книги из ГПНТБ / Методы радиоизотопного анализа продуктов нейтронной активации и деления

Вычисление активности радиоизотопов Се при изме­ рениях препаратов на гамма-спектрометре производят по величине площадей фотопиков с энергиями 165 кэв (Се139), 145 кэв (СеИ|), 293 кэв (Се143) и 134 кэв (Се144). Активность Се 139 и Се143 рассчитывается по формуле (3.1) . Се141 и Се144 формируют общий фотопик. В случае, если активность одного изотопа в препарате значительно больше, чем другого, то она рассчитывается по формуле (3.1) . Активность в данном энергетическом интервале препаратов возрастом до двух месяцев в основном обус­ ловлена Се141, а возрастом свыше 7—8 месяцев — Се144. При соизмеримых количествах Се141 и Се144 в препаратах их активность может быть определена раздельно при по­ вторных измерениях ^-спектров, с интервалом 30—40 суток.

Расчет активности Се141 и Се144 на момент первого измерения і\ производится по следующим соотношениям:

191

мерениями, сутки; Ян, и Ящ — константы радиоактив­ ного распада Се1'11 и Се144 соответственно, суткиг1-; 0;47

площади фотопика с энергией 695 кэв, принадлежащего Рг144 (радиоактивное равновесие между Се144 и Рг144 наступает через 3 ч после выделения Се). Активность Се141 вычисляется по фотопику с энергией 140 кэв после учета вклада Се144, определенного по фотопику с энер­

6695— фотоэффективность спектрометра при регистрации у-квантов с энергией 695 кэв, имп/квант.

При измерении препаратов на сцинтилляционном бета-спектрометре для расчета активности Се141 и Се144 используются скорости счета, зарегистрированные в об­ ласти энергий 350—600 кэв (I интервал) и 700—3000 кэв (II интервал). Расчет активности Се141 и Се’44 произво­ дится по следующим формулам:

192

ТАНТАЛ

Радиохимическое выделение Та основано на экстрак­ ции органическими растворителями: из фторидной среды а-н-нонилпиридин-ІМ-оксидом в бензоле [181, 182]; из фторидно-сернокислой среды диизопропилкетоном [1] и ТБФ [100, 183, 184]; на осаждении труднорастворимой танталовой кислоты [1, 100, 184] и таннином [185]; на соосаждении без носителя с Мп02 [186] и Fe(OH)3 [187, 188] на методе ионного обмена [189].

Соединения тантала легко гидролизуются в водных растворах с образованием осадка танталовой кислоты. Гидролиз в минеральнокислых растворах приводит к количественному выделению Та и отделению его от мно­ гих сопутствующих элементов, кроме Nb.

Селенистая кислота количественно осаждает Та' и Nb из виннокислых растворов, подкисленных НС1, и при­ меняется для отделения от Zr, Ті и др. Фосфорновати-

Фениларсоновая кислота является достаточно селектив­ ным реагентом, позволяющим выделять большие и малые количества тантала и отделять его от большинства эле­ ментов. Вместе с Та осаждаются Nb, Zr, Ш и Sn (IV). Осаждение фениларсоната проводится из концентриро­ ванных соляно-, серію- и азотнокислых растворов.

Экстракционные методы дают возможность достиг­ нуть более полного разделения Та и Nb с меньшей за­ тратой времени по сравнению с методами, основанными на реакциях осаждения. Кетоны, амины, смесь н-бутил- фосфорных кислот, ТБФ применяются для экстракцион­ ного разделения Nb и Та в виде хлоридных и фторидных комплексов, а также для отделения от ряда других эле­ ментов. Кетоны (метилизобутилкетон, диизопропилкетон, метилэтилкетон, циклогексанон) экстрагируют комп­ лексы Та при значительно более низкой концентрации HF, чем комплексы Nb.

Методика выделения Та|82і 18:1

Метод выделения основан на осаждении Та из соля­ нокислого раствора вместе с Zr и Nb фениларсоновой кислотой и последующем их разделении экстракцией ци­ клогексаноном. Измерение активности выделенного пре­ парата проводят па ецмптплляциоипом гамма-спектро­ метре. Чувствительность метода 3—4 -К) - '1 кюри/препарат. Химический выход в среднем составляет 50—6 0 % • Метод применим при определении Та182’183 в пробах грунта.

194

кислоты. Осадок выдерживают 20 мин, отделяют центрифугирова­

Осадок выдерживают 15—20 мин, отфильтровывают через беззоль­

ного Та могут быть определены радиоизотопы Zr из водной фазы после экстракции циклогексаноном.

Измерение и определение активности. Измерение пре­ паратов Та производится на многоканальном гаммаспектрометре. Энергетические диапазоны измерений: I диапазон 0—240 кэв\ II диапазон 0—1500 кэв. Актив­ ность Та182 рассчитывают по площадям фотопиков с энергиями 68 и 1200 кэв. Последний фотопик сформиро­ ван за счет нескольких неразрешенных у-линий. Актив­ ность Та183 в присутствии Та182 вычисляют по площади фотопика с энергией 350 кэв. Для расчета используют формулы (3.1) и (3.2).

13* 195

ВОЛЬФРАМ

Радиохимическое выделение изотопов W основано па осаждении вольфрамовой кислоты HN03, цинхонином или другими алкалоидами [1, 190, 192], а-бензоиноксима- та W [1]; на сорбции аиионообменными смолами [191— 193], на экстракции а-бензомноксимом в СНС13 [194].

H2WO4 осаждается нагреванием с минеральными кислотами. Для полноты выделения осаждение H2WO4 рекомендуется проводить хинином, цинхонином, бензидином и пирамидоном. Осаждению мешают Na, К, NH+ ,

Mo, As, F и органические вещества, например винная кислота. Осаждение H0WO4 пирамидоном позволяет вы­ делять W в присутствии Мо.

Методика выделения радиоизотопов вольфрама

В основу метода выделения радиоизотопов W поло­ жено выделение в виде H2WO4 действием смеси НС1 и HN03 при кипячении. Радиохимическую очистку осуще­ ствляют путем переосаждения H2WO4 и осаждения Fe(OH)3. Чувствительность метода для W,BI— 2-10-11, \\;і87— Ю“10 кюри/препарат. Химический выход в сред­ нем составляет 60—70%. Метод применим при опреде­ лении W в пробах грунта и аэрозольных пробах.

Реактивы. Растворы носителей W 50 мг/мл и Мо 50 мг/мл в пересчете на металл; раствор суммы удерживающих носителей,

водой, подкисленной НС1, и растворяют при нагревании в мини­ мальном объеме 20%-ного NaOH. Нерастворившуюся часть осадка отделяют центрифугированием, промывают раствором NaOH и от­

брасывают.

196

вающих носителей. Осадок центрифугируют, промывают горячей во­ дой и отбрасывают.

наносят па мишень, закрепляют шеллаком и передают на измере­ ние.

Измерение и расчет активности. Выделенные препа­ раты W измеряют на многоканальном гамма-спектромет­ ре и установке суммарного ß-счета; энергетические диа­ пазоны измерений на гамма-спектрометре: 0—900 кэв (при определении W187) и 0—200 кэв (при определении W181) (табл. 3.12).

Т а б л и ц а 3.12

Характеристика ß-излучения изотопов вольфрама

Активность W187 рассчитывается по площади фотопи­ ка с энергией 686 кэв по формуле (3.1).

Активность W181 определяется по площади пика ха­ рактеристического /(-излучения дочернего Та181 с энер­ гией 57 кэв (1.19). Если активность \Ѵ185 в 100 раз пре-

197

вышаст активность \V1SI, то в площадь этого пика вво­ дится поправка на характеристическое /(-излучение до­ чернего Re185.

Активность W185 рассчитывается по результатам из­ мерений препарата на установке суммарного ß-счета после распада W187. Вклад мягкого характеристического /(-излучения Talsl может быть учтен с помощью измере­ нии на этой же установке рабочего эталона W181.

С В И Н Е Ц

Выделение радиоизотопов РЬ основано на осаждении в виде сульфида, хлорида и хромата [1], сульфата [54, 195, 196], нитрата [197] и тиокарбамида [195]; на осаж­ дении с Fe(OH)3 аммиаком без изотопного носителя [198, 199]; на экстракции органическими растворителями: метнлтриоктиламмонийхлоридом [196] и в виде иодида метилизобутилкетоном и дитизонатов СНС13 [200]; на сорбции ионообменными смолами [54, 195, 197].

Для отделения РЬ от щелочных и щелочноземельных металлов, а также от элементов 3 аналитической груп­ пы пользуются осаждением сульфида Pb (II) ERS из слабокислых растворов при рН.=3.

Осаждение PbSCR позволяет отделять его от боль­ шого числа элементов, образующих растворимые суль­ фаты. Для понижения растворимости соли осаждение проводится из раствора, содержащего избыток H2SO4 или при прибавлении к раствору этилового спирта.

В уксуснокислой среде РЬ отделяется в виде хромата от щелочных металлов, Cd, Zn, Са и других элементов, хроматы которых растворимы в СН3СООН, но не от Ва. Если осаждение проводится при 70° С в растворе, содер­ жащем 1 мл 60%-ной HCIO4 в 200 мл раствора, то РЬ выделяется количественно и отделяется от Ва.

При выделении радиоизотопов РЬ экстракцией, как правило, проводится предварительное отделение мешаю­ щих элементов различными методами, так как трудно - подобрать селективный экстрагент и условия экстрак­ ции, позволяющие выделять только РЬ.

Наиболее часто применяется экстракция РЬ из слабо­ щелочных растворов дитизоном в СНС13 или ССЦ. Для первого растворителѣ оптимальный интервал pH = 8,5—■ 11, для второго 8—10.

198

Методика выделения Pb203

Метод выделения РЬ203 основан на последовательном осаждении гидроокиси, сульфида, хлорида, сульфата и хромата. Измерение активности выделенного препарата проводят на сцинтилляционном гамма-спектрометре. Чувствительность метода 2 -I C H 1 кюри/препарат, хими­ ческий выход в среднем составляет 60—70%. Метод при­ меним при определении РЬ203 в пробах грунта, расти­ тельности и в аэрозольных пробах.

взвешенный тигель с пористым дном № 4. Осадок промывают го­ рячен водой и высушиваю! при температуре 105° С. Весовая форма PbCrOj, коэффициент пересчета на металл 0,641.

Смесь выдерживают до коагуляции осадка. Осадок отделяют цент­

20 мин. Осадок центрифугируют (центрнфугат проверяют на пол­

50—70 мл. К раствору добавляют по каплям 2 н. НС1 до pH—-3 и

199

центрифугированием, промывают 2 раза водой и отбрасывают. Фильтрат подкисляют 2 мл СНзСООН, нагревают до кипения и осаждают свинец 10 мл 5%-ного КгСг20 7. Смесь нагревают в те­ чение 10 мин, охлаждают, осадок отделяют центрифугированием и промывают 3 раза горячен водой по 3—5 мл и по 2 раза спиртом

иэфиром.

7.Осадок высушивают в сушильном шкафу при температуре 105° С, взвешивают в виде РЬСгО.,, наносят иа мишень, закрепляют шеллаком и передают на измерение.

Измерение и расчет активности. Измерение препара­ тов свинца производится на многоканальном гаммаспектрометре в энергетическом диапазоне 0—400 кэв. Расчет активности РЬ203 осуществляется по площади фотопика с энергией 179 кэв (пт =0,81) по соотноше­ нию (3.1).

3.3. СХЕМЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ РАДИОИЗОТОПОВ

Радиохимическое выделение радиоизотопов из проб с достаточной удельной активностью, как правило, про­ водят из аликвотных частей раствора. При анализе ма­ лоактивных проб, а также при недостаточном количестве исследуемого материала выделение большого числа ра­ диоизотопов из аликвотных частей пробы становится невозможным и возникает необходимость применения си­ стематического хода анализа, наиболее рационального для анализируемой смеси.

При выборе способов разделения радиоизотопов сле­ дует учитывать следующие принципы: минимальную затрату времени, максимальный выход и наиболее эф­ фективное использование исследуемого материала. В ре­ зультате разделения выделяют отдельные фракции, содержащие одни или несколько изотопов, которые в дальнейшем подвергают радиохимической очистке в це­ лях получения препаратов, пригодных для количествен­ ного определения носителя и радиоизотопов. Очистку проводят при помощи специфических реакций для опре­ деляемого элемента.

Последовательное выделение нескольких радиоизото­ пов из одной порции раствора дает возможность сокра­ тить ход анализа за счет того, что в процессе разделения осуществляется частичная очистка. Поэтому в ряде слу­ чаев при анализе целесообразно применять различные схемы последовательного разделения радиоизотопов.

m