3.3.2 放射化学分离与纯化方法
经预处理后的水样、土壤和沉积物样品的浸取液、生物样品的灰样以及各种固体样品的熔融及消解溶液，通常需要进一步做放射化学分离及纯化，以提高待测核素的浓度，并分离去除其他杂质和干扰核素，从而提高测量分析的选择性和灵敏度。
较常用的放射化学分离与纯化方法包括沉淀/共沉淀分离法、溶剂萃取法、离子交换法和萃取色层分离法等。若基体极其复杂或干扰元素过多时，须采用多种方法连续分离以纯化待测放射性核素。
1.沉淀/共沉淀分离法
沉淀分离法是指在待分离的样品溶液中加入沉淀剂，使其中的某一组分以一定组成的难溶沉淀析出，然后经过滤或离心分离，与液相中其他不需要的组分分开。沉淀分离法的主要优点是方法简单、费用少；缺点是选择性相对较差、难以分离化学性质较为接近的干扰元素及放射性核素且耗时较长。另外，由于环境样品中待测的放射性核素浓度很低，不能单独形成沉淀，往往需要加入足量的稳定同位素载体以生成沉淀。
对于那些无法获取合适的同位素载体的放射性核素，常常需要加入化学性质相近的非同位素载体以生成沉淀，即共沉淀分离法。共沉淀分离法的主要机制包括形成混晶（如BaSO4-RaSO4混晶）、表面吸附（如无定形氢氧化物沉淀）、生成有机螯合物或离子缔合物等。影响共沉淀效果的因素很多，包括p H、共存离子、隐蔽剂、温度、搅拌方法、放置时间、试剂加入的顺序以及速度等。
2.溶剂萃取法
溶剂萃取法是指一种包含萃取剂及稀释剂的有机相，与含有一种或者几种溶质的水溶液相混合，当两相不混溶或者混溶程度不大时，一种或者若干种溶质进入有机相，从而与样品基质或干扰元素分离。稀释剂有利于改善有机相的某些物理性质，如降低比重、减少黏度、降低萃取剂在水相中的溶解度，有利于两相的流动和分开。有时在有机相中还会另外加入一种有机试剂，称为添加剂，它有助于消除某些萃取过程中形成的第三相，抑制乳化现象。当溶质从水相转入有机相以后，通过改变实验条件，也可以使溶质从有机相再转入水相，这一过程称为反萃取。有时还在萃取后，将其与水相分开的有机相用一定的水溶液洗涤，以除去与所需溶质一起进入有机相的其他少量杂质，这一步称为洗涤。由此可见，完整的萃取分离通常包括萃取、洗涤及反萃取三步，以保证所需溶质不断得到纯化，最终转入水相中。萃取剂的种类很多，环境放射性分析中常用的萃取剂大体分为以下几大类：①中性磷类萃取剂，其典型代表是磷酸三丁酯，这类萃取剂是磷酸分子上的三个羟基全部被烷基酯化或取代的化合物；②螯合萃取剂，这类萃取剂通常是一类多官能团的弱酸，在萃取剂分子中同时含有两个或两个以上配位原子（或官能团），其可与中心离子形成有螯环的有机化合物；③酸性含磷萃取剂，它是含有酸性基团的有机膦化物，这类萃取剂是指正磷酸分子中一个或者两个羟基被烷基酯化或取代的化合物；④胺类萃取剂，这类萃取剂是指氨分子的三个氢原子部分或全部被烷基取代的化合物，其会形成伯铵、仲铵、叔铵或季铵盐，这类萃取剂中由于存在氢键，分子间会发生缔合作用，通常发生的不是双分子缔合而是多分子缔合。
溶剂萃取法具有操作方便、设备简单、选择性高和分离效果好等优点，在放射性核素分离、纯化、核燃料生产及放射性废物处理等领域都有广泛应用。但液液萃取中有机相和水溶相两相之间完全分离有时较为困难，可能造成分析样品中待测放射性核素的丢失，且在分离出的样品中可能残留少量的有机溶剂而影响后续的测量。此外，由于易燃有毒有机溶剂还带来了废物处理及安全性问题，因此近年来环境样品放射性核素分析中溶剂萃取法正在逐渐被固相萃取色层分离法所取代。
3.离子交换法
离子交换剂是一种能与水溶液中的离子发生离子交换反应的不溶性固体物质，可分为有机离子交换树脂以及无机离子交换剂两大类。任何离子交换剂，按其化学结构而言，都是由两部分组成，一部分称为骨架或基体，另一部分是连接在骨架上的能发生离子交换反应的官能团。
与无机离子交换剂相比，有机离子交换树脂的优点是交换容量大、交换速度快、可制成球形、可大规模生产及抗化学腐蚀等。而与有机离子交换树脂相比，无机离子交换剂的优点是耐高温、耐辐照及价格低廉等。在离子交换色层法中，通常将离子交换剂装成柱，但并不是所有在离子交换柱上进行的分离都是色层分离。
4.萃取色层分离法
萃取色层分离法是指将有机萃取剂浸渍或键合在惰性支持体上，装在柱内作为固定相，以无机酸、碱或盐的水溶液作为流动相，当流动相流过填充柱时，样品中的各组分因溶解度、吸附性能等方面的差异而经历多次不同的吸附和脱附过程，易吸附在固定相的组分，在柱中的移动速度慢，难吸附在固定相的组分，移动速度快，从而使各组分逐步分开，最终可实现较完全的分离。因此，萃取色层分离是一种固相萃取分配过程。萃取色层分离法的优点包括：①固定相为有机萃取剂，水溶液为流动相，萃取剂在不同的水相条件下萃取金属离子的分配比参数，可作为选择萃取分离条件的借鉴；②萃取剂种类繁多，针对不同核素可使用不同萃取剂及萃取条件，以获得最佳的选择性分离；③萃取剂固定在惰性支持体上，用量比液液萃取时少，一般不发生乳化；④萃取过程相当于级数很多的多次萃取，分离效率高。萃取色层分离法的缺点包括：①色层柱虽然可以反复使用，但其稳定性较差，吸附在支持体上的萃取剂会从柱上逐步流失至流动相中，影响色层柱的寿命；②色层柱的容量较低。