濕法氧化提取水中碳的方法優化

李磊 劉衛 馬玉華 李志強 鄧珂 曾林林 徐勇

1（衡陽師范學院 衡陽 421010）

2（中國科學院上海應用物理研究所 上海 201800）

14C是核設施流出物的主要放射性核素之一［1-3］，隨著日本福島第一核電站擬向太平洋排放超過120萬噸核污染水事件的發生，水中14C的測量越來越重要［4-5］。精確測定水樣14C含量需要耗時的化學程序和復雜的分析設備，液閃譜儀是測量分析14C最常用的儀器［6-7］。由于Suess效應的稀釋使得自然環境中的14C活度較低［8］，而環境水樣中的溶解碳濃度一般只有數十mg·L-1，這意味著需要大體積的水樣才能制備出可供液閃譜儀測量的足量的14C樣品。同時，由于水體中碳元素的化學形態多樣，為了保證液閃測量的可靠性與一致性，要將水中碳元素統一轉化為高純度的CO2后進行測量。通過強酸置換弱酸的原理即可實現將水中無機碳轉化成CO2；而有機碳的氧化方式更為復雜，有機碳預處理的常用方法有濕法氧化（Wet Oxidation，WO）和高溫催化氧化（High-Temperature Catalytic Oxidation，HTCO）［9-10］。Wang等［11］基于HTCO開發了一套14C自動化制備方案，但僅用于較高活度的核電廠液態流出物，并不適用于低活度、低濃度環境水的14C測量。濕法氧化的原理是利用氧化劑和活化劑產生以硫酸根自由基（SO4-·）和羥基自由基（·OH）為主的強氧化性自由基，與水樣中的有機物發生反應使其化學鍵斷裂，最終將有機化合物礦化為CO2和H2O［12］，因進樣量大等優點更適用于低活度、低濃度的環境水中14C的測量。Magnusson等［13］和Ahn等［14］采用過硫酸鉀-硝酸銀氧化體系，研究了應用于核設施液態流出物的14C分析方法，該體系適合將簡單有機物氧化成CO2。……