中低放射性金属元素的分离富集及分析研究进展

冶金分析,2010,30(8):35-44MetallurgicalAnalysis,2010,30(8):35-44

文章编号:1000-7571(2010)08-0035-10

中低放射性金属元素的分离富集及分析研究进展

潘建明,邹晓华,李春香,闫永胜*,王 雪,管 炜

(江苏大学化学化工学院,江苏镇江 212013)

摘 要:总结了2000年以来中低放射性金属元素的分离富集及分析技术的进展。对离子液体、生物吸附材料、离子印迹聚合物等新型材料以及浊点萃取、膜萃取、毛细管电泳等新型分离技术在中低放射性金属元素分离中的应用进行了详细讨论,对紫外可见光谱法、荧光光谱法、分光光度法和电感耦合等离子体质谱法在中低放射性金属元素分析中的应用进行了重点阐述,并对中低放射性金属元素的预分离富集技术进行了展望。关键词:中低放射性金属元素;分离富集;分析;评述

中图分类号:O652 6,O653,O615 文献标识码:A

核原料的开发利用带动了世界的发展,但同时引起的危害也日益严重。根据放射性强度的高低,放射性金属元素可以分为高放射性、中低放射性、极低放射性3类,铕、铀、锶、钍、铯等均属于中低放射性金属元素。放射金属元素进入环境后会造成大气、水和土壤污染,显著改变生物圈中各生态系统的平衡,造成自然生态环境破坏,最终在某些生物环节如食物链内大量富集。因其寿命长、代谢难,长期在体内累积,可引起慢性内照射放射病,严重影响人类和其下一代的生存[1-2]。因此,对环境中低放射性金属元素的及时检测和有效处理提出了较高的要求。环境样品中的中低放射性金属元素含量很低、性质相似、基体复杂,在测定前必须找到合理的分离/预富集方法才能达到分离干扰元素、降低检出限和提高测定结果准确度的目的

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1 中低放射性金属元素分离富集技术

传统的中低放射性金属元素分离富集手段主要有固相萃取技术、液-液萃取技术和液膜萃取技术

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。近年来,中低放射性金属元素分离富集

手段在传统技术的基础上得到了充分发展,涌现出一批选择性好、吸附容量大、回收率高的新吸附剂或萃取新试剂,另外,以高效液相色谱和毛细管电泳为代表的新技术已越来越多的用于中低放射性金属元素与共存元素之间的分离富集,正成为该领域研究的一个亮点。本文将对分析检测中低放射性金属元素中的分离富集技术进展进行阐述。

1 1 液-液萃取

液-液萃取是基于待测中低放射性金属元素与共存元素在两个互不相溶相之间的不均衡分配实现分离。多用有机萃取剂在油水体系中进行,过程中金属离子通过形成络合物或不带电的离子对被萃取到有机相中

[11]

。本文旨在通过对国内外近年来发展的

中低放射性金属元素分离/富集技术和检测方法进行归纳总结,比较其优缺点,揭示中低放射性元素分析中的分离/富集技术发展趋势,有助于合理有效地利用丰富的核能,重视核废物回收处理,满足我国能源事业和谐、快速、可持续发展的需要。

收稿日期:2009-05-12

基金项目:国家自然科学基金(No 20877036)

。正确选择萃取剂、水

相pH值、不混溶的溶剂、掩蔽剂、盐析方法对整个液-液萃取过程是至关重要的。如Torgov

作者简介:潘建明(1982-),男,博士生,从事环境分析化学和环保功能材料的研究通讯联系人:闫永胜,男,博士,教授;E-mail:pjm@ujs edu cn

PANJian-ming,ZOUXiao-hua,LIChun-xiang,etal.Progressinthestudyofseparation,enrichmentandanalysis

ofmid-lowradioactivemetallicelements.MetallurgicalAnalysis,2010,30(8):35-44

等[12-13]分别使用三正辛基氧化膦,二(1-苯基-3-甲基-4-酰基吡唑-5-酮)衍生物作为有机相萃取分离了U ;Yost等[14]把冠醚通过溶胶-凝胶过程接枝与负载SiO2,并用制备的有机/无机溶胶-凝

胶杂化材料,从水中选择性分离了Sr( ),不产生有机物的二次污染,该材料通过酸或EDTA洗脱可以再生利用。

液-液萃取过程用于分离中低放射性金属元素回收率较高,但工艺流程复杂,易乳化,成本高,固体废物多。新型萃取剂的出现改良了传统的液-液萃取模式,使该方法重焕活力。

1 1 1 离子液体萃取 离子液体作为绿色溶剂,近年来被广泛应用。离子液体有时也被称作室温熔盐(熔点通常<100 ),它是一种在室温温度范围内完全由离子组成的液体物质。与常见的有机溶剂相比,它们的液态温度范围更广(可达300 )、蒸汽压更低、不易挥发、稳定、不易燃烧,且对有机物、无机物有较好的溶解性能,密度大,与许多溶剂不能互溶。由于这些优越的理化性能,离子液体常被作为有机溶剂的替代物用于液-液萃取。Dietz等通过加入酸性硝酸盐从二环乙基酮-18-冠(醚)-6(DCH18C6)把Sr( )转移到了基于1-烷基-3-甲基咪唑室温离子液体中,过程中Sr( )与冠醚形成的阳离子与离子液体中的阴离子交换,实现了Sr( )的转移。运用此机制,Dietz等[16]在硝酸溶液中,将铀酰基先与三-正磷酸丁酯(TBP)形成络合阳离子UO2(TBP)2,络合阳离子再与离子液体N,N -二烃基咪唑(CnmimTf2Norg)的阴离子形成UO2(TBP)2(Tf2N)2org,达到了分离水相中铀的效果。萃取过程如下:

2TBP+UO2 UO2(TBP)2

UO2(TBP)22++2Cnmim+Tf2Norg- UO2(TBP)2(Tf2N-)2org+2Cnmim+

1 1 2 浮选萃取 溶剂气浮技术作为一种非泡沫气浮分离技术,它的特点是在水相上方加一不溶于水的有机相薄层以收集因气浮作用不断从水相中带出吸附在气 …… 此处隐藏：23817字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……