境水樣品中90Sr[J].核化學(xué)與放射化學(xué),2013,35(2):106-111.

[14]ASTM. ASTM D5811—2008. Standard test method for strontium-90 in water[S]. US: ASTM, 2008.

[16]Jakopic R, Benedik L. Tracer studies on Sr resin and determination of Sr-90 in environmental samples[J]. Acta Chim Slov, 2005, 52(3): 297-302.

Application of Sr Specific Resin on Enrichment, Separation and Determination of90Sr in Environmental Water

WU Lian-sheng, ZENG Fan, WANG Ying, CHEN Chao-feng, YANG Li-tao, SHANGGUAN Zhi-hong

Suzhou Nuclear Power Research Institute, Suzhou 215004, China

The influence of parameters (acidity, flow rate and amount) of cationic resin elution, Sr resin leaching and elution were optimized by ortho-experiment. Combined with the enrichment of cationic resin, the separation of Sr specific resin and the measurement of α/β instrument, a rapid analysis method of90Sr was established in environmental water. The chemical recoveries are over 95% when the method was used to actual water, indicating that this method is simple, short and efficiency, can provide stable chemical recovery, is suitable for enrichment and separation of90Sr in environmental water. When the Sr specific resin column was used in environmental water after 10 times, the chemical recovery rate of Sr is still higher than 90%. The resin has high stability.

90Sr; water sample; Sr specific resin; rapid determination; ortho-experiment

2014-09-22；

2015-03-23

吳連生(1983—)，男，安徽蚌埠人，博士，工程師，從事放射化學(xué)分析和輻射環(huán)境檢測(cè)工作及研究

O615.11

A

0253-9950(2015)06-0476-08

10.7538/hhx.2015.37.06.0476