CN117051271A - 一种钍与散裂元素的分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钍与散裂元素的分离方法，包括如下步骤：将钍基溶液注入柱1，得到第一流出液，依次采用第一无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱1，分别得到第一洗涤液和第一钍溶液；将第一钍溶液注入柱2，得到第二流出液，依次采用第三无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱2，得到第二洗涤液和第二钍溶液；将第一钍溶液和第二钍溶液混合，注入柱3，得到第三流出液，采用第四无机酸溶液洗涤柱3，得到第三钍溶液。本发明的方法不引入其他外来试剂，无外来杂质离子污染，本发明利用Th的高离子势优先与阳离子柱吸附达到与其他散裂元素分离的目的。
Description
技术领域
本发明涉及医用放射性同位素制造技术领域，尤其涉及一种钍与散裂元素的分离方法。
背景技术
医用同位素的生成主要依靠反应堆生产、加速器生产和高放废液分离三种方法。反应堆中主要由(n,γ)反应生产同位素，所生成的同位素与靶料一般是同一元素。而用加速器生产的放射性同位素与靶材料一般不同，故易于化学分离，可进行无载体同位素的生产，从而获得高纯度、高比活度的放射性同位素。加速器在生产α放射性核素有巨大优势，质子加速器辐照钍靶可以生产Ac-225、Ra-224、Ra-223、Bi-213、Bi-212、Pb-212等多种医用同位素。然而，与高能质子发生核反应的Th-232仅仅不到钍靶的0.1wt％，剩余的99.9wt％仍为天然钍，这就导致目标同位素生产过程中面临的首要问题就是与大量基质钍的分离。
辐照钍靶经过剪切、溶解、调酸、分离、纯化后得到符合工艺指标的同位素。Ac-225(含千分之几Ac-227)的生产需要直接从钍溶解液中分离或由Ra-225→Ac-225衰变得到；Ra-223和Ra-224生产需要先将钍与其他散裂元素分离，放置一段时间后经Th-227→Ra-223，Th-228→Ra-224衰变反应产生；Bi-213、Bi-212、Pb-212分别由上述分离出的Ra、Ac同位素经Ac-225→Bi-213、Ra-224→Bi-212，Ra-224(Ra-228)→Pb-212衰变而成。从大量的钍中直接提取痕量Ra、Ac目标同位素回收率低，造成目标同位素损失，因此辐照钍靶生产α放射性核素的首要目标就是完成钍与其它杂质元素(散裂元素)的分离，尽量提高目标同位素回收率。
以溶剂萃取法分离钍虽然最为方便，但会向生产医用同位素产线中引入有机溶剂废物，并且远程操作复杂，得到钍纯度远不如柱分离法。例如，公开专利号为CN 103602810A公开了一种萃淋树脂制备高纯钍的方法，以含酸钍溶液经过萃淋树脂柱，负载钍之后以洗涤酸进行淋洗，然后以洗脱酸液进行解析得到含钍酸溶液。专利号为CN 113066598 A公开了一种从辐照钍靶Th-232中分离纯化Ra-223的方法，其中提到的除Th方法是将溶解液通过阴离子柱，依次用0.4～0.6mol/L硫酸铵溶液和0.04～0.08mol/L硝酸溶液淋洗阴离子树脂柱，利用硫酸根将四价Th离子螯合转化为阴离子形式直接通过阴离子树脂柱，达到与其它杂质元素分离目的。但是该方法中在除钍过程中不可避免的引入了硫酸根和铵根离子，造成后续还得考虑这两种离子的去污的问题。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明提供了一种钍与散裂元素的分离方法，用以解决现有技术的方法容易引入外来杂质，且不能同时回收Ra和Ac等散裂元素，Th的回收率低等问题。本发明的方法在回收钍的过程中，同时保证了钍中对Ra和Ac的去污系数，回收大部分的Ra和Ac，进行后续步骤的分离提纯。在分离钍的过程中，利用高酸条件下对四价钍的选择性吸附与其他低价元素分离，不依靠外来添加试剂，避免增加杂质离子。
一方面，本发明提供了一种钍与散裂元素的分离方法，包括如下步骤：
(1)将钍基溶液注入柱1中，得到第一流出液，依次采用第一无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱1，分别得到第一洗涤液和第一钍溶液；
(2)将第一钍溶液注入柱2中，得到第二流出液，依次采用第三无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱2，得到第二洗涤液和第二钍溶液；
(3)将第一钍溶液和第二钍溶液混合，注入柱3中，得到第三流出液，采用第四无机酸溶液洗涤柱3，得到第三钍溶液；
(4)将步骤(1)中的第一流出液和第一洗涤液混合，得到第一产品液，将步骤(2)中的第二流出液和第二洗涤液混合，得到第二产品液，将所述的第一产品液、第二产品液和步骤(3)的第三流出液混合，作为Ra和Ac后续提纯步骤的母液。
进一步的，步骤(1)中，所述的钍基溶液的酸度为5-5.5mol/L，所述的钍基溶液中钍浓度为12-20g/L。
进一步的，步骤(1)中，所述的柱1填装树脂为二乙烯基苯强酸性阳离子树脂，树脂交换基团为-SO3H。
进一步的，步骤(1)中，所述的第一无机酸溶液为浓度5-5.5mol/L的硝酸溶液。
进一步的，步骤(2)中，先将第一钍溶液酸度调整为5.8-6.2mol/L，再注入柱2。
进一步的，步骤(2)中，所述的柱2填装树脂为二乙烯基苯强酸性阳离子树脂，树脂交换基团为-SO3H。
进一步的，步骤(1)和(2)中，所述的第二无机酸溶液为浓度7.8-8.0mol/L的硝酸溶液；
步骤(2)中，所述的第三无机酸溶液为浓度为5.8-6.2mol/L的硝酸溶液。
进一步的，步骤(3)中，第一钍溶液和第二钍溶液混合稀释至酸度为3.5-4.5mol/L，再注入柱3。
进一步的，步骤(3)中，所述的柱3所用树脂为UTEVA萃淋树脂，负载萃取剂为戊基膦酸二戊酯或所述的柱3所用树脂为TRU萃淋树脂，负载萃取剂为苯基-N,N-二异丁基胺甲酰基甲基氧化膦。
进一步的，步骤(3)中，所述的第四无机酸溶液为浓度0.01-0.1mol/L硝酸溶液或盐酸溶液。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
(1)本发明的方法不引入其他外来有机溶剂，无外来杂质离子污染，本发明利用Th的高离子势优先与阳离子柱吸附达到与其他散裂元素分离的目的；
(2)由于钍中Ra和Ac的含量较低，本发明采用一种洗脱剂进行洗脱，可以减少Ra和Ac的损失，采用本发明的方法可以将钍与其他散裂元素分离的同时，还可以回收含有Ra和Ac的母液，用于进一步纯化Ra和Ac，Th的总回收率大于99.996％，Ra的总回收率大于99.5％，Ac的总回收率大于97.5％。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书所特别指出的内容中来实现和获得。
具体实施方式
本发明的一个具体实施例，公开了一种钍与散裂元素的分离方法，包括如下步骤：
(1)将钍基溶液注入柱1中，得到第一流出液，依次采用第一无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱1，分别得到第一洗涤液和第一钍溶液；
(2)将第一钍溶液注入柱2中，得到第二流出液，依次采用第三无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱2，得到第二洗涤液和第二钍溶液；
(3)将第一钍溶液和第二钍溶液混合，注入柱3中，得到第三流出液，采用第四无机酸溶液洗涤柱3，得到第三钍溶液；
(4)将步骤(1)中的第一流出液和第一洗涤液混合，得到第一产品液，将步骤(2)中的第二流出液和第二洗涤液混合，得到第二产品液，将所述的第一产品液、第二产品液和步骤(3)的第三流出液混合，作为Ra和Ac后续提纯步骤的母液。
与现有技术相比，本发明的方法采用柱分离的方法，不会引入外来有机溶剂，不会产生外来杂质的污染，本发明的方法利用Th的高离子势优先与阳离子柱吸附达到与其他散裂元素分离的目的。本发明在纯化钍的同时，还可以回收含Ra和Ac的溶液，用于后续进一步纯化Ra和Ac。
需要说明的，本发明钍基溶液以120MeV，500μA高能质子加速器辐照钍靶10d，冷却10d后所的得到计算模拟源项元素为例，进行钍与其它散裂元素的分离。天然钍靶经过质子辐照后，钍仍是其主要成分，质量占比超过99.9％，剩余为散裂元素。所述的散裂元素主要包括一价碱金属元素(Rb+、Cs+)、二价碱土金属元素和过渡金属(Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ra2+，Mn2+、Cd2+)、三价镧锕系元素(Ac3+、La3+、Ce3+、Sm3+、Eu3+等)以及不同价态的过渡金属元素(Ag+、Co2 +、Ru3+、Cr3+)、SP区金属元素([WO4]2-、Po4+、Pb2+)和卤族元素(Br-、I-、At-)，散裂元素质量总和小于0.1Wt％。
需要说明的，第一产品液中含微量的钍，钍约占钍基溶液中钍的0.01-0.03％，第一产品液中钍的漏出浓度为0.01-0.03g/L，其中Ac占总量的55％以上，Ra占总量的98％以上。
第二产品液中含有少量钍，钍约占钍基溶液中钍的1％-3％，第二产品液中钍的漏出浓度为0.1-0.8g/L，其中Ac占总量的43％以上，Ra占总量的0.5％以上。
于一个具体实施例中，步骤(1)中，所述的钍基溶液的酸度为5-5.5mol/L，例如，5mol/L、5.1mol/L、5.2mol/L、5.3mol/L、5.4mol/L、5.5mol/L，所述的钍基溶液中钍浓度为12-20g/L，例如，12g/L、14g/L、16g/L、18g/L、20g/L。
需要说明的，钍基溶液的酸度调整可以通过向其中加入去离子水将所述的钍基溶液稀释至酸度为5-5.5mol/L，溶液的体系为硝酸。
于一个具体实施例中，步骤(1)中，所述的柱1填装树脂为二乙烯基苯强酸性阳离子树脂，树脂交换基团为-SO3H。
一个优选的实施例中，所述的柱1填装树脂为AG50W-X8，粒径为50-400目，优选的，粒径为200-400目。
具体的，柱1中树脂的交换容量为0.5-4.5meq/mL，优选为1.5-2meq/mL。例如，0.5meq/mL、1.0meq/mL、1.5meq/mL、2.0meq/mL、2.5meq/mL、3.0meq/mL、3.5meq/mL、4.0meq/mL、4.5meq/mL。
具体的，柱1中树脂与钍的配比为15-25g树脂/g钍，优选为19-21g树脂/g钍。例如，15g树脂/g钍、16g树脂/g钍、17g树脂/g钍、18g树脂/g钍、19g树脂/g钍、20g树脂/g钍、21g树脂/g钍、22g树脂/g钍、23g树脂/g钍、24g树脂/g钍、25g树脂/g钍。
具有的，利用蠕动泵控制钍基流速为0.5-1.0mL/min，优选为0.5-0.75mL/min。例如，流速为0.5mL/min、0.6mL/min、0.7mL/min、0.75mL/min、0.8mL/min、0.9mL/min、1.0mL/min。
需要说明的，本发明中控制钍基溶液注入柱1的流速，流速过高会导致吸附过程未完成，分离度不够，流速不能过低，否则时间太长造成元素衰变损失。
于一个具体实施例中，步骤(1)中，所述的第一无机酸溶液为浓度5-5.5mol/L的硝酸溶液，优选的，浓度为5.3-5.5mol/L。例如，5mol/L、5.1mol/L、5.2mol/L、5.3mol/L、5.4mol/L、5.5mol/L。
具有的，第一无机酸的使用体积为4-6个树脂床层体积。
具体的，第一无机酸溶液选择浓度5-5.5mol/L的硝酸溶液，这样是因为钍以四价态存在，相对于其他低价态元素仍然可以吸附到柱1上，低价态的元素随溶液流出。
需要说明的，步骤(1)中，钍基溶液注入柱1，柱1负载其中大量的四价钍离子，其他低价态元素随溶液流出，得到第一流出液。第一无机酸溶液洗涤柱1，第二无机酸溶液洗脱负载于柱1上的钍，得到第一钍溶液。
于一个具体实施例中，步骤(2)中，先将第一钍溶液酸度调整为5.8-6.2mol/L，再注入柱2。
需要说明的，步骤(1)中利用高酸条件下阳离子树脂不吸附低价元素或吸附较少，将Th与Ra、Ac分离，此时约有大于98％的Ra和大于55％的Ac进入第一流出液中，仍然有少量的Ra和Ac混在第一钍溶液中。
步骤(2)是为了进一步回收残存在钍中的Ac，提高酸度使Ac不被柱2所吸附与钍分离，但酸度不宜过高，否则会降低柱2对钍的吸附容量。此过程为了提高Ac的回收率会造成第二流出液中混有较多的Th，但考虑到医用同位素Ac的生产价值远大于Th，且后续会有Ac同位素的纯化步骤，因此降低Th的回收率以提高Ac的回收率可以接受。
步骤(1)和步骤(2)中上柱的溶液酸度不同，步骤(1)是为了将Th与其他低价元素分离，同时避免Ra的流失(进入第一钍溶液)，但此时三价元素Ac和四价Th的吸附行为相似，有约40-50％的Ac进入第一钍溶液。步骤(2)则是为了回收剩余Ac为主要目的，升高上柱溶液的酸度，使得Ac不被阳离子柱吸附，进入第二流出液中，保证Ac的回收率，40％以上的Ac进入第二流出液中，但此时也会有少量Th进入第二流出液中。
需要说明的，第一钍溶液酸度调整方法具体为向其中加入去离子水将所述钍基溶液稀释至酸度为5.8-6.2mol/L，溶液体系为硝酸。
于一个具体实施例中，步骤(2)中，所述的柱2填装树脂为二乙烯基苯强酸性阳离子树脂，树脂交换基团为-SO3H。
具体的，柱2填装树脂具体为AGMP-50，粒径为100-400目，优选为100目-200目。
具体的，柱2中树脂交换容量可为0.2-2.5meq/mL，优选为1.0-2.0meq/mL。例如，0.2meq/mL、0.4meq/mL、0.6meq/mL、0.8meq/mL、1.0meq/mL、1.2meq/mL、1.4meq/mL、1.6meq/mL、1.8meq/mL、2.0meq/mL、2.2meq/mL、2.4meq/mL、2.5meq/mL。
具体的，柱2中树脂与钍的配比为13-22g树脂/g钍，优选为15-18g树脂/g钍。例如，13g树脂/g钍、14g树脂/g钍、15g树脂/g钍、16g树脂/g钍、17g树脂/g钍、18g树脂/g钍、19g树脂/g钍、20g树脂/g钍、21g树脂/g钍、22g树脂/g钍。
具体的，利用蠕动泵控制第一钍溶液注入柱2的流速，流速为0.5-1.0mL/min，优选为0.5-0.75mL/min，例如，流速为0.5mL/min、0.6mL/min、0.7mL/min、0.75mL/min、0.8mL/min、0.9mL/min、1.0mL/min。
需要说明的，本发明中控制第一钍基溶液注入柱2的流速，流速过高会导致吸附过程未完成，分离度不够，流速不能过低，否则时间太长造成元素衰变损失。
步骤(1)和步骤(2)都以阳离子树脂为材料，目的均是将Th与Ra、Ac分离，但是如果直接进行步骤(2)，则会导致Ra和Ac混合溶液混有相对百倍含量以上的Th，造成后续Ra、Ac纯化的负担。因此采用两步法分离，不仅提高对Th的回收率，还能同时避免Ra、Ac的损失。
于一个具体实施例中，步骤(1)和(2)中，所述的第二无机酸溶液为浓度7.8-8.0mol/L的硝酸溶液，例如，浓度为7.8mol/L、7.9mol/L、8.0mol/L。步骤(1)和(2)中第二无机酸溶液使用体积均为15-20个树脂床层体积。
具体的，步骤(2)中，所述的第三无机酸溶液为浓度为5.8-6.2mol/L的硝酸溶液，例如，5.8mol/L、5.9mol/L、6.0mol/L、6.1mol/L、6.2mol/L。第三无机酸溶液使用体积为15-20个树脂床层体积。
需要说明的，步骤(2)中第一钍溶液通过柱2，得到含有少量Ra和大量Ac的第二流出液，钍仍然吸附于柱2上，第三无机酸溶液用于洗涤柱2，第二无机酸溶液洗脱负载于柱2上的钍，得到第二钍溶液。
于一个具体实施例中，步骤(3)中，第一钍溶液和第二钍溶液混合稀释至酸度为3.5-4.5mol/L，再注入柱3，所述的柱3所用树脂为UTEVA萃淋树脂，负载萃取剂为戊基膦酸二戊酯或所述的柱3所用树脂为TRU萃淋树脂，负载萃取剂为苯基-N,N-二异丁基胺甲酰基甲基氧化膦。
具体的，柱3中树脂的粒径为100-150μm。
于一个具体实施例中，步骤(3)中，所述的第四无机酸溶液为浓度0.01-0.1mol/L硝酸溶液或盐酸溶液，例如，浓度为0.01mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L、0.04mol/L、0.05mol/L、0.06mol/L、0.07mol/L、0.08mol/L、0.09mol/L、0.1mol/L。第四无机酸溶液使用体积为15-20个树脂床层体积。
需要说明的，步骤(3)中第一钍溶液和第二钍溶液混合后通过柱3，钍负载于柱3上，第四无机酸溶液洗脱柱3上的钍，得到第三钍溶液。
具体的，利用蠕动泵控制第一钍溶液和第二钍溶液进入柱3的流速，流速为1.0-5.0mL/min，优选为2.5mL/min-2.85mL/min。例如，1.0mL/min、1.5mL/min、2.0mL/min、2.5mL/min、2.85mL/min、3.0mL/min、3.5mL/min、4.0mL/min、4.5mL/min、5.0mL/min。
需要说明的，本发明中控制第一钍溶液和第二钍溶液进入柱3的流速，流速过高会导致吸附过程未完成，分离度不够，流速不能过低，否则时间太长造成元素衰变损失。本发明最终得到的第三钍溶液为纯化的钍溶液，可以继续作为Th-Ra衰变生产Ra-223/224的原料。
本方法除应用于分离钍靶溶液中的钍之外，还可以将Th-227→Ra-223过程中Th与Ra分离并提纯Th，用于下一轮Ra-223的生产。600g钍靶经120MeV，500μA高能质子加速器辐照钍靶10d，冷却10d后钍靶所含Th-227约为25Ci，Th-227与Ra-223在21天时达到衰变平衡，在21天时不仅含有目标子体Ra，而且有Pa、At、Po、Bi、Pb等杂质元素。采用本发明的方法每21天回收一次钍中的子体镭元素。将Ra分离之后，以本方法进行钍的纯化，实际上在纯化钍的过程中，已将Ra进行回收，且单次回收率＞98％。
以下结合具体的实施例，进行解释说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例的一种钍与散裂元素的分离方法，包括如下步骤：
(1)将酸度为5mol/L，钍浓度为12g/L的钍基硝酸溶液，注入柱1中，得到第一流出液，其中，柱1填装树脂为AG50W-X8，粒径为50-400目，柱1中树脂的交换容量为0.5meq/mL，柱1中树脂与钍的配比为15g树脂/g钍，利用蠕动泵控制钍基溶液注入柱1的流速，流速为0.5mL/min，依次采用第一无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱1，分别得到第一洗涤液和第一钍溶液；其中，所述的第一无机酸溶液为浓度5mol/L的硝酸溶液，第一无机酸的使用体积为4-6个树脂床层体积，所述的第二无机酸溶液为浓度7.8mol/L的硝酸溶液，第二无机酸溶液使用体积均为15-20个树脂床层体积；
(2)先将第一钍溶液酸度调整为5.8mol/L后注入柱2中，得到第二流出液，其中，柱2填装树脂具体为AGMP-50，粒径为100-400目，柱2中树脂交换容量可为0.2meq/mL，柱2中树脂与钍的配比为13g树脂/g钍，利用蠕动泵控制第一钍溶液注入柱2的流速，流速为0.5mL/min，依次采用第三无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱2，得到第二洗涤液和第二钍溶液，其中，第三无机酸溶液为浓度5.8mol/L的硝酸溶液，第三无机酸溶液使用体积为15-20个树脂床层体积，所述的第二无机酸溶液为浓度7.8mol/L的硝酸溶液，第二无机酸溶液使用体积均为15-20个树脂床层体积；
(3)将第一钍溶液和第二钍溶液混合稀释至酸度为3.5mol/L后，注入柱3中，得到第三流出液，其中，所述的柱3所用树脂为UTEVA萃淋树脂，柱3中树脂的粒径为100-150μm，负载萃取剂为戊基膦酸二戊酯，利用蠕动泵控第一钍溶液和第二钍溶液进入柱3的流速，流速为1.0mL/min，采用第四无机酸溶液洗涤柱3，得到第三钍溶液，其中，所述的第四无机酸溶液为浓度0.01mol/L硝酸溶液，第四无机酸溶液使用体积为15-20个树脂床层体积；
(4)将步骤(1)中的第一流出液和第一洗涤液混合，得到第一产品液，将步骤(2)中的第二流出液和第二洗涤液混合，得到第二产品液，将所述的第一产品液、第二产品液和步骤(3)的第三流出液混合，作为Ra和Ac后续提纯步骤的母液。
实施例2
本实施例的一种钍与散裂元素的分离方法，包括如下步骤：
(1)将酸度为5.3mol/L，钍浓度为16g/L的钍基硝酸溶液，注入柱1中，得到第一流出液，其中，柱1填装树脂为AG50W-X8，粒径为200-400目，柱1中树脂的交换容量为2.5meq/mL，柱1中树脂与钍的配比为1.75g树脂/g钍，利用蠕动泵控制钍基溶液注入柱1的流速，流速为0.75mL/min，依次采用第一无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱1，分别得到第一洗涤液和第一钍溶液；其中，所述的第一无机酸溶液为浓度5.25mol/L的硝酸溶液，第一无机酸的使用体积为4-6个树脂床层体积，所述的第二无机酸溶液为浓度7.9mol/L的硝酸溶液，第二无机酸溶液使用体积均为15-20个树脂床层体积；
(2)先将第一钍溶液酸度调整为6.0mol/L后注入柱2中，得到第二流出液，其中，柱2填装树脂具体为AGMP-50，粒径为100-200目，柱2中树脂交换容量可为1.1meq/mL，柱2中树脂与钍的配比为17g树脂/g钍，利用蠕动泵控制第一钍溶液注入柱2的流速，流速为0.75mL/min，依次采用第三无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱2，得到第二洗涤液和第二钍溶液，其中，第三无机酸溶液为浓度6.0mol/L的硝酸溶液，第三无机酸溶液使用体积为15-20个树脂床层体积，所述的第二无机酸溶液为浓度7.9mol/L的硝酸溶液，第二无机酸溶液使用体积均为15-20个树脂床层体积；
(3)将第一钍溶液和第二钍溶液混合稀释至酸度为4.0mol/L后，注入柱3中，得到第三流出液，其中，所述的柱3所用树脂为TRU萃淋树脂，柱3中树脂的粒径为100-150μm，负载萃取剂为苯基-N,N-二异丁基胺甲酰基甲基氧化膦，利用蠕动泵控第一钍溶液和第二钍溶液进入柱3的流速，流速为3.0mL/min，采用第四无机酸溶液洗涤柱3，得到第三钍溶液，其中，所述的第四无机酸溶液为浓度0.05mol/L硝酸溶液，第四无机酸溶液使用体积为15-20个树脂床层体积；
(4)将步骤(1)中的第一流出液和第一洗涤液混合，得到第一产品液，将步骤(2)中的第二流出液和第二洗涤液混合，得到第二产品液，将所述的第一产品液、第二产品液和步骤(3)的第三流出液混合，作为Ra和Ac后续提纯步骤的母液。
实施例3
本实施例的一种钍与散裂元素的分离方法，包括如下步骤：
(1)将酸度为5.5mol/L，钍浓度为20g/L的钍基硝酸溶液，注入柱1中，得到第一流出液，其中，柱1填装树脂为AG50W-X8，粒径为100-300目，柱1中树脂的交换容量为4.5meq/mL，柱1中树脂与钍的配比为25g树脂/g钍，利用蠕动泵控制钍基溶液注入柱1的流速，流速为1.0mL/min，依次采用第一无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱1，分别得到第一洗涤液和第一钍溶液；其中，所述的第一无机酸溶液为浓度5.5mol/L的硝酸溶液，第一无机酸的使用体积为4-6个树脂床层体积，所述的第二无机酸溶液为浓度8.0mol/L的硝酸溶液，第二无机酸溶液使用体积均为15-20个树脂床层体积；
(2)先将第一钍溶液酸度调整为6.2mol/L后注入柱2中，得到第二流出液，其中，柱2填装树脂具体为AGMP-50，粒径为200-300目，柱2中树脂交换容量可为2.5meq/mL，柱2中树脂与钍的配比为22g树脂/g钍，利用蠕动泵控制第一钍溶液注入柱2的流速，流速为1.0mL/min，依次采用第三无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱2，得到第二洗涤液和第二钍溶液，其中，第三无机酸溶液为浓度6.2mol/L的硝酸溶液，第三无机酸溶液使用体积为15-20个树脂床层体积，所述的第二无机酸溶液为浓度8.0mol/L的硝酸溶液，第二无机酸溶液使用体积均为15-20个树脂床层体积；
(3)将第一钍溶液和第二钍溶液混合稀释至酸度为4.5mol/L后，注入柱3中，得到第三流出液，其中，所述的柱3所用树脂为UTEVA萃淋树脂，柱3中树脂的粒径为100-150μm，负载萃取剂为戊基膦酸二戊酯，利用蠕动泵控第一钍溶液和第二钍溶液进入柱3的流速，流速为5.0mL/min，采用第四无机酸溶液洗涤柱3，得到第三钍溶液，其中，所述的第四无机酸溶液为浓度0.1mol/L盐酸溶液，第四无机酸溶液使用体积为15-20个树脂床层体积；
(4)将步骤(1)中的第一流出液和第一洗涤液混合，得到第一产品液，将步骤(2)中的第二流出液和第二洗涤液混合，得到第二产品液，将所述的第一产品液、第二产品液和步骤(3)的第三流出液混合，作为Ra和Ac后续提纯步骤的母液。
对比例1
本对比例的方法与实施例1相同，不同之处在于，去掉步骤(2)，直接将第一钍溶液注入柱3。
对比例2
本对比例的方法与实施例1相同，不同之处在于，步骤(3)中，柱3装填的树脂与柱1相同。
试验例1
分别测试实施例1和对比例1-2方法中Th、Ra和Ac的总回收率，结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，采用离子树脂两步分离Th和萃淋树脂纯化Th是Th与其他散裂元素分离的一种方法，在分离过程中，既能达到基质溶液中大量Th与微量散裂元素分离的目的，又能避免医用同位素混入Th中的问题。最终Th的回收率为98.1％，纯度为99.99％以上，杂质元素含量较少，同时医用同位素Ra回收率为98.8％，Ac回收率97.4％。纯化的Th可以进行回收重新制靶，或利用其中Th-227衰变产生Ra-223生产同位素，得到放射性纯度很高的Ra。值得注意的是，不能省去方法中的步骤(2)，否则会导致大量Ac进入Th中，无法回收。再者，萃淋树脂柱的存在很有必要，离子树脂柱无法将Th纯化，UTEVA树脂柱或TRU树脂柱能将Th特异性吸附，在低酸条件下脱附，对Th的纯化必不可少。
本发明人对其他实施例也做了上述试验，结果基本一致，由于篇幅有限，不再一一列举。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钍基溶液注入柱1中，得到第一流出液，依次采用第一无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱1，分别得到第一洗涤液和第一钍溶液；
(2)将第一钍溶液注入柱2中，得到第二流出液，依次采用第三无机酸溶液和第二无机酸溶液洗涤柱2，得到第二洗涤液和第二钍溶液；
(3)将第一钍溶液和第二钍溶液混合，注入柱3中，得到第三流出液，采用第四无机酸溶液洗涤柱3，得到第三钍溶液；
(4)将步骤(1)中的第一流出液和第一洗涤液混合，得到第一产品液，将步骤(2)中的第二流出液和第二洗涤液混合，得到第二产品液，将所述的第一产品液、第二产品液和步骤(3)的第三流出液混合，作为Ra和Ac后续提纯步骤的母液。
2.根据权利要求1所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的钍基溶液的酸度为5-5.5mol/L，所述的钍基溶液中钍浓度为12-20g/L。
3.根据权利要求1所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的柱1填装树脂为二乙烯基苯强酸性阳离子树脂，树脂交换基团为-SO3H。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的第一无机酸溶液为浓度5-5.5mol/L的硝酸溶液。
5.根据权利要求1所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(2)中，先将第一钍溶液酸度调整为5.8-6.2mol/L，再注入柱2。
6.根据权利要求1或5所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的柱2填装树脂为二乙烯基苯强酸性阳离子树脂，树脂交换基团为-SO3H。
7.根据权利要求1或5所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中，所述的第二无机酸溶液为浓度7.8-8.0mol/L的硝酸溶液；
步骤(2)中，所述的第三无机酸溶液为浓度为5.8-6.2mol/L的硝酸溶液。
8.根据权利要求1所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(3)中，第一钍溶液和第二钍溶液混合稀释至酸度为3.5-4.5mol/L，再注入柱3。
9.根据权利要求1或8所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的柱3所用树脂为UTEVA萃淋树脂，负载萃取剂为戊基膦酸二戊酯或所述的柱3所用树脂为TRU萃淋树脂，负载萃取剂为苯基-N,N-二异丁基胺甲酰基甲基氧化膦。
10.根据权利要求1所述的一种钍与散裂元素的分离方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的第四无机酸溶液为浓度0.01-0.1mol/L硝酸溶液或盐酸溶液。
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