4.2.2 共沉淀法
共沉淀法（coprecipitation method）是放射化学中应用最早的一种分离方法。但此法存在分离效率差、化学回收率低、废液量大、操作烦琐、生产工艺过程难于实现连续自动化等缺点，因此在工业规模的生产中，逐渐被溶剂萃取和色谱法等方法所取代。但共沉淀法具有方法和设备简单、对微量物质浓集系数高、可用于直接制源等优点，因此在环境和生物样品等放射性核素分析、废水处理等方面仍有着广泛的应用。
（1）基本原理
共沉淀法是利用微量物质能随常量物质一起生成沉淀的现象（即共沉淀现象）来进行分离、浓集和纯化微量物质的一种方法。
共沉淀法按沉淀类型的不同可分为无机共沉淀法和有机共沉淀法两类。无机共沉淀法又可分为共结晶共沉淀法和吸附共沉淀法。共结晶共沉淀法的特点是选择性较高、分离效果较好，可用于微量放射性核素的分离；而吸附共沉淀法则具有可同时浓集多种放射性物质的特点，广泛用于放射性废水和污染饮水的净化及简单体系中放射性物质的分离，但其选择性差，因此不适用于复杂体系中多种放射性核素特别是化学性质相似的元素之间的分离。
（2）分离技术
在共沉淀法中，要想获得较好的分离效果和较高的回收率，其关键在于以下因素。
①正确选择载体和沉淀剂。
通常会根据欲分离核素的性质、分离体系的组成和分离净化的要求等条件来选择合适的载体和沉淀剂。就载体选择而言，一般应尽量选用同位素载体，如果欲分离的放射性核素没有稳定同位素，或者其稳定同位素的来源困难，则可选用非同位素载体。为了减少分离过程中放射性杂质对欲分离核素的污染，还必须加入反载体。载体的用量也要选择恰当。载体用量的多少应根据化学回收率的高低、放射性测量时射线自吸收的大小和样品测量盘面积大小等因素决定。通常，样品的载体用量为5～20 mg。至于反载体的用量，也以每个样品约10 mg为宜。对于沉淀剂的选择一般考虑以下几个因素：沉淀剂与载体生成的沉淀溶解度要小，以求对欲分离核素载带完全；对杂质的载带少，净化系数高；沉淀性能好，易于固液分离；有利于后续的分离操作和制源测量。为使沉淀完全，加入的沉淀剂往往是过量的，但有时也不能加得过多，有些过量的沉淀剂可能会导致生成易溶络合物而使沉淀效果适得其反。例如，选用草酸沉淀钇时，草酸根的离子浓度应控制好，条件合适时形成Y2（C2 O4）3·9H 2 O沉淀。如果
离子浓度过低，则草酸钇沉淀不完全；如果
离子浓度过量，则草酸钇沉淀会与之形成络阴离子，沉淀溶解。
②使载体与被载带核素同位素交换完全。
在共沉淀法中，为了充分载带欲分离核素，应使载体核素与被载带的欲分离核素具有完全相同的化学状态。但是，欲分离核素在溶液中的化学状态往往难以预知，这是因为欲分离核素在溶液中常常以多种化学状态存在，而射线对溶液的辐射化学作用也能导致欲分离核素的化学状态发生变化。因此在共沉淀之前，首先必须使溶液中的载体与欲分离核素处于相同的化学状态，即同位素交换完全。对于有多种化学状态存在的放射性核素，常常是加入一种化学状态的载体，通过氧化还原方法，把多种化学状态的放射性核素和其载体调整到同一化学状态。例如，在分析环境样品中的131 I时，131 I可能以I-、I2、
和
等多种化学状态存在，若以I-形式加入碘的载体，直接以AgI形式沉淀碘，这时稳定碘的化学回收率并不能完全代表样品中放射性碘的化学回收率。若使放射性碘和载体碘同位素交换完全，通常采用加强氧化剂（如次氯酸钠），在碱性条件下把所有各种化学状态的碘氧化到+7，然后选用合适的还原剂（在酸性条件下用亚硝酸钠作还原剂）把+7价的碘还原至-1价，再以AgI形式沉淀碘，这时稳定碘的化学回收率就能够代表样品中放射性碘的化学回收率。(https://www.daowen.com)
③提高共沉淀产物的纯度。
a.加反载体或络合剂。事先加入一定量的各种放射性杂质核素的稳定同位素作反载体，可大大减少共沉淀对放射性杂质的吸附量。利用络合剂与欲分离核素（包括载体核素）和杂质核素在络合能力上的差异，使放射性杂质核素以络合物形式存在于溶液中，可提高共沉淀产物的纯度。
b.控制溶液的p H。在共沉淀法中，载体和被载带核素能否沉淀完全，载体化合物对微量核素吸附的强弱等都与溶液的酸度或p H密切相关。尤其是在氢氧化物吸附共沉淀中，微量核素化合物的溶解度及载体化合物表面的带电性质，都与溶液的p H有关。因此，控制溶液的p H至关重要。此外，在确保沉淀完全的条件下，适当提高溶液的酸度，可防止某些放射性杂质因水解形成胶体而被沉淀吸附。对于一些不易水解的阳离子杂质，提高溶液酸度，可增加H+的竞争吸附，从而把那些被沉淀吸附的阳离子杂质置换出来。
c.加热。因为吸附是一个放热反应，升高温度有利于减少吸附，特别是对于无定形共沉淀来讲，可显著提高共沉淀产物的纯度。例如，在用氢氧化物沉淀分离锶和钇时，常常选用无CO2的氨水（新鲜氨水）沉淀Y3+，形成Y（OH）3沉淀，然后加热煮沸，趁热过滤，从而减少Sr2+在Y（OH）3沉淀表面的吸附，使锶和钇有效分离。
d.改变氧化价态。在共沉淀过程中，许多无机或有机沉淀剂对不同氧化价态的离子往往具有不同的共沉淀行为，因此对于某些具有多种价态的元素，可采用改变价态的方法来实现分离并减少对共沉淀的沾污。例如，在Am与Cm的分离中，选择合适的氧化剂，可将Am3+氧化为Am O2+2，而Cm维持在+3价，再用LaF3选择性地载带Cm3+，即可使Cm与Am得到良好的分离。
e.进行多次沉淀。把析出的沉淀溶解后再次沉淀，经过多次反复，可提高对放射性杂质的净化。但沉淀次数不宜过多，以免操作过繁，使化学回收率降低，一般以2～3次为宜。
f.洗涤沉淀。将沉淀进行过滤之后，用含有沉淀剂的溶液或选择对杂质具有很强去污能力的试剂洗涤沉淀，可进一步去除沉淀表面所吸附的杂质，提高分离效果。洗涤剂的用量可根据沉淀量的多少来确定，一般不宜太多，洗涤次数也以2～3次为宜。
（3）共沉淀法的应用
共沉淀法是目前分离和浓集微量放射性物质的常用方法之一，特别是在环境和生物样品的放射化学分析中有着广泛的应用。例如，在测定环境和生物样品的60 Co时，常用稳定钴作载体，亚硝酸钾作沉淀剂，生成亚硝酸钴钾沉淀，以载带、浓集样品中的微量60 Co，然后将沉淀进一步纯化，测量60 Co的β放射性（扣除40 K的放射性贡献），即可求得样品中60 Co的放射性活度。
共沉淀法也是净化放射性废水和沾污饮水的有效方法，其中常用的是铝、铁的氢氧化物或磷酸盐的吸附共沉淀。