放射化学基础-第3章.ppt

放射化学基础 教师：刘晓辉 成都理工大学核技术与自动化工程学院 第3章 放射化学分离方法第1节 概述 放射性核素通常与其母体、其它子体以及其它放射性、非放射性核素共存，要得到某种放射性核素就必须进行一些分离。 分离就是将样品中某一或若干所需的组分与其他不需要的组分分开来。 第3章 放射化学分离方法第2节 沉淀分离法 沉淀分离法：是在待分离的溶液中加入沉淀剂，使其中的某一组分以一定组成的固相析出，经过滤而与液相中其他不需要组分分开。 优点：方法简单、费用少； 缺点：对多数金属不是非常有效，需时较长。 4. 共沉淀法的应用 测定环境生物样品中的微量放射性物质： 制备无载体的放射性核素： 放射性废液的处理： 净化放射性水 第3章 放射化学分离方法第3节 离子交换法 离子交换法：是利用固体物质中的可交换离子与溶液中的不同离子之间能发生交换反应来进行分离的一种方法。 R-SO3H + Na+ ? (R-SO3)Na + H+ RN(CH3)3OH + Cl- ? RN(CH3)3Cl+ OH- 第3章 放射化学分离方法第4节 溶剂萃取法 萃取法：利用不同物质在互不相溶的水和有机溶剂中分配的不同来达到彼此分离的方法。 第3章 放射化学分离方法第5节 其它分离方法 1. 膜分离技术 利用具有选择透过性的膜来分离各组分。 （1）渗析式膜分离 将待分离溶液置于固体膜的一侧，膜另一侧为接受液。待分离溶液中某些溶质或离子在浓度差、电位差的推动下，透过膜进入接受液，从而被分离。 本章结束 优点: (a) 选择性高，分离效果好 (b) 化学回收率高 (c) 应用范围广，适应性强 (d) 设备简单，操作方便 (e) 离子交换剂种类多，便于选用 缺点： (a) 分离操作时间较长 (b) 离子交换剂的交换容量小 (c) 不适于强放射性物质的分离 溶剂萃取法目前在放射化学研究和核燃料工艺中 已成为应用最广泛的一种分离方法。 1. 基本原理 萃取过程的本质有的是根据物质在两相中溶解度的不同进行分离的物理分配过程，但大多数则是将萃取物由亲水性转为疏水性可萃取物的化学分配过程。 相似相溶规则:极性强的物质易溶于极性溶剂(水)中，非极性物质易溶于非极性溶剂(某些有机溶剂)中。 极性是指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的不均匀性。电荷分离程度（不均匀）越大，极性越大 。 萃取也是一种异相化学反应，一般萃取速度比离子交换反应快得多。通常要经历五步： ①金属离子Mn+从水相内迁移到与之相邻的有机相的界面上； ②有机相中萃取剂从有机相内迁移到与之相邻的水相界面上； ③萃取剂分子通过两相界面进入水相； ④萃取剂分子与金属发生反应形成萃合物； ⑤萃合物通过两相界面进入有机相。 分配定律： 在萃取过程中,被测核素从水相进入有机相的量和从有机相解离返回到水相的量相等时，即两相中被测核素的浓度保持不变时，达到萃取平衡，此时两相中被测核素的浓度比为常数。 分配比D = [M]有 / [M]水 [M]有：萃取平衡时，被萃取物在有机相中的总浓度 [M]水：萃取平衡时，被萃取物在水相中的总浓度 2. 常用术语 （1）萃取：将被测组分从水溶液中转移到有机溶剂的过程。 （2）反萃取：将被测组分从有机溶剂中重新转移到水溶液中的过程。 （3）洗涤：萃取后，将已与水相分开的有机相用一定的水溶液洗涤，以除去与被测组分一起进入有机相的其它少量不需要的溶质。 完整的萃取分离通常包括萃取、洗涤及反萃取三步，以保证所需组分不但得到纯化，而且存在于水相中。 （4）萃取剂：能从水溶液中将被测组分萃取出来的有机溶剂。 （5）反萃取剂：能将被测核素从有机溶剂中重新转移到水溶液中的试剂。 （6）稀释剂：为了改善萃取剂的某些物理性能而加入的有机溶剂。 （7）添加剂：用于消除某些萃取过程中形成的第三相，抑制乳化现象的有机溶剂。 实例——铀的萃取-反萃取 水相——硝酸铀酰溶液UO2(NO3)2 +HNO3 有机相——30%TBP（磷酸三丁酯）+煤油 TBP为萃取剂、煤油为稀释剂 萃取过程——硝酸铀酰与TBP生成UO2(NO3)2 ·2TBP 进入有机相；用2 mol/L的HNO3（洗涤 剂）洗涤掉杂质金属 反萃取过程——水或0.01 mol/L的HNO3作反萃取