钚是一种人工放射性核素，通常作为核燃料使用，具有极强的化学毒性。散布于环境介质中的钚，可通过各种途径(如吸入、食入、皮肤、伤口渗入)进入人体，造成危害^[1]。为了保护环境及人员的健康，需要对含钚的放射性废物进行分析和处置。通常，固体放射性废物是通过密闭封存的方法进行处置，而液态放射性废物的处置却比较繁琐，处置成本很高^[2]。

聚合氯化铝价格低廉、对工业废水的处理效果良好，且不易造成二次污染，所以它是目前使用最广泛的一种无机絮凝剂，广泛应用于造纸、石油、化工、冶金等等工业废水的处理^[3-5]，但聚合氯化铝用于放射性废液的处理还未见报道。

笔者利用聚合氯化铝对放化实验室产生的以钚为主的放射性废液进行处理，结果表明，聚合氯化铝能够有效降低放射性废液中钚含量。在实际应用中，经聚合氯化铝絮凝去除钚后的放射性废液，可作简易排放处理，絮凝后的少量沉淀可按固体放射性废物处置，从而大大降低处理费用。

1 实验器材和方法 1.1 实验器材

ORTEC - R0900 - PPS 230 α谱仪; 电沉积制源装置(自制); 离子交换柱(内径4mm，柱高60mm); 离心机; 不锈钢圆片、铂电极、电热板、容量瓶、聚四氟乙烯烧杯等。化学试剂包括强碱性阴离子交换树脂Dowex1 × 4，50 ~ 100目，Cl -型，美国Dow Chemical Co.生产，用硝酸溶液浸泡，使之转化为NO3^-型，湿法装柱; 浓硝酸: (GR); 浓盐酸: (GR); 无水乙醇: (GR); 氨水: (GR); 氨磺酸: (AR); 还原铁粉: (AR); 硝酸铵: (AR); 无水氯化钙，(AR); 氯化镁，(AR); 聚合氯化铝，新钢三得利水处理技术分公司生产; ²³⁹Pu标准源溶液，活度4.32 Bq /L。

1.2 实验方法 1.2.1 放射性废液中钚分析

放射性废液中钚分析流程^[6] : ①将某放化实验室所产生的放射性废液用快速滤纸过滤，从中取出3L，往样品中加入无水氯化钙、氯化镁，待完全溶解，再缓慢加入浓氨水，调节溶液的pH值为9 ~ 10，静置。②抽去上层清液，将余下的少量清液和沉淀一并转入离心管中离心分离，弃去清液，用硝酸溶液洗涤原烧杯，并用洗涤液溶解离心管中的沉淀，供分析用。③往上述溶液中加入氨基磺酸亚铁、亚硝酸钠溶液进行还原、氧化，使溶液中钚的价态调整为Pu⁴⁺，放置后，在电热板上煮沸，使过量的氧化剂完全分解，冷却至室温。将上述溶液通过离子交换柱，用硝酸溶液洗涤原烧杯，洗涤液一并通过离子交换柱。依次用盐酸溶液、硝酸溶液、蒸馏水洗涤离子交换柱。用盐酸-氢氟酸溶液解吸钚，解吸液收集在小烧杯中，用电热板缓慢蒸干。用硝酸铵-硝酸溶液洗涤小烧杯，并将其转移到电沉积槽中。④将电沉积槽置于冷水浴中，不锈钢片为阴极，铂丝为阳极，极间距离为4 ~ 5mm，电流密度在700mA下，电沉积60 min，然后再加入数滴浓氨水，继续电沉积1 min，断开电源，弃去电沉积液，依次用蒸馏水、氨水、无水乙醇洗涤镀片，红外灯下烘干。将电镀片(活性区面积为165mm²)置于低本底α谱仪中，在钚的特征能量(5.16MeV)范围内，测量Pu的放射性活度。

1.2.2 聚合氯化铝对放射性废液中钚的絮凝效果分析

分析流程: ①将放射性废液用快速滤纸过滤，从中取出18 L，平均分成6份，用氨水调节溶液的pH值为9 ~ 10，分别加入聚合氯化铝0、1、2、3、4、5g，搅拌，静置，备用。②以下处理方法同1.2.1流程的① ~ ④。

1.2.3 本底样品分析

为了确保实验结果的准确性，需要进行本底样品分析实验，实验流程为:取纯净水3L，按1.2.1流程中的① ~ ④操作，测量Pu的放射性活度。

1.2.4 Pu的全程放化回收率的测定

钚全程放化回收率的测定是通过采用测定已知活度的²³⁹Pu标准源溶液的方法进行的。具体操作流程为:取纯净水3L，加入已活度的²³⁹ Pu标准源溶液，使其中钚的活度为8.64mBq /L，按1.2.1中① ~ ④操作，并按式(1)计算Pu的全程放化回收率Y:

(1)

式中: N₁—测得水中²³⁹ Pu的净计数率，cps; N₀—水中已知²³⁹Pu的计数率，cps。

1.2.5 样品测量 1.2.5.1 ORTEC - R0900 - PPS230α谱仪的能量刻度和探测效率标定

使用²³⁹Pu参考源(活度93.0Bq)标定α谱仪的探测效率，用^239+238Pu参考源(活度38.7Bq)对仪器进行能量刻度，α谱仪的探测效率和能量刻度结果。α谱仪在参考源的活性区面积为165mm²、与探头间的距离12mm、测量时间86 400s的情况下，探测效率为18.6%，能量分辨率为34.63keV，方法探测限为2.39 × 10^-4cps。

1.2.5.2 Pu的放射性活度计算

Pu的放射性活度按式(2)计算:

(2)

式中: A—试样中Pu的放射性活度，Bq /L; N—试样源的净计数率，cps; E—仪器对Pu的探测效率，%; Y—Pu的全程放化回收率，%; V—分析样品的体积，L。

2 结果 2.1 钚全程放化回收率测定结果

钚全程放化回收率的测定是通过采用测定已知活度的²³⁹Pu标准源溶液的方法进行的。实验结果列于表 1。由表 1可见，对活度为8.64mBq /L的²³⁹Pu标准源溶液测量的全程放化回收率为64.37%，此值可近似作为实际样品中钚分析的全程放化回收率。

2.2 空白实验结果

为了确保实验结果的准确性，需要进行空白实验，空白样品中钚分析结果列于表 2。由表 2可以发现，空白样品中钚分析结果小于方法探测限，证明实验中所用的水、化学试剂及方法流程等不会对实验结果造成影响。

2.3 放射性废液中钚分析

放射性废液中钚分析结果列于表 3。由表 3中所列数据可以发现，某放化实验室所产生的放射性废液中钚的量为5.35mBq /L，由于α谱仪的能量分辨率为34.63keV，无法区分²³⁹Pu和²⁴⁰ Pu，所以所测得放射性废液中的钚的量应为²³⁹Pu和²⁴⁰ Pu两种同位素的量之和。

2.4 聚合氯化铝对放射性废液中钚的絮凝效果

聚合氯化铝对放射性废液中钚的絮凝效果实验分析数据见表 4和图 1所示。

表 4和图 1为聚合氯化铝对放射性废液中钚的絮凝效果，由实验结果可以发现:放射性废液中钚的剩余量随聚合氯化铝的加入明显减小，在3L放射性废液中，当聚合氯化铝的加入量为3g时，钚的剩余量减小为方法探测限以下。

3 讨论

聚合氯化铝絮凝剂(PAC，化学分子式为[Al₂(OH)_nCl_6-n]_m，(m < 10，n = 1 ~ 5))，是一种高分子无机絮凝剂，其中Al³⁺的水解产物有很好的絮凝作用，并借助范德华力和黏结架桥作用不断地结合凝聚，逐步扩大形成絮体，这些絮体对放射性废液中的钚具有强烈的吸附作用，这种强烈的吸附作用使放射性废液中钚的含量明显减小。

在对放化实验室产生的含钚放射性废液处理时，可先往放射性废液中加入适量聚合氯化铝，使放射性废液中的钚通过絮凝与溶液分离，再将上层清液抽出，作简易排放处理，剩余残渣按固体放射性废物处置，从而大大减小含钚放射性废液处理的难度与经济代价。