La réglementation concernant l’analyse des isotopes de Ra dans l’eau exige des limites de détection très base. La résine MnO2 facilite la séparation du radium dans des échantillons volumineux et sert donc comme méthode alternative. Les résultats présentés ici sont issus des travaux réalisés par Moon et al.1.
Différents paramètres tels que le pH, le temps de réaction, la quantité de résine, l’effet de sel et le débit, ont été évalués dans le cas de la séparation du radium sur la résine MnO2. Pour un certain nombre de ces expériences, le radium est tracé par le baryum-133.
D’après la figure 1, la résine MnO2 montre l’affinité la plus importante pour Ba-133 lorsque le pH de la solution est compris en 4 et 8.
 | | Figure 1 : rendement d’absorption de Ba-133 sur la résine MnO2. 10mL d’eau dé-ionisée, 25 mg de résine, agitation magnétique à 20°C pendant 60 minutes, pH ajusté avec HCl ou NaOH. Mesure réalisée en géométrie puits avec un détecteur NaI (1). |
Plus l’échantillon d’eau est chargé, plus la cinétique est lente (figure 2). L’équilibre est atteint en 15 minutes pour des échantillons dont la charge en sel est 0 et 0,02%, alors qu’il est atteint en 25 minutes pour une eau dont la charge en sel est 0,35%. L’équilibre est atteint en 1h30 pour des échantillons dont la composition est proche de celle de l’eau de mer (3,5%).
L’étude du ratio volume de solution/masse de résine a permis d’établir la similitude de comportement Ba/Ra, et ainsi de valider les résultats obtenus avec le baryum (figure 3).
Une étude sur le rendement d’absorption du Ba-133 et Ra-228 en fonction du débit a été menée sur des échantillons d’eau dé-ionisée et d’eau de mer synthétique. Pour une eau chargée, le débit appliqué ne doit pas excéder 20 mL/min sous peine de réduire le rendement d’absorption d’au moins 30%. De plus, les rendements en Ba et Ra commencent à différer, impliquant que l’utilisation de Ba comme traceur de Ra devient inappropriée. |
 | | Figure 2 : Cinétique d’absorption de Ba-133 en fonction de la charge en sel de l’échantillon d’eau. 10 mL d’échantillon d’eau tracés avec Ba-133 dont la charge en sel est 0, 0,02%, 0,35% et 3,5%. 25 mg de résine MnO2 sont ajoutés aux échantillons à pH 7 sous agitation magnétique sur une durée variable(1). |
 | | Figure 3 : Rendement d’absorption de Ba-133 et Ra-228. Expérience répliquée 2 fois sur eau dé-ionisée et eau de mer reconstituée. 2,5g/L et 1g/L de résine MnO2 (1). |
La résine MnO2 est actuellement utilisée en combinaison avec les résines LN et DGA(2). Son rôle est de pré-concentrer le radium à partir d’échantillon de 1L à 1,5L. La quantité de résine utilisée est 1,25 g/L. L’échantillon initial est stabilisé à pH 6-7 puis passé sur MnO2 avec un débit d’environ 20 mL/min. Ra est élué avec 15mL HCl 4M/H2O2 1,5%. Ces 15 mL de solution sont mis de côté pendant 2 jours afin de permettre la recroissance de Ac-228. La solution est par la suite chargée sur 2 cartouches, l’une de résine LN (rétention de U et Th) et l’autre de résine DGA Normal (rétention de Ac-228). Ac-228 est élué de la résine DGA avec 10 mL HCl 0,5M, puis micro-précipité avec CeF3 sur filtre Resolve™, avant d’être mesuré sur compteur proportionnel. Cette méthode est développée par S. Maxwell(2) (Westinghouse Savannah River).
Références Bibliographiques |
(1) Moon D.S., Burnett W.C., Nour S., Horwitz P., Bond A., Applied Rad. Isot., 59, 255 (2003).
(2) Maxwell, S.L., presenté à la Réunion Américaine des Utilisateurs, Oak Ridge, TN, 3 mai 2005, cf www.eichrom.com. |