ES2260520T3 - Procedimiento y aparato para separar iones de elementos metalicos en solucion acuosa. - Google Patents

Procedimiento y aparato para separar iones de elementos metalicos en solucion acuosa.

Info

Publication number
ES2260520T3
ES2260520T3 ES02805174T ES02805174T ES2260520T3 ES 2260520 T3 ES2260520 T3 ES 2260520T3 ES 02805174 T ES02805174 T ES 02805174T ES 02805174 T ES02805174 T ES 02805174T ES 2260520 T3 ES2260520 T3 ES 2260520T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
ions
carbon
extractant
graphite
procedure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES02805174T
Other languages
English (en)
Inventor
Robert E. Lewis
Fu-Min Su
Timothy A. Lane
Keith R. Olewine
Peter S. Holton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bristol Myers Squibb Pharma Co
Original Assignee
Bristol Myers Squibb Pharma Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bristol Myers Squibb Pharma Co filed Critical Bristol Myers Squibb Pharma Co
Application granted granted Critical
Publication of ES2260520T3 publication Critical patent/ES2260520T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D59/00Separation of different isotopes of the same chemical element
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/0005Isotope delivery systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/001Recovery of specific isotopes from irradiated targets
    • G21G2001/0078Thallium
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/001Recovery of specific isotopes from irradiated targets
    • G21G2001/0094Other isotopes not provided for in the groups listed above

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

Un procedimiento para la separación de iones de elementos metálicos en solución acuosa que comprende: proporcionar un intercambiador de iones que comprende un substrato de carbono o grafito impregnado con un extractante quelante hidrófobo que tiene una mayor afinidad, a un pH selectivo, por los iones de un primer elemento metálico que por los iones de un segundo elemento metálico, en el que dicho primer elemento es diferente de dicho segundo elemento; proporcionar una solución que comprende iones de dicho primer y segundo elementos metálicos; y el contacto de dicho intercambiador de iones con dicha solución a dicho pH selectivo, durante un tiempo suficiente para que al menos una porción de dichos iones de dicho primer elemento metálico lleguen a unirse al mismo.

Description

Procedimiento y aparato para separar iones de elementos metálicos en solución acuosa.
Ámbito de la invención
Esta invención está dirigida de manera general a procedimientos y aparatos para la separación de iones de elementos metálicos en solución acuosa mediante cromatografía. Los elementos a separar pueden pertenecer al mismo o diferentes Grupos en la tabla periódica larga, incluyendo elementos de grupos principales, metales de transición, lantánidos y actínidos. La presente invención se refiere más particularmente a un aparato y un procedimiento para la separación de iones de radioisótopos tales como ^{90}Y y ^{201}Tl de sus elementos padres, y la producción de niveles multicurios de los mismos para aplicaciones médicas al mismo tiempo que se generan residuos mínimos.
Antecedentes de la invención
Los isótopos radiactivos de muchos elementos metálicos tienen usos potenciales en la diagnosis y tratamiento de enfermedades. El isótopo itrio-90, por ejemplo, el cual tiene una semivida de 64 horas y emite partículas beta fuertes (Emax= 2,28 MeV), es una excelente promesa en el tratamiento de muchas enfermedades humanas, y recientes avances en radioinmunoterapia y en radioterapia dirigida a péptidos, han creado una gran demanda de ^{90}Y. Otro radioisótopo, el talio-201, el cual tiene una semivida de 73 horas y emite fotones de 135 y 167 keV, es ampliamente usado como un agente visualizador de imágenes para perfusión del miocardio. Otros numerosos ejemplos de isótopos radiactivos, y su uso potencial como productos radiofarmacéuticos son bien conocidos por los expertos en la técnica.
Una vía para producir radioisótopos con uso potencial como productos radiofarmacéuticos, es a partir de la desintegración de especies radiactivas de elementos procedentes de grupos adyacentes en la tabla periódica. Por ejemplo, el ^{90}Y puede producirse a partir de la desintegración del ^{90}Sr de semivida de 28 años. De manera similar, el ^{201}Tl se obtiene por desintregración a partir de su padre ^{201}Pb (T_{^{1}/_{2}} = 9,33 horas).
Para ser usados como productos radiofarmacéuticos, los isótopos diana necesitan, generalmente, ser separados de los compuestos padre. Se han usado muchas técnicas diferentes para separar radioisótopos, incluyendo la precipitación, extracción con disolvente, y cromatografía de intercambio de iones, y ha sido descrito el uso de un cierto número de extractantes de organofósforo. Por ejemplo, el ácido di-2-etilhexilfosfórico (DEHPA) ha sido ampliamente usado en tecnología de extracción de tierras raras e itrio desde la publicación de Peppard, y otros (D.F. Peppard, y otros, J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 4, pág. 334, (1957)) en 1957. El DEHPA ha sido usado igualmente en separaciones de alto nivel de productos de fisión de tierras raras e ^{90}Y en el Oak Ridge National Laboratory en 1959. Un procedimiento a escala menor para cantidades de milicurios de ^{90}Y ha sido usado en el Oak Ridge National Laboratory (ORNL) (N. Case, y otros, ORNL Radioisotope Manual, U.S.A.E.C. Report ORNL-3633, TID 4500, 30^{th} edition, Junio 1964) desde 1962 hasta 1990. Este procedimiento fue posteriormente modificado para uso en la purificación de reactivos y actualmente se usa comercialmente para suministrar ^{90}Y (J.A. Partridge, y otros, J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 31, págs. 2587-89, (1969); y Lane A. Bray, y otros, Patente de EE.UU. 5.512.256, 30 Abril, 1996).
Otro compuesto de organofósforo, el ácido 2-etilhexil 2-etilhexilfosfónico (EHEHPA), ha sido igualmente desarrollado por Peppard (D.F. Peppard, y otros, J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 18, pág. 245, (1961) y J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 27, pág. 2065, (1965)). Este extractante ha llegado a ser ampliamente usado para recuperar itrio, otras tierras raras y actínidos trivalentes, dado que es fácilmente separado con ácido diluido. Varios investigadores han informado de una preferencia específica por EHEHPA sobre DEHPA para la recuperación de itrio (Y. Mori, y otros, Proc. Symp. Solvent Extr., 119-24, Jpn. Assoc. Solvent Extr. Hamamatsu, Japón, (1984); K. Inoue, y otros, Nipon Kogyo Kaishi, vol. 102, págs. 491-4, (1984); D. Li, y otros, Int. Solvent Extr. Conf. (proc.), vol. 3, págs. 80-202, (1980); D. Li, y otros, New Frontiers in Rare Earth Science and Applications, vol. 1, págs. 463-67, (1985); y P.V. Achuthan, y otros, Separation Science and Technology, vol. 35, págs. 261-270, (2000)).
El uso de compuestos de organofósforo neutros para la recuperación y purificación de uranio, actínidos y tierras raras, comenzó en los años1950 (J.C. Warf, J. Am. Chem. Soc., vol. 71, pág. 3257, (1949) con fosfato de tri-n-butilo (TBP). Otros extractantes con grupos fosfina fueron ensayados en los años 1960-1970 con cierto éxito. El trabajo en el Argonne National Laboratory (R.C. Gatrone, y otros, Solvent Extr. and Ion Exch., vol. 5, págs.1075-1116, (1987) en el desarrollo de un cierto número de compuestos del tipo de óxidos de carbamoilmetilfosfina condujo a una clase de extractantes para la separación de iones trivalentes, cuatrivalentes y hexavalentes a partir de soluciones de ácido nítrico. Un cierto número de artículos procedentes del Argonne National Laboratory y de la USSR en el período 1980-83, demostró igualmente el uso de este tipo de extractante (D.G. Kalina, y otros, Sep. Sci. Technol., vol. 17, pág, 859, (1981); T.Y. Medved, y otros, Acad. Sci. U.S.S.R., Chem. Series, pág. 1743, (1981); E.P. Horwitz, y otros, Sep. Sci. Technol., vol. 17, pág. 1261, (1982); M.K. Chmutova, y otros, Sov. Radiochem. Eng. Transl., vol. 24, pág. 27, (1982); E.P. Horwitz, y otros, Proceedings ISEC'83, (1983); M.K. Chmutova, y otros, J. Radioanal. Chem. Vol. 80, pág. 63, (1983); A.C. Muscatello, y otros, Proceedings ISEC'83, pág. 72, (1983); E.P. Horwitz, y otros, Solvent Extr. Ion Exch., vol. 3, pág. 75, (1985); W.W. Schultz, y otros, J. Less-Common Metals, vol. 122, pág. 125, (1986); J.N. Mathur, y otros, Talanta, vol. 39, págs. 493-496, (1992); J.N. Mathur, y otros, Waste Management, vol. 13, págs. 317-325, (1993)). Cuando se usa esta técnica, los iones son extraídos como los nitratos metálicos a partir de la solución de ácido nítrico. Los extractantes, cargados con los iones, son, a continuación, vueltos a extraer con ácidos diluidos o soluciones de sales (0,01-0,1 N), lo cual da lugar a que los iones se separen de los extractantes, permitiendo, de esta forma, la fácil recuperación sin la concentración por ebullición de los ácidos.
Tal como se ha indicado anteriormente, el ^{201}Tl se produce por desintegración (captura de electrones) de su isótopo padre, el ^{201}Pb. Generalmente, el ^{201}Pb se produce en un ciclotrón mediante irradiación de ^{203}Tl con protones de \sim30 MeV (^{203}Tl(p,3n)^{201}Pb). La separación de ^{201}Tl de las dianas irradiadas se realiza tradicionalmente en dos etapas. En primer lugar, el plomo radiactivo se separa de las dianas de ^{203}Tl y, después de un periodo de espera óptimo para permitir la acumulación, el ^{201}Tl hijo acumulado se separa de los isótopos de plomo padre. Para realizar la separación, se ha informado de diversos procedimientos. E. Lebowitz, y otros, en J. Nucl. Med., vol. 16, págs. 151-155, (1975), por ejemplo, describe un procedimiento de producción en el que se usa, en primer lugar, agente acomplejante EDTA, sulfato de hidracina y una columna de intercambio de iones, para separar las actividades del plomo de las dianas de talio. A continuación, se usa una columna de intercambio de aniones para adherir el ^{201}Tl^{+3} (oxidado mediante NaClO) y permitir que sean eluídas las actividades del plomo. Por último, la actividad del ^{201}Tl se eluye, a continuación, con solución de sulfato de hidracina caliente, reduciendo el Tl^{+3} a Tl^{+1}. S.M. Qaim, y otros, en Int. J. Appl. Radiat. Isot., vol. 30, págs. 85-95, (1979), informan de un procedimiento para precipitar cuantitativamente las actividades del plomo libre de portador mediante Fe(OH)_{3} en primer lugar, seguido de una separación en columna de intercambio de aniones del ^{201}Tl. M.D. Kozlova, y otros, en Int. J. Appl. Radiat. Isot., vol. 35, págs. 685-687, (1984), informan de un procedimiento que incluye la co-precipitación de la actividades del plomo en forma de sulfato de estroncio, seguido de extracción por disolvente usando acetato de butilo y adición de solución de KBrO_{3}. J.L.Q. de Britto, y otros, en J. Radioanal. Nucl. Chem. Letters, vol. 96, págs. 181-186, (1985), informan de una separación basada en las propiedades de una columna de resina de intercambio de iones de ácido carboxílico quelante que a pH 4,5 retiene el plomo mientras que el talio es fácilmente eluido. Tanto J.A. Campbell, y otros, (J. Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals, vol. 13, págs. 437-443, (1977) como M.C. Lagunas-Solar, y otros, (Int. J. Appl. Radiat. Isot., vol. 33, págs. 1439-1443, (1982), sugieren el uso del sistema Dowex 50W-X8 para adsorber plomo e ión talioso, mientras que el ión tálico es eluido mediante ácido clorhídrico 0,005 N que contiene gas cloro al 0,1%. Todos estos procedimientos tienden a requerir mucho tiempo, son peligrosos y costosos.
Para ser adecuado para uso en productos radiofarmacéuticos, es de manera general igualmente importante que el radioisótopo esté separado de los compuestos padre hasta un alto grado de pureza. Por ejemplo, para productos que contienen ^{90}Y, el nivel de ^{90}Sr debería mantenerse por debajo de 10^{-6} Ci por Ci de ^{90}Y. La contaminación por otros metales tales como Fe, Cu, Zn y Ca, debería igualmente reducirse, dado que los iones metálicos extraños pueden competir con el Y^{+3} por los agentes quelantes que pueden ser usados en los productos farmacéuticos. Sin embargo, muchas técnicas diferentes para la separación de radioisótopos conllevan una separación incompleta, y/o contaminación por otros metales. En consecuencia, la técnica anterior ha fracasado en proporcionar un procedimiento de separación sencillo para la producción de radioisótopos de calidad que cumplan con estos criterios.
Igualmente, muchas de las técnicas conocidas tienen deficiencias en el escalado del procedimiento de separación debido a los daños por radiación en los materiales y dispositivos usados en la separación. Por ejemplo, J.S. Wike, y otros, Appl. Radiat. Isot., vol. 41, págs. 861-865, (1990), describen una técnica de separación que usa DEHPA en dodecano para extraer ^{90}Y. Sin embargo, la complejidad del procedimiento, el cual implica la separación repetida del extractante orgánico, conduce a la acumulación de productos de radiolisis del extractante tanto en la solución madre de ^{90}Sr como en el producto de ^{90}Y. Se estima que tanto el DEHPA como los fragmentos radiolíticos del extractante orgánico dan lugar a que el ^{90}Y se pegue a la pared del recipiente de vidrio usado en el procedimiento, dando como resultado una pobre recuperación de ^{90}Y. En consecuencia, este procedimiento no proporciona un procedimiento de separación de ^{90}Sr/^{90}Y sencillo para la producción de ^{90}Y de calidad con altos rendimientos.
Horwitz, y otros, en la Patente de EE.UU. 5.368.736, describen otra técnica de separación que es capaz de producir alto factor de descontaminación de ^{90}Y. Esta técnica implica la inmovilización del extractante selectivo del estroncio de ácido éter corona carboxílico hidrófobo sobre resina polímera, para separar selectivamente el ^{90}Sr del ^{90}Y después de pasar una mezcla de ^{90}Sr/^{90}Y a través de la columna de éter corona. El efluente de ^{90}Y es purificado posteriormente por resina que está impregnada con extractante selectivo de tierra rara, el cual es una mezcla de óxido de octil-(fenil)-N,N-diisobutilcarbamoilmetilfosfina (CMPO) y fosfato de tri-n-butilo (TBP). La técnica de separación anterior evita el uso de disolvente orgánico, pero requiere al menos tres columnas selectivas del estroncio para la completa retención del ^{90}Sr, lo cual puede limitar su potencial para el escalado a multicurios. Además, esta técnica requiere el ajuste del pH y la concentración del volumen de ^{90}Y entre el éter corona y las columnas CMPO/TBP, lo cual complica adicionalmente el procedimiento al nivel de multicurios.
Otro procedimiento comercial actual para el suministro de ^{90}Y implica la extracción de ^{90}Y a partir de una mezcla de ^{90}Y y ^{90}Sr usando un procedimiento de extracción con disolvente de DEHPA, lo que requiere altas concentraciones de HNO_{3} o HCl (8-10 N) para separar el ^{90}Y. Cuando se ha evaporado el exceso de ácido, el ^{90}Y se recombina con cantidades traza (1-2 mg/litro) de DEHPA en el producto de ^{90}Y, lo que da como resultado pérdidas de producto sobre el material de vidrio (J.S. Wike, y otros, J. Appl. Radiat. Isot., vol. 41, págs. 861-5, (1990), y en el contenedor de transporte. La recombinación de ^{90}Y con cantidades traza de DEEIPA puede igualmente dar como resultado precipitados, y la incompleta marcación de la molécula diana con ^{90}Y. En consecuencia, la técnica anterior no ha proporcionado un procedimiento de separación de ^{90}Sr/^{90}Y simple para la producción de ^{90}Y de calidad con altos rendimientos.
Es necesario un procedimiento y aparato mejorados para una separación sencilla, de bajo coste, de iones de elementos metálicos en solución acuosa, y, en particular, para la separación de radioisótopos a partir de sus compuestos padres. Por ejemplo, un procedimiento que pueda usarse para separar ^{90}Y de ^{90}Sr para proporcionar iones ^{90}Y con pureza, concentraciones y rendimientos mejorados para uso en radioterapia. El procedimiento debería igualmente no requerir usar ningún disolvente orgánico, debería minimizar la descarga de residuos líquidos e igualmente minimizar los residuos del padre radiactivo.
Resumen de la invención
En una realización de la invención, se proporciona un procedimiento para la separación de iones de elementos metálicos en solución acuosa. El procedimiento comprende las etapas de proporcionar un intercambiador de iones que comprende un substrato de carbono o grafito impregnado con un extractante quelante hidrófobo. El extractante es uno que tiene una mayor afinidad, a un pH selectivo, por los iones de un primer elemento metálico, que por los iones de un segundo elemento metálico que es diferente del primer elemento. Este procedimiento implica además la etapa de proporcionar una solución que comprende iones de dicho primer y segundo elementos metálicos, y el contacto de la solución con el intercambiador de iones al pH selectivo, durante un tiempo suficiente para que los iones de dicho primer elemento lleguen a unirse al mismo.
En otra realización de la invención, se proporciona una columna de separación para la separación de elementos metálicos. La columna de separación comprende:
(a) una porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida;
(b) un intercambiador de iones alojado dentro de la porción de cuerpo, que comprende un substrato de carbono o grafito impregnado con un extractante quelante hidrófobo que tiene una mayor afinidad, a un pH selectivo, por los iones de un primer elemento metálico que por los iones de un segundo elemento metálico; y
(c) una solución al pH selectivo, que contiene iones del primer y segundo elementos metálicos.
Otra realización aún de la invención es un generador de ^{201}Tl que comprende:
(a) una porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida;
(b) un intercambiador de iones alojado dentro de la porción de cuerpo.
El intercambiador de iones comprende fibras de carbono o grafito impregnadas con un extractante de organofósforo ácido tal como DEHPA, EHEHPA, o ácido di(2,4,4-trimetil-pentil)fosfínico (DTMPPA). El intercambiador de iones comprende además iones de ^{201}Pb unidos al extractante.
En una realización adicional de la invención, se proporciona un generador de ^{90}Y. Este generador comprende:
(a)
una primera columna que comprende:
(1)
una primera porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida;
(2)
un primer intercambiador de iones alojado dentro de la primera porción de cuerpo, en el que el primer intercambiador de iones comprende un extractante de organofósforo ácido;
(3)
una solución de alimentación dentro de la primera porción de cuerpo y en contacto con el primer intercambiador de iones, comprendiendo la solución de alimentación iones ^{90}Sr y teniendo un pH desde 1,5 hasta 2,5; y
(b)
una segunda columna que comprende:
(1)
una segunda porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida, en la que la entrada de la segunda columna está en comunicación de flujo con la salida de la primera columna;
(2)
un segundo intercambiador de iones dentro de la segunda porción de cuerpo, comprendiendo el segundo intercambiador de iones un extractante de organofósforo neutro o bifuncional adsorbido sobre un substrato de carbono o grafito.
Las realizaciones adicionales de la invención resultarán fácilmente obvias para los expertos normales en la técnica durante la revisión de la presente solicitud.
Breve descripción de los dibujos
Los numerosos objetos y ventajas de la presente invención pueden ser entendidos mejor por los expertos en la técnica con referencia a la descripción detallada acompañante y al dibujo siguiente, en el cual:
la Fig. 1 es un dibujo esquemático de un procedimiento para la separación de ^{90}Y de ^{90}Sr.
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona procedimientos y aparatos mejorados para la separación de iones de elementos metálicos en solución acuosa, proporcionando, de esta forma, muestras relativamente puras de los elementos metálicos deseados para uso en una amplia variedad de aplicaciones en un amplio número de industrias, incluyendo minería, descontaminación ambiental, industria farmacéutica, y en el tratamiento y la diagnosis de enfermedades, por nombrar unas pocas. La separación de iones se realiza con el uso de intercambios de iones que unirán, preferentemente, iones de un elemento, mientras que los iones de otro elemento permanecen en solución. Tal como aquí se usa, "separación" significa que al menos aproximadamente 90%, preferiblemente más de aproximadamente 90%, más preferiblemente más de aproximadamente 95% e incluso más preferiblemente más de aproximadamente 99% de los iones de un elemento metálico presente en la solución acuosa pueden ser eliminados de la solución por el intercambiador de iones, mientras que al menos aproximadamente 90%, preferiblemente más de aproximadamente 90%, más preferiblemente más de aproximadamente 95% e incluso más preferiblemente más de aproximadamente 99% de los iones del otro elemento metálico diferente permanecen en la solución acuosa. En realizaciones preferidas, pueden prepararse soluciones en las cuales puede realizarse una separación mayor de aproximadamente 10^{4}, más preferiblemente mayor de aproximadamente 10^{6}, y aún más preferiblemente aproximadamente 10^{8}. En otras palabras, considerando la separación de ^{90}Y de ^{90}Sr como un ejemplo, usando los procedimientos y aparatos aquí descritos, es posible obtener una muestra de ^{90}Y purificado, en la cual la relación ^{90}Sr/^{90}Y es, preferiblemente, menor de aproximadamente 10^{-6}, y más preferiblemente menor de aproximadamente 10^{-8}.
En muchas aplicaciones, los procedimientos y aparatos se usarán para separar elementos metálicos que pertenecen a Grupos diferentes en la tabla periódica larga. Sin embargo, los procedimientos pueden adaptarse, igualmente, para separar elementos que pertenecen al mismo Grupo. Los Grupos en la tabla periódica larga incluyen elementos de grupos principales, incluyendo los Grupos IA, IIA, IIIB, IVB, VB, VIB, metales de transición, incluyendo los Grupos IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, IB, y IIB, Lantánidos, incluyendo elementos con número atómico desde 57 hasta 71, y Actínidos, incluyendo elementos con número atómico desde 89 hasta 103. De acuerdo con ello, los elementos adecuados que pueden separarse usando los procedimientos y sistemas de la presente invención, incluyen, por ejemplo, Li, Be, Na, Mg, Al, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po, Fr, Ra, Ac, Ku, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, y Lw.
Para lograr dichos fines, la presente invención usa extractantes quelantes hidrófobos. Los extractantes adecuados para uso en la presente invención incluyen: extractantes de organofósforo ácidos, por ejemplo DEHPA, EHEHPA y DTMPPA; extractantes de organofósforo neutros, por ejemplo TBP y óxido de tri-n-octilfosfina (TOPO), extractantes de organofósforo bifuncionales, por ejemplo CMPO y N,N,N',N'-tetraoctil-3-oxamentanodiamida (TOGDA); extractantes básicos, por ejemplo tri-n-octilamina (TOA) y cloruro de tricaprilmetilamonio. Igualmente, pueden usarse otros extractantes conocidos por los expertos en la técnica, incluyendo hidroxioximas, por ejemplo 5,8-dietil-7-hidroxi-6-dodecano oxima y 2-hidroxi-5-nonilacetofenon oxima, éteres corona, por ejemplo di-t-butil-diciclohexano-18-corona-6, y ditiosemicarbazona.
En la presente invención, el extractante quelante hidrófobo está adsorbido sobre un substrato para proporcionar un intercambiador de iones. En realizaciones preferidas, el intercambiador de iones está alojado en una columna. La columna tendrá al menos una entrada y al menos una salida. En sistemas de dos columnas, descritos más completamente más adelante, una salida de la primera columna puede estar en comunicación de flujo con una entrada de la segunda columna. Igualmente, pueden estar presentes en una cualquiera o en ambas columnas entradas y/o salidas adicionales, para agregar o recoger soluciones de lavado, exceso de soluciones de alimentación, y similares.
Aunque en la técnica se conocen una amplia variedad de substratos diferentes adecuados para uso en un intercambiador de iones, los presentes inventores han descubierto que substratos que comprenden carbono y grafito son de manera particular convenientemente adecuados para los procedimientos y aparatos de la presente invención. Aunque no debería considerarse como limitativa de la invención, se estima que la interacción hidrófoba entre los extractantes anteriormente mencionados y los substratos de carbono o grafito es particularmente fuerte, y que no interfiere con la porción quelante de los extractantes. Igualmente, se estima que los substratos de carbono y grafito tienen alta estabilidad en ácidos y bases fuertes, y pueden ser más resistentes que otros tipos de substratos a los campos de radiación que puedan estar presentes cuando se usan los procedimientos y aparatos de la presente invención para separar elementos metálicos radiactivos.
Puede usarse una diversidad de dichos substratos de carbono y grafito, incluyendo grafito y carbono moldeado, carbono vítreo (cristalino), grafito y carbono pirolítico, fibras de carbono, compuestos de carbono, y polvos y partículas de carbono y grafito. Un substrato común para extractantes hidrófobos son los materiales inorgánicos recubiertos de carbono preparados mediante la descomposición de compuestos orgánicos en una corriente de gas a 600ºC de temperatura, tal como ZrO_{2}. Se ha sugerido que la unión de ionóforos orgánicos a ZrO_{2} recubierto con carbono implica no solamente atracción hidrófoba, sino además implica interacción electrónica (pi-pi) del ionóforo orgánico hacia la estructura planar grafítica (Paul T. Jackson, y otros, Anal. Chem., vol. 69, págs. 416-425, (1997)). Esta fuerte unión previene la lixiviación del ionóforo orgánico mucho mejor que la observada con matrices polímeras, tal como los adsorbentes Chromosorb o XAD, o materiales recubiertos con polibutadieno reticulado.
Se ha encontrado que, las fibras de carbono o grafito puras, formadas a >1500ºC, proporcionan un substrato muy bueno para la mayoría de los extractantes hidrófobos comúnmente usados en la extracción con disolvente de la presente invención, y son preferidas en realizaciones de la presente invención que usan substratos de carbono o grafito. En realizaciones preferidas, las fibras de carbono o grafito están en la forma de fieltro de carbono o grafito. Preferiblemente, este fieltro de carbono o grafito se usa sin ningún otro substrato. La baja densidad aparente de aproximadamente 50 mg/cm^{3} y el elevado área superficial (estimado en 30-40 m^{2}/g) de este producto, así como la capacidad para unirse selectivamente a extractantes de organofósforo, permite preparar columnas que pueden operar a rápidas velocidades de flujo, por ejemplo desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10 ml/cm^{2}/min, con buenos resultados. Adicionalmente, el fieltro es fácil de cortar y empaquetar en columnas, es fácil de pesar, y adsorbe cantidades específicas de extractantes de organofósforo de manera más predecible de lo que lo hacen materiales en polvo o granulares.
El fieltro de carbono o grafito adecuado para uso en la presente invención, puede obtenerse a partir de vendedores comerciales (por ejemplo, a partir de Fiber Materials, Inc., Biddeford, Me) en la forma de láminas gruesas de 2,54/20,32 cm. Estos materiales de fieltro flexibles de baja densidad se producen mediante la carbonización y grafitización de filamentos de Rayon orgánicos largos, de pequeño diámetro a 2300ºC para producir un fieltro de grafito con una pureza >99,7%. Este material tiene únicamente cantidades ppm de impurezas de Cu y S. La lixiviación previa con soluciones de HNO_{3} elimina estas impurezas. El fieltro se seca a 110ºC y, a continuación, se carga con los extractantes deseados en soluciones de metanol. Después de secado en aire, el fieltro de grafito se corta en forma de almohadillas circulares usando un cortador Shim de un diámetro igual o ligeramente superior al diámetro de la columna. En cada columna, pueden usarse y comprimirse ligeramente para eliminar cualquier hueco, varias almohadillas de fieltro de grafito, por ejemplo desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 15 o más, dependiendo del tamaño de la columna.
Los inventores de la presente invención han descubierto igualmente que la afinidad de diversos extractantes de organofósforo químicos por diferentes elementos metálicso depende del pH. Por ejemplo, los ácidos organofosfóricos de la fórmula general (RO)_{2}P(O)(OH), tal como DEHPA, los ácidos organofosfónicos de la fórmula general (RO)RP(O)(OH), tal como EHEHPA, y los ácidos organofosfínicos de la fórmula general R_{2}P(O)(OH), tal como DTMPPA, tienen una afinidad marcada por ^{90}Y a concentraciones de ácido relativamente bajas y, por ello, pueden usarse para extraer ^{90}Y de ^{90}Sr bajo estas condiciones. De manera similar, los presentes inventores han encontrado que el DEHPA tiene una afinidad por ^{201}Pb a pH superior o igual a 2,5 y, por ello, puede usarse para separar fácilmente ^{201}Pb de ^{201}Tl en una solución que tiene dicho nivel de pH. Sin embargo, en la presencia de soluciones de ácido concentradas, los extractantes organofosfóricos ácidos pierden su afinidad por estos iones. De acuerdo con ello, puede usarse una solución de ácido concentrada, tal como una solución concentrada de ácido clorhídrico, ácido perclórico, ácido sulfúrico o ácido nítrico, para eluir iones que han estado unidos al extractante a un pH superior. Tal como se usa aquí, el término "concentrado" cuando se usa con respecto a un ácido, se refiere a una solución que tiene una concentración de ácido de al menos aproximadamente 4 N.
Por el contrario, los presentes inventores han encontrado que otros compuestos de organofósforo, tal como CMPO y TBP, requieren concentraciones de ácido mucho más altas para retener el ^{90}Y. De acuerdo con ello, en una solución de ácido concentrada, el ^{90}Y llega a unirse a CMPO, y el ^{90}Y unido puede, a continuación, eluirse del extractante en presencia de una solución de ácido diluida. Tal como se usa aquí, el término "diluido" cuando se usa con respecto a una solución de ácido, se refiere a una solución que tiene una concentración de ácido menor de aproximadamente 0,1 N. El descubrimiento de estas propiedades químicas únicas ha permitido a los inventores de la presente invención desarrollar un procedimiento y aparato para separar ^{90}Y de ^{90}Sr, en el que el procedimiento no requiere la concentración (evaporación) y ajustes de acidez entre la separación por columna de ^{90}Y de ^{90}Sr.
En la presente invención, se usa un extractante que tiene una mayor afinidad por unos iones de un elemento metálico, que por los de un segundo elemento metálico, que opcionalmente pertenecen a un Grupo diferente de la tabla periódica larga, a un pH seleccionado. Tal como se usa aquí, por "mayor afinidad" se entiende que la afinidad del extractante por los iones del primer elemento metálico, comparada con la afinidad por los iones del segundo elemento metálico, es mayor de aproximadamente 10:1, preferiblemente mayor de aproximadamente 100:1, más preferiblemente mayor de aproximadamente 1000:1, e incluso más preferiblemente mayor de aproximadamente 10.000:1.
En ciertas realizaciones de la invención, el primer elemento metálico se eluye del extractante mediante una solución que tiene un segundo pH, al cual el extractante no tiene substancialmente afinidad por los iones del primer elemento metálico. Tal como se usa aquí, el término "no tiene substancialmente afinidad" significa que a dicho pH, al menos aproximadamente 75% de todos los iones unidos serán eluidos. Preferiblemente, a dicho pH al menos aproximadamente 85% de todos los iones unidos serán eluidos, y más preferiblemente al menos aproximadamente 95% de todos los iones unidos serán eluidos. En realizaciones particularmente preferidas más de aproximadamente 95%, e incluso más de aproximadamente 99% de todos los iones unidos serán eluidos.
Si la carga de la columna con substrato impregnado con extractante es demasiado baja, puede producirse una unión insuficiente del primer elemento metálico. Si la carga es demasiado pesada, puede resultar la elución incompleta respecto del extractante. Lo más preferiblemente, la columna se carga con substrato impregnado con extractante para proporcionar retención superior a aproximadamente el 99% del primer elemento metálico al pH selectivo, y elución superior a aproximadamente el 97% del primer elemento metálico al segundo pH. La concentración de carga del extractante se determina experimentalmente para cada extractante, pero, típicamente, varía desde aproximadamente 0,1 hasta aproximadamente 1,0 gramos de extractante por gramo de fieltro de grafito. Por ejemplo, en una realización de la presente invención, la carga óptima para EHEHPA es aproximadamente 0,1 gramo por gramo de fieltro de carbono o grafito, y para CMPO es aproximadamente 0,25 gramos/por gramo de fieltro de carbono o grafito. En esta realización, el EHEHPA sobre fieltro de grafito a pH 1,5-2,5 permite recuperar ^{90}Y de ^{90}Sr como solución de Sr(NO_{3})_{2}
a pH 1,75-2,0 con una columna de 7,62/20,32 cm con una recuperación >99%, y una separación de 10^{4} de ^{90}Sr, con un remanente de ^{90}Y <1% sobre la columna después de elución con soluciones concentradas de HNO_{3}. Se ha encontrado que el DEHPA podría usarse sobre fieltro de grafito de una manera similar al EHEHPA, pero requiere ácido más concentrado para eluir el ^{90}Y. La determinación de las cantidades de carga óptimas para otros extractantes, y otros substratos, pueden ser fácilmente determinadas por los expertos normales en la técnica.
Igualmente, se ha encontrado que el fieltro de carbono o grafito es un substrato adecuado para extractantes de organofósforo bifuncionales tal como CMPO. El CMPO se disuelve en alcohol metílico y se seca sobre el substrato. Las fibras de carbono o grafito se unen fuertemente al CMPO, y no es necesario TBP para retener el CMPO. En un ejemplo de una realización de la invención, una columna de 8 mm de diámetro preparada a partir de 15 almohadillas de fieltro de grafito de 2,54/20,32 cm de espesor, cargadas con 0,2 a 0,25 gramos de CMPO por gramo de fieltro de carbono o grafito, se comprimió hasta aproximadamente una longitud de 31,75 mm. Existe una resistencia muy pequeña al flujo cuando el ^{90}Y en solución de HNO_{3} 8 N se cargó y lavó con un total de aproximadamente 30 ml de HNO_{3} 8 N. La columna se sacó seca con la bomba. Dado que el fieltro impregnado es muy hidrófobo, el agua se eliminó de manera eficaz de la columna. El ^{90}Y se eluyó a una velocidad de flujo de 0,5 ml/minuto con un mínimo de eluyente, 3-8 ml. En la práctica, se usaron aproximadamente 15 ml. El eluyente se pasó a través de una columna pequeña de 8,25 mm de diámetro y 25,4 mm de longitud de XAD-4 para asegurar la eliminación de todo compuesto orgánico y se filtró en línea con un filtro de 0,45 micrones para eliminar cualquier partícula. Los eluyentes usados de manera satisfactoria de esta forma, incluyeron ácido clorhídrico diluido, por ejemplo, HCl 0,05 N, ácido nítrico diluido, por ejemplo HNO_{3} aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 0,05 N, agua, NaCl al 0,9%, y diversas concentraciones de solución de acetato amónico. Igualmente, pueden usarse muchos otros eluyentes que serían compatibles con soluciones bioquímicas.
De acuerdo con ello, en una realización preferida de la presente invención, un sistema generador comprendido por dos columnas empaquetadas con extractante orgánico puede separar itrio-90 de estroncio-90. El sistema de extracción cromatográfico usado en el generador consiste en una columna de intercambio de iones que contiene extractantes de organofósforo ácidos tales como DEHPA, EHEHPA, o DTMPPA, en comunicación de flujo con una segunda columna que contiene un segundo intercambiador de iones que comprende un extractante de organofósforo bifuncional tal como CMPO o un extractante de organofósforo neutro tal como TBP (fosfato de tri-n-butilo). Para absorber el extractante orgánico y servir como una matriz de columna, se usó fieltro de carbono o grafito químicamente inerte, poroso, de poco peso. En el procedimiento de separación, se cargó solución de nitrato ^{90}Sr(NO_{3})_{2} aproximadamente 0,2 M a aproximadamente pH 1,75 sobre una columna BHEHPA. Los iones ^{90}Sr pasan inmediatamente a su través, pero los iones ^{90}Y son retenidos. La solución de ^{90}Sr se recogió y almacenó en un contenedor protegido para reunir el ^{90}Y para posterior separación. Después de lavados con solución nítrica a un pH de aproximadamente 1,75, el ^{90}Y se eluyó con un ácido concentrado, tal como HNO_{3} aproximadamente 8 N, y se pasó sobre la segunda columna que está conectada en serie. Los iones ^{90}Y eluidos se retuvieron sobre el segundo intercambiador de iones en la segunda columna y, posteriormente, se lavaron con ácido concentrado adicional. A continuación, los iones ^{90}Y se eluyeron con un ácido diluido, tal como HNO_{3} aproximadamente 0,01 N, o sobre un tampón de acetato amónico. Ambas soluciones de lavado a pH 1,75 y de ácido nítrico 8 N se separaron para determinar cualquier ^{90}Sr residual. El factor de descontaminación para cada columna es mayor de aproximadamente 10^{4}. La relación ^{90}Sr/^{90}Y en el segundo eluato está dentro del intervalo de aproximadamente 10^{-8} en el momento de la fecha de producción. El ^{90}Y obtenido a partir de la separación anterior ha mostrado ser de alta pureza química y radionucleida y puede usarse para el marcado de moléculas diana que portan queladores tales como EDTA, DTPA y DOTA.
Igualmente, se ensayaron otros extractantes de organofósforo ácidos tales como DEHPA y DTMPPA para separar ^{90}Y de ^{90}Sr. La separación de ^{90}Y de ^{90}Sr podría haberse realizado a pH de aproximadamente 1, aproximadamente 2 y aproximadamente 3 cuando se usaron DEHPA, EHEHPA y DTMPPA, respectivamente, lo cual está de acuerdo con la fortaleza ácida de DEHPA, EHEHPA y DTMPPA.
La elución de la actividad de ^{90}Y a partir de la columna fue cuantitativamente similar, independientemente del extractante orgánico usado. Igualmente, es preferible usar HNO_{3} aproximadamente 8 N para eluir ^{90}Y de una columna EHEHPA y retenerlo sobre una columna CMPO, puesto que cualquier HNO_{3} menos concentrado puede dar como resultado alguna pérdida de ^{90}Y en ambas columnas.
Existen varias ventajas del procedimiento y aparato de la presente invención sobre los procedimientos de extracción conocidos en este campo. En primer lugar, el tiempo de contacto entre la actividad de ^{90}Y y el extractante orgánico es corto, eliminándose, de esta forma, la descomposición radiolítica del extractante orgánico. En segundo lugar, el fieltro de grafito es un absorbente mejor que la resina polímera debido a la alta resistencia tanto frente al daño químico como por radiación. En tercer lugar, puesto que el EHEHPA retiene el ^{90}Y a pH aproximadamente 1,75 de HNO_{3} y el CMPO retiene el ^{90}Y con HNO_{3} concentrado, la separación es un procedimiento continuo y no es necesario ajuste de pH y de concentración de volumen entre las dos columnas de extracción orgánicas, lo que reduce adicionalmente el tiempo del procedimiento. En cuarto lugar, en el procedimiento descrito no está implicado ningún disolvente orgánico y, también, se generan muchos menos radio-residuos acuosos.
La calidad del ^{90}Y obtenido a partir del procedimiento anterior es adecuada para aplicaciones terapéuticas. El factor de descontaminación de ambas columnas EHEHPA y CMPO es del orden de aproximadamente 10^{4} y en el procedimiento total puede lograrse un factor de descontaminación de aproximadamente 10^{8}. El análisis mediante ICP muestra baja contaminación de iones metálicos. La pureza radioquímica del radiomarcado con ^{90}Y de la molécula biológica derivada de DOTA es equivalente a la de la actividad de ^{90}Y comercial.
Otra realización de la presente invención implica un sistema generador y procedimiento para proporcionar ^{201}Tl. Tal como se ha expuesto anteriormente, el ^{201}Tl puede proporcionarse mediante la desintegración radiactiva de ^{201}Pb. Los presentes autores han descubierto que extractantes de organofósforo ácidos, tales como DEHPA, EHEHPA, y DTMPPA, tienen una fuerte afinidad por ^{201}Pb, pero no por ^{201}Tl, a un pH superior a o igual a aproximadamente 2,5. De acuerdo con ello, se proporciona una realización de la presente invención que comprende una columna cromatográfica que contiene un extractante de organofósforo ácido impregnado sobre un substrato de carbono o grafito, tal como se ha descrito a lo largo de la presente invención. Cuando está cargada con una solución de ^{201}Pb que tiene un pH superior a o igual a aproximadamente 2,5, el ^{201}Pb es retenido sobre la columna. Puesto que el ^{201}Tl se genera mediante la desintegración del isótopo padre, este es liberado del extractante dentro de la solución. El sistema se deja desintegrar durante un tiempo suficiente para proporcionar un porción predeterminada de ^{201}Tl, y, a continuación, se lava con una solución acuosa que tiene un pH superior a o igual a aproximadamente 2,5. Los lavados adecuados incluyen, inter alia, agua, ácido clorhídrico o nítrico diluido, o cualquier solución tamponada biocompatible. Preferiblemente, se usa una solución de NaCl aproximadamente al 0,9%, a aproximadamente pH 5,5. La eficacia de este sistema generador, y el hecho de que el ^{201}Tl puede eluirse simplemente con H_{2}O o con NaCl al 0,9%, proporciona una ventaja sobre cualquier sistema generador para la producción de ^{201}Tl descrito anteriormente.
Ejemplos
La invención se demuestra adicionalmente en los ejemplos siguientes. Todos los ejemplos son ejemplos reales. Los ejemplos son para fines ilustrativos y no están destinados a limitar el alcance de la presente invención.
Ejemplo 1 Separación de ^{90}Y a partir de un generador de 17 mCi de ^{90}Sr/^{90}Y
Después de 2 semanas de acumulación de ^{90}Y, se cargó Sr(NO_{3})_{2} 0,2 M, pH 1,75 que contenía 17 mCi de ^{90}Sr sobre una columna EHEHPA (0,1 g/g de peso de fieltro de grafito) a una velocidad de flujo de 2,0 ml/min. Los iones de ^{90}Sr eluidos se recogieron en un contenedor protegido. Los iones de ^{90}Y adsorbidos se lavaron con 30 ml de HNO_{3}, pH 1,75, a 2,0 ml/min. Los primeros 3 ml de lavado se agregaron a la solución de ^{90}Sr y la solución de lavado remanente se recogió en un frasco de residuos separado para reciclado del ^{90}Sr residual. Se usaron 15 ml de HNO_{3} 8 N para eluir el ^{90}Y adsorbido procedente de la columna EHEHPA a una columna CMPO (0,25 g/g de peso de fieltro de grafito) a 0,5 ml/min. Para lavar la columna CMPO se usaron 15 ml adicionales de HNO_{3} 8 N. Para eluir el ^{90}Y se usaron 15 ml de HNO_{3} 0,01 N a 0,5 ml/min y se recogieron 15,77 mCi. Las soluciones de carga o lavado de HNO_{3} 8 N no contenían nada de ^{90}Y.
Ejemplo 2 Separación de ^{85}Sr
Se cargó Sr(NO_{3})_{2} 0,2 M, pH 1,75, que contenía 2,22 mCi de ^{85}Sr sobre una columna EHEHPA (0,1 g/g de peso de fieltro de grafito) a una velocidad de flujo de 2,0 ml/min. Se eluyeron 2,17 mCi de ^{85}Sr y se recogieron en un contenedor protegido. La columna EHEHPA se lavó con 30 ml de HNO_{3}, pH 1,75, a 2,0 ml/min, los primeros 3 ml de lavado se les realizó un conteo y contenían 0,047 mCi de ^{85}Sr (\sim2%); 0,0021 mCi (\sim0,1%) en los siguientes 12 ml de lavado y 0,0002 mCi (\sim0,01%) en los siguientes 15 ml de lavado. Se usaron 15 ml de HNO_{3} 8 N para eluir la columna EHEHPA a una columna CMPO (0,25 g/g de peso de fieltro de grafito) a 0,5 ml/min. Para lavar la columna CMPO, se usaron 15 ml adicionales de HNO_{3} 8 N. Finalmente, se usaron 15 ml de HNO_{3} 0,01 N a 0,5 ml/min para eluir la columna CMPO. No hubo actividad detectable de ^{85}Sr en los lavados de la columna CMPO.
Ejemplo 3 Separación de ^{90}Y
Se cargó Sr(NO_{3})_{2} 0,2 M, pH 1,75, que contenía 1,31 mCi de ^{90}Y sobre una columna EHEHPA (0,1 g/g de peso de fieltro de grafito) a una velocidad de flujo de 2,0 ml/min. La solución de Sr(NO_{3})_{2} se recogió, y no tenía ^{90}Y. El ^{90}Y adsorbido sobre EHEHPA se lavó con 30 ml de HNO_{3}, pH 1,75, a 2,0 ml/min. La solución de lavado no contenía ^{90}Y. Se usaron 15 ml de HNO_{3} 8 N para eluir el ^{90}Y adsorbido procedente de la columna EHEHPA a una columna CMPO (0,25 g/g de peso de fieltro de grafito) a 0,5 ml/min. Para lavar la columna CMPO, se usaron 15 ml adicionales de HNO_{3} 8 N. Ni el HNO_{3} 8 N de carga ni de lavado contenían nada de ^{90}Y. Para eluir los 1,0 mCi de ^{90}Y recogido, se usaron 15 ml de acetato sódico 0,5 M, pH 6, a 0,5 ml/min.
Ejemplo 4 Separación de ^{90}Y a partir de un generador de 6,5 Ci de ^{90}Sr/^{90}Y
Después de 1 semana de acumulación de ^{90}Y, se cargó Sr(NO_{3})_{2} 0,2 M, pH 1,75 que contenía 6,5 Ci de ^{90}Sr sobre una columna EHEHPA (0,1 g/g de peso de fieltro de grafito) a una velocidad de flujo de 2,0 ml/min. El ^{90}Sr eluido se recogió en un contenedor protegido. El ^{90}Y adsorbido se lavó con 30 ml de HNO_{3}, pH 1,75, a 2,0 ml/min. Se usaron 15 ml de HNO_{3} 8 N para eluir el ^{90}Y adsorbido procedente de la columna EHEHPA a una columna CMPO (0,25 g/g de peso de fieltro de grafito) a 0,5 ml/min. Para lavar la columna CMPO se usaron 15 ml adicionales de HNO_{3} 8 N. Para eluir el ^{90}Y se usaron 15 ml de HNO_{3} 0,01 N a 0,5 ml/min, recogiéndose 4,9 Ci. La relación de ^{90}Sr a ^{90}Y en el producto fue de \sim10^{-8}.
Ejemplo 5 Extracción de Tl-201 con columna DEHPA
Se empaquetó DEHPA (10 almohadillas, de 8,25 mm de diámetro, de 0,6 g/g de grafito) en una columna de vidrio de 19,05x69,85 mm y se dejó acondicionar con 5 ml , pH 2,5, y secó soplando con 5 ml de aire. Se agregaron 200 \muCi de ^{201}Tl a 10 ml de ácido nítrico de pH 2,5. Se midió el pH de la solución de ^{201}Tl y se ajustó a pH 2,5 con NaOH. No hubo retención de ^{201}Tl en la columna después una carga de 10 ml, seguido de 10 ml de lavado con agua a una velocidad de flujo 2 ml/min bombeada con una bomba peristáltica. No hubo retención de ^{201}Tl en la columna a otros pHs, tales como 3, 4 y 5.
Ejemplo 6 Extracción de Pb-203 con columna DEHPA
Se empaquetó DEHPA (10 almohadillas, de 8,25 mm de diámetro, de 0,6 g/g de grafito) en una columna de vidrio de 19,05x69,85 mm, seguido de acondicionamiento con 5 ml de ácido nítrico pH 2,5, y secado por soplado con 5 ml de aire. Se agregaron 80 uCi de ^{203}Pb a 10 ml de ácido nítrico de pH 2,5, se midió el pH de la solución de ^{203}Pb y se ajustó a pH 2,5 con NaOH. Se retuvieron \sim80 \muCi de ^{203}Pb en la columna después de una carga de 10 ml, seguido de 10 ml de un lavado con agua a una velocidad de flujo de 2 ml/min bombeada con una bomba peristáltica. Se observaron resultados similares a otros pH, tales como 3, 4 y 5. Se adsorbieron menos de 80 uCi de ^{203}Pb en la columna cuando el pH fue menor de 2.
Ejemplo 7 Elución de Tl-201 hijo a partir de un generador de Tl-201
Se preparó un generador de ^{201}Tl cargando 20 ml de ácido nítrico pH 2,5 que contenía una parte alícuota de solución diana de ^{203}Tl irradiada sobre una columna DEHPA (10 almohadillas, de 8,25 mm de diámetro, de 0,6 g/g de grafito), seguido de lavado de la columna con 20 ml de agua. La velocidad de flujo se mantuvo a 2 ml/min en la preparación de la columna. La solución diana de ^{203}Tl irradiada comprendía 20 \mul de solución de ^{201}Pb (\sim2,38 mCi de Pb-201, determinado mediante Ge (Li)). Dieciocho horas después, se recogieron 221 \muCi de ^{201}Tl en 40 ml de eluato de agua. Otras 24 horas más tarde, se recogieron 56 \muCi de ^{201}Tl en 40 ml de eluato de agua procedente del mismo generador.

Claims (23)

1. Un procedimiento para la separación de iones de elementos metálicos en solución acuosa que comprende:
proporcionar un intercambiador de iones que comprende un substrato de carbono o grafito impregnado con un extractante quelante hidrófobo que tiene una mayor afinidad, a un pH selectivo, por los iones de un primer elemento metálico que por los iones de un segundo elemento metálico, en el que dicho primer elemento es diferente de dicho segundo elemento;
proporcionar una solución que comprende iones de dicho primer y segundo elementos metálicos; y
el contacto de dicho intercambiador de iones con dicha solución a dicho pH selectivo, durante un tiempo suficiente para que al menos una porción de dichos iones de dicho primer elemento metálico lleguen a unirse al mismo.
2. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que dicho substrato de carbono o grafito comprende fibras de carbono o grafito en la forma de fieltro de carbono o grafito.
3. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que el extractante quelante hidrófobo es un extractante de organofósforo ácido seleccionado entre el grupo formado por DEHPA, EHEHPA, y DTMPPA.
4. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 3, en el que dicho primer elemento metálico es ^{201}Pb y dicho segundo elemento metálico es ^{201}Tl, dicho extractante de organofósforo ácido es DEHPA, y el pH de dicha solución acuosa es superior o igual a 2,5.
5. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 3, en el que dicho primer elemento metálico es ^{90}Y y el segundo elemento metálico es ^{90}Sr, dicho extractante de organofósforo ácido es EHEHPA, y el pH de dicha solución acuosa es desde 1,5 hasta 2,5.
6. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, que comprende además la etapa de preparación de un eluato mediante la elución de al menos una porción de los iones de dicho primer elemento metálico procedente de dicho intercambio de iones, con una segunda solución que tiene un segundo pH al cual dicho intercambio de iones no tiene substancialmente afinidad por los iones del primer elemento metálico.
7. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 6, en el que dicho primer elemento metálico es ^{90}Y.
8. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 6, que comprende además la etapa de puesta en contacto de dicho eluato con un segundo intercambio de iones, comprendiendo dicho segundo intercambio de iones, un segundo extractante de organofósforo que tienen una afinidad por iones de dicho primer elemento metálico a dicho segundo pH.
9. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 8, en el que dicho segundo intercambio de iones comprende un substrato de carbono o grafito impregnado con un extractante de organofósforo bifuncional, un extractante de organofósforo neutro, o una mezcla de los mismos.
10. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 9, en el que dicho segundo extractante está seleccionado entre el grupo formado por CMPO y TBP.
11. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 10, en el que dicho substrato de carbono o grafito comprende fibras de carbono o grafito en la forma de fieltro de carbono o grafito.
12. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 7, que comprende además la etapa de puesta en contacto de dicho eluato con un segundo intercambio de iones que comprende CMPO adsorbido sobre fieltro de carbono o grafito.
13. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 8, que comprende además la etapa de preparación de un eluato mediante la elución de al menos una porción de dichos iones de dicho primer elemento metálico procedente del segundo eluato, mediante la elución de al menos una porción de dichos iones de dicho primer elemento metálico procedente de dicho segundo intercambio de iones con una tercera solución que tiene un tercer pH al cual dicho segundo intercambio de iones no tiene substancialmente afinidad por los iones de dicho primer elemento metálico.
14. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 12, que comprende además la preparación de un segundo eluato mediante la elución de dicho ^{90}Y procedente de dicho segundo intercambio de iones, con una tercera solución seleccionada entre el grupo formado por ácido nítrico diluido, ácido clorhídrico diluido, tampón de acetato amónico, NaCl aproximadamente al 0,9%, y agua.
15. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 14, en el que la relación ^{90}Sr/^{90}Y en dicho segundo eluato es menor de 10^{-6}.
16. Un sistema de columna de separación para la separación de elementos metálicos, que comprende:
(a) una porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida;
(b) un intercambiador de iones alojado dentro de dicha porción de cuerpo, comprendiendo dicho intercambiador de iones un substrato de carbono o grafito impregnado con un extractante quelante hidrófobo que tiene una mayor afinidad, a un pH selectivo, por iones de un primer elemento metálico que por iones de un segundo elemento metálico, en el que dicho primer elemento es diferente de dicho segundo elemento;
(c) una solución a dicho pH selectivo, comprendiendo dicha solución iones del primer y segundo elementos metálicos.
17. Un sistema de columna de separación de acuerdo con la Reivindicación 16, en el que dicho substrato de carbono o grafito comprende carbono o grafito en la forma de fieltro de carbono o grafito.
18. Un sistema de columna de separación de acuerdo con la Reivindicación 16, en el que el extractante quelante hidrófobo es un extractante de organofósforo ácido seleccionado entre el grupo formado por DEHPA, EHEHPA, y DTMPPA.
19. Un sistema de columna de separación de acuerdo con la Reivindicación 18, en el que dicho primer ion metálico es ^{201}Pb y dicho segundo ion metálico es ^{201}Tl, y el pH de dicha solución es superior o igual a 2,5.
20. Un generador de ^{201}Tl que comprende:
(a) una porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida; y
(b) un intercambiador de iones alojado dentro de la porción de cuerpo, comprendiendo dicho intercambiador de iones fibras de carbono o grafito impregnadas con un extractante de organofósforo ácido seleccionado entre el grupo formado por DEHPA, EHEHPA, y DTMPPA, comprendiendo además dicho intercambiador de iones, iones de ^{201}Pb unidos a dicho extractante.
21. Un generador de ^{201}Tl de acuerdo con la Reivindicación 20, que comprende además:
(c) una solución acuosa que tiene un pH superior o igual a 2,5 dentro de dicha porción de cuerpo y en contacto con dicho intercambiador de iones, dicha solución acuosa que contiene ^{201}Tl ha sido producida mediante desintegración radiactiva de dicho ^{201}Pb.
22. Un generador de ^{90}Y que comprende:
(a)
una primera columna que comprende:
(1)
una primera porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida;
(2)
un primer intercambiador de iones alojado dentro de dicha porción de cuerpo, comprendiendo dicho primer intercambiador de iones un extractante de organofósforo ácido adsorbido sobre un substrato de carbono o grafito;
(3)
una solución de alimentación dentro de dicha primera porción de cuerpo y en contacto con el primer intercambiador de iones, comprendiendo dicha solución de alimentación iones ^{90}Sr y teniendo un pH desde 1,5 hasta 2,5; y
(b)
una segunda columna que comprende:
(1)
una segunda porción de cuerpo que tiene una entrada y una salida, en la que la entrada de dicha segunda columna está en comunicación de flujo con la salida de dicha primera columna;
(2)
un segundo intercambiador de iones alojado dentro de dicha segunda porción de cuerpo, comprendiendo dicho segundo intercambiador de iones un extractante de organofósforo neutro o bifuncional.
23. Un generador de ^{90}Y de acuerdo con la Reivindicación 22, en el que dicho primer intercambiador de iones comprende EHEHPA adsorbido sobre fibras de carbono o grafito, y dicho segundo intercambiador de iones comprende CMPO adsorbido sobre fieltro de carbono o grafito.
ES02805174T 2001-12-18 2002-12-18 Procedimiento y aparato para separar iones de elementos metalicos en solucion acuosa. Expired - Lifetime ES2260520T3 (es)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US34168801P 2001-12-18 2001-12-18
US341688P 2001-12-18
US10/321,333 US20030152502A1 (en) 2001-12-18 2002-12-17 Method and apparatus for separating ions of metallic elements in aqueous solution
US321333 2002-12-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2260520T3 true ES2260520T3 (es) 2006-11-01

Family

ID=26982924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES02805174T Expired - Lifetime ES2260520T3 (es) 2001-12-18 2002-12-18 Procedimiento y aparato para separar iones de elementos metalicos en solucion acuosa.

Country Status (10)

Country Link
US (2) US20030152502A1 (es)
EP (1) EP1481402B1 (es)
JP (1) JP4162141B2 (es)
KR (1) KR20040075883A (es)
AT (1) ATE320069T1 (es)
AU (1) AU2002357272A1 (es)
CA (1) CA2470738A1 (es)
DE (1) DE60209818T2 (es)
ES (1) ES2260520T3 (es)
WO (1) WO2003051494A2 (es)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003284763A1 (en) * 2003-08-09 2005-02-25 Park, Tae-Hyok Treating composition and method for wastewater or sewage and cleaning composition and method for air
WO2008036586A2 (en) * 2006-09-20 2008-03-27 Waters Investments Limited Apparatus and methods of fluid chromatography
DE102006058542A1 (de) 2006-12-12 2008-06-19 Isotopen Technologien München AG Säulensystem zur Herstellung einer Lösung mit hoher spezifischer Aktivität
US7554098B2 (en) * 2007-04-20 2009-06-30 Battelle Memorial Institute Medical isotope generator systems
CN102268559A (zh) 2007-05-21 2011-12-07 奥贝特勘探Vspa有限公司 从铝土矿石中提取铝的工艺
BRPI0703015A2 (pt) * 2007-07-25 2008-11-25 Diaz Samuel Aguirre processo para produÇço de derivados de molibdÊnio, a partir de catalisadores exauridos de molibdÊnio
US8660800B2 (en) 2007-09-04 2014-02-25 Koninklijke Philips N.V. Multi-treatment planning apparatus and method
KR100945020B1 (ko) 2008-03-27 2010-03-05 한국원자력연구원 흡착제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 스트론튬/이트륨발생기
US8377297B2 (en) 2009-12-23 2013-02-19 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Water desalination apparatus
AU2012231686B2 (en) 2011-03-18 2015-08-27 Orbite Aluminae Inc. Processes for recovering rare earth elements from aluminum-bearing materials
EP3141621A1 (en) 2011-05-04 2017-03-15 Orbite Aluminae Inc. Processes for recovering rare earth elements from various ores
CN103842296B (zh) 2011-06-03 2016-08-24 奥贝特科技有限公司 用于制备赤铁矿的方法
EP2755918A4 (en) 2011-09-16 2015-07-01 Orbite Aluminae Inc PROCESS FOR PRODUCING TONERDE AND VARIOUS OTHER PRODUCTS
US9023301B2 (en) 2012-01-10 2015-05-05 Orbite Aluminae Inc. Processes for treating red mud
AU2013203808B2 (en) 2012-03-29 2016-07-28 Orbite Aluminae Inc. Processes for treating fly ashes
RU2597096C2 (ru) 2012-07-12 2016-09-10 Орбит Алюминэ Инк. Способы получения оксида титана и различных других продуктов
BR112015006536A2 (pt) 2012-09-26 2017-08-08 Orbite Aluminae Inc processos para preparar alumina e cloreto de magnésio por lixiviação com hcl de vários materiais.
CA2891427C (en) 2012-11-14 2016-09-20 Orbite Aluminae Inc. Methods for purifying aluminium ions
CN103263849B (zh) * 2013-05-31 2015-09-09 西北核技术研究所 一种裂变产物中活化产物镓的快速分离方法
KR101522771B1 (ko) * 2013-07-12 2015-05-26 코리아노블메탈(주) 수직형 액-액 분리장치
US10030286B1 (en) 2013-11-13 2018-07-24 Ii-Vi Incorporated Method of direct solvent extraction of rare earth metals from an aqueous acid-leached ore slurry
AU2015289483B2 (en) * 2014-07-18 2020-02-20 Purdue Research Foundation Ligand-assisted chromatography for metal ion separation
US10689727B2 (en) 2015-04-23 2020-06-23 Ut-Battelle, Llc Methods for liquid extraction of rare earth metals using ionic liquids
US10808296B2 (en) 2015-10-30 2020-10-20 Ii-Vi Delaware, Inc. Selective recovery of rare earth metals from an acidic slurry or acidic solution
CN109874342A (zh) 2015-10-30 2019-06-11 Ii-Vi 有限公司 复合萃取剂增强的聚合物树脂、其制备方法及其萃取(一种或多种)贵重金属的用途
US20220274138A1 (en) * 2019-08-01 2022-09-01 Drexel University Apparatus for separation and conveying of clumped particles, such as carbon fibers
CN110787640B (zh) * 2019-11-04 2021-11-23 陕西省膜分离技术研究院有限公司 一种基于离子液体聚合物液膜对Rb+和Na+的分离方法
US20210238051A1 (en) * 2020-02-03 2021-08-05 Battelle Memorial Institute Systems and Methods for Separating Yttrium and Strontium
CN114999701A (zh) * 2022-05-31 2022-09-02 中国核动力研究设计院 一种锶[90Sr]-钇[90Y]发生器及分离方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3320033A (en) * 1964-03-18 1967-05-16 Kerr Mc Gee Oil Ind Inc Absorbent, its preparation and use to recover metal values
US3682589A (en) * 1969-11-10 1972-08-08 Bunker Hill Co Sorbate extraction of metallic values from aqueous leach solutions
US3993538A (en) * 1976-01-27 1976-11-23 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Production of high purity radiothallium
JPS5748699A (en) * 1980-09-08 1982-03-20 Japan Gasoline Method of treating liquid containing radioactive nuclide
CA2044167C (en) * 1989-10-18 1995-09-19 Don C. Seidel Polymer bead containing immobilized metal extractant
US5512256A (en) * 1992-05-08 1996-04-30 Battelle Memorial Institute Method of separation of yttrium-90 from strontium-90
RU2068392C1 (ru) * 1993-04-23 1996-10-27 Акционерное общество открытого типа "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Способ извлечения скандия из отходов производства тетрахлорида титана
US5368736A (en) * 1993-07-26 1994-11-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for the separation and purification of yttrium-90 for medical applications
US6309614B1 (en) * 2000-04-14 2001-10-30 Pg Research Foundation, Inc. Method for isolating and purifying 90Y From 90strontium in multi-curie quantities

Also Published As

Publication number Publication date
CA2470738A1 (en) 2003-06-26
EP1481402A2 (en) 2004-12-01
US20040164025A1 (en) 2004-08-26
US7138643B2 (en) 2006-11-21
JP2005512772A (ja) 2005-05-12
WO2003051494A3 (en) 2004-09-23
ATE320069T1 (de) 2006-03-15
DE60209818D1 (de) 2006-05-04
EP1481402B1 (en) 2006-03-08
US20030152502A1 (en) 2003-08-14
JP4162141B2 (ja) 2008-10-08
AU2002357272A1 (en) 2003-06-30
WO2003051494A2 (en) 2003-06-26
DE60209818T2 (de) 2006-11-09
KR20040075883A (ko) 2004-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2260520T3 (es) Procedimiento y aparato para separar iones de elementos metalicos en solucion acuosa.
US7087206B2 (en) Multicolumn selectivity inversion generator for production of high purity actinium for use in therapeutic nuclear medicine
Lambrecht Radionuclide generators
CA2797901C (en) Isotope preparation method
US5053186A (en) Soluble irradiation targets and methods for the production of radiorhenium
Ambe et al. “Multitracer” a new tracer technique—its principle, features, and application
Hasan et al. Molybdenum-99 production pathways and the sorbents for 99Mo/99mTc generator systems using (n, γ) 99Mo: a review
Bartoś et al. New separation method of no-carrier-added 47Sc from titanium targets
Henriksen et al. 223Ra for endoradiotherapeutic applications prepared from an immobilized 227Ac/227Th source
AU2011247362A1 (en) Isotope production method
WO2010146722A1 (ja) 放射性医薬品およびその標識化合物原料としての放射性テクネチウムの濃縮および溶出回収方法、およびシステム
EP3992988A1 (en) Radionuclide production method and radionuclide production system
WO2022140234A1 (en) Production of lu-177 and other radionuclides via hot atom capture on nanostructured carbon
US4330507A (en) Method and system for generating and collecting gallium-68 using alkaline eluant
Guseva Radioisotope generators of short-lived α-emitting radionuclides promising for use in nuclear medicine
Ramanujam et al. Separation of carrier-free 90 Y from high level waste by supported liquid membrane using KSM-17
Chattopadhyay et al. Separation of pertechnetate from molybdate by anion-exchange chromatography: recovery of 99mTc from (n, γ) 99Mo and suitability for use in central radiopharmacy (CRPh)
Roelandts et al. Anion-exchange isolation of rare-earth elements from apatite minerals in methanol-nitric acid medium
JP2022138042A (ja) 目的核種の生成方法
van der Walt et al. Separation of 203Pb by ion-exchange chromatography on chelex 100 after production of 203Pb by the Pb (p, xn) 203Bi→ EC. β+ 203Pb nuclear reaction
TW202308743A (zh) 用於放射性同位素之生產、分離及純化的過程、器具及系統
JP2966521B2 (ja) 可溶照射ターゲット及び放射性レニウムの製法
Ehrhardt et al. Radioisotope generators for nuclear medicine based on Fajans adsorption on glass microspheres
Aumann et al. Veröffentlichungen und Vorträge der Mitarbeiter der berichterstattenden Arbeitsgruppen