一种核素富集材料以及包括该材料的富集吸附柱及其制备方法和应用与流程

本发明涉及γ核素富集的，具体涉及一种核素富集材料、核素富集吸附柱及其制备方法和应用。

背景技术：

1、流出物监测是核电厂辐射监测的重要工作，通过测量电厂向周围环境排放的气载和液态放射性流出物活度浓度，统计年排放量是否满足法规、标准的要求，保障核电厂安全运营。同时，核电厂作为结构复杂且安全系数要求极高的一类核设施，涵盖各类放射性污染监测，其流出物监测监管工作最为全面和具有代表性，可为其他核与辐射设施的监测监管提供参考。核电厂废液氚含量较高，无法采用常规方法(蒸发浓缩法、共沉淀法)进行样品富集，目前核电厂液态流出物监测常采用直接测量法，该方法探测限高，为环境样品测量方法的10倍以上。在统计排放量时，造成统计数据不确定度大。

2、根据《核动力厂核事故环境应急监测技术规范》(hj1128-2020)、《辐射事故应急监测技术规范》(hj1155-2020)的相关规定，当发生核事故、辐射事故时，应尽快对周围环境进行采样分析，其中在核事故情况下，陆地环境水、液态流出物排放口出海水的监测尤为重要，事故情况下，要求监测机构能够快速对水样进行分析，现有监测技术耗时长，无法起到快速、准确分析的效果。

3、目前市场上并没有用于液体中γ核素富集柱的商品，研究上虽有进行探讨，但是多以一根富集柱上负载一种吸附剂，能够有效的吸附1-.3种核素，环境中γ核素种类繁多，光是核电厂液态流出物中排出来需要重点关注的γ核素就多达十几种，若想将关注的核素均进行富集，则需要串联多根不同种类的富集柱，富集方式繁复，且不便于直接测量。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种核素富集材料，该材料包括k·ag·fe·co(cn)6和mno2的组合物，能吸附多种γ核素；本发明的目的之二在于提供一种核素富集吸附柱，由上述材料作为吸附剂，能同时吸附多种γ核素，便于直接测量；本发明的目的之三在于提供一种核素富集吸附柱的制备方法，通过循环过滤的方式将吸附剂附着在柱体上，步骤简单，适合大规模生产；本发明的目的之四在于提供一种核素富集吸附柱的应用，用于对液态样品中对多种γ核素的检测，适用范围广。

2、本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

3、一种核素富集材料，所述材料包括k·ag·fe·co(cn)6和mno2。

4、进一步，所述mno2与k·ag·fe·co(cn)6的摩尔比为0.1:1～1:1；所述mno2粒径为100～200目。

5、具体地，所述k·ag·fe·co(cn)6的制备方法，包括以下步骤：

6、1)配制硝酸钴溶液，再加入硝酸银固体，搅拌均匀，得到混合溶液；

7、2)再配制三水合亚铁氰酸钾溶液；

8、3)将步骤1)的溶液与步骤2)的溶液混合，搅拌，静置，形成沉淀，得到含有k·ag·fe·co(cn)6浑浊液。

9、进一步，所述硝酸钴溶液的质量浓度为0.1～0.5mol/l；所述混合溶液中硝酸银的质量浓度为0.008～0.05mol/l；所述三水合亚铁氰酸钾溶液的质量浓度为0.1～0.5mol/l。

10、进一步，硝酸钴、硝酸银和三水合亚铁氰酸钾的摩尔比为1：(0.08～1)：1。

11、本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

12、一种核素富集吸附柱，所述吸附柱中所用的吸附剂为上述的核素富集材料。

13、本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

14、上述的核素富集吸附柱的制备方法，包括以下步骤：

15、1)先将空白柱进行活化处理，得到活化柱；

16、2)再将活化柱浸泡在含有k·ag·fe·co(cn)6浑浊液中，取出活化柱后进行烘干，得到附着有k·ag·fe·co(cn)6的吸附柱；

17、3)将步骤2)的吸附柱浸泡在mno2粉末悬浊液中进行循环吸附，烘干后，得到核素富集吸附柱。

18、进一步，所述活化处理包括以下操作：先将空白柱用盐酸在浸泡，后放入氢氧化钠溶液中浸泡，取出空白柱；再放入十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡，取出，用蒸馏水清洗，至清洗水为中性，烘干，得到活化柱。普通空白柱子具有疏水性，不利于吸附剂附着，十二烷基苯磺酸钠是有效的表面活性剂，经过处理后，有效改善柱子的疏水性，方便后续操作。

19、进一步，所述空白柱为聚丙烯纤维柱。

20、本发明的目的之四采用如下技术方案实现：

21、上述的核素富集吸附柱的应用，所述核素富集吸附柱用于对液态样品中对γ核素的检测。

22、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

23、(1)本发明的核素富集材料是k·ag·fe·co(cn)6和mno2的组合物，能够有效吸附能吸附多种γ核素，具体地可有效吸附纯β核素锶-90、镍-63等多种元素，锶-90、镍-63是核电厂液态流出物的重点关注核素。k·ag·fe·co(cn)6吸附核素的具体原理为：表面吸附和载带；mno2能有效吸附锰、锶和镍等金属成分，还能提供较大的吸附面积。

24、(2)本发明的核素富集吸附柱是将上述材料作为吸附剂，能同时吸附多种γ核素，便于直接测量。能够有效吸附纯β核素锶-90，碍于其液态流出物中氚含量高，采用放射化学分析风险较大，将这两种核素吸附在富集吸附柱上，通过解析后再进行分析测量，避免了氚对工作人员的影响。

25、(3)本发明的核素富集吸附柱用于对液态样品中对γ核素的检测，液态样品包括但不限于雨水、雪水、地表水、地下水、饮用水、海水、核电厂排放废水等多种水体，且对水体的ph无明显要求，经实验证明ph＝2～9均可获得好的吸附效果。该吸附柱能够满足我国辐射环境监测、辐射环境质量监测、液态流出物监测对液态样品中γ核素监测种类的所有要求。

26、(3)本发明的核素富集吸附柱的富集量大，可富集至少50l海水，陆地水富集量更大，还能降低流出物监测的探测限，其探测限可与海水探测限保持在同一水平，采用富集柱可使得流出物达到海水的水平，远低于目前流出物监测的探测下限，提高数据准确度，从而提升环境水样监测的实效。该吸附柱还能够快速进行放射性核素的富集，样品流速可达3l/min，能够提高分析效率，减少分析时间，可用于核事故应急情况下的快速测量。

技术特征：

1.一种核素富集材料，其特征在于，所述材料包括k·ag·fe·co(cn)6和mno2。

2.如权利要求1所述的核素富集材料，其特征在于，所述mno2与k·ag·fe·co(cn)6的摩尔比为0.1:1～1:1；所述mno2粒径为100～200目。

3.如权利要求1所述的核素富集材料，其特征在于，所述k·ag·fe·co(cn)6的制备方法，包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的核素富集材料，其特征在于，所述硝酸钴溶液的质量浓度为0.5～1mol/l；所述混合溶液中硝酸银的质量浓度为0.008～0.5mol/l；所述三水合亚铁氰酸钾溶液的质量浓度为0.1～0.5mol/l。

5.如权利要求3所述的核素富集材料，其特征在于，硝酸钴、硝酸银和三水合亚铁氰酸钾的摩尔比为1：(0.08～1)：1。

6.一种核素富集吸附柱，其特征在于，所述吸附柱中所用的吸附剂为权利要求书1～5任一项所述的核素富集材料。

7.权利要求6所述的核素富集吸附柱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的核素富集吸附柱的制备方法，其特征在于，所述活化处理包括以下操作：先将空白柱用盐酸在浸泡，后放入氢氧化钠溶液中浸泡，取出空白柱；再放入十二烷基苯磺酸钠溶液中浸泡，取出，用蒸馏水清洗，至清洗水为中性，烘干，得到活化柱。

9.如权利要求7所述的核素富集吸附柱的制备方法，其特征在于，所述空白柱为聚丙烯纤维柱。

10.权利要求6所述的核素富集吸附柱的应用，其特征在于，所述核素富集吸附柱用于对液态样品中对γ核素的检测。

技术总结
本发明公开了一种核素富集材料以及包括该材料的富集吸附柱及其制备方法和应用，该核素富集材料是K·Ag·Fe·Co(CN)6和MnO2的组合物，能吸附多种γ核素。核素富集吸附柱是将上述材料作为吸附剂，能同时吸附多种γ核素，能用于对液态样品中对γ核素的直接测量，且对水体的pH无明显要求。该吸附柱能够满足我国辐射环境监测、辐射环境质量监测、液态流出物监测对液态样品中γ核素监测种类的所有要求。

技术研发人员：郭杰,欧阳俊,张家俊,朱深河,覃浩,冯俊杰
受保护的技术使用者：广东省环境辐射监测中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14