鍶的放射化學
正文
放射化學的一個組成部分,研究與鍶的放射性同位素有關的化學問題。裂變產物中長半衰期的鍶90和鍶89的產額較高,它們分別屬於高毒性和中毒性核素,鍶90是放射性沉降物的重要組分之一。鍶90和它的子體釔90都是純β-輻射體,可用於同位素電池、β輻射源等,因此在工、農、醫等領域都有重要用途。放射性同位素 已發現鍶有19個放射性同位素。鍶的主要放射性同位素及其核性質和產生方式見表。裂變產生的有鍶90(裂變產額約5.90%)、鍶89(4.81%)以及質量數為91~97的放射性鍶,有實際意義的是鍶89和鍶90。 化學性質 碳酸鍶、草酸鍶和硫酸鍶難溶於水,硝酸鍶、氯化鍶易溶於水。鍶、鈣和鋇的硝酸鹽均易溶於水,但它們在發煙硝酸中的溶解度卻大不相同,其中硝酸鈣易溶,而硝酸鍶和硝酸鋇均難溶。此外,鉻酸鍶的溶解度比鉻酸鋇大。從裂變產物中分離、提取鍶90和鍶89的經典方法就是根據上述化學性質的差異。
鍶也能與乙二胺四乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、檸檬酸等有機試劑生成絡合物,利用這些絡合物與其他金屬離子的絡合物的穩定性差異,可分離放射性鍶和促排體內的放射性鍶。
分離 包括從裂變產物中分離、製備各種輻射源和從環境樣品中分離、檢測鍶。
① 從裂變產物中分離提取鍶89和鍶90經典的方法是發煙硝酸-氫氧化鐵法。先將鍶載體和銫、鋇、鑭、鋯、釕等反載體加入裂變產物中,加熱濃縮到少量體積,冷卻到0℃,加發煙硝酸使硝酸鍶和硝酸鋇沉澱。用最小量的蒸餾水溶解上述沉澱,用氫氧化鐵沉澱法濾去稀土類裂變產物雜質。如果熱鈾棒的冷卻時間少於90天,則將上述濾液酸化後,在乙酸銨存在下加入鉻酸鉀,使鉻酸鋇沉澱,鍶留在溶液中。最後以碳酸鍶或硫酸鍶的形式得到放射性鍶的產品。對銫137、鋯95、鈮95、釕106和鈰144等的淨化係數均達105以上。
從高放射性裂變產物廢液中分離、提取鍶90的研究工作開展得很多。20世紀70年代以來,發展了人工合成的各種複合無機離子交換劑,例如利用聚銻酸類交換劑對鍶90的選擇交換吸附性,在酸性介質中分離、提取鍶90,這類無機複合材料由於具有耐輻照和熱穩定性好等優點而得到廣泛的重視。二(2-乙基己基)磷酸萃取法、反相萃取色譜法(見溶劑萃取、色譜法)等既簡便,分離效果又好,也是分離提取鍶90的重要方法。
② 從環境樣品中提取鍶90 鍶90是放射性沉降物中毒性最大的核素之一。因此準確測定土壤、生物、食物、水等環境樣品及血、尿中鍶90的含量,及研究鍶90的處置方法很有意義。分析土壤樣品中鍶90的方法是在用6摩/升鹽酸處理過的土壤溶液中加入鍶載體,調節pH至4,以草酸鍶形式沉澱鍶90,灼燒後,在酸中溶解, 以氫氧化物的形式沉澱去除鐵、鋁等雜質,用碳酸鹽的形式分離鍶和鈣。最後用發煙硝酸法沉澱硝酸鍶。測量鍶90時,必須考慮其子體釔90的生長校正因素。
套用 從裂變產物中分離出來的鍶90製作的輻射源(鍶90-釔90輻射源)價格低廉,在工業上可用作測厚儀、料位計、靜電消除器等放射性檢測儀和控制儀表中的β輻射源。在醫學上可利用鍶90的子體釔90的β- 放射性,治療角膜潰瘍、黑色素瘤、皮膚癌和神經性皮炎等。鍶90還可以製成放射性核素電池,用作自動氣象站和海下聲納發生器的電源。鍶89可做β輻射源。鍶85可做純γ輻射源,也是一種常用的示蹤劑。