В настоящей работе изучалась эффективность сорбентов для извлечения стронция на основе ДТБДЦГ18К6, полученных с использованием различных разбавителей (октанола-1, нитробензола, спирт-теломера n3), без разбавителей, а также влияние параметров сорбционной системы на эффективность извлечения стронция.
Азотнокислые растворы наиболее эффективны для проведения сорбционного и экстракционного извлечения стронция с использованием краун-эфиров. Для большинства изученных сорбентов оптимальная концентрация азотной кислоты от 3 до 7 М [2].
Определение содержания стронция в воде, почве и биологических материалах
Извлечение стронция сорбентами, импрегнированными краун-эфирами, возможно не только из ОЯТ и РАО, но и из природных объектов (воды, почвы и биологических материалов).
Определение концентрации стронция имеет большое значение в различных природных образцах, которые могут поступать в организмы людей и животных. Проведение анализа осложняется присутствием значительного избытка мешающих элементов, таких как Na+, K+, Mg2+, Ca2+ и другие.19
Разработанные в работе сорбенты, получение которых описано в предыдущем разделе, использовались для извлечения 90Sr из мочи. Было установлено, что при увеличении pH с 7,5 до 9 степень извлечения 90Sr увеличивается с 47,9 до 94,8 %, в этих условиях почти 90 % 90Y отделяется в виде гидроксида.
Описан экстракционно-хроматографический метод определения содержания радиоактивного стронция в воде, почве и продуктах сельскохозяйственного производства сорбентом, импрегнированным 10 % ДЦГ18К6. Исследуемый образец сушили, а затем прокаливали при 500 – 600 °С в течение нескольких часов. Полученную золу растворяли в HNO3 или HCl. Затем раствор пропускали через сорбционную колонку для извлечения стронция. После его выделяли и измеряли его β-активность. Химический выход составлял более 95 %, а чистота – более 98 %.
В работе предложено два варианта определения 90Sr ТВЭКСом на основе ДЦГ18К6. Первый вариант предназначен для определения 90Sr в почве, воде и молоке. Методика определения 90Sr заключалась в двукратном кислотном выщелачивании озоленных образцов 7.5 М азотной кислотой, фильтровании, выпаривании до влажных солей, корректировке концентрации азотной кислоты до 1.5 М. Далее элюировали вытяжки через колонку с сорбентом, десорбировали стронций из колонки и измеряли β-активность полученного осадка карбоната стронция. Второй вариант предназначен для определения 90Sr в продуктах сельскохозяйственного производства. В данном случае для пробоподготовки объектов использовали метод «мокрого» озоления: измельченный растительный материал озоляли при кипячении с азотной кислотой в присутствии хлорной кислоты в течение 1 – 5 ч. Полученный раствор пропускали через колонку с сорбентом, после чего измеряли его β-активность. Эффективность извлечения стронция составляла порядка 90 – 95 %.
В работе компанией TrisKem Int. предлагается определять стронций в водных пробах окружающей среды без изменения их кислотности, что значительно упрощает определение 90Sr в природных водах. Образцы объемом 1 л при рН 7 пропускали через колонки загруженные сорбентом TK 100 при скорости потока 5 мл/мин. Калий и кальций проходили через сорбент без задержки. Проскок стронция начался после прохождения 600 мл исходного раствора. Т. о. было установлено, что в данных условиях максимальный объем пробы для стандартной колонки с сорбентом объемом 2 мл составляет 500 мл. Иттрий, свинец и уран остались в сорбенте даже после пропускания 1 л исходного раствора. Иттрий количественно удаляли с помощью 8 М HNO3. Стронций элюировали 2М HCl. Свинец и уран элюировали 6М HCl. Для разделения свинца и урана предлагается использовать другую смолу TK 101, позволяющую легко отделить свинец от других элементов. Исследования показали, что стронций выделяется из пробы воды с высоким выходом 83,9 – 97,7 %.
В работе предложен метод определения содержания стронция в почве, траве, молоке и костях животных с помощью сорбента Sr Resin. Для этого 3 г сорбента Sr Resin вымывали в течение 1 – 2 ч в дистиллированной воде. После чего заполнили им стеклянную хромотографическую колонку и пропустили через нее 100 мл дистиллированной воды и 100 мл 3 М HNO3. Анализируемый образец растворили в 3 М HNO3 и пропустили через колонку с сорбентом. Стронций селективно сорбировался, а остальные ионы уходили в фильтрат. После этого сорбированный стронций вымыли и анализировали. Сорбент Sr Resin может использоваться многократно после вымывания.
РАЗДЕЛ 2
ОБЪЕКТ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Вспомогательные устройства, материалы, растворы.
Для выполнения измерений применяли следующие приборы, вспомогательные устройства, материалы, растворы:
1. Атомно-абсорбционный спектрофотометр Сатурн-4 ЭПАВ с электротермическим атомизатором Графит-5М.02 и пламенным атомизатором Пламя-3, укомплектованный источниками резонансного излучения (спектральными лампами) для определения соответствующих элементов и устройством для коррекции неселективного поглощения (фона).
2. Cпектральные лампы с полым катодом.
3. Ацетилен газообразный технический по ГОСТ 5457, в баллоне с редуктором.
4. Компрессор, обеспечивающий давление на выходе не менее 0,3 МПа.
5. Электрошкаф сушильный лабораторный СНОЛ 67/350.
6. Роторный испаритель ИР-3М.
7. Магнитная мешалка ПЭ-6110.
8. Кислота азотная особой чистоты по ГОСТ 11 125-84, растворы с массовой концентрацией 0,2 % готовят по ГОСТ 4517-87.
9. Сорбент неионогенный «Поролас-Т» по ТУ У 24.1-30168850-48-2005.
10. Хлороформ по ГОСТ 20015-88, CAS № 67-66-3.
11. Межгосударственные стандартные образцы состава растворов ионов стронция МСО 0148:2000.
2.2 Характеристики неионогенного сорбента «Поролас-Т».
«Поролас-Т» – неионогенный макропористый сорбент, получаемый суспензионной полимеризацией дивинилбензола в присутствии порообразователя, c последующим кондиционированием для придания гидрофильности его поверхности. Его регенерацию достаточно легко проводят острым паром или экстракцией органическими растворителями.
«Поролас-Т» обладает следующими свойствами:
– отличается высокой химической стойкостью к воздействию щелочей, кислот, окислителей;
– обладает хорошей механической прочностью;
– поверхность обладает гидрофильностью;
– устойчив к действию температур;
– обладает развитой пористой структурой;
– не растворим в воде и органических растворителях.
Сорбент выпускают согласно ТУ У 24.1-30168850-48-2005. Аналогами «Поролас-Т» являются Amberlite ХAD-2, ХAD-4; Dowex OPTIPORE L323; Рurolite AP250. Основные физико-химические свойства неионогенного сорбента «Поролас-Т» согласно сертификату качества приведены в табл. 2.1.
Основные физико-химические свойства неионогенного сорбента «Поролас-Т» согласно сертификату качества
Таблица 2.1
Наименование показателя | Значение показателя | Установлено анализом на ГП «Смолы» (г. Днепродзержинск, Украина) |
Внешний вид | зерна матовые, сферической формы белого или желтоватого цвета | соответствует |
Массовая доля влаги в товарном продукте, % | 30…70 | 50 |
Гранулометрический состав: а) массовая доля рабочей фракции, % б) размер зерен рабочей фракции в воздушно-сухом состоянии, мм | не менее 90 0,4…1,6 | 99 0,4…1,6 |
Удельный объем «Пороласа-Т» в метаноле, см3/г | 3,2…4,5 | 4,2 |
Кажущаяся плотность, г/см3 | не менее 0,45…0,6 | 0,55 |
Удельная поверхность, м2/г | не менее 700 | 850 |
Механическая прочность, % | не менее 85 | 97 |
Остаточное содержание толуола, % | не более 4 | 3,1 |
Насыпная масса, кг/м3 | 600 – 700 | 650 |
2.3 Приготовление градуировочных и исследуемых растворов
Для приготовления градуировочных и исследуемых растворов использовались межгосударственные стандартные образцы состава растворов стронция МСО 0148:2000.
Градуировочные и исследуемые растворы готовили из рассчитанных объемов растворов металлов с концентрацией 50 мг/дм3 и концентрированной азотной кислоты. В ходе экспериментов использовали следующие градуировочные и исследуемые растворы, представленные в табл. 2.2.
2.4 Количественное определение металлов в растворах
Методика атомно-абсорбционного определения стронция с использованием пламенной атомизации
Настраивали комплекс Сатурн-4 ЭПАВ для работы с определяемым элементом в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации. Задавали и отрабатывали параметры работы блока оптического для определяемого элемента.
Для определения массовой концентрации определяемого элемента в пробе комплекс программировали для работы по методу градуировочного графика в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации. В экранной форме «Измерение» устанавливали следующие режимы работы:
– определяемый элемент – Sr;
– метод измерения – абсорбционный;
– тип атомизатора – пламя;
– режим дозирования – ручной;
– измеряемая величина – концентрация;
– измеряемый параметр сигнала – амплитуда пика;
– компенсация ноля, с – 0;
– задержка начала измерения, с – 3;
– время измерения, с – 1;
– постоянная сглаживания – 15;
– постоянная фильтра – 8;
– единицы измерения – мг/дм3;
– метод градуировка – градуировочных растворов.
Измерение массовой концентрации определяемого элемента проводили при нормальных климатических условиях испытаний. Пробу вводили через распылитель в горелку «ацетилен – воздух». Измерение атомного поглощения элемента в каждой пробе проводили не менее трех раз.
Измеряемая массовая концентрация определяемого элемента в пробе находилась в пределах градуировочной зависимости.
Измерения выполняли в следующей последовательности:
1. Измеряли оптическую плотность нулевого раствора по определяемому элементу. Измеренное значение оптической плотности нулевого раствора не превышало 0,02 Б на резонансной линии определяемого элемента. Если измеренное значение оптической плотности нулевого раствора было больше, то находили и устраняли причину загрязнения. Для этого проверяли чистота используемой посуды, реактивов, повторно промывали систему подачи пробы.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
