Разработка методов концентрирования и разделения долгоживущих техногенных радионуклидов с использованием комплексообразующих сорбентов

• Автор: Ермаков, Александр Иванович
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1
Методы концентрирования и разделения, применяемые для радноаналитических целей при определении трансурановых элементов и радиостронция обзор литературы

1.1 Природные среды как объекты контроля радиохимическими методами

1.2 Методы концентрирования и разделения, применяемые в аналитической химии актинидных и осколочных элементов

1.2.1 Методы концентрирования и выделения плутония

1.2.2 Методы концентрирования и выделения америция и кюрия

1.2.3 Методы концентрирования выделения радиостронция

1.3 Концентрирование радиостронция из водных сред

1.4 Сорбционные материалы, использующиеся в радиоаналитических исследованиях. Сорбционнохроматографические методы при анализе объектов окружающей среды
1.5 Выводы по Главе
Глава 2
Экспериментальная часть. Материалы и методы исследований.
2.1 Реактивы и материалы
2.1.1 Кислоты, соли, экстрагенты, комплексоны, иониты
2.1.2 Импрегнированные сорбенты, их структура и характеристики
2.1.3 Синтетический селективный сорбент, его структура и характеристики
2.2 Радионуклиды
2.3 Аппаратура и методики измерений
2.3.1 Гаммарентгеиовская спектрометрия
2.3.2 Альфаспектрометрия
2.3.3 Жидкостная сцинтилляционная спектрометрия
2.4 Стандартные методики радиохимического анализа
2.4.1 Определение радиостронция
2.4.2 Определение альфа и бетаизлучающих изотопов плутония 4
2.4.3 Определение альфаизлучающих изотопов америция и кюрия
2.5 Методики экспериментов
2.5.1 Изучение кинетики сорбции
2.5.2 Определение в статических условиях
2.5.3 Проведение хроматографических экспериментов
2.6 Обеспечение качества радиоаналитических исследований
2.6.1 Анализ сертифицированных образцов МАГАТЭ I
2.6.2 Межлабораторные интеркалибровки и тесты проверки 4 качества измерений
Глава 3
Изучение сорбции актинидных и осколочных элементов на импрегнированных макропористых сорбентах, содержащих макроцикл ДЦГК6 материал i
3.1 Концентрирование стронция и плутония и очистка на i в азотнокислой среде
3.2 Экспериментальные исследования сорбционных свойств i в статических условиях
3.2.1 Исследования кинетики сорбции и IV из азотнокислых растворов
3.2.2 Исследования влияния Са2 и анионовкомплексообразователей на извлечение плутония и стронция сорбентом Згезп в азотнокислых средах
3.3 Хроматографическое концентрирование Ри1У и стронция и очистка их от макро и микропримесей на импрегнированном сорбенте в азотнокислых средах
3.3.1 Моделирование хроматографических процедур модель Глюкауфа
3.3.2 Проведение процесса концентрирования, очистки и разделения 8г и Ри1У на модельных растворах радионуклидов
3.4 Апробация предложенного метода анализа на пробах природных объектов
3.5 Выводы по Главе 3 Глава
Концентрирование и очистка трансплутониевых и редкоземельных элементов соосаждением с оксалатами и хроматографией на макропористых сорбентах, импрегнированных смесью КМФО ТБФ. Выделение и разделение Ст, Рт и Аш элюентной катионообменной хроматографией с использованием ГМБА
4.1 Оптимизация условий предварительного концентрирования трансплутонисвых и редкоземельных элементов соосаждением с оксалатом кальция
4.2 Хроматографическое поведение актинидных, редкоземельных эле
ментов и дочерних продуктов радия в азотнокислых средах
4.3 Разделение трансплутониевых и редкоземельных элементов методом катионообменной элюентной хроматорафии
4.4 Верификация и практическое использование метода
4.5 Выводы но Главе
Глава 5
Использование синтетического комплексообразующего сорбента У8М1 с макроциклическими функциональными группировками для определения радиостронция в водных объектах окружающей среды
5.1 Сорбция из водных растворов стронция, бария и радия. Опредслс нис коэффициентов распределения
5.1.1 Влияние среды
5.1.2 Влияние ионов кальция
5.1.3 Изотерма сорбции Яг2 на комплексообразующем сорбенте 7 У8М
5.2 Динамическое концентрирование стронция и радия. Выбор опти мальных условий.
5.2.1 Выбор параметров колонки и определение оптимальной скорости фильтрования
5.2.2 Определение условий десорбции. Разделение и очистка фракций стронция и радия
5.3 Определение радиостронция и радия в водных объектах окру жающей среды с помощью сорбента У8М
5.4 Выводы по Главе 4
Приложение 1
Описание экспериментальных методик анализа и алгоритмов расчета активностей и погрешностей
Приложение 2
Характеристики проб. Результаты анализов с использованием предложенных методов концентрирования и разделения
Основные результаты и выводы
Список ЛИТЕРАТУРЫ


Таким образом, в настоящее время вес более возрастают потребности в количественной оценке содержания радионуклидов в природных образцах. Следует отметать, что при этом прослеживается тенденция к ужесточению допустимых и контрольных уровней, в особенности по альфаизлучателям. В этой связи весьма важным является определение долгоживущих техногенных радионуклидов плутония, америция, кюрия, радиостронция, представляющих наибольшую радиобиологическую опасность. Решение данной задачи требует больших трудозатрат в связи с необходимостью использования сложных многостадийных методов радиохимического анализа. При анализе природных объектов, в особенности с фоновым загрязнением техногенными радионуклидами, на первый план выходит оптимизация процессов отделения матричных элементов, а также выделение и очистка следовых количеств определяемых компонентов от мешающих природных и техногенных радионуклидов. Используемые в настоящее время у нас в стране методические подходы имеют ряд существенных недостатков как правило, в одной методике используют различные процессы ионный обмен, жидкостная экстракция, соосаждение, при этом образуется значительное количество вторичных отходов, методики отличаются большой продолжительностью, в значительной степени результаты анализа зависят от обученности и навыков выполняющего его персонала. Каждая из радиохимических процедур, применяемых для приготовления из исходной пробы счетного образца, удовлетворяющего требованиям альфа или бетаспектрометрии, представляет собой длительный многостадийный процесс. Сокращение или совмещение каких либо из указанных стадий позволит упростить методики и повысить их экспрессность. Основной целыо настоящей работы являлась разработка альтернативных радиоаналитических методов, позволяющих сократить продолжительность анализа и упростить аналитические процедуры определения радионуклидного состава проб в различных природных, а также технологических средах. В представленной работе для концентрирования, выделения и разделения радионуклидов в радиохимических методиках предложено использовать
комплексообразующие сорбенты. Аш, Ат, Ст, Ст,. Предложенные новые подходы позволяют значительно сократить трудозатраты при выполнении радиохимических анализов, повышается воспроизводимость результатов за счет использования колоночных хроматографических процессов, снижаются требования к подготовке персонала. Бггсбш из азотнокислых растворов. На основании полученных данных, проведенных расчетов и модельных экспериментов разработан метод концентрирования и постадийного хроматографического выделения плутония и стронция из одного образца с использованием указанного сорбента. Получены новые данные по хроматографическому выделению и разделению лантаноидов, Ат и Ст с использованием импрегнированного смесью КМФОТБФ сорбента ТКИгеят из азотнокислых растворов. Определены оптимальные для аналитических целей условия экспрессного катионообменного элюентного хроматографического выделения фракций америция, кюрия и прометия с использованием комплексообразоватсля ГМБА. На основании полученных данных разработан новый метод определения общего содержания и изотопных соотношений Ат и Ст в природных образцах с использованием гамматрассера 3Рт. Впервые исследованы свойства комплексообразующего сорбента с привитыми группировками макроциклов типа УБМ1. Определены значения коэффициентов распределения катионов 2Ай группы в водных средах при различном показателе раствора, получена изотерма сорбции Бг2 при 8,0. Исследовано влияние концентрации ионов кальция на величину коэффициента распределения Бг2 в разбавленных водных растворах. Найдены оптимальные условия последовательного концентрирования и последующего разделения стронция и радия из жидких проб большого объема. Разработан новый метод определения 9аБг в водных природных объектах на фоновом уровне. Разработан и апробирован хроматографический метод последовательного выделения плутония и стронция из одной пробы, представляющей технологические и природные образцы, с использованием ДЦГкраун6.