环境样品放射性监测方法-钴-60的放射化学测定

钴-60为元素钴的一种放射性同位素（见放射性）。符号60Co，简写为Co。钴-60是β衰变核素，发射β和γ射线，β射线的最大能量为0.315MeV，γ射线的能量有1.173 210和1.332 470MeV两种。半衰期为5.272年。3.7×10Bq的钴-60重8.85×10mg。3.7×10Bq的钴-60点源在1cm远处的照射量率为13.2R/h。钴-60属高毒性核素，对全身有影响，对人体的有效半减期为9.5d，在人体中的最大容许积存量为3.7×10Bq。钴-60在放射性工作场所空气中和露天水源中的最大容许浓度分别为0.33和370Bq/L。钴-60的化学性质与元素钴相同。

钴-60是应用较早的放射性同位素之一，它在工业、农业、医学及其他学科研究领域中有着广泛的应用。

产生钴-60的核反应有以下各种：Co（n，γ）Co、Co（d，p）Co、Ni（d，α）Co、Cu（n，α）Co和铋的散裂裂变反应等。只有第一种核反应具有工业生产意义。实际生产中，用天然金属钴（Co的丰度为100%）或含钴的其他合适材料制成靶子，在高中子注量率反应堆中辐照适当时间，即可获得比活度高的钴-60，高的已达（2.59～2.96）×10Bq/g，如加以放射化学分离，还可达到3.33×10Bq/g或更高。钴-60常常是以放射源形式应用的。钴-60放射源的制备工艺过程是：①将金属钴加工成棒、丝、粒或团片，再镀镍保护；②进行制靶前预处理，装入靶筒密封；③反应堆辐照；④出堆后送热室中切开靶筒，取出照好的钴-60，测量活度；⑤定量装入源包壳；⑥焊封；⑦强放射源则再加第二层包装，焊封；⑧进行质量检验，不漏气，表面放射性污染应小于1.85×10Bq。

1.原理

样品先经过灰化处理，破坏其有机物质，再经过氢氟酸除去二氧化硅，以亚硝酸钴钾形式重复二次沉淀，可以把钴从其他可能存在的裂变产物，特别是从放射性镍中分离出来，继而将钴形成蓝色络合物，并萃取到戊醇-乙醚中再次纯化。用氨水二次反萃取后，再以硫化物形式进行沉淀，最后以氨基苯甲酸钴［Co（C7H6O2N2）2］形式称重和β计数。若有钴-58同时存在，应用γ谱仪测量-钴60特征能峰（1.17，1.33MeV）。对于已知只含有钴-60的样品，可以不经过化学分离，直接制样测量。

2.试剂

（1）钴载体溶液（20mg Co2+/mL）：溶解硝酸钴［Co（NO3）2·6H2O］98.6g于水中，转入500mL容量瓶后，用1%硝酸稀释到刻度。

载体溶液标定：准确地吸取钴载体溶液2mL于100mL烧杯中，加入20mL水及几滴甲基红指示剂，用3%碳酸钠或1mol/L硝酸调节溶液使刚变黄色。加入4mL 3%邻氨基苯甲酸钠溶液，煮沸片刻。冷却后，过滤于4号砂芯玻璃坩埚中，用水和乙醇洗涤后，于110℃干燥至恒重，以Co（C7H6O2N）2形式称重。

（2）镍反载体溶液（10mg Ni2+/mL）：溶解硝酸镍［Ni（NO3）2·6H2O］5g于1%硝酸中，转入100mL容量瓶，用1%硝酸稀释到刻度。

（3）氯化铜溶液（10mg Cu2+/mL）：溶解氯化铜（CuCL2·2H2O）2.7g于1%盐酸中，转入100mL容量瓶中，用1%盐酸稀释到刻度。

（4）三氯化铁溶液（10mg Fe3+/mL）：溶解三氯化铁（FeCL3·6H2O）46g于2mol/L盐酸中，用2mol/L盐酸稀释到1L。

（5）饱和亚硝酸钾溶液：于500mL 3mol/L醋酸溶液中，加入固体亚硝酸钾直到不溶为止。搅拌放置过夜，滤去不溶物，收集滤液于试剂瓶中。

（6）硫氰酸铵溶液：溶解100g硫氰酸铵于200mL水中。

（7）戊醇-乙醚混合剂：等体积戊醇和乙醚试剂混合均匀后，收集于试剂瓶中。

（8）硫化氢（气体）。

（9）硫氰酸铵。

（10）3%邻氨基苯甲酸钠溶液：溶解15g邻氨基苯甲酸钠于500mL水中。

（11）40%氢氟酸。

3.分析步骤

（1）量取500mL水样于1000mL烧杯中，准确地加入1mL钴载体溶液及1mL浓盐酸，蒸发到20mL左右，转入瓷蒸发皿中，蒸发至干燥，于500℃灰化1h。(www.xing528.com)

（2）冷却后，灰分用20mL 1mol/L盐酸浸煮几分钟，转入离心管中并离心。上清液转入另一个离心管中，不溶物用少量1mol/L盐酸转移到坩埚中，加入5mL浓氢氟酸蒸发至干。

（3）残渣用20mL 1mol/L盐酸浸煮几分钟，过滤，不溶物用少量1mol/L盐酸洗一次，滤液与步骤（2）离心管中的上清液合并。加足够的10mol/L氢氧化钾溶解调节pH至碱性，离心沉降，并用10mL水洗沉淀一次，弃去离心后的上清液。

（4）对沉淀加入适量的6mol/L醋酸溶液，加热使其溶解，并用水稀释到50mL左右，离心。将上清液转入另一个离心管中，弃去不溶物。

（5）溶液中加入10mL饱和亚硝酸钾溶液以沉淀亚硝酸钴钾。在搅拌下置于冰浴中冷却10min，离心。沉淀用10mL水洗一次，弃去离心后的上清液。

（6）将沉淀溶于几毫升浓盐酸中，加入1mL镍反载体溶液，加热煮沸。

（7）加水20mL稀释，再以足够的10mol/L氢氧化钾将溶液调至碱性以沉淀钴。离心，弃去上清液。

（8）重复步骤（4）和（5）。

（9）将亚硝酸钴钾沉淀溶于5mL浓盐酸中，蒸发至干。加4滴氯化铜溶液，用水稀释到20mL，加入lmol/L盐酸制成约0.1mol/L的盐酸溶液，加热至沸。通硫化氢气体5min，过滤，滤液收集于125mL锥形瓶中，弃去硫化物沉淀。

（10）滤液煮沸，并蒸发浓缩至近干，赶尽硫化氢。再用水稀释到约20mL（若有沉淀产生，过滤除去）加1mL三氯化铁溶液，用氨水调节溶液呈碱性。稍加热后滤去氢氧化铁沉淀，收集滤液于125mL分液漏斗中。

（11）用浓盐酸调节滤液呈碱性，再加1mL使过量，加入15g硫氰酸铵，摇动到固体溶解为止。往此溶液中加入50mL戊醇－乙醚混合萃取几分钟，两相分层后，弃去水相。有机相用硫氰酸铵洗二次，每次10mL，分层后弃去水相。

（12）加入5mL浓氨水和15mL水至有机相中，反萃取－次，两相分层后，弃去有机相，将水相转入离心管中。

（13）对溶液通入硫化氢气体1min，离心，弃去上清液。

（14）用5～10mL水将硫化钴沉淀转移到125mL锥形瓶中，加入10mL浓硝酸蒸发到干。再用20mL 0.1mol/L硝酸溶解残渣，若有不溶物，离心弃去残渣，收集上清液于100mL烧杯中。

（15）加入几滴甲基红指示剂，用3%碳酸钠调节溶液颜色由红变黄，加入2mL 3%邻氨基苯甲酸钠溶液以沉淀钴。煮沸片刻，冷却后将沉淀过滤于可卸漏斗内已沉重的滤纸上，用水和乙醇一次洗涤，于110℃干燥到恒重，称重，计数。

4.计算

样品中钴-60放射性强度的计算与“磷-32的放射化学测定”中的计算方法类同。

5.计数效率的标定

计数效率与“铯-137的放射化学测定”中计数效率标定方法类同。