М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2012) (1133850), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Вместе с тем, в ряде случаев определить радиоактивность 40К можно и по его β-излучению, в частности, с помощьюсчетчика Гейгера-Мюллера. В этом случае для правильной постановки экспериментанадо учитывать следующие обстоятельства:1. Счетчик Гейгера-Мюллера регистрирует с той или иной эффективностью любоеионизирующее излучение, проникшее внутрь детектора. Наивысшая эффективностьрегистрации (до 100%) достигается для β- и -частиц.
Однако проникающая способность -излучения очень мала, и для полного поглощения -частиц природных радионуклидов исследуемый препарат достаточно экранировать плотной бумагой. Эффективность счетчиков Гейгера-Мюллера к γ-излучению не превышает, как правило,1%.Таким образом, хотя при интерпретации полученных результатов следует учитывать возможный вклад в скорость счета - и -излучений других радионуклидов,существенно исказить измерение активности 40К может только наличие в образце βизлучающих нуклидов.2.
Скорость счета β-излучения пропорциональна концентрации радионуклида, еслииспользовать препараты с толщиной, равной или больше ¾ максимального пробегаβ-частиц в веществе (см. раздел 2.1, метод насыщенных слоев, уравнение 2.5). Так какчерез слой 0,75Rmax проходит менее 1% β-излучения, то в случае 40К это условие регистрации выполняется для препаратов с толщиной более 0,45 г/см2.
Таким образом,для измерения скорости счета солей калия можно использовать препараты толщинойоколо 2 мм, для порошкообразных образцов с насыпной плотностью более 0,4 г/см3 толщиной 1 см. При этом измерение серии препаратов необходимо проводить в одинаковых условиях (в частности, использовать препараты одинакового размера и толщины), соблюдая постоянство коэффициента регистрации .Цель работы. Определение содержания калия в ряде солей неизвестного состава иидентификация этих соединений. Оценка содержания калия в пищевых продуктах.Оборудование и материалы:Радиометр с торцовым счетчиком Гейгера-Мюллера.Кюветы для измерения.Набор солей калия.Пищевые продукты (кофе, чечевица и др.)78Выполнение работы.1.
Измеряют фон радиометрической установки.2. Измеряют скорость счета (Ic,,i) препаратов солей калия известного состава: KCl,KIO3, K2Cr2O7, K2CrO4;3. Измеряют скорость счета (Iпр,1) одного из трех препаратов солей калия неизвестного состава (номерами 1,2,3 могут быть зашифрованы K2SO4, KBr, KNO3);4. Измеряют радиоактивность (Iпр,2 и Iпр,3) двух препаратов пищевых продуктов (кофе,чай, чечевица, изюм, фасоль, гречневая и рисовая крупа);5. Измеряют скорость счета препарата зерна, выращенного на территории с повышенным содержанием 90Sr и 137Cs.Все измерения проводят 4 раза, продолжительность каждого 100 с.6.
Рассчитывают средние значения скорости счета (имп/с) для солей калия известногосостава (Īс,i,), фона (Īф), а также солей калия неизвестного состава и пищевых продуктов (Īпр,i). Для каждого препарата находят средние значение скорости счета за вычетом фона: Īэт,i = Īс,i Īф и Īx,i = Īпр,i Īф.
Рассчитывают погрешности (,t) определенияĪэт,i и Īx,i для 95%-ной доверительной вероятности, используя уравнения (1.19, 1.26 и1.33) и табл. П.2.7. Для серии солей известного состава строят график зависимости Īэт,i от процентногосодержания в них калия (эт.,i). Определяют коэффициент B линейной зависимости:Iэт.= B8. Вычисляют содержание калия (i, %) в соли неизвестного состава и в пищевыхпродуктах:i = (Īпр,i Īф)B19. Рассчитывают доверительную погрешность полученных значений i.10. Используя значение массовой доли калия в неизвестной соли, определяют ее химический состав.11.
Сопоставляют найденные значения i в пищевых продуктах с данными табл. 11.1и делают вывод о возможности применения используемой методики для оценки содержания калия.12. Определяют содержание калия в зерне, выращенном на загрязненной 90Sr и 137Csтерритории (авария на Чернобыльской АЭС). Сравнивают полученный результат сданными табл. 11.1. Объясняют, почему рассматриваемую методику нельзя применять для определения содержания калия в образцах, загрязненных техногенными радионуклидами.79РАБОТА 12. ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛМЕТОДОМ РАДИОАКТИВНЫХ ИНДИКАТОРОВРадиоактивные индикаторы – удобный, а в ряде случаев единственный методизучения адсорбции веществ на различных поверхностях и границах раздела фаз.
Дляисследования адсорбции органических веществ обычно применяют радионуклиды смягким β-излучением (3H, 14C, 35S), правила работы с которыми изложены в работе 7.Радиоактивность в этом случае измеряется с помощью жидкостных сцинтилляционных (ЖС) спектрометров, которые позволяют регистрировать радиоактивность от1Бк.Используя радионуклиды, количество вещества, адсорбированного твердым теломиз раствора, можно определять двумя способами:1) по радиоактивности твердой фазы;2) по изменению удельной радиоактивности (концентрации) раствора адсорбата.В первом случае количество адсорбированного вещества определяют непосредственно по радиоактивности твердой фазы, и при использовании соединений с высокойудельной радиоактивностью могут быть обнаружены сверхмалые количества адсорбата. Например, для содержащего тритий соединения с удельной радиоактивностью 1ТБк/ммоль (в каждой молекуле один атом трития) с помощью ЖС спектрометрииможно определить до 10-15 моль адсорбированного вещества.
Объектами исследования являются, как правило, вещества с малой адсорбционной емкостью, например,полимерные пленки. Максимальная эффективность регистрации излучения с помощью ЖС спектрометра в этом случае достигается тогда, когда пленки прозрачны длявидимого света.Если адсорбция определяется по радиоактивности твердой фазы (например, полимерной пленки), то адсорбент отделяют от раствора, помещают во флакон с жидкимсцинтиллятором и измеряют скорость счета. Адсорбцию Г (мг/м2) рассчитывают поформуле:I(12.1), m Ауд S удгде I – скорость счета (за вычетом фона) адсорбента (имп/мин); Aуд. - удельная радиоактивность меченого соединения в имп/(мин∙мг); m – масса адсорбента (г); Sуд.
– удельная поверхность адсорбента (м2/г); - эффективность регистрации -излучения (см. ниже).Следует отметить, что для объективного измерения адсорбированной радиоактивности необходимо тщательно планировать и проводить эксперимент, в частности,учитывать возможность десорбция вещества при отделении адсорбента и промыванияего от остатков раствора.Во втором случае адсорбцию Г (мг/м2) определяю по разности концентраций исходного и равновесного раствора адсорбата:c c V(12.2), 0m S удгде со и с – начальная и равновесная концентрация раствора (мг/мл), V – объем раствора(мл), m - масса адсорбента (г), Sуд- удельная поверхность адсорбента (м2/г).Равновесную концентрацию раствора адсорбата, которая пропорциональна80удельной радиоактивности этого раствора, вычисляют по скорости счета (за вычетом фона) его аликвотной части V1, используя зависимость вида:IIc об.(12.3), V1 Ауд Ауд.где I – скорость счета (имп/мин) раствора адсорбата объемом V1 (мл); Iоб.
– объемная скорость счета (имп/минмл) равновесного раствора адсорбата; Aуд. - удельная радиоактивностьадсорбата в имп/(мин∙мг); ε – эффективность регистрации β-излучения.Таким же способом, измерив объемную скорость счета раствора до внесения адсорбента, можно установить и начальную концентрацию с0. Однако значение с0 обычнорассчитывают, зная массу адсорбата и объем исходного раствора.Необходимо отметить, что надежное определение величины адсорбции по способу 2) возможно только в случае значительного (более 10%) изменения концентрациираствора, так как относительная погрешность измерения радиоактивности может достигать нескольких процентов.
Как правило, таким способом определяют адсорбциюна пористых и порошкообразных веществах с развитой поверхностью: активированном угле, силикагеле, гидроксиаппатите и др. При этом желательно использовать небольшие объемы раствора адсорбата.При изучении адсорбция меченных тритием и/или углеродом-14 соединений с помощью ЖС спектрометра RackBeta 1215 эффективность регистрации можно установить с помощью «калибровочной кривой гашения» – зависимости эффективности регистрации β-излучения трития (углерода) от отношения скорости счета в энергетических каналах спектрометра.
Проведение калибровки прибора описано в практическойработе 8. В настоящей работе можно использовать калибровочные кривые, приведенные на рис. 12.1, которые получены для жидких сцинтилляторов на основе диоксана(«Брей», ЖС-8), толуола (ЖС-106, ЖС-7А), ксилолов (OptiPhase, Ultima Gold).Рис.
12.1. Кривая гашения для определения эффективности регистрации -излучениятрития (1) и углерода-14 (2) при измерении радиоактивности с помощью ЖС спектрометра RackBeta 121581Цель работыПостроить изотерму адсорбции поверхностно-активного вещества, меченного тритием или углеродом-14, на одном из высокопористых адсорбентов.Оборудование, материалы и реактивыЖидкостной сцинтилляционный спектрометр, сцинтилляционная жидкость, флаконы,центрифуга, шейкер, весы, микродозаторы переменного объема и наконечники к ним,микропробирки с крышкой типа Эппендорф.Раствор поверхностно-активного вещества (додецилсульфат натрия, бромид додецилтриметил аммония, альбумин и др.), меченного 3H или 14C; адсорбент (активированный уголь, мезопористый силикагель и др.); дистиллированная вода или другой растворитель (в зависимости от исследуемого вещества).Выполнение работы1.
Получают у преподавателя исходный раствор адсорбата и адсорбент, а также конкретный план работы, в котором указаны: 1) удельная радиоактивность адсорбата иконцентрация его раствора, 2) примерные значения начальных концентраций раствора адсорбата (с0,i), которые будут использоваться для определения значений Гi, 3)объемы равновесных растворов адсорбата, отбираемых для измерения скорости счета,4) плотность растворителя, 5) удельная поверхность адсорбента.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
