!第!"卷第#期核!化!学!与!放!射!化!学$%&'!"(%'#

!")*)年*"月+%,-./&!%0!(,1&2/-!/.3!4/35%1627589-:;21'")*)

!!收稿日期󰀡"))<=)K=*>!修订日期"")*)=)*=*?!!作者简介󰀡吴俊德#*

从高放废液中系统分离$,I'󰀢,*-.󰀢%!$G3的方法

吴俊德󰀡张生栋󰀡梁小虎󰀡丁有钱󰀡杨金玲

中国原子能科学研究院放射化学研究所&北京!*)"?*!

摘要󰀡本工作以>@L2'<@G-'*)

回收率接近<)P&对G-'C3的回收率均大于<)P&对<)L-'*!>I8'*@"T,等核素的去污因子均高于*)!(

关键词󰀡>C3!;ED!硅胶!H58='中图分类号󰀡W#*@'**!!文献标志码󰀡M

I'J<'4=617I'K1.1=6:4&'=L:3:@$,I'&,*-.&143%!$G3

9.:;F6MLN'O'7N6J<63P18='

cF+,.=32&GBM(DL62.U=3%.U&RNM(Dd5/%=6,&;N(DV%,=Y5/.&VM(D+5.=&5.U

I65./N.8959,92%0M9%751T.2-U:&C'W'H%[">@#*"#%&H25\5.U*)"?*!&I65./

AB8=.1?="M]-%123,-25.1&,35.U;ED-285.1%&,7.&85&51/U2&1%&,7./.3H58='-285.

1%&,7.^/8289/Z&586239%82Y,2.95/&&:82]/-/92>C30-%765U6&2_2&&5Y,53

^/892#BRRc%'M857,&/9238%&,95%.^/8]-2]/-239%9289962]-%123,-2/.3>@L2&<@G-/.3

*)

7%-296/.<)P&/.3962321%.9/75./95%.0/19%-8%0<)L-&*!>I8/.3*@"T,/-2Z2992-96/.*)!'

C'DE:.38">C3!;ED!85&51/U2&!H58='

!!>C3均是长寿命纯&裂变产物核

素&半衰期分别为"A<@a*)@/'*A@!a*)#/和

#A@a*)#/(随着放射性废物处理处置研究的日

益深入&它们的远期毒性逐渐引起人们的密切

关注(因此&开展这些核素核数据的测量具有

重要的意义(为了测量它们的核数据&首先就

要从高放废液#BRRc%中将其分离出来(由于

这些核素的半衰期均大于*)@/&比活度很低&它

们在高放废液中所占的放射性比例大约只有

*)g#或更低&因此欲分离出足够量的目标核素&

所处理的高放废液放射性活度就要很强(为了降低工作人员所受的辐射剂量和减少二次废

物&本工作开展了从高放废液中系统分离目标

核素的方法研究(

从BRRc中单独分离>C3的方

法众多**+&R5.和Q5.U*"+以及B/&&*!+的研究结果

分别表明&硅胶'二甲基乙二醛肟#;ED%树脂在

*7%&)RB(W!介质中可分别选择性吸附G-和

C3&并已分别成功地用于元件溶解液中G-和C3

的分离*?=@+(H58='树脂*#=>+可在较宽的BI&酸

度范围内定量吸附B"L2W!&并已用于富集环境

和生物样品中的L2#(%(在此基础上&本工

作拟采用;ED树脂'硅胶'H58='树脂在低浓度

#*7%&)R%B(W!中连续地分别选择性吸附C3'

G-'L2&然后再分别解吸&从而建立一个不需要介

质转换的系统分离流程&为实现从BRRc中自

动化地系统分离C3'G-'L2打下基础(

%!试剂和仪器

%"%!试剂

M7Z2-&592dM;=>树脂&粒径">)"K!)$7&

美国S&,J/公司!柱层析硅胶&粒径<#"*")$7&

青岛麦克硅胶干燥剂有限公司!BG")*型阴离

子树脂&上海华震科技有限公司!二甲基乙二醛

肟#;ED%&分析纯&北京市化学试剂研究所!铋

试剂'#H58='%&化学纯&上海晶纯试剂有限公

司!R=半胱氨酸&生化试剂&国药集团化学试剂

有限公司!氨水'B(W!'BI&'甲醇&均为分

析纯(

;ED树脂的制备"取一定量的M7Z2-&592

dM;=>树脂&用*P的;ED=甲醇溶液浸泡?6以

上&然后用红外灯烘干(

硅胶预处理"将硅胶用去离子水洗涤后&用

#7%&)RB(W!浸泡过夜&然后用去离子水洗涤

至中性&放在表面皿中自然晾干(

H58='树脂的制备"在H58='的饱和水溶液中

加入BG")*树脂&搅拌)A@6&静置&除去上层悬

浮物&抽滤(依次用去离子水'甲醇'去离子水充

分洗涤&保存在去离子水中(

指示剂">@L2'<@G-'*)

化天然物质产生!<)L-=<)V'<I8'*@"T,'"!!F

等均由中国原子能科学研究院放射性计量测试部

提供&新裂片由中国原子能科学研究院微型反应

堆辐照"!@F产生(

%")!仪器

DTE>)C=CRFL型BCD2多道!谱仪&美国

W4QTI公司&ScBE#*!!"J2$%`*A>KJ2$!

HC"**;型电子天平&德国L9/-9%-5,8公司&感量

为*)g@U!;LC=L15.9井型(/N#Q&%!谱仪&美国

W4QTI公司&晶体体积!ha!h&本底计数率为

*@8g*!Q-5=I/-Z!*>)型低本底液闪谱仪&美国

CT公司&本底计数率为*?75.g*(

玻璃色层柱"底端带烧结玻璃砂的%?77a

*")77玻璃柱!

装柱"将自制的;ED树脂'处理好的硅胶

和自制的H58='树脂用去离子水分别装入%?77a*")77玻璃色层柱&调节为合适的流

速&使柱体积为*7R&以与上柱溶液相同的酸溶

液预平衡(

)!试验及结果讨论

首先试验考察C3'G-'L2分别在;ED树脂

柱'硅胶柱'H58='树脂柱上的吸附'解吸情况&再

根据试验结果&适当地把它们组合起来&建立一个

系统分离流程(相对于C3和G-来说&有关L2在

H58='树脂柱上的分离前人提供的经验较少&因

此在这方面做了较多的实验工作(

)"%!单柱试验

)"%"%!C3在;ED柱上的分离

#*%;ED柱容量

向预平衡好的;ED柱中加入含不同量C3

的*7%&)RB(W!溶液&再用不含C3的*7%&)R

B(W!洗涤&当C3的含量超过@))$U时&C3有流

出(上柱量越大&C3流出量越多&收率越低(这

说明*7R;ED树脂#)A!)U干树脂%对C3的吸

附容量约为@))$U&即吸附容量为*A#>7U)U#以

干树脂计%(为保证收率&一次上柱量不宜超过

@))$U(高放废液中C3的含量仅约为K)7U)R&

故所制备的*7R;ED树脂能满足从*7R高放

废液中分离C3的要求(

#"%C3的解吸

氨水可与C3形成较C3#;ED%"更为稳定的

络合离子C3#(B!%"e?&该络合离子极易溶于水&

且在氨水的碱性介质中不会生成C3#WB%"沉淀!

此外&由于;ED可溶于甲醇&故甲醇可将

C3#;ED%"从M7Z2-&592dM;=>上洗脱下来(鉴

于这两方面的作用&考虑使用氨水=甲醇混合液实

现C3的解吸(

应用不同比例的氨水=甲醇溶液解吸C3&收

集*)个柱体积&得到C3的收率均高于<@P&各

解吸液解吸C3的淋洗曲线示于图*(从图*结

果来看&5#氨水%i5#甲醇%)*i@时&效果基本

一致&说明解吸液可用范围较宽!依据实验经验&

单独使用氨水不能很好解吸C3!5#氨水%i5#甲

醇%`"i*时略显优越&故确定C3的解吸液为体

积比"i*的氨水=甲醇溶液(

)"%")!G-在硅胶柱上的分离!根据文献*"&?+&选

择*7%&)RB(W!为硅胶吸附G-的条件&*)7%&)R

B(W!为解吸G-的溶液&淋洗曲线示于图"(由

图"可知&在*7%&)RB(W!中G-可以定量吸附>"!第#期!!!!!!!!!吴俊德等"从高放废液中系统分离>C3的方法

图*!不同体积比的氨水=甲醇溶液

解吸C3的淋洗曲线

S5U'*!T&,95%.1,-_28%0C3,.32-35002-2.9

_%&,72-/95%/77%.5/=7296/.%&8%&,95%.8氨水=甲醇体积比#/77%.5/=7296/.%&_%&,72-/95%%"

*$$$甲醇#E296/.%&%&"$$$*i*)&!$$$*i@&

?$$$*i"&@$$$*i*&#$$$"i*&>$$$@i*&

K$$$*)i*&<$$$氨水#M77%.5/%

在硅胶上&*)7%&)RB(W!又可以将G-解吸下

来(淋洗曲线的峰形比较尖锐&大约在高酸介质

开始淋洗后的!"?个柱体积可达到峰值&整个流

程G-的回收率接近*))P(

图"!G-的淋洗曲线

S5U'"!T&,95%.1,-_2%0G-

)"%"*!L2在H58='树脂柱上的分离!铋试剂'的化学式为fL!("IKB@#简称H58='%&是一个含

有硫醇基的化合物的钾盐&它可和L2形成稳定的

络合物(吸附在阴离子交换树脂上主要是依靠硫

醇基与树脂的离子交换&此外&还有物理吸附作用

#图!%*#=>+(

#*%H58='树脂的耐酸性能

用不同浓度B(W!洗涤H58='柱&检验它

对图!!H58='树脂制备原理

S5U'!!C-5.15]&2%0]-2]/-5.UH58='-285.

酸的耐受程度(实验结果表明&在6#B(W!%*

@7%&)R时&树脂柱被破坏&柱内颜色改变&并有

气泡形成&流出物为黄色混浊物(在6#B(W!%*

*)7%&)R时&反应剧烈&偶尔会伴有喷溅现象(

故该树脂应在6#B(W!%+@7%&)R条件下使用(

#"%H58='树脂的动态吸附容量及重复使用

图?!L2的穿透曲线

S5U'?!H-2/J=96-%,U61,-_280%-L2柱体积#I%&,7._%&,72%*7R&&#L2%`)A**U)R&

*7%&)RB(W!&流速#S&%^-/92%)A@"*A)7R)75.*$$$"))K=**=*?&"$$$"))<=)@=*?性能

配制含)A**U)RL2的*7%&)RB(W!作为

料液在)A@"*A)7R)75.下通过H58='柱&测量

流出液中的L2(穿透曲线示于图?(实验中观察

到&在*7%&)RB(W!介质中&L2约有?A@P穿过

柱子&因此把流出液中L2含量开始大于总量的

?A@P时#即流出液质量浓度开始大于)A))@U)R

时%的L2吸附量定义为饱和吸附容量(从图?可

以看出&*7R湿树脂第一次使用#"))K=**=*?&制

备日期"))K=**=)!%的饱和吸附容量约为*A*7U&

第二次使用#"))<=)@=*?&树脂保存在水中%时此

值基本不变(用*)7R)A)@7%&)R半胱氨酸=

)A*7%&)RBI&解析液在*A)7R)75.下对其进

行解析&第一次#"))K=**=*?%的回收率为<"A@P&

第二次#"))<=)@=*?%的回收率为<"A)P(这说明

该树脂柱可以重复使用(K"!核化学与放射化学!!!!!!!!!!!!!!!!!!第!"卷