DB32 T 3584—2019 水中铅-210的测定冠醚树脂色层法.pdf

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资源描述

1、 ICS 13.030.99 Z 05 DB32 江 苏 省 地 方 标 准 DB32/T 3584-2019 水中铅 -210 的测定 冠醚树脂色层法 Determination of lead-210 in water Crown ether resin chromatography method 2019 - 04- 08 发布 2019 -04-30 实施 江 苏 省 市 场 监 督 管 理 局 江 苏 省 生 态 环 境 厅 发布 DB32/T 3584-2019 I 目 次 前言 . II 1 适用范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 方法原理 . 1 4 试剂和材料 .

2、1 5 仪器和设备 . 2 6 样品 . 2 7 铅载体配制及标定 . 3 8 仪器刻度 . 4 9 结果计算与表示 . 5 10 精密度和准确度 . 5 11 质量保证和质量控制 . 6 12 废物处理 . 7 13 注意事项 . 7 附录 A(资料性附录) 正确使用本标准的说明 . 9 DB32/T 3584-2019 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 给出的规则进行编写。 本标准附录 A 为资料性附录。 本标准由江苏省生态环境厅提出并归口。 本标准主要起草单位:江苏省核与辐射安全监督管理中心。 本标准主要起草人:张起虹、王利华、孙恋君、周程、陶盛辉、 蒋若澄 、王文军。 DB3

3、2/T 3584-2019 1 水中 铅 -210 的测定 冠醚树脂色层法 警告:本标准应用到硝酸、盐酸、硫酸、硝酸铅、微量放射性物质,为避免强酸腐蚀、毒性损害和吸入 微量的放射性粒子,建议做好个人防护,在通风橱内操作, 且 通风橱的负压不能太大,以免产生空气扰 动。 1 适用范围 本标准规定了冠醚树脂色层法测定水中铅 -210的原理、化学试剂、仪器、操作流程、质量控制等内 容。 本标准适用于环境水和废水中铅 -210的测定。 典型条件下,方法探测下限可达 2.0 mBq/L。具体内容参见附录 A.1。 2 规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡 是注日期的引用文件,仅注日期

4、的版本适用于本标准 ; 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T 11682 低本底 和 /或 测量仪 HJ/T 61 辐射环境监测技术规范 HJ 493 水质 样品的保存和管理技术规定 HJ 494 水质 采样技术指导 HJ 495 水质 采样方案设计技术规定 3 方法原理 水样中加入稳定铅载体,与氢氧化铁共沉淀,吸附载带水中铅元素。盐酸溶解沉淀,冠醚树脂吸附 铅,柠檬酸铵溶液解吸,硫酸钠沉淀铅,以硫酸铅沉淀形式称重,平衡一个月后测量其子体铋 -210 的 射 线,推算出样品中铅 -210 的含量。 4 试剂和材料 除非另有说明,分析时均使用符合国家标准的分析纯化学试剂,实

5、验用水为新制备的去离子水或蒸 馏水,所有试剂都不具有可测到的 放射性。 4.1 盐酸( HCl), 36 %38 %( m/m)。 4.2 盐酸( HCl), 1.0 mol/L。 DB32/T 3584-2019 2 4.3 盐酸( HCl), 2.0 mol/L。 4.4 硝酸( HNO3), 65 %68 %( m/m)。 4.5 硝酸( HNO3), 8.0 mol/L。 4.6 硝酸( HNO3), 1.0 mol/L。 4.7 硝酸( HNO3), 0.1 mol/L。 4.8 硫酸( H2SO4), 95.0 %98.0 % ( m/m)。 4.9 硫酸( H2SO4), 2.0

6、 mol/L。 4.10 无水乙醇( C2H5OH),纯度 98.0 %。 4.11 氨水( NH4OH), 28 % 30 %( m/m)。 4.12 过氧化氢( H2O2), 30 %。 4.13 高锰酸钾( KMnO4),纯度 99.0 %。 4.14 高锰酸钾溶液( KMnO4), 2 %( m/V)。 4.15 三氯化铁( FeCl3),纯度 99.0 % 4.16 三氯化铁溶液( FeCl3),约 20 mg Fe3+/mL, 1 mol/L 盐酸溶液 ( 4.2) 。 4.17 抗坏血酸( C6H8O6),纯度 99.0 %。 4.18 抗坏血酸溶液, 0.5 mol/L。 4.

7、19 无水硫酸钠( Na2SO4),纯度 99.0 %。 4.20 饱和硫酸钠溶液。 4.21 硝酸铅( Pb( NO3) 2),纯度 99.9 %。 4.22 铅载体,约 10 mgPb2+/mL, 0.1 mol/L 硝酸溶液。 4.23 柠檬酸铵,纯度 99.0 %。 4.24 柠檬酸铵溶液, 0.05 mol/L。 4.25 铅 -210 标准溶液, 活度浓度值推荐 1.0 Bq/g。需经国内外权威机构认定或计量检定机构检定,并 持有相应的活度浓度证明。 4.26 冠醚树脂(锶树脂或铅树脂, 50 m 100 m, 1.0 mg 树脂 /柱,铅交换容量: 30 mg/g)。 5 仪器和

8、设备 5.1 低本底 /测量仪:仪器的性能指标应满足 GB/T 11682 的要求。 5.2 测量盘:带有边沿的不锈钢圆盘,圆盘的质量厚度至少为 2.5 mg/mm2,测量盘的直径取决于仪器 探测器的直径及样品源托的大小。 5.3 分析天平:感量 0.1 mg。 5.4 离心机,转速大于 5000 转 /分钟。 5.5 冠醚树脂交换柱,柱高 20 cm,内径: 1 cm,上端储液槽 100 mL。 5.6 一般实验室常用仪器和设备。 DB32/T 3584-2019 3 6 样品 6.1 样品的采集与保存 水体样品的代表性、采样方法和保存方法按 HJ/T 61、 HJ 493、 HJ 494、

9、 HJ 495 进行。 采样前将采样设备清洗干净,并用原水冲洗聚乙烯采样桶 3 遍,水样采集后加入硝酸( 4.4)酸化 至 pH=1 2,以减少放射性物质被器壁吸收所造成的损失。水样采集后,应尽快分析测定,水样保存期 不得超过 6 个月。采样量不宜少于 15 L。 若要测量澄清的水样,可通过过 滤或静置使悬浮物下沉后取上清液。 6.2 样品的制备 6.2.1 量取 5 L 已酸化水样置于烧杯中,准确加入 2 mL 铅载体( 4.22),边搅拌边滴加高锰酸钾溶液 (4.14), 直至水样呈现稳定的紫色,静置 10 min。 6.2.2 加入 5 mL 三氯化铁溶液( 4.16),不断搅拌直至分散

10、均匀。 6.2.3 烧杯置于电热板上加热至 50 60 后移出,边搅拌边缓慢滴加氨水 (4.11),直至 pH=8.5 9.2 (用精密 pH 试纸测定),每隔半小时搅拌一次,直至无上悬浮物,静置过夜。 6.2.4 沉淀完全沉积于烧杯底部后,倾 倒或虹吸上清液,离心或过滤,用去离子水清洗烧杯和滤纸 3 次, 弃去滤液。 6.2.5 用 10 mL 盐酸( 4.3)溶解沉淀,沉淀溶解液 过滤 收集于 100 mL 烧杯中。用 10 mL 盐酸( 4.3) 分 3 次 清洗滤纸,清洗液合并入烧杯。 6.2.6 沉淀溶解液如出现褐色沉淀,可向烧杯中滴加两滴过氧化氢( 4.12),在电热板上微沸 3

11、min。 6.3 冠醚树脂的填装和过柱 6.3.1 冠醚树脂 的填装: 冠醚树脂 用去离子水浸润,交换柱 ( 5.5) 下端使用玻璃纤维填塞,树脂装入 交换柱内,上端使用玻璃纤维封堵。用 10 mL 硝 酸 ( 4.5) 淋洗, 备用。 6.3.2 过柱:滤液 ( 6.2.5) 转入交换柱储液池内,依靠重力过柱。 6.3.3 洗涤:当滤液流至交换柱上端玻璃纤维与树脂交界处,依次用 20 mL 盐酸( 4.3)、 10 mL 硝酸( 4.6) 和 30 mL 硝酸( 4.7)洗涤。 6.3.4 解吸:当洗涤溶液流至交换柱上端玻璃纤维 与 树脂交界处,加入 20 mL 柠檬酸铵溶液( 4.24)解

12、 吸,解吸液用 100 mL 烧杯接收。 6.3.5 沉淀: 向解吸液中 加入两滴硫酸( 4.9),再加入 1 mL 饱和硫酸钠溶液( 4.20)。沿烧杯内壁持续 搅拌 1 min 以上 ,直至出现大量白 色沉淀。 6.3.6 制样:沉淀 在铺有已恒重的慢速定量滤纸的 可拆卸式漏斗 上抽吸过滤 ,依次用去离子水和无水乙 醇( 4.10) 各 10 mL 洗涤 沉淀 。沉淀 连同滤纸 置于 45 烘箱中烘 1 h 以上 , 直至 恒重 , 制成样品源, 并 以硫酸铅的形式计算 铅的 化学回收率 。 样品源 置于干燥器内保存 、 待 测 。 6.3.7 测量:样品源放置一个月平衡后, 置于测量盘(

13、 5.2)上, 在低本底 /测量仪( 5.1)上测量铋 -210 的 计数率, 样品源的 测量时间计算参见附录 A.2。 DB32/T 3584-2019 4 7 铅载体配制及标定 7.1 配制:准确称取硝酸铅( 4.21)约 4g,转入 250 mL 烧杯中,加入 100 mL 硝酸( 4.7),搅拌直至全 部溶解,定容于 250 mL 容量瓶。 7.2 标定:取四个 100 mL 烧杯,分别加入 2 mL 铅载体溶液、 20 mL 去离子水、两滴硫酸( 4.9)和 1 mL 饱和硫酸钠溶液( 4.20),充分搅拌 1 min 以上,直至出现大量白色沉淀。 沉淀 在铺有已恒重的慢速定 量滤纸

14、的 可拆卸式漏斗 上抽吸过滤 ,依次用去离子水和无水乙醇( 4.10) 各 10 mL 洗涤 沉淀 。 沉淀 连同 滤纸 置于 45 烘箱中烘 1 h 以上 , 直至 恒重 。滤纸两次质量之差即为硫酸铅沉淀的质量。 7.3 测量: 沉淀连 同 滤纸 置于测量盘( 5.2)上, 在低本底 /测量仪 ( 5.1) 上测量 计数率。 计数率 应保持在 仪器 本底 计数率的 3 倍标准偏差范围内,否则应更换硝酸铅或采用 测得的 计数率代替仪器本 底 的 计数率。 7.4 计算:铅载体( Pb2+)含量按公式( 1)计算: 42 PbSO pbPb MMmm . (1) 式中: Pbm 铅载体( Pb

15、2+)含量, mg/mL; m 滤纸两次质量之差, mg; pbM 铅的分子量, 207.2 g/mol; 4PbSOM 硫酸铅的分子量, 303.25 g/mol。 8 仪器刻度 8.1 取六个 100 mL 烧杯,分别加入 2 mL 铅载体溶液( 4.22)、 1 mL 铅 -210 标准溶液( 4.25)和 10 mL 盐酸溶液( 4.3),充分搅拌,按照 6.2 6.3 步骤操作, 制成标准样品源, 按照公式( 2)计算。 8.2 效率计算 AYNNE bs 60 )( . (2) 式中: E 仪器对铋 -210的探测效率, %; sN 标准样品 源 的 计数率, min -1; bN

16、 仪器本底的 计数率, min -1; DB32/T 3584-2019 5 60 分钟转换为秒的系数; Y 铅的化学回收率, %; A 加入铅 -210标准溶液的活度, Bq。 8.3 六个刻度样品均 要在低本底 、 测量仪的每个探头上测量 2 h 以上,每个探头的探测效率取六次 测量的平均值。 9 结果计算与表示 9.1 结果计算 水样中铅 -210 放射性活度浓度 CPb( Bq/L),按照公式( 3)进行计算。 VEY NNC bx Pb 60 )( . (3) 式中: PbC 铅 -210的活度浓度, Bq/L; xN 样品源的 计数率, min -1; bN 仪器本底的 计数率,

17、min -1; 60 分钟转换为秒的系数; Y 仪器对铋 -210的探测效率, %; E 仪器对铋 -210的探测效率, %; V 分析水样的体积, L。 9.2 结果表示 当测定结果小于 0.1 Bq/L 时,结果保留到小数点后三位,测定结果不小于 0.1 Bq/L 时,结果保留 三位有效数字。不确定度计算参见附录 A.3。 10 精密度和准 确度 10.1 精密度 6 家实验室分别对活度为 0.153 Bq/L 和 1.77 Bq/L 的铅 -210 标准样品进行了测定: 实验室内相对标准偏差分别为: 2.1 % 9.2 %、 0.84 % 3.1 %; 实验室间相对标准偏差分别为: 14

18、.0 %、 3.8 %; 重复性限为: 0.021 Bq/L、 0.14 Bq/L; 再现性限为: 0.061 Bq/L、 0.23 Bq/L。 DB32/T 3584-2019 6 10.2 准确度 6 家实验室分别对活度为 0.153 Bq/L 和 1.77 Bq/L 的铅 -210 标准样品进行了测定: 相对误差分别为: 0.94 %25.3 %、 1.0 %7.3 %; 相对误差最终值分别为:( 9.118.6) %、( 3.05.0) %。 11 质量保证和质量控制 11.1 仪器稳定性 11.1.1 仪器本底泊松分布检验 仪器本底计数应满足泊松分布 。 每年至少进行一次本底计数 的

19、 泊松分布检验,如果本底很低,可用 一定活度的标准源代替。 选择一个工作日或一个工作单元(如完成一个或一组样品测量所需的时间)为检验的时间区间,在 该时间区间内,测量 10 20 次相同时间间隔的本底计数,按照公式( 4)计算 2 的值, 并与 2 分布 表 中与选定显著水平的分位数进行比较 ,检验仪器 本底计数 的泊松分布。 N Sn 22 )1( . (4) 式中: 2 统计量值; n 所测本底的次数 ; S n次本底计数的标准偏差; N n次本底计数的平均值,也是按泊松分布计算的本底计数的方差 。 11.1.2 仪器本底、效率质量控制 使用质量控制图检验仪器的稳定性,以保证日常工作的一致

20、性。 在仪器工作电压以及 其他可调参数均固定不变的情况下,定期以固定的测量时间测量仪器的本底和 参考源的计数效率,绘制仪器本底和效率质控图。 参考源推荐使用锶 -90-钇 -90 电镀源,电镀源活性区直径不小于 25 mm,表面粒子发射率不少于 ( 102 103)粒子数 /( min2)。 本底测量频次: 1 次 /月,测量时间取 60 240 min,每次测量 3 次以上,取算术平均值;效率测量 频次: 1 次 /月,测量时间取 5 10 min,每次测量 3 次以上,取算术平均值。 当积累 20 个以上数据后,以计数率为纵坐标,日期(或测量次序)为横坐标,绘制质量控 制图, 在平均值 n

21、的上下各标出控制线( n3)和警告信线( n2)。若定期测量的本底计数率或效率在警告 线内,则表示仪器性能正常;若本底计数率或效率超过控制线或两次连续同侧超过警告线,则表示仪器 可能不正常,应及时寻找故障原因;若测量结果长期(连续 7 次)偏于平均值一侧,说明仪器性能发生 DB32/T 3584-2019 7 系统偏差,须绘制新的质量控制图。 11.1.3 平行双样的测定 每批次( 20)样品,随机抽取 10 % 20 %的样 品进行平行双样测定,样品数量少于 10 个时,应 至少测定 1 个平行样。 平行双样测定结果的相对偏差 35%,也可按照公式( 5)进行判断。 )(221 yUyy .

22、 (5) 式中: 1y 样品测量结果, Bq/L; 2y 平行样测量结果, Bq/L; )(yU 样品测量不确定度(置信水平 95 %), Bq/L。 11.2 加标回收率的测定 每批次( 20)样品,随机抽取 5 % 10 %的样品,加入一定量的铅 -210 标准溶液(每次加入的铅 -210 总活度不得超过样品活度的 3 倍)作加标回收率测定;样品数量少于 10 个时,应至少测定 1 个 加标回收率。 加标回收率应控制在 70 % 130 %之间,也可按照公式( 6)进行判断。 1 22 refla bn UU XxE . (6) 式中: nE 加标回收测量结果比率值; x 加标回收量, B

23、q; X 加标量, Bq; labU 实验室测量不确定度(置信水平 95 %), Bq; refU 所加标准物质的不确定度(置信水平 95 %), Bq。 11.3 实验室全过程空白试剂测定 每更新一批试剂均需进行全过程空白试剂测定。计算几个空白样品计数率的平均值和标准偏差,并 检验其与仪器的本底计数率在 95%的置信水平下是否有显著性的差异,若存在显著性差异,则采用实 验室全过程空白试剂的本 底计数率代替仪器本底计数率。 DB32/T 3584-2019 8 12 废物处理 实验中产生的废液或废渣应按有关要求安全处理。 13 注意事项 13.1 分析纯硝酸铅粉末中可能含有一定的天然放射性核素

24、,配置铅载体时,应核查载体的空白放射性 水平,选用低水平的铅载体。 13.2 为了提高方法分析效率,可 记录样品过柱的起止时间, 在样品源放置 5 天后对其子体铋 -210 进行 计数,并通过衰变校正推算原始铅 -210 的放射性活度浓度。 13.3 采用冠醚树脂可实现铅 -210/钋 -210 联合测量。 DB32/T 3584-2019 9 附 录 A (资料性附录) 正确使用本标准的说明 A.1 探测下限 方法 探测下限 Ld( Bq/L)可近似表示为式( A.1): VEY t t t Nkk L b x x b d 60 )1()( . (A.1) 式中: dL 样品中铋 -210

25、探测下限, Bq/L; k 与预选的错误判断放射性存在的风险几率( )相应的标准正态变凉变量的上限百分数值; k 与探测放射性存在的 预选置信度( 1-)相应的值; bN 仪器本底的 计数率, min -1; xt 样品的测量时间, min; bt 本底的测量时间, min; 60 分钟转换为秒的系数; Y 铅的化学回收率, %; E 仪器对铋 -210 的探测效率, %; V 分析水样的体积, L。 如果风险几率( )和预选置信度( 1-)在同一个水平上,则 k= k= K。 若样品的计数率与本底接近,则探测下限 Ld( Bq/L)可近似表示为式( A.2): VEY t N L b b d

26、 60 22 . (A.2) 不同的 , K 值见表 A.1。不同探测器的探测下限典型值见表 A.2。 DB32/T 3584-2019 10 表 A.1 , K 值表 1- K K22 0.01 0.99 2.326 6.58 0.02 0.98 2.082 5.89 0.05 0.95 1.645 4.65 0.10 0.90 1.282 3.63 0.20 0.80 0.877 2.48 0.50 0.50 0 0 表 A.2 探测下限典型值 载体来源 路数 本底计数率 ( cpm) 探测效率 ( %) 取样量 ( L) 探测下限 ( mBq/L) 测量时间 ( min) 探测器灵 敏区

27、直径 化学回收 率 % 老铅配置 1 0.48 44.53 5.0 0.796 1440 50mm 80 2 0.40 44.51 5.0 0.727 3 0.34 44.13 5.0 0.676 4 0.56 43.31 5.0 0.884 5 0.45 43.96 5.0 0.781 6 0.45 44.41 5.0 0.773 7 0.31 44.29 5.0 0.643 8 0.34 43.76 5.0 0.682 优级纯硝酸 铅配置 1 1.14 44.53 5 1.23 2 1.10 44.51 5 1.21 3 1.14 44.13 5 1.24 4 1.14 43.31 5 1

28、.26 5 0.974 43.96 5 1.15 6 0.956 44.41 5 1.13 7 0.918 44.29 5 1.11 8 1.01 43.76 5 1.18 A.2 测量时间 测量时间可按照公式( A.3)估算: 22)( ENN NNNt bx bxxx . (A.3) 式中: xt 样品测量所需要的时间, min; xN 样品源的 计数率, min -1; DB32/T 3584-2019 11 bN 仪器本底的 计数率, min -1; E 预定的相对标准偏差。 A.3 不确定度 根据计算公式,不确定度分量包括计数不确定度分量 1u 、仪器探测效率不确定度分量 2u 、回

29、收率 不确定度分量 3u 、取样的不确定度分量 4u 和载体标定的不确定度 5。其中,计数不确定度 1u 见式( A.4)。 bx b b x x NN t N t N u 1 . (A.4) 式中: 1u 由测量仪器统计计数引起的不确定度; xN 样品源的 计数率, min -1; bN 仪器本底的 计数率, min -1; xt 样品的测量时间, min; bt 本底的测量时间, min。 合成不确定度 u 按(公式 A.5)计算: 2524232221 uuuuuu . (A.5) 扩展不确定度 U 由式( A.6) 计算: kuU . (A.6) 式中: U 扩展不确定度; k 包含因子,一般为 2,相应的置信度约为 95 %; u 合成不确定度。 _

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