JP2006272193A - Method and apparatus for separating zinc isotope - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、クラウンエーテル構造を有するレゾルシノール誘導体の有機高分子を用いた亜鉛イオンの同位体の分離方法およびその装置に関する。更に詳しくは、亜鉛イオン同位体と有機高分子との間の吸着特性の違いを利用するクロマトグラフィーにより亜鉛イオン同位体を分離する方法およびその装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for separating zinc ion isotopes using an organic polymer of a resorcinol derivative having a crown ether structure. More specifically, the present invention relates to a method and an apparatus for separating a zinc ion isotope by chromatography using a difference in adsorption characteristics between a zinc ion isotope and an organic polymer.
軽水炉冷却水中に溶出する放射性コバルトは原子炉作業者の放射線被爆事故の最も大きな原因となっており、放射性コバルトの軽水炉冷却水への溶出を抑制することは原子炉作業者の安全を確保するばかりでなく、原子炉作業者の安全の確保により原子力発電所の安定した運転に寄与することにもなる。 The radioactive cobalt that elutes into the light water reactor cooling water is the biggest cause of radiation exposure accidents for reactor workers, and suppressing the dissolution of radioactive cobalt into the light water reactor cooling water not only ensures the safety of the reactor workers. In addition, ensuring the safety of reactor workers will contribute to the stable operation of nuclear power plants.
放射性コバルトの軽水炉冷却水への溶出を抑制する手段として、亜鉛を軽水炉冷却水中へ注入する方法がある。しかし、天然亜鉛に含まれる亜鉛−64は軽水炉冷却水中で放射化しての半減期243.8年の放射性を有する亜鉛−65に変化する。このため、亜鉛−64を減損させた亜鉛(以下、「減損亜鉛」という。)を注入する必要がある。現在、この減損亜鉛は、米国の企業がウラン濃縮のために開発した遠心分離装置で生産したものを、輸入している。 As a means for suppressing elution of radioactive cobalt into the light water reactor cooling water, there is a method of injecting zinc into the light water reactor cooling water. However, zinc-64 contained in natural zinc is changed to zinc-65 having a radioactivity with a half-life of 243.8 years after activation in light water reactor cooling water. For this reason, it is necessary to inject zinc in which zinc-64 is impaired (hereinafter referred to as “impaired zinc”). Currently, this zinc is imported from the US company, which was produced by a centrifuge developed for uranium enrichment.
ところで、わが国のウラン濃縮用遠心分離装置は、ウラン濃縮用に特化させたものであり、その他の元素には不向きであるという事情がある。 By the way, the centrifuge for enriching uranium in Japan is specialized for enriching uranium and is not suitable for other elements.
一方、亜鉛イオン同位体を分離するため、クラウンエーテル誘導体抽出剤を用いる方法が知られている。対象とする亜鉛同位体について、大きな分離係数値が報告された例もあるが、再現性がない。更に、抽出分離は装置が複雑となり、実用化は非常に困難であり、分離した亜鉛イオン同位体の中に混在するクラウンエーテル誘導体を取り除くための余分な操作が発生し、且つ分離操作が困難であるという事情もある。 On the other hand, a method using a crown ether derivative extractant is known for separating zinc ion isotopes. There are examples of large separation factor values reported for the target zinc isotopes, but they are not reproducible. Furthermore, the extraction separation is complicated and the practical use is very difficult, and an extra operation for removing the crown ether derivative mixed in the separated zinc ion isotope occurs, and the separation operation is difficult. There are also circumstances.
分離操作を容易にするために、クラウンエーテルを樹脂化することができれば、あたかもイオン交換樹脂のように汎用性のある分離媒体ができる可能性がある。クラウンエーテルの樹脂化に関して、クラウンエーテル誘導体を有機高分子に含浸させたものはあるが、確実に重合したものはまだない。クラウンエーテル誘導体を有機高分子に結合した報告があるが、有機高分子に結合したクラウンエーテル誘導体の合成は非常に困難、かつ、高価であり、工業的分離など一般的な分離方法としては不適当である。さらに、安価で且つ、水、低級アルコール、低級脂肪酸等の水素性極性溶媒に親和性があるレゾルシノール・ホルムアルデヒド樹脂に、クラウンエーテル誘導体を結合した確実な報告は無い。 If the crown ether can be converted into a resin in order to facilitate the separation operation, there is a possibility that a versatile separation medium can be formed as if it is an ion exchange resin. Regarding resination of crown ether, there are those in which a crown ether derivative is impregnated in an organic polymer, but there is still no polymerized polymer. There are reports of binding crown ether derivatives to organic polymers, but synthesis of crown ether derivatives bound to organic polymers is very difficult and expensive, and is not suitable for general separation methods such as industrial separation. It is. Furthermore, there is no reliable report that binds a crown ether derivative to a resorcinol-formaldehyde resin that is inexpensive and has an affinity for hydrogen polar solvents such as water, lower alcohol, and lower fatty acid.
例えば、金属イオン同位体の分離に関して、伴らによる報告(非特許文献1)があるが、クラウンエーテル誘導体を有する樹脂の製造方法、クラウンエーテル誘導体化合物の構造と性質、金属イオン同位体の分離に関して、詳しい報告がなされていない。 For example, there has been a report by Noni et al. Regarding the separation of metal ion isotopes (Non-Patent Document 1). Regarding the method for producing a resin having a crown ether derivative, the structure and properties of the crown ether derivative compound, and the separation of the metal ion isotope No detailed report has been made.
クラウンエーテル誘導体を極性溶媒に不溶な高分子とする事も非常に困難であり、また、クラウンエーテル誘導体を安定な有機高分子とする事も非常に困難であって、金属イオン、同位体を効率良く吸着するクラウンエーテル誘導体のレゾルシノール樹脂およびホルムアルデヒド樹脂は存在しない。 It is very difficult to make crown ether derivatives insoluble polymers in polar solvents, and it is also very difficult to make crown ether derivatives stable organic polymers. There are no crown ether derivative resorcinol and formaldehyde resins that adsorb well.
本願出願人らは、簡単な装置で安価な亜鉛同位体を分離できる方法を提供することを目的とした発明を出願し、この発明は特開2001−70757号公報に開示されている。この特開2001−70757号公報に開示の技術は、その解決手段として、クラウンエーテル樹脂を充填したカラムに亜鉛同位体を含む溶液を通し、このクラウンエーテル樹脂に亜鉛を吸着させて亜鉛吸着帯を形成した後、前記のカラムに溶離液を通液し、濃縮された亜鉛同位体を得ることとしている。 The applicants of the present application filed an invention for the purpose of providing a method capable of separating an inexpensive zinc isotope with a simple apparatus, and this invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-70757. The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-70757 is a solution to this problem. A solution containing a zinc isotope is passed through a column packed with a crown ether resin, and zinc is adsorbed on the crown ether resin to form a zinc adsorption zone. After formation, the eluent is passed through the column to obtain a concentrated zinc isotope.
しかしながら、特開2001−70757号公報に開示の技術で使用されるクラウンエーテル樹脂は、水素性極性溶媒により劣化するため、十数回程度の使用により吸着効率が無視し得ないほど低下し、耐久性が十分ではない。
以上の事情を踏まえ、本願発明は、対象とする所定の亜鉛同位体を確実に吸着できる、簡単、かつ、経済的で、さらに繰り返しの使用に耐えることができる耐久性に優れた亜鉛同位体の分離装置とともにその分離方法を提供することを目的とする。 Based on the above circumstances, the present invention is a simple and economical zinc isotope capable of reliably adsorbing a target zinc isotope, and capable of withstanding repeated use. It aims at providing the separation method with a separation device.
上記課題を解決するために、本願請求項1に係る亜鉛同位体の分離方法は、含ハロゲン脂肪酸(炭素原子2個ないし4個、かつハロゲンは弗素、塩素)中に、下記一般式(1)で示される1種類以上のレゾルシノール誘導体(式中jは0から9の整数であり、pおよびqは0または1であり、R1は炭素原子が2個ないし10個のアルキレン基であり、R2およびR3は水素、炭素数が1から6個であるアルキル基、塩素、または臭素)の混合物と、下記一般式(2)で示されるベンゾクラウンエーテル(式中kは2、3、4、5、6)と、パラホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドと、を混合し、20℃ないし150℃下で1分ないし36時間反応させて合成されるクラウンエーテル構造を官能基として側鎖に有するレゾルシノール誘導体の有機高分子を、多孔質シリカ担体もしくは溶液中で化学変化しない物質で作られた多孔質担体中に担持させたもの、または前記有機高分子自身を多孔質体としたものを充填したカラムに、亜鉛同位体を含む亜鉛塩が溶解された酸性の有機溶剤を通液し、クロマトグラフィーにより前記亜鉛同位体を前記レゾルシノール誘導体の有機高分子に吸着させることを特徴としている。
さらに、本願請求項4に係る亜鉛同位体の分離方法は、請求項1、請求項2、または請求項3に記載の亜鉛同位体の分離方法であって、前記ベンゾクラウンエーテルは前記一般式(2)で示される式中のkが3または4であることを特徴としている。
また、本願請求項5に係る亜鉛同位分離装置は、請求項1、請求項2、請求項3、または請求項4のいずれかに記載の亜鉛同位体の分離方法に使用する分離装置であって、1つ以上の前記カラムを直列および/または並列に接続したことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for separating zinc isotopes according to claim 1 of the present invention includes the following general formula (1) in a halogen-containing fatty acid (2 to 4 carbon atoms, and halogen is fluorine or chlorine). One or more resorcinol derivatives represented by (wherein j is an integer of 0 to 9, p and q are 0 or 1, R 1 is an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, 2 and R 3 are a mixture of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, chlorine, or bromine, and a benzocrown ether represented by the following general formula (2) (wherein k is 2, 3, 4) 5, 6) and paraformaldehyde or formaldehyde are mixed and reacted at 20 ° C. to 150 ° C. for 1 minute to 36 hours to synthesize resorcinol having a crown ether structure as a functional group in the side chain A column packed with a conductive organic polymer supported on a porous silica carrier or a porous carrier made of a substance that does not chemically change in a solution, or a porous material made of the organic polymer itself. In addition, an acidic organic solvent in which a zinc salt containing a zinc isotope is dissolved is passed, and the zinc isotope is adsorbed to the organic polymer of the resorcinol derivative by chromatography.
Furthermore, the zinc isotope separation method according to claim 4 of the present application is the zinc isotope separation method according to claim 1, claim 2, or claim 3, wherein the benzocrown ether has the general formula ( In the formula shown in 2), k is 3 or 4.
A zinc isotope separation apparatus according to claim 5 of the present application is a separation apparatus used for the zinc isotope separation method according to any one of claims 1, 2, 3, or 4. One or more of the columns are connected in series and / or in parallel.
本願請求項1または請求項2に係る発明に使用されるクラウンエーテル樹脂は、パラホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを用いて、クラウンエーテルとレゾルシノール誘導体を縮合してクラウンエーテル樹脂を得ることとしている。この合成方法により極性溶媒に不溶なクラウンエーテル構造を有するレゾルシノール誘導体の有機高分子であるクラウンエーテル樹脂を得ることができる。 The crown ether resin used in the invention according to claim 1 or claim 2 of the present application is obtained by condensing a crown ether and a resorcinol derivative using paraformaldehyde or formaldehyde to obtain a crown ether resin. By this synthesis method, a crown ether resin which is an organic polymer of a resorcinol derivative having a crown ether structure insoluble in a polar solvent can be obtained.
そして、この極性溶媒に不溶なクラウンエーテル樹脂を多孔質シリカ担体もしくは溶液中で化学変化しない物質で作られた多孔質担体中に担持させたもの、または前記のクラウンエーテル樹脂自身を多孔質体としたものを充填したカラムを用いて、所定の水溶液中または有機溶剤中で、亜鉛同位体をクロマトグラフィーで分離することとしている。このため、この分離方法を使用する装置は、遠心分離機などのような動的で大掛かりな装置を必要とすることなく、静的で簡便な装置とすることができる。 Then, a crown ether resin insoluble in this polar solvent is supported on a porous silica carrier or a porous carrier made of a substance that does not chemically change in a solution, or the crown ether resin itself is a porous body. Zinc isotopes are separated by chromatography in a predetermined aqueous solution or an organic solvent using a column packed with the above. Therefore, an apparatus using this separation method can be a static and simple apparatus without requiring a dynamic and large-scale apparatus such as a centrifuge.
なお、液体である含ハロゲン脂肪酸の温度は、クラウンエーテル誘導体、レゾルシノール誘導体、およびパラホルムアルデヒドあるいはホルムアルデヒドを溶解し、共有結合反応を生ぜしめるため、20℃ないし150℃に維持する必要があり、より好ましくは60℃から140℃、さらに好ましくは80℃から130℃である。また、反応時間は1分ないし36時間、より好ましくは1時間ないし24時間である。 The temperature of the halogen-containing fatty acid which is a liquid needs to be maintained at 20 ° C. to 150 ° C. and more preferably, in order to dissolve the crown ether derivative, resorcinol derivative and paraformaldehyde or formaldehyde and cause a covalent bond reaction. Is from 60 ° C to 140 ° C, more preferably from 80 ° C to 130 ° C. The reaction time is 1 minute to 36 hours, more preferably 1 hour to 24 hours.
また、含ハロゲン脂肪酸はトリクロロ酢酸がより好ましいが、テトラフルオロプロピオン酸であっても構わない。本願請求項3に係る発明で、含ハロゲン脂肪酸はトリクロロ酢酸としているのは、経済的な理由によるためである。そして、ベンゾクラウンエーテルに対してレゾルシノール誘導体のモル比は0.5ないし4としているが、当該モル比はより好ましくは0.75から2.0である。 The halogen-containing fatty acid is more preferably trichloroacetic acid, but may be tetrafluoropropionic acid. In the invention according to claim 3 of the present application, the halogen-containing fatty acid is trichloroacetic acid for economic reasons. The molar ratio of the resorcinol derivative to the benzocrown ether is 0.5 to 4, and the molar ratio is more preferably 0.75 to 2.0.
本願請求項4に係る発明では、上記式(2)に示すベンゾクラウンエーテルのnを3または4であるとしている。nの数が増えるにつれてベンゾクラウンエーテルが作る環が大きくなり、それとともに吸着される金属イオンの大きさも大きくなることから、吸着の対象となる金属イオンによってnを適宜選択することができる。nを3または4とすることにより、亜鉛−64を効率的に吸着させることができる。 In the invention according to claim 4 of the present application, n of the benzocrown ether represented by the formula (2) is 3 or 4. As the number of n increases, the ring formed by the benzocrown ether increases, and the size of the metal ions adsorbed with it increases. Therefore, n can be appropriately selected depending on the metal ions to be adsorbed. By setting n to 3 or 4, zinc-64 can be adsorbed efficiently.
本願請求項5に係る発明は、請求項1、請求項2、請求項3または請求項4に記載の1つ以上のカラムを直列および/または並列に接続している。このため、段落番号(0014)に記載したように、この装置は、静的で簡便な装置であるとともに、前記カラムを複数本使用することにより、吸着効率のよいコンパクトな亜鉛同位体の分離装置とすることができる。この分離装置は、前記のカラムに亜鉛同位体を含む溶液を通し、前記のカラム内に充填されたクラウンエーテル樹脂に所定の亜鉛同位体を吸着させて亜鉛吸着帯を形成した後、前記のカラムに溶離液を通液し、濃縮された所定の亜鉛同位体を分離させることとしている。 In the invention according to claim 5 of the present application, one or more columns according to claim 1, claim 2, claim 3 or claim 4 are connected in series and / or in parallel. Therefore, as described in paragraph (0014), this apparatus is a static and simple apparatus, and by using a plurality of the columns, a compact zinc isotope separation apparatus with good adsorption efficiency. It can be. This separation apparatus is configured to pass a solution containing zinc isotope through the column, adsorb a predetermined zinc isotope on the crown ether resin packed in the column, and form a zinc adsorption zone. Then, the eluent is passed through to separate the concentrated predetermined zinc isotope.
発明を実施するための最良の形態に係る実施例1ないし実施例6について、図1および図2に基づいて説明する。図1は、本願発明を実施するための実験用分離装置の概略図であり、図2は、実施例1に係る実験データのグラフである。 Embodiments 1 to 6 according to the best mode for carrying out the invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram of an experimental separation apparatus for carrying out the present invention, and FIG. 2 is a graph of experimental data according to Example 1.
まず、実施例1ないし実施例6について説明する前に、本願発明に係る使用するクラウンエーテル構造を官能基として側鎖に有するレゾルシノール誘導体の有機高分子を担持させた多孔質シリカ担体の生産方法について参考例1および参考例2として説明する。 First, before describing Examples 1 to 6, a method for producing a porous silica carrier carrying an organic polymer of a resorcinol derivative having a crown ether structure as a functional group in a side chain according to the present invention is used. Reference examples 1 and 2 will be described.
(参考例1)
1dm3ナスフラスコ中で3,3′−ペンタメチレンジオキシジフェノール(18.7g、65.0mmol)およびベンゾ−15−クラウン−5(14.5g、54.0mmol)をトリクロロ酢酸140gに加え、90℃に加熱撹拌して溶解する。この溶液に70℃で撹拌しながらパラホルムアルデヒド(2.05g、ホルムアルデヒド換算68.3mmol)を少量ずつ添加する。添加後90℃に昇温し2時間加熱する。ついで60℃以下に冷却後、シリカ(水澤化学工業社製:登録商標名「シルビード」)120gを加え、攪拌棒にて撹拌して溶液全量をシリカに均一に吸着させる。次にパラホルムアルデヒドを同量(2.05g)添加し、再度攪拌棒にて均一に撹拌する。ナスフラスコ中の溶液を吸着したシリカを、ロータリーエバポレーターにて回転混合させながら90℃で3時間加熱する。加熱終了後室温に冷却し、最後のパラホルムアルデヒド(4.1g、ホルムアルデヒド換算135.3mmol)を加え、同様に攪拌棒で均一に混合する。混合後再度ロータリーエバポレーターで90℃で2時間、さらに110℃で4時間加熱し反応を終了する。室温に冷却後、メタノール500cm3を加えてシリカを洗浄する。この洗浄を、洗浄液の着色がほぼ無くなるまで約3回繰り返す。洗浄終了後濾過し、60℃で12時間減圧乾燥して粗シリカ担持樹脂154.0gを得る。有機分のみの収率は92%であった。
この粗樹脂を100メッシュ(0.154mm)目の篩をかけ、残分は軽く潰して通過させる。篩を通過した樹脂をメタノール500cm3に分散し、デカンテーション法により微細なシリカ担持樹脂を除く操作を3回程度繰り返す。濾過後、乾燥して茶褐色のシリカ担持の3,3′−ペンタメチレンジオキシジフェノール、ベンゾ−15−クラウン−5、およびパラホルムアルデヒドの共縮合物であるクラウンエーテル樹脂を得る。この樹脂の収量は130gであった。
(Reference Example 1)
In a 1 dm 3 eggplant flask, 3,3′-pentamethylenedioxydiphenol (18.7 g, 65.0 mmol) and benzo-15-crown-5 (14.5 g, 54.0 mmol) were added to 140 g of trichloroacetic acid, Dissolve by heating to 90 ° C. with stirring. Paraformaldehyde (2.05 g, 68.3 mmol in terms of formaldehyde) is added little by little to this solution while stirring at 70 ° C. After the addition, the temperature is raised to 90 ° C. and heated for 2 hours. Next, after cooling to 60 ° C. or less, 120 g of silica (manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd .: registered trade name “Sylbead”) is added and stirred with a stir bar to uniformly adsorb the entire solution onto the silica. Next, add the same amount (2.05 g) of paraformaldehyde, and stir again uniformly with a stir bar. The silica adsorbed with the solution in the eggplant flask is heated at 90 ° C. for 3 hours while being rotated and mixed by a rotary evaporator. After completion of the heating, the mixture is cooled to room temperature, and the final paraformaldehyde (4.1 g, 135.3 mmol in terms of formaldehyde) is added, and the mixture is uniformly mixed with a stirrer. After mixing, the reaction is completed by heating again at 90 ° C. for 2 hours and further at 110 ° C. for 4 hours on a rotary evaporator. After cooling to room temperature, 500 cm 3 of methanol is added to wash the silica. This washing is repeated about three times until the washing liquid is almost not colored. After completion of washing, the mixture is filtered and dried under reduced pressure at 60 ° C. for 12 hours to obtain 154.0 g of a crude silica-supported resin. The yield of only the organic component was 92%.
The crude resin is passed through a sieve of 100 mesh (0.154 mm), and the remainder is crushed lightly and passed. The operation of dispersing the resin passed through the sieve in 500 cm 3 of methanol and removing the fine silica-supported resin by a decantation method is repeated about 3 times. After filtration, drying is performed to obtain a crown ether resin which is a cocondensate of 3,3′-pentamethylenedioxydiphenol, benzo-15-crown-5, and paraformaldehyde supported on brown silica. The yield of this resin was 130 g.
(参考例2)
参考例1における3,3′−ペンタメチレンジオキシジフェノール(18.7g、65.0mmol)を3,3′−エチレンジオキシジフェノール(16.0g、65.0mmol)に、およびベンゾ−15−クラウン−5(14.5g、54.0mmol)をベンゾ−18−クラウン−6(16.9g、54.0mmol)に変更した以外は、参考例1と同条件で反応し、茶褐色のシリカ担持の3,3′−エチレンジオキシジフェノール、ベンゾ−18−クラウン−6、およびパラホルムアルデヒドの共縮合物であるクラウンエーテル樹脂を得る。この樹脂の収量は134gであった。
(Reference Example 2)
3,3′-pentamethylenedioxydiphenol (18.7 g, 65.0 mmol) in Reference Example 1 was changed to 3,3′-ethylenedioxydiphenol (16.0 g, 65.0 mmol), and benzo-15 -Brown silica supported by reacting under the same conditions as in Reference Example 1 except that Crown-5 (14.5 g, 54.0 mmol) was changed to Benz-18-crown-6 (16.9 g, 54.0 mmol) To give a crown ether resin which is a cocondensate of 3,3'-ethylenedioxydiphenol, benzo-18-crown-6, and paraformaldehyde. The yield of this resin was 134 g.
以下に、実施例1ないし実施例6について説明するが、まず、本願発明を実施するための実験用分離装置について、図1を基に概説する。図1において、符号10は実験用分離装置、符号12はカラム、符号14は原料容器、符号16は回収容器、符号18は注入用切替バルブ、符号20は循環用切替バルブ、符号22は第1の送液ポンプ、符号24は第2の送液ポンプ、符号26は注入配管、符号30は排出配管、符号32はバイパス配管である。
Examples 1 to 6 will be described below. First, an experimental separation apparatus for carrying out the present invention will be outlined with reference to FIG. In FIG. 1,
実験用分離装置10は、大別して、カラム12と、注入用切替バルブ18および循環用切替バルブ20と、第1の送液ポンプ22および第2の送液ポンプ24と、これらの機器を接続する配管と、から構成されている。そして、カラム12には、本願発明に係る所定のクラウンエーテル樹脂を担持させたシリカが充填されていて、クロマトグラフィーにおける固定相を形成している。また、このカラム12は、直径が0.8cm、長さが1mの水冷ジャケット付カラムである。
The
注入配管26、カラム12、および排出配管30はこの順に接続されて、第1の通液管路が形成され、注入配管26の中間部には、上流側から順に第1の送液ポンプ22および注入用切替バルブ18が介挿され、排出配管30の中間部には、循環用切替バルブ20が介挿されている。そして、バイパス配管32が注入用切替バルブ18と循環用切替バルブ20とを接続し、バイパス配管32の中間部には第2の送液ポンプ24が介挿されている。このため、注入配管26の一部、カラム12、排出配管30の一部およびバイパス配管32により、カラム12を循環する第2の通液管路が形成される。
The
実施例に係る実験は、上述の第1の通液管路を使用しておこなった。すなわち、注入配管26の先端に亜鉛を含む溶液が入った原料容器14を配置し、第1の通液管路が開放されるように注入用切替バルブ18および循環用切替バルブ20を開閉して、第1の送液ポンプ22を稼動させる。その結果、原料容器14中の亜鉛を含む溶液が、順次、注入配管26からカラム12へ注入され、カラム12を通って排出配管30から排出されて回収容器16に貯留される。
The experiment according to the example was performed using the above-described first liquid passage. That is, the
亜鉛を含む溶液がカラム12内を流下していく間に、カラム12内に充填された所定のクラウンエーテル樹脂の吸着特性により所定の亜鉛同位体が吸着される。したがって、原料容器14の質量分布と回収容器16内の亜鉛同位体の質量分布とを比較することにより、カラム12内の所定のクラウンエーテル樹脂の吸着特性が分析できることになる。
While the zinc-containing solution flows down through the
なお、前述の実験用分離装置10の第2の通液管路は、亜鉛を含む溶液をカラム12内で循環させることにより、所定の亜鉛同位体の吸着率を高める効果を奏するものである。第2の通液管路は、注入用切替バルブ18および循環用切替バルブ20を開閉して第2の通液管路を開放させ、第2の送液ポンプ24を稼動させることにより使用することができるが、今回の実験では使用しなかった。また、実験用分離装置10では1本のカラムを使用しているが、2本以上であっても良いことは勿論、2本以上の場合には、直列および/または並列であっても良いことは勿論ある。そして、商用ベースにおける分離装置についての基本的な構成要素は、実験用分離装置10と略同一であり、異なるところは、分離装置の大きさと規模である。
In addition, the 2nd liquid flow path of the above-mentioned
そして、塩化水素濃度が0.1mol/dm3の濃度になるように塩化水素を溶解させたメタノールの溶媒に、塩化亜鉛を0.1 mol/dm3溶かした溶液を、室温(略20℃)中でカラム12に毎時6cm3の流速で流下させて亜鉛同位体比を変動させた。同位体比の測定はThermo electron社の四重極型誘導結合プラズマ質量分析装置で行なった。
Then, the solvent of methanol hydrogen chloride concentration was hydrogen chloride to a concentration of 0.1 mol / dm 3, the solution prepared by dissolving zinc chloride 0.1 mol / dm 3, at room temperature (approximately 20 ° C.) In the column, the zinc isotope ratio was varied by flowing down the
図2は、実施例1に係る実験データのグラフである。図2は、横軸を溶離液量(単位:cm3)、縦軸を亜鉛濃度値(亜鉛−68の亜鉛−64に対する値)としたものであり、原料容器14における亜鉛濃度値を1.000とした場合に、回収容器16における亜鉛濃度値が溶離液量によってどのように変化するかを示したグラフである。重い亜鉛同位体である亜鉛−68が溶液中に、軽い亜鉛同位体である亜鉛−64が樹脂中に分配され、カラムから溶出される亜鉛同位体は亜鉛−68が、実施例1では先端値で1.006まで濃縮されていて、亜鉛−64が効果的に上記一般式(2)におけるk=3であるクラウンエーテル樹脂に吸着されていることが判る。 FIG. 2 is a graph of experimental data according to Example 1. In FIG. 2, the horizontal axis represents the amount of eluent (unit: cm 3 ) and the vertical axis represents the zinc concentration value (value of zinc-68 relative to zinc-64). 6 is a graph showing how the zinc concentration value in the collection container 16 changes depending on the amount of eluent when 000 is set. The heavy zinc isotope zinc-68 is distributed in the solution, the light zinc isotope zinc-64 is distributed in the resin, and the zinc isotope eluted from the column is zinc-68, which is the peak value in Example 1. It can be seen that zinc-64 is effectively adsorbed on the crown ether resin having k = 3 in the general formula (2).
実施例2〜6は、上述のクラウンエーテル樹脂を充填し、溶媒を様々に代えて実施例1と同様の手順を踏んで実験を行った。その結果を表1に示す。実施例2〜6のいずれも実施例1と同様に、亜鉛を含む溶液は重い亜鉛−68が溶液中に、軽い亜鉛−64がクラウンエーテル樹脂中に分配され、カラムから排出される溶液には重い亜鉛−68が濃縮される。なお表中の先端値は亜鉛−68が亜鉛−64に対して元の値からどれだけ濃縮したかを示しているものであり、いずれの場合も、亜鉛−64が効果的に本願発明に係るクラウンエーテル樹脂に吸着されていることが判る。 In Examples 2 to 6, the above-mentioned crown ether resin was filled, and the experiment was performed by following the same procedure as in Example 1 with various solvents. The results are shown in Table 1. In each of Examples 2 to 6, as in Example 1, the solution containing zinc was divided into heavy zinc-68 in the solution and light zinc-64 in the crown ether resin. Heavy zinc-68 is concentrated. The tip value in the table indicates how much zinc-68 is concentrated from the original value with respect to zinc-64, and in each case, zinc-64 effectively relates to the present invention. It can be seen that it is adsorbed on the crown ether resin.
10 実験用分離装置
12 カラム
14 原料容器
16 回収容器
18 注入用切替バルブ
20 循環用切替バルブ
22 第1の送液ポンプ
24 第2の送液ポンプ
26 注入配管
30 排出配管
32 バイパス配管
DESCRIPTION OF
Claims (5)
下記一般式(1)で示される1種類以上のレゾルシノール誘導体(式中jは0から9の整数であり、pおよびqは0または1であり、R1は炭素原子が2個ないし10個のアルキレン基であり、R2およびR3は水素、炭素数が1から6個であるアルキル基、塩素、または臭素)の混合物と、下記一般式(2)で示されるベンゾクラウンエーテル(式中kは2、3、4、5、6)と、パラホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドと、を混合し、20℃ないし150℃下で1分ないし36時間反応させて合成されるクラウンエーテル構造を官能基として側鎖に有するレゾルシノール誘導体の有機高分子を、
多孔質シリカ担体もしくは溶液中で化学変化しない物質で作られた多孔質担体中に担持させたもの、または前記有機高分子自身を多孔質体としたものを充填したカラムに、
亜鉛同位体を含む亜鉛塩が溶解された酸性の有機溶剤を通液し、
クロマトグラフィーにより前記亜鉛同位体を前記レゾルシノール誘導体の有機高分子に吸着させることを特徴とする亜鉛同位体の分離方法。
One or more resorcinol derivatives represented by the following general formula (1) (wherein j is an integer of 0 to 9, p and q are 0 or 1, and R 1 has 2 to 10 carbon atoms) An alkylene group, R 2 and R 3 are a mixture of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, chlorine, or bromine, and a benzocrown ether represented by the following general formula (2) (wherein k 2, 3, 4, 5, 6) and paraformaldehyde or formaldehyde are mixed and reacted at 20 ° C to 150 ° C for 1 minute to 36 hours. An organic polymer of a resorcinol derivative,
In a column packed with a porous silica carrier or a porous carrier made of a substance that does not chemically change in a solution, or a column packed with the organic polymer itself as a porous body,
Passing an acidic organic solvent in which a zinc salt containing a zinc isotope is dissolved,
A method for separating a zinc isotope, wherein the zinc isotope is adsorbed on an organic polymer of the resorcinol derivative by chromatography.
亜鉛同位体を含む亜鉛塩が溶解された酸性の有機溶剤を通液し、
クロマトグラフィーにより前記亜鉛同位体を前記レゾルシノール誘導体の有機高分子に吸着させることを特徴とする亜鉛同位体の分離方法。
Passing an acidic organic solvent in which a zinc salt containing a zinc isotope is dissolved,
A method for separating a zinc isotope, wherein the zinc isotope is adsorbed on an organic polymer of the resorcinol derivative by chromatography.
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