Способ определения соотношения иодат- и иодид-ионов в препаратах naj125 и naj131 и технологических водах изотопного производства

 

Изобретение относится к области химии, преимущественно к аналитической химии, и может быть использовано для проведения контроля качества препаратов на основе нестабильных изотопов иода NaI¹²⁵, NaI¹³¹ для проведения исследовательских работ по очистке технологических вод и газовых выбросов от радиоактивного иода в изотопном производстве, а именно для определения соотношения иодат- и иодид-ионов. Иодат- и иодид-ионы разделяют на фракции методом ионной хроматографии с подавлением фона на стиролдивинилбензольном сорбенте "Хикс-1" с использованием слабощелочного карбонатного буферного раствора в качестве элюента и разбавителя пробы, введением раствора-носителя, содержащего иодат- и иодид-ионы на основе стабильного иода, измеряют времена сбора фракций и удельную активность радионуклида I¹²⁵ или I¹³¹ в полученных фракциях. Способ позволяет повысить экспрессность и точность анализа. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для определения соотношения иодат- и иодид-ионов в препаратах на основе нестабильных изотопов иода I¹²⁵, I¹³¹, а также технологических водах изотопного производства.

В литературе описано много способов определения иодат- и иодид-ионов при совместном присутствии, однако нет метода определения соотношения иодат- и иодид-ионов в препаратах NaI на основе нестабильных изотопов иода, например NaI¹²⁵, NaI¹³¹, а также технологических водах изотопного производства.

Следует отметить, что препараты NaI¹²⁵, NaI¹³¹ имеют объемную активность 500-1000 Ки/л, массовая концентрация радионуклида I^125,131 находится на уровне 10^-6 г/л, массовая концентрация иодатов не превышает 2% от массовой концентрации NaI. Низкие концентрации анионов в препаратах NaI¹²⁵, NaI¹³¹ играют определяющую роль в выборе метода решения данной аналитической задачи, ограничивая довольно большой спектр известных методов высокими требованиями к их чувствительности.

Известен метод косвенного атомно-абсорбционного определения следов иодат-ионов в некоторых высокочистых химических реактивах, в том числе и в KI, основанный на образовании ионного ассоциата Hg₂(IO₃)₂ с 2,2-бипиридилом в нейтральной среде с последующей экстракцией в метилизобутилкетон и дальнейшим определением ртути методом атомной абсорбции в холодном паре на ртутном анализаторе MVU-1A и спектрометре "Shimadru-646". Предел обнаружения иодат-ионов составил 0,007 нг, погрешность метода составила 92-112% [1].

Недостатками указанного способа являются длительность, трудоемкость, неточность, необходимость использования дорогостоящей аппаратуры. Кроме того, чувствительность метода не позволяет предварительно разбавлять высокоактивные препараты, что значительно осложняет проведение анализа.

Прототипом изобретения выбран метод определения коэффициентов распределения иодид- и иодат-ионов на основе радионуклидов I¹²⁵, I¹³¹ при электрофорезе на бумаге в среде смеси диметилформамида и гидроокиси аммония и разности потенциалов 1000- 5000 В [2]. Для расчетов коэффициентов распределения анионов хроматограмму высушивают и выявляют хроматографические зоны, а затем с помощью сканирующей радиометрии определяют границы зон. Определив активность каждой зоны, можно рассчитать соотношение анионов. Время радиометрического сканирования полученной хроматограммы составляет около 3,5 ч [3]. Среднее квадратическое отклонение сканирования хроматограммы достигает ±20% [4].

Такой метод определения соотношения анионов длителен, трудоемок, неточен и энергоемок.

Технической задачей изобретения является повышение точности и экспрессности метода определения соотношения иодат- и иодид-ионов в препаратах NaI¹²⁵, NaI¹³¹ и технологических водах изотопного производства путем хроматографического разделения анионов с дальнейшим радиометрическим определением компонентов, которое осуществляется путем разделения анионов на фракции, что позволяет определять удельные активности радионуклидов I¹²⁵ или I¹³¹ в полученных фракциях, соотношение которых пропорционально соотношению иодат- и иодид-ионов в препарате.

Поставленная задача достигается тем, что для разделения иодат- и иодид-ионов на фракции используется ионная хроматография с подавлением фона (ионный хроматограф "Цвет - 3006", где разделительная колонка размером 6·100 мм заполнена стиролдивинилбензольным сорбентом "Хикс-1" с фракцией частиц 25-40 мкм и емкостью 0,03 ± 0,01 мг-экв/см³ по ТУ 15/16 ЭССР 4-85, изготовленный экспериментальным заводом "ХИМИФИЛ" р/к "Хийд Калур" 04.90 г., г. Таллинн, подавительная колонка размером 6·100 мм заполнена сорбентом "КУ-2" с размером частиц 0,2-0,5 мкм), с применением слабощелочного карбонатного буферного раствора в качестве элюента и разбавителя пробы, раствора-носителя, содержащего иодид- и иодат-ионы на основе стабильного иода в концентрациях, необходимых для точного детектирования времен выхода пиков иодид- и иодат-ионов на хроматограмме.

Новизной заявляемого способа является: - разделение иодат- и иодид-ионов на фракции методом ионной хроматографии с подавлением фона, сорбентом "Хикс-1", слабощелочным карбонатным буферным раствором в качестве элюента, ранее не применявшееся для анализа смеси данных анионов; - использование раствора-носителя, содержащего иодат- и иодид-ионы на основе стабильного иода в хорошо детектируемых концентрациях (не менее 10 мг/л), позволяющее точно фиксировать времена выхода пиков анионов на хроматограмме, соответствующие временам сбора фракций иодат- и иодид-ионов; - исключение из метода длительной операции радиометрического сканирования хроматограммы, необходимой для определения активности радионуклидов I¹²⁵ или I¹³¹ в каждой из зон; - сокращение метода на операцию высушивания хроматограммы; - исключение из суммарной погрешности метода составляющей, связанной со сканированием зон на бумаге при определении активностей радионуклидов в зонах.

Изобретательский уровень способа состоит в разделении анионов на фракции путем применения ионной хроматографии с подавлением фона, сорбентом "Хикс - 1", карбонатным буферным раствором в качестве разбавителя и элюента (pH 8-9) с целью предотвращения реакции между иодат- и иодид-ионами при разбавлении препарата водой, влияющей на соотношение анионов, и точном измерении времен сбора фракций иодид- и иодат-ионов за счет введения хорошо детектируемых количеств данных анионов на основе стабильного иода.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: Препарат NaI¹²⁵ или NaI¹³¹ разбавляют карбонатным буферным раствором (элюентом) в 1000 раз (технологические воды разбавляют в зависимости от концентрации радиоактивного иода), вводя в колбу для разведения иодид- и иодат-ионы на основе стабильного иода так, чтобы концентрация каждого из них была не менее 10 мг/л (при использовании множителя шкалы 32 хорошо детектируемые и, соответственно, оптимальные концентрации анионов находятся в интервале 10-100 мг/л). Полученный раствор объемом 0,1 - 0,5 мл вводят в ионный хроматограф "Цвет 3006" после его выхода на рабочий режим. После появления начала пика иодат-ионов начинают отсчет времени по секундомеру и одновременно собирают фракцию иодат-ионов в пробирку. Отсчет времени и сбор фракции иодат-ионов прекращают после окончания выхода их пика на хроматограмме. Время выхода пика иодат-ионов составляет около 2 мин. В течение времени между окончанием выхода пика иодат-ионов и началом появления пика иодид-ионов (около 2 мин) сбор фракции и отсчет времени не производят. Сразу после появления начала пика иодид-ионов начинают сбор их фракции в другую пробирку и отсчет времени по секундомеру. Время сбора фракции иодид-ионов составляет 3-4 мин. Сразу после окончания выхода пика иодид-ионов прекращают сбор их фракции и фиксируют время по секундомеру.

Предлагаемым способом проводилось разделение на фракции смесей иодид- и иодат-ионов, состав которых представлен в таблице 1.

Элюент готовили следующим образом: в мерную колбу вместимостью 1 л помещали 0,75 г натрия углекислого и 0,75 г натрия углекислого кислого, доводили объем до метки дистиллированной водой и перемешивали.

После включения хроматографа устанавливали расход элюента 1,3 мл/мин, скорость движения диаграммной ленты 60 мм/ч, множитель шкалы 32. После выхода хроматографа на рабочий режим вводили поочередно смеси анионов. Ввод пробы в хроматограф осуществлялся с помощью шприца через петлю-дозатор объемом 0,1 мл. При помощи секундомера устанавливали продолжительность времени выхода пиков иодат- и иодид-ионов (t₁ и t₂). Одновременно производили сбор фракций анионов.

Результаты разделения анионов в указанных смесях представлены на чертеже.

Как видно из чертежа, предлагаемый способ позволяет разделить иодид- и иодат-ионы на фракции, причем погрешность этой операции соответствует погрешности расхода элюента и не превышает ± 5% [5]. При работе с препаратами NaI¹²⁵, NaI¹³¹ в полученных фракциях иодид- и иодат-ионов измеряют и вычисляют удельную активность соответствующих радионуклидов по стандартной методике.

Время выполнения анализа не превышает 1 ч.

Литература 1. "Talanta", 1989, 36, N 6, p. 669-671.

2. "Radiochemical and Radioanalytical Letters", 1978, v. 33, N 4, p. 281 - 289.

3. "Journal of Chromatography", 1965, V. 18, N 2, p. 385 - 389.

4. "Analytical chеmistry", 1951, v. 23, N 10, p. 1452.

5. Методические указания по методам и средствам поверки хроматографа жидкостного ионного "Цвет 3006". Методика поверки N 988-85 5 E1.550.151 МУ, c. 18, 1985.

6. "Химическая энциклопедия", М., 1988, т. 1, с. 626.

Формула изобретения

Способ определения соотношения иодат- и иодид-ионов в препаратах радионуклидов NaJ¹²⁵, NaJ¹³¹ и технологических водах изотопного производства путем хроматографического разделения анионов с последующим радиометрическим определением компонентов, отличающийся тем, что исходный раствор разделяют на фракции методом ионной хроматографии с подавлением фона, стиролдивинилбензольным сорбентом "Хикс-1", слабощелочным карбонатным буферным раствором в качестве элюента и разбавителя пробы и введением раствора-носителя на основе стабильного иода, измеряют время сбора фракций и удельную активность радионуклида I¹²⁵ или I¹³¹ в полученных фракциях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2