一种可分离、检测锝的树脂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种可对某种放射性元素进行分离和检测树脂以及其制备方法。确切讲本发明涉及一种可分离、检测锝的树脂及制备方法。

背景技术

核电作为碳排放极低的能源类型，对于完成“双碳”目标具有不可替代的作用。随着核电的发展，不可避免产生大量的乏燃料，为保障核能可持续健康发展，我国从一开始就确定了“闭式核燃料循环”的战略，即对使用过的乏燃料进行后处理，提取和回收尚未燃烧的铀和生成的钚，重新制成燃料元件继续使用。同时将次锕系元素、锝-99等高毒性长寿命放射性核素分离和进一步处理。

发明内容

本发明提供一种同时能对锝进行分离和检测功能的树脂材料，同时提供这种材料的制备方法。

本发明的一种可分离、检测锝的树脂包括由闪烁树脂和包裹于闪烁树脂表面的锝吸附基团构成,闪烁树脂组分包括基体材料、闪烁物质和移波剂的粒径小于等于1mm的类球状的颗粒。

优先地，本发明的一种可分离、检测锝的树脂中所述的锝吸附基团为甲基三乙基氯化铵，闪烁树脂的基体材料由含有活性基团的不饱和基质单体聚合而成，基质单体为苯乙烯或乙烯基甲苯，闪烁物质为2，5-二苯基恶唑，移波剂为1,4-双(5-苯基恶唑)苯或对-双-(σ-甲基苯乙烯基)苯。

本发明的可分离、检测锝的树脂的制备方法是：在水中加入聚乙烯醇溶液搅拌至其溶解；在二氯甲烷中加入闪烁树脂，充分搅拌至其完全溶解；将前述两混合均匀的溶液混合搅拌至二氯甲烷完全挥发，闪烁树脂材料进入水相分散后进行抽滤处理，固体产品物取出干燥处理，再将树脂和甲基三乙基氯化铵(aliquat·336)按质量比4:1配比，然后用无水乙醇溶解，充分振荡后使aliquat·336充分附着于树脂材料上，再将其取出在50℃左右温度旋蒸去除有机相，充分洗涤后干燥处理，得到可分离、检测锝的树脂。

本发明的闪烁树脂制备方法为：甲苯或乙烯基甲苯溶液中分别加入质量比为0.50％-3.00％的2,5-二苯基恶唑(PPO)，质量比为0.01％-0.03％的1,4-双(5-苯基恶唑)苯(POPOP)或等量的对-双-(σ-甲基苯乙烯基)苯，再加入质量比为0.5％-1.5％的偶氮二异丁腈，溶解摇匀备用；配制5g/1L的聚乙烯醇溶液；取5mL-20mL聚乙烯醇溶液，加入140mL去离子水，搅拌并加热至65℃，加入1mL-20mL的苯乙烯溶液或乙烯基甲苯溶液，之后缓慢升高温度至75℃-85℃，持续2h之后升温至90℃持续30min，停止反应，将产物倒入烧杯中，洗涤，干燥，得到闪烁体树脂。

本发明的树脂具体制备方法为：在500mL超纯水中加入聚乙烯醇溶液5.0mg，搅拌至其溶解；再在5.0g闪烁体树脂加入约50.0mL二氯甲烷，搅拌至其完全溶解，将前述的两溶液混合均匀，搅拌至二氯甲烷完全挥发，闪烁树脂材料进入水相分散，抽滤分离出树脂后干燥处理，树脂和aliquat·336以4:1配比，用无水乙醇溶解，振荡器24h左右，充分使aliquat·336附着于树脂材料，将其取出保持50℃左右温度，旋蒸去除有机相。

当含有放射性核素锝的溶液与本发明的塑料闪烁树脂接触时，锝被富集至树脂中，其他核素基本不被富集。锝发出的β射线射入塑料闪烁体基质中时，第一发光物质被其放出的电子激发而发光，同时移波剂使最终光的发射波长可以与光电倍增管匹配，将光信号转化为电信号而检测，从而达到富集与检测一体的目的。

本发明合成的树脂是具有分离检测功能的新型材料，将柱体系与检测系统相连，树脂装柱将锝分离富集后，即可用于检测系统在线检测。

附图说明

图1为本发明所制得的A336闪烁树脂电镜扫描图。

图2为本发明所制得的塑料闪烁体树脂的红外表征。

图3为本发明的塑料闪烁体树脂的荧光发射光谱。

图4为本发明的塑料闪烁体树脂的热稳定性分析。

图5为本发明的酸度对闪烁体树脂对吸附Re的影响。

图6为本发明的接触时间对闪烁树脂吸附Re的影响。

图7为本发明干扰下双功能闪烁树脂材料对吸附Re的影响。

表1为本发明闪烁体树脂液闪测量结果。

具体实施方式

以下为本发明的最佳实施例。

准确移取500mL超纯水，至500mL的烧杯中，在其中加入聚乙烯醇溶液5.0mg，搅拌至其溶解；再称取5.0g闪烁体树脂于三口烧瓶中，准确移取二氯甲烷约50.0mL。搅拌24h左右至其完全溶解，将两混合均匀的溶液共同倒入三口烧瓶，搅拌，至二氯甲烷完全挥发，闪烁树脂材料进入水相分散，布氏漏斗抽滤，产品物取出至玻璃皿中，烘箱干燥。后用树脂和aliquat·3364:1配比，称取合适量的树脂材料和对应的aliquat·336(甲基三乙基氯化铵)放入试剂瓶中，无水乙醇溶解，振荡器24h左右，充分使aliquat·336附着于树脂材料，将其取出放入烧瓶中，保持50℃左右温度，旋蒸去除有机相。用去离子水洗涤至少5次后抽滤，烘箱进行干燥，制得功能闪烁树脂材料。

本实施例中闪烁树脂制备方法为：甲苯或乙烯基甲苯溶液中分别加入质量比为0.50％-3.00％的2,5-二苯基恶唑(PPO)，质量比为0.01％-0.03％的1,4-双(5-苯基恶唑)苯(POPOP)或等量的对-双-(σ-甲基苯乙烯基)苯，再加入质量比为0.5％-1.5％的偶氮二异丁腈，溶解摇匀备用；配制5g/1L的聚乙烯醇溶液；取5mL-20mL聚乙烯醇溶液，加入140mL去离子水，搅拌并加热至65℃，加入1mL-20mL的苯乙烯溶液或乙烯基甲苯溶液，之后缓慢升高温度至75℃-85℃，持续2h之后升温至90℃持续30min，停止反应，将产物倒入烧杯中，洗涤，干燥，得到闪烁树脂。

以实施例得到的产物表征及相关的试验结果如下：

(1)闪烁树脂电镜扫描图

图1可清晰地看见所用的A336吸附基团材料很好地包裹在了闪烁树脂表面，表面变得紧实饱满，即可证明成功取得了目标树脂材料。

(2)闪烁树脂的红外表征

由图2可知，与基体材料闪烁树脂相比，波数1463cm

(3)闪烁体树脂的荧光光谱

由图3可知，基体材料闪烁树脂和所合成材料A336闪烁树脂的荧光谱图，由图可知，两种树脂材料，均在420nm波长处获得最大发射强度，符合光电倍增管的最佳检测范围。即可知将闪烁树脂作为基体材料，用A336吸附剂包裹至其表面作为吸附基团，使其合成新的树脂材料后，其仍具有荧光性能，故可作为Tc的元素在线分析材料。

(4)闪烁体树脂热重分析

由图4可知所合成的树脂材料热稳定性较好，在<200℃范围内质量损失仅为3.37％，在T<330℃范围内质量损失为10.01％，故所合成的树脂材料在<200℃范围时，能在实际中具有良好的应用价值。

由于

(5)酸度对闪烁体树脂对吸附Re的影响

由图5而由图可知在pH范围(1.00～7.00)内，吸附均达到80％以上的，在pH为3.00或4.00时，吸附率达到最高，故在后续实验中考虑其他实验条件影响因素时，选择pH条件为3-4。

(6)接触时间对闪烁树脂吸附Re的影响

由图6而由图可知所合成的双功能闪烁树脂吸附

(7)阴离子干扰下双功能闪烁树脂材料对吸附Re的影响

由图7可得，在多种阴离子Cl-、CO

(8)闪烁体树脂液闪测量结果

由表1可知，在10ppb浓度Tc溶液体系下，经过测量，所合成的A336塑料闪烁树脂活度计数测量效率为液体闪烁分析手段可以准确标定溶液体系里面现有的锝浓度，满足对液体闪烁分析手段的代替要求，也证明了本专利合成的闪烁树脂可以达到集富集、检测于一体的效果。

表1液体闪烁测量与A336塑料闪烁测量效率对比