放射化学法
方法提要
氚是氢的一种放射性同位素。氚的半衰期为12.43a,一般地下水中氚含量较低,多采用电解法进行浓缩富集。
水样首先经过蒸馏,除去盐分和大部分猝灭物质及干扰的放射性核素后,进行电解浓缩。浓缩液再进行真空蒸馏,然后,用闪烁溶液配制试样并乳化。乳化好的试样用低本底液体闪烁计数器对β放射性计数。若氚含量较高时,可不进行电解浓缩。
仪器和装置
低本底液体闪烁谱仪。
电导率仪。
电解槽。
电解池。
电极。
整流设备。
全玻璃磨口蒸馏器。
计数瓶20mL石英瓶;100mL聚四氟乙烯瓶。
试剂
高锰酸钾(固体)。
过氧化钠(固体)。
闪烁液称取6gPPO(2,5-二苯基唑)和3gPOPOPO[1,4-二(2,5-苯基唑基)苯],溶解于1000mL甲苯中,加500mL曲通X-100(TritonX-100),混合均匀,贮存于棕色瓶中。
标准氚水。
分析步骤
1)常压蒸馏。取水样于烧杯中,加入高锰酸钾使呈紫红色;再加过氧化钠,使pH≈12,并迅速倒入蒸馏瓶中;将蒸馏瓶置于电炉上,进行常压蒸馏,弃去开始的几毫升蒸馏液。检测电导率应<2.0μS/cm。
2)电解水样。准确量取150mL蒸馏后的水样,加入1.2gNa2O2,搅匀,移入电解池中,插入电极,盖紧胶塞,并将电极串联,接通直流电源。电解开始时电流要小(3~5A),以防止气泡逸出时使水蒸汽损失。同时,要将电解水产生的具有爆炸性的氢氧混合物安全地引出室外。当电解液体积减小时,可加大电流至10A左右,随后又要逐步降低电流,注意适时调节,以避免在电极作用面积小时电流密度过大。当浓缩至10mL时,切断电源,取出电极,准确量出浓缩液体积(mL),计算浓缩倍数
3)减压蒸馏。将电解浓缩液全部移入50mL蒸馏瓶中,用酒精干冰冻结后抽真空。用调压器控制低温蒸馏,蒸出水的pH值介于7~8为合格。
4)样品配制和乳化。在20mL计数瓶中,准确加入12.0mL闪烁液及5.0mL减压蒸馏合格的水样。盖紧计数瓶盖,在38~42℃的水中乳化,充分摇匀,冷却后将瓶口密封。
5)测量。用低本底液体闪烁谱仪,在选定的工作条件下,将避光静置两天后的乳化试样进行测量。
分析结果的计算
按下式计算氚的浓度:
岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术
式中:氚的浓度,TU(氚单位,每1018个氢原子中的一个);C为样品总计数;t为样品总计数时间,min;B为本底计数率,min-1(cpm);V为计数用试样量,mL;CE为仪器计数效率,%, ,dpm为每分钟里变量;Rt为氚电解回收率, ;α为试样体积浓缩倍数;e-λt为氚衰变函数(表83.2氚的衰减系数表)。
表83.2 氚的衰减系数(T1/2=12.43a)
1dpm/g=139.44TU。
误差计算
岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术
方法分析误差,因样品含氚放射性强度,液体闪烁谱仪特性,测量时间的长短等条件而异。