离子交换法在环境样品中测定铯的成果

1.原理

无机离子交换剂——亚铁氰化钴钾，在酸性、碱性和中性条件下，对铯有很高的选择性交换吸附能力。

2.试剂

（1）冰乙酸（CH3COOH）：采用本法测量时，若室温太低会引起冰乙酸冻结，可先将其在热水浴中温热溶化，然后按水与冰乙酸1∶8比例加入水。

（2）乙酸溶液：取乙酸5mL，加水稀释至100mL。

（3）2mol/L氢氧化钠溶液：称取8g氢氧化钠，溶于水并稀释至100mL。

（4）硝基盐酸：1体积浓硝酸和3体积浓盐酸混合，又称王水。

（5）碘铋酸钠溶液：称取5g三氧化二铋和15g碘化钠混合，加入50mL冰乙酸和50mL水，搅拌溶解，加热近沸，过滤，滤液装入棕色试剂瓶中。

（6）无水乙醇。

3.标准品

（1）137Cs标准溶液：1×103衰变/（min·mL）左右，含0.1mg Cs+/mL的0.1mol/L盐酸溶液。

（2）铯载体溶液（10mgCs+/mL）：称取12.67g氯化铯于小烧杯中，加水溶解后滴加3滴浓盐酸，定量转入1L容量瓶，用水稀释到刻度。标定可用下列两法之一。

标定方法1：高氯酸铯法。准确吸取4.00mL铯载体溶液入125mL锥形瓶，加1mL硝酸和5mL高氯酸，蒸发至冒白烟几分钟。取下，冷至室温。加入15mL无水乙醇，摇匀后在冰浴中冷却数分钟。将沉淀抽滤于已称量的G4砂芯玻璃坩埚，用10mL无水乙醇洗涤1次，105℃烘干15min，干燥器内冷却后称量。

标定方法2：四苯硼铯法。取2.00mL铯载体溶液，盛于100mL烧杯中，加20mL水和1mL 6mol/L乙酸溶液，搅拌均匀。加入10mL 3%四苯硼钠溶液，稍加热，冷至室温。在已恒量的G5砂芯漏斗上抽滤，用20mL 1%乙酸溶液洗涤烧杯，并定量转入砂芯漏斗，最后在110℃下烘干，称至恒量。

（3）亚铁氰化钴钾（KCFC）：在室温下，将一个体积的0.5mol/L的亚铁氰化钾溶液滴加到2.4个体积0.3mol/L的硝酸钴溶液中，不断搅拌下30min内完成操作，生成豆绿色沉淀。立即离心，弃上清液。用水充分洗涤沉淀，离心，弃上清液。如此反复多次，直至洗涤液无色为止。将沉淀涂在表面皿上，115℃下烘干至沉淀变成紫褐色，取出冷却，研细过筛，将大于80目的KCFC粉末装在瓶内备用。

4.仪器设备

（1）离心机。

（2）不锈钢可拆卸漏斗。

（3）钟罩形计数管月测量装置。

（4）低本底β测量装置。

（5）碘化钠（铊）多道少谱仪。

（6）带有电测温度调节器的马弗炉。

（7）电炉。

其他为实验室通用仪器。(www.xing528.com)

5.分析步骤

（1）样品经炭化后，低于450℃灰化。称取样品灰10.0g于蒸发皿中，加入铯载体溶液2.00mL和少许水湿润，盖上表面皿，慢慢加人30mL浓HNO3，待反应完毕后，用少量水洗涤表面皿，洗涤液并入蒸发皿内，在沙浴或水浴上蒸干，放入450℃马弗炉内灼烧半小时，取出冷却。用30mL热的2mol/L HCI浸取两次，转入离心管，离心清液倾入200mL烧杯中残渣用热的酸性水洗2次，每次10～20mL，并入烧杯中。

（2）向溶液中加入1.0g KCFC粉末，搅拌10min左右，用定量滤纸过滤。用水洗涤烧杯和KCFC，将KCFC连同滤纸全部转移到瓷坩埚内，在通风橱内炭化无烟后，放在400℃～450℃马弗炉内灼烧20min左右，取出冷却。

（3）向瓷坩埚内加人10～15mL去离子水，充分搅拌下浸取灼烧后的KCFC残渣，静止片刻，将上层清液用慢速滤纸过滤到100mL烧杯中。残渣如此浸取4次，合讲浸取液于上述100mL烧杯中，并在小火下蒸至3mL左右，冷至室温。

（4）加入6mL冰醋酸和10mL碘铋酸钠溶液，擦壁搅拌至沉淀出现，放置10min。如在炎热的夏天操作，沉淀需要在冰水浴中生成及放置。在装有已称重滤纸的可拆卸漏斗中抽滤，用冰醋酸将烧杯内沉淀全部转入漏斗并洗沉淀至滤液无色。再用5mL无水乙醇洗2次。将碘铋酸铯沉淀与滤纸一起在110℃～140℃烘干1h，称重。在与铯-137标准源相同几何条件下，用低本底β射线测量仪测量其放射性，同时测铯-137监督源。通过计算可得样品中铯-137放射性强度。

6.结果计算

环境样品中铯-137放射性强度计算公式如下：

式中：

A—铯-137的放射性强度（μμci/kg鲜重）；

N样—样品净计数率（计数/分）；

M—灰样比（g/kg鲜重）；

N监1—铯-137标准源标定时测得的监督源的净计数率（计数/分）；

W—分析用灰量（g）；

C—铯的回收率（%）；

P—铯的自吸收系数；

N监2—样品测量时测得的监督源的净计数率（计数/分）；

E标—铯-137标准源标定时仪器的计数效率（%）；

C·U—铯单位（μci/g钾）；

K—每千克鲜重样品的含钾量（g钾/kg鲜重）。

7.铯-137监督源和铯-137标准源的制备

（1）洗净烘干一个内表面光滑的不锈钢测量盘，用铅笔画一与实测样品铯-137的碘铋酸铯源直径相同的中心圆。在圆内滴入0.08～0.10mL胰岛素溶液（20μ/mL），并使之均匀分布在圆内，室温晾干。准确移取0.2mL铯-137标准溶液（相当9×103衰变/分）于圆内，并使之均匀分布，室温晾干或较低温度下慢慢烘干。干燥后最好滴上一滴1%火棉胶溶液并使之均匀覆盖，晾干即成。

（2）铯-137标准源的制备

用校正过刻度的移液管，移取铯载体溶液2.00mL和铯-137标准溶液（约9×103衰变/分）于50mL烧杯内，加入6mL冰醋酸和10mL碘铋酸钠溶液，擦壁搅拌至沉淀出现，放置10min。如在炎热的夏天操作，沉淀需要在冰水浴中生成及放置。在装有已称重滤纸的可拆卸漏斗中抽滤，用冰醋酸将烧杯内沉淀全部转入漏斗并洗沉淀至滤液无色。再用5mL无水乙醇洗2次。将碘铋酸铯沉淀与滤纸一起在110℃～140℃烘干1h，称重。