RU2700051C2 - Sorbent containing microporous material, and method for production thereof - Google Patents

Sorbent containing microporous material, and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2700051C2
RU2700051C2 RU2017120833A RU2017120833A RU2700051C2 RU 2700051 C2 RU2700051 C2 RU 2700051C2 RU 2017120833 A RU2017120833 A RU 2017120833A RU 2017120833 A RU2017120833 A RU 2017120833A RU 2700051 C2 RU2700051 C2 RU 2700051C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mpcm
sorbent
chitosan
solution
molybdenum
Prior art date
Application number
RU2017120833A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017120833A3 (en
RU2017120833A (en
Inventor
Шамим Хасан
Original Assignee
Перма-Фикс Инвайрнментал Сервисиз, Инк.
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
Priority claimed from US14/547,201 external-priority patent/US20150139870A1/en
Application filed by Перма-Фикс Инвайрнментал Сервисиз, Инк. filed Critical Перма-Фикс Инвайрнментал Сервисиз, Инк.
Publication of RU2017120833A publication Critical patent/RU2017120833A/en
Publication of RU2017120833A3 publication Critical patent/RU2017120833A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2700051C2 publication Critical patent/RU2700051C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G39/00Compounds of molybdenum
    • C01G39/003Preparation involving a liquid-liquid extraction, an adsorption or an ion-exchange
    • 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
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D59/00Separation of different isotopes of the same chemical element
    • B01D59/22Separation by extracting
    • B01D59/26Separation by extracting by sorption, i.e. absorption, adsorption, persorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/041Oxides or hydroxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/046Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing halogens, e.g. halides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/265Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • B01J20/267Cross-linked polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28059Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being less than 100 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3071Washing or leaching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3425Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising organic materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/345Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3475Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the liquid phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G39/00Compounds of molybdenum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C01G99/003Preparation involving a liquid-liquid extraction, an adsorption or an ion-exchange
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/12Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/485Plants or land vegetals, e.g. cereals, wheat, corn, rice, sphagnum, peat moss

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: group of inventions relates to chitosan-based microporous sorbents. Disclosed is a sorbent containing chitosan, cross-linked with glutaraldehyde in the presence of an acid catalyst. Concentration of glutaric aldehyde ranges from about 2 to about 4 wt. %. After crosslinking, the sorbent is oxidised, at least in part, with an oxidant which is chlorite in concentration of 1 mM to 10 mM. Also disclosed is a method of producing the sorbent and use thereof. Invention provides high selectivity of the sorbent to Mo(VI) relative to Tc(VII).EFFECT: sorbent is resistant to degradation under the influence of beta and gamma radiation and under action of acids.17 cl, 24 dwg, 12 tbl, 10 ex

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.

В настоящей заявке раскрываются способы модификации материалов на основе хитозана, которые повышают их универсальность в качестве сорбентов, в особенности в качестве сорбентов радиоизотопов, а также способность этих материалов работать в радиоактивных средах. В настоящей заявке раскрываются также сами материалы и способы их применения для разделения и очистки радиоизотопов и для разделения и очистки загрязненных материалов, в частности, потоков радиоактивных и нерадиоактивных материалов, загрязненных ионами металлов, в особенности, ионами тяжелых металлов.This application discloses methods for modifying chitosan-based materials that increase their versatility as sorbents, in particular as sorbents of radioisotopes, as well as the ability of these materials to work in radioactive environments. The present application also discloses the materials themselves and methods of their use for the separation and purification of radioisotopes and for the separation and purification of contaminated materials, in particular, streams of radioactive and non-radioactive materials contaminated with metal ions, in particular heavy metal ions.

2. Описание предшествующего уровня техники2. Description of the Related Art

Радиоактивные изотопы находят широкое применение, в частности, в области ядерной медицины, как для терапии, так и для визуализации. Однако получение, хранение и захоронение этих материалов может вызывать затруднение вследствие их радиоактивности, и часто также вследствие их продолжительного периода полураспада.Radioactive isotopes are widely used, in particular, in the field of nuclear medicine, both for therapy and for imaging. However, the receipt, storage and disposal of these materials can be difficult due to their radioactivity, and often also due to their long half-lives.

Более конкретно, в области радиофармацевтических лекарственных средств (радиофармпрепаратов) 99mTc (имеющий период полураспада t1/2=6 ч) является одним из наиболее широко применяемых в медицинской диагностике радиозотопов, который получают из продукта распада исходного 99Мо (t1/2=66 ч). 99mTc представляет собой настоящий источник гамма-излучения (0.143 MeV), идеальный для применения в медицине благодаря его короткому периоду полураспада (6 часов). Он используется в 80-85% примерно из 25 миллионов радионуклидных диагностических процедур, осуществляемых ежегодно.More specifically, in the field of radiopharmaceutical drugs (radiopharmaceuticals), 99m Tc (having a half-life of t 1/2 = 6 hours) is one of the most widely used in medical diagnostics of radioactive zootopes, which is obtained from the decay product of the original 99 Mo (t 1/2 = 66 h). 99m Tc is a true source of gamma radiation (0.143 MeV), ideal for use in medicine due to its short half-life (6 hours). It is used in 80-85% of approximately 25 million radionuclide diagnostic procedures performed annually.

Исходный 99Мо можно получать облучением (под действием радиации, излучения) 98Мо тепловыми/надтепловыми нейтронами в ядерном реакторе, но большую часть мировых поставок 99Мо получают из продукта деления высокообогащенного урана (HEU, ВОУ) в реакторе. HEU процесс дает большие количества радиоактивных отходов, и правила его проведения не разрешают регенерировать неиспользованный уран из-за опасений, связанных с распространением (ядерного) оружия. Вместо HEU можно было бы использовать низкообогащенный уран (LEU (НОУ), 20 процентов или менее 235U), но это дало бы большие объемы отходов вследствие больших количеств присутствующего непригодного для использования 238U. В настоящее время большую часть мировых поставок 99Mo обеспечивают источники за пределами Соединенных Штатов. Недавние перерывы в поставке 99Мо из этих источников сорвали медицинские процедуры и продемонстрировали ненадежность этой логистической цепи. Это подчеркивает необходимость в экономически обоснованных альтернативных источниках получения 99mTc из 99Мо.The initial 99 Mo can be obtained by irradiating (under the influence of radiation, radiation) 98 Mo with thermal / epithermal neutrons in a nuclear reactor, but most of the world's 99 Mo supplies are obtained from the fission product of highly enriched uranium (HEU, HEU) in the reactor. The HEU process produces large amounts of radioactive waste, and its rules do not allow the recovery of unused uranium due to concerns about the proliferation of (nuclear) weapons. Instead of HEU, low enriched uranium (LEU), 20 percent or less than 235 U, could be used, but this would produce large volumes of waste due to the large amounts of unusable 238 U present. Currently, most of the world's 99 Mo supply is from sources outside of the united states. Recent interruptions in the supply of 99 Mo from these sources have disrupted medical procedures and demonstrated the unreliability of this supply chain. This emphasizes the need for economically viable alternative sources of 99m Tc from 99 Mo.

Основные опасения, относящиеся к 99Мо, получаемому реакцией нейтронного захвата, по сравнению с наиболее распространенным продуктом деления, описанным выше, включают как более низкий выход в кюри, так и более низкую удельную активность. Удельная активность значительно ниже, что очень важно, так как это влияет на размер, эффективность и технические возможности генератора 99Мо/99mTc. Следовательно, применение молибдата с пониженной удельной активностью является экономически целесообразным только с более эффективным сорбентом для того, чтобы уменьшить размеры генератора и получить приемлемую для радиофармпрепаратов дозу. Некоторые исследования направлены на применение генератора молибдена в виде геля. См. Marageh, M.G., et al, "Industrial-scale production of 99mTc generators for clinical use based on zirconium molybdate gel" Nuclear Technology, 269, 279-284 (2010); Monoroy-Guzman, F. et at, "99Mo/99mTc generators performances prepared from zirconium molybdate gels", J. Braz. Chem. Soc, 19, 3, 380-388 (2008). Другие исследования направлены на создание генератора 99Мо/99mTc с применением полимерного материала или неорганического оксида в качестве адсорбента для 99Мо. См. Masakazu, Т, et al, "A 99mTc generator using a new organic polymer absorbent for (η,γ) 99Mo", Appl. Radia. Isot, 48, 5, 607-711 (1997); Qazi, Q.M. et al, "Preparation and evaluation of hydrous titanium oxide as a high affinity adsorbent for molybdenum (99Mo) and its potential for use in 99mTc generator," Radiochim. Acta, 99, 231-235 (2011).The main concerns regarding 99 Mo obtained by the neutron capture reaction, compared to the most common fission product described above, include both lower curie yield and lower specific activity. The specific activity is much lower, which is very important, since this affects the size, efficiency and technical capabilities of the 99 Mo / 99m Tc generator. Therefore, the use of molybdate with reduced specific activity is economically feasible only with a more effective sorbent in order to reduce the size of the generator and to obtain a dose acceptable for radiopharmaceuticals. Some studies focus on the use of a molybdenum generator in the form of a gel. See Marageh, MG, et al, "Industrial-scale production of 99m Tc generators for clinical use based on zirconium molybdate gel" Nuclear Technology, 269, 279-284 (2010); Monoroy-Guzman, F. et at, " 99 Mo / 99m Tc generators performances prepared from zirconium molybdate gels", J. Braz. Chem. Soc. 19, 3, 380-388 (2008). Other studies are aimed at creating a 99 Mo / 99m Tc generator using a polymer material or inorganic oxide as an adsorbent for 99 Mo. See Masakazu, T, et al, "A 99m Tc generator using a new organic polymer absorbent for (η, γ) 99 Mo", Appl. Radia Isot, 48, 5, 607-711 (1997); Qazi, QM et al, "Preparation and evaluation of hydrous titanium oxide as a high affinity adsorbent for molybdenum ( 99 Mo) and its potential for use in 99m Tc generator," Radiochim. Acta 99, 231-235 (2011).

Однако для такого медицинского применения требуется, чтобы 99mTc был получен в высокочистом виде. Например, когда 99mTc получают при распаде 99Мо, важно достичь высокой степени разделения двух элементов, чтобы соответствовать нормативным требованиям.However, for such medical use, 99m Tc is required to be obtained in a highly pure form. For example, when 99m Tc is obtained by decaying 99 Mo, it is important to achieve a high degree of separation of the two elements in order to meet regulatory requirements.

Один способ достижения такого уровня частоты включает отделение 99mTc от 99Мо с применением высокоэффективного селективного сорбента, например, посредством сорбции 99Мо и элюирования 99mTc. Делались попытки в качестве такого сорбента использовать оксид алюминия. Однако производительность такого оксида алюминия по Мо99 составляет около 25 мг/г сорбента. Поэтому в уровне техники остается необходимость в сорбенте, который одновременно эффективно адсорбирует 99Мо и устойчив к вредному побочному воздействию радиоактивного излучения. Помимо этого, остается необходимость в сорбенте, обладающем высокой селективностью к 99Мо, т.е. в таком сорбенте, который способен сорбировать 99Мо, в то же время обеспечивая оптимальное высвобождение 99mTc.One way to achieve this level of frequency involves separating 99m Tc from 99 Mo using a highly efficient selective sorbent, for example, by sorption of 99 Mo and elution with 99m Tc. Attempts have been made to use alumina as such a sorbent. However, the Mo 99 productivity of such alumina is about 25 mg / g sorbent. Therefore, in the prior art there remains a need for a sorbent that simultaneously adsorbs 99 Mo efficiently and is resistant to harmful side effects of radioactive radiation. In addition, there remains a need for a sorbent with high selectivity for 99 Mo, i.e. in such a sorbent that is capable of adsorbing 99 Mo, while at the same time providing optimal release of 99m Tc.

В общем, остается потребность в сорбенте, который является легкодоступным, или который можно получать из легкодоступных материалов, который можно модифицировать таким образом, чтобы он содержал одну или более функциональных групп (которые могут быть одинаковыми или различными), позволяющих этому материалу удалять компоненты из технологического потока, предусматривающего такую очистку, и который устойчив к расщеплению под действием ионизирующего излучения.In general, there remains a need for a sorbent that is readily available, or that can be obtained from readily available materials, which can be modified so that it contains one or more functional groups (which may be the same or different), allowing this material to remove components from the technological a stream providing for such cleaning, and which is resistant to splitting under the influence of ionizing radiation.

Ионообменный процесс, который применяли в течение десятилетий для выделения ионов металлов из водного раствора, часто сравнивают с адсорбцией. Основное различие между этими двумя процессами заключается в том, что ионный обмен представляет собой стехиометрический процесс, в котором электростатические силы действуют в твердой матрице, в то время как адсорбционное разделение, захват растворенного вещества на поверхности твердой фазы, включает как электростатические взаимодействия, так и силы Ван дер Ваальса. С целью найти подходящую ионообменную смолу для удаления цезия и стронция из сбросного раствора (жидких отходов) некоторые исследователи с переменным успехом проверили целый ряд неорганических, органических и биоадсорбентов. См. Gu, D., Nguyen, L., Philip, C.V., Huckmen, M.E., and Anthony, R.G. "Cs+ ion exchange kinetics in complex electrolyte solutions using hydrous crystalline silicotitanates", Ind. Eng. Chem. Res., 36, 5377-5383, 1997; Pawaskar, C.S., Mohapatra, P.K., and Manchanda, V.K., "Extraction of actinides fission products from salt solutions using polyethylene glycols (PEGs)" Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 242 (3), 627-634, 1999; Dozol, J.F., Simon, N., Lamare, V., et al. "A solution for cesium removal from high salinity acidic or alkaline liquid waste: The Crown calyx[4]arenas" Sep. Sci. Technol., 34 (6&7), 877-909, 1999; Arena, G., Contino, A., Margi, A, et al. "Strategies based on calixcrowns for the detection and removal of cesium ions from alkali-containing solutions. Ind. Eng. Chem. Res., 39, 3605-3610, 2000.The ion exchange process, which has been used for decades to isolate metal ions from an aqueous solution, is often compared with adsorption. The main difference between the two processes is that ion exchange is a stoichiometric process in which electrostatic forces act in a solid matrix, while adsorption separation, the capture of solute on the surface of a solid phase, includes both electrostatic interactions and forces Van der Waals. In order to find a suitable ion-exchange resin to remove cesium and strontium from the effluent (liquid waste), some researchers have tested with varying success a number of inorganic, organic and bioadsorbents. See Gu, D., Nguyen, L., Philip, CV, Huckmen, ME, and Anthony, RG "Cs + ion exchange kinetics in complex electrolyte solutions using hydrous crystalline silicotitanates", Ind. Eng. Chem. Res., 36, 5377-5383, 1997; Pawaskar, CS, Mohapatra, PK, and Manchanda, VK, "Extraction of actinides fission products from salt solutions using polyethylene glycols (PEGs)" Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 242 (3), 627-634, 1999; Dozol, JF, Simon, N., Lamare, V., et al. "A solution for cesium removal from high salinity acidic or alkaline liquid waste: The Crown calyx [4] arenas" Sep. Sci. Technol. 34 (6 & 7), 877-909, 1999; Arena, G., Contino, A., Margi, A, et al. "Strategies based on calixcrowns for the detection and removal of cesium ions from alkali-containing solutions. Ind. Eng. Chem. Res., 39, 3605-3610, 2000.

Однако основным недостатком ионообменного процесса при работе с радиоактивными потоками являются затраты на материал и регенерацию для повторного применения. См. Hassan, N., Adu-Wusu, K., and Marra, J, C. "Resorcinol-formaldehyde adsorption of cesium (Cs+) from Hanford waste solutions-Part I: Batch equilibrium study" WSRC-MS-2004. Затраты на удаление (отходов) также является большой проблемой. Промышленная полезность процессов адсорбции во многом определяется стоимостью и адсорбционной емкостью адсорбентов и легкостью регенерации.However, the main disadvantage of the ion-exchange process when working with radioactive streams is the cost of material and regeneration for reuse. See Hassan, N., Adu-Wusu, K., and Marra, J, C. "Resorcinol-formaldehyde adsorption of cesium (Cs +) from Hanford waste solutions-Part I: Batch equilibrium study" WSRC-MS-2004. The cost of disposal (waste) is also a big problem. The industrial utility of adsorption processes is largely determined by the cost and adsorption capacity of adsorbents and ease of regeneration.

Хитозан представляет собой частично ацетилированный полимер глюкозамина, содержащийся в клеточных стенках грибов. Он образуется в результате деацетилирования хитина, который является основным компонентом панциря ракообразных и широко распространен в природе. Этот биополимер очень эффективно адсорбирует ионы металлов за счет свой способности к комплексообразованию, обусловленной высоким содержанием амино- и гидроксильных функциональных групп. В своей натуральной форме хитозан является гибким и в кислой среде имеет тенденцию к агломерации и образованию гелей. Также натуральный хитозан не является пористым, и специфические сайты (центры) связывания этого биополимера не являются легкодоступными для сорбции. Однако для применения в процессе необходимо обеспечить физическую подложку и осуществить химическую модификацию, чтобы повысить доступность сайтов связывания металла. Также важно, чтобы функциональная группа для связывания металла сохранялась после любой такой модификации.Chitosan is a partially acetylated glucosamine polymer contained in the cell walls of fungi. It is formed as a result of deacetylation of chitin, which is the main component of the shell of crustaceans and is widespread in nature. This biopolymer adsorbs metal ions very efficiently due to its ability to complexation due to the high content of amino and hydroxyl functional groups. In its natural form, chitosan is flexible and in an acidic environment tends to agglomerate and form gels. Also, natural chitosan is not porous, and specific binding sites (centers) of this biopolymer are not readily available for sorption. However, for use in the process, it is necessary to provide a physical substrate and carry out chemical modification to increase the availability of metal binding sites. It is also important that the functional group for metal binding is maintained after any such modification.

Хорошо известно, что полисахариды могут распадаться посредством расщепления гликозидных связей под действием ионизирующего излучения.. IAEA-TECPOC-.1422, "Radiation processing of polysaccharides" International Atomic Energy Agency, November, 2004. Гидрогель на основе полисахаридов и их производных изучали всесторонне, но к настоящему времени имеются очень ограниченные сведения о воздействии радиации на композиционные материалы на основе хитозана и на их емкость поглощения ионов металла.It is well known that polysaccharides can decompose by cleavage of glycosidic bonds under the influence of ionizing radiation .. IAEA-TECPOC-.1422, "Radiation processing of polysaccharides" International Atomic Energy Agency, November, 2004. Hydrogel based on polysaccharides and their derivatives was studied comprehensively, but To date, there is very limited information on the effect of radiation on chitosan-based composite materials and on their absorption capacity of metal ions.

Хитозан представляет собой нетоксическое биоразлагаемое вещество. Его изучали с целью найти множество новых применений ввиду его доступности, поликатионной природы, мембранного эффекта и т.д. Аминогруппа, присутствующая в структуре хитозана, является сайтом (центром) связывания активного металла, но она также способствует растворению хитозана в слабой кислоте. В кислой среде хитозан проявляет склонность к образованию геля, который не пригоден для адсорбции ионов металла в непрерывном процессе.Chitosan is a non-toxic biodegradable substance. It was studied in order to find many new applications because of its availability, polycationic nature, membrane effect, etc. The amino group present in the structure of chitosan is the site (center) of binding of the active metal, but it also promotes the dissolution of chitosan in a weak acid. In an acidic environment, chitosan tends to form a gel that is not suitable for adsorption of metal ions in a continuous process.

В некоторых сообщениях указывается, что сшивание хитозана глутаровым альдегидом делает хитозан устойчивым к кислоте или щелочи. См. Elwakeel, K.Z., Atia, А.А. and Donia, A.M. "Removal of Mo(IV) as oxoanions from aqueous solutions using chemically modified magnetic chitosan resins", Hydrometallurgy, 97, 21-28, 2009; Chassary, P., Vincent, T. and Guibal, E. "Metal anion sorption of chitosan and derivative materials: a strategy for polymer modification an optimum use" Reactive and Functional Polymers, 60, 137-149, 2004; Velmurugan, N., Kumar, G.G., Han, S.S., Nahm, K.S., and Lee, Y.S. "Synthesis and characterization of potential fungicidal silver nano-sized particles and chitosan membrane containing silver particles" Iranian Polymer Journal, 18 (5), 383-392, 2009. Глутаровый альдегид представляет собой молекулу, содержащую пять углеродных атомов, по обоим концам которой находятся альдегидные группы, растворимую в воде и спирте, а также в органических растворителях. Он быстро реагирует с аминогруппами хитозана в процессе сшивания по реакции Шиффа и дает термически и химически устойчивые поперечные связи. См. Migneault, I., Dartiuenave, С, Bertrand, M.J., and Waldron, K.C. "Gluteraldehyde: behavior in aqueous solution, reaction with proteins, and application to enzyme crosslinking" Bio Techniques, 37 (5), 790-802, 2004. Аминогруппы также рассматривают как сайты связывания активного металла в хитозане. Поэтому, согласно сообщениям, в результате сшивания глутаровым альдегидом хитозан становится устойчивым к кислоте или щелочи, но его адсорбционная емкость по отношению к ионам металла понижается.Some reports indicate that crosslinking of chitosan with glutaraldehyde makes chitosan resistant to acid or alkali. See Elwakeel, K.Z., Atia, A.A. and Donia, A.M. "Removal of Mo (IV) as oxoanions from aqueous solutions using chemically modified magnetic chitosan resins", Hydrometallurgy, 97, 21-28, 2009; Chassary, P., Vincent, T. and Guibal, E. "Metal anion sorption of chitosan and derivative materials: a strategy for polymer modification an optimum use" Reactive and Functional Polymers, 60, 137-149, 2004; Velmurugan, N., Kumar, G. G., Han, S. S., Nahm, K.S., and Lee, Y.S. "Synthesis and characterization of potential fungicidal silver nano-sized particles and chitosan membrane containing silver particles" Iranian Polymer Journal, 18 (5), 383-392, 2009. Glutaraldehyde is a molecule containing five carbon atoms, at both ends of which aldehyde groups soluble in water and alcohol, as well as in organic solvents. It quickly reacts with the amino groups of chitosan in the process of crosslinking according to the Schiff reaction and gives thermally and chemically stable cross-links. See Migneault, I., Dartiuenave, C, Bertrand, M.J., and Waldron, K.C. "Gluteraldehyde: behavior in aqueous solution, reaction with proteins, and application to enzyme crosslinking" Bio Techniques, 37 (5), 790-802, 2004. Amino groups are also considered as binding sites of the active metal in chitosan. Therefore, according to reports, as a result of crosslinking with glutaraldehyde, chitosan becomes resistant to acid or alkali, but its adsorption capacity with respect to metal ions decreases.

Li and Bai (2005) предложили способ защитить аминогруппу хитозана с помощью формальдегида перед сшиванием глутаровым альдегидом, который затем удаляли из хитозана, тщательно промывая его 0.5 М раствором HCl. Li, Nan, and Bai, R. "A novel amine-shielded surface cross-linking of chitosan hydrogel beads for enhanced metal absorption performance" Ind. Eng. Chem. Res., 44, 6692-6700, 2005.Li and Bai (2005) proposed a way to protect the amino group of chitosan with formaldehyde before crosslinking with glutaraldehyde, which was then removed from chitosan, thoroughly rinsing it with a 0.5 M HCl solution. Li, Nan, and Bai, R. "A novel amine-shielded surface cross-linking of chitosan hydrogel beads for enhanced metal absorption performance" Ind. Eng. Chem. Res., 44, 6692-6700, 2005.

Полагают, что сшивание хитозана посредством различных функциональных групп зависит главным образом от условий реакции сшивания, таких как рН, температура, концентрация ионов и поверхностный заряд веществ.It is believed that crosslinking of chitosan through various functional groups depends mainly on the conditions of the crosslinking reaction, such as pH, temperature, ion concentration and surface charge of substances.

Sing et al. (2006) показали, что способность к набуханию, набухаемость гидрогеля хитозана, сшитого с использованием формальдегида, зависит от соответствующего изменения рН, температуры и ионной силы. Singh, A., Narvi, S.S., Dutta, Р.K., and Pandey, N.D, "External stimuli response on a novel chitosan hydrogel crosslinked with formaldehyde" Bull. Mater. Sci., 29 (3), 233-238, 2006,Sing et al. (2006) showed that the swelling ability, swelling ability of a chitosan hydrogel crosslinked using formaldehyde depends on the corresponding changes in pH, temperature and ionic strength. Singh, A., Narvi, S.S., Dutta, P.K., and Pandey, N.D, "External stimuli response on a novel chitosan hydrogel crosslinked with formaldehyde" Bull. Mater. Sci., 29 (3), 233-238, 2006,

Поверхностный заряд хитозана, который определяет тип связи, образующейся между сшивающим агентом и хитозаном, зависит от рН раствора. Hasan, S., Krishnaiah, А., Ghosh, Т.K., Viswanath, D.S., Boddu, V.M., and Smith, E.D., "Adsorption of divalent cadmium from aqueous solutions onto chitosan-coated perlite beads, Ind. Eng. Chem. Res., 45, 5066-5077, 2006. Точка нулевого заряда (PZC) чистого хитозана колеблется в диапазоне рН 6.2-6.8. См. Hasan, S., Ghosh, Т.K., Viswanath, D.S., Loyalka, S.K. and Sengupta, B. "Preparation and evaluation of Fuller's earth for removal of cesium from waste streams Separation Science and Technology, 42 (4), 717-738, 2007. Хитозан не растворяется при щелочном рН, но при кислых значениях рН аминогруппы, присутствующие в хитозане, могут протонироваться с образованием NH3 + или (NH2-H3O)+.The surface charge of chitosan, which determines the type of bond formed between the crosslinking agent and chitosan, depends on the pH of the solution. Hasan, S., Krishnaiah, A., Ghosh, T.K., Viswanath, DS, Boddu, VM, and Smith, ED, Adsorption of divalent cadmium from water solutions onto chitosan-coated perlite beads, Ind. Eng. Chem Res., 45, 5066-5077, 2006. The zero charge point (PZC) of pure chitosan ranges from pH 6.2-6.8. See Hasan, S., Ghosh, T.K., Viswanath, DS, Loyalka, SK and Sengupta, B. "Preparation and evaluation of Fuller's earth for removal of cesium from waste streams Separation Science and Technology, 42 (4), 717-738, 2007. Chitosan does not dissolve at alkaline pH, but at acidic pH values of the amino group present in chitosans can be protonated to form NH 3 + or (NH 2 -H 3 O) + .

Li et al. (2007) описали гранулы сшитого хитозана/поливинилового спирта (PVA) с высокой механической прочностью. Они наблюдали, что в процессе реакции сшивания ионы Н+ в растворе могут одновременно вести себя как защита аминогрупп хитозана. Li, M., Cheng, S., and Yan, H, "Preparation of crosslinked chitosan/poly(vinyl alcohol) blend heads with high mechanical strength", Green Chemistry, 9, 894-89B, 2007.Li et al. (2007) described granules of crosslinked chitosan / polyvinyl alcohol (PVA) with high mechanical strength. They observed that during the crosslinking reaction, H + ions in a solution can simultaneously behave as a protection of the amino groups of chitosan. Li, M., Cheng, S., and Yan, H, "Preparation of crosslinked chitosan / poly (vinyl alcohol) blend heads with high mechanical strength", Green Chemistry, 9, 894-89B, 2007.

Farris et al. (2010) изучали механизм реакции сшивания желатина глутаровым альдегидом. Farris, S. Song, J., and Huang, Q. "Alternative reaction mechanism for the cross-linking of gelatin with gluteraldehyde" J. Agric, Food Chem., 58, 998-1003, 2010. Они предположили, что при повышенных значениях рН реакция сшивания определяется реакцией основания Шиффа, тогда как при низких рН в реакции могут участвовать также -ОН группы гидроксипролина и гидроксилизина, что приводит к образованию полуацеталей.Farris et al. (2010) studied the mechanism of gelatin crosslinking by glutaraldehyde. Farris, S. Song, J., and Huang, Q. "Alternative reaction mechanism for the cross-linking of gelatin with gluteraldehyde" J. Agric, Food Chem., 58, 998-1003, 2010. They suggested that at elevated at pH values, the crosslinking reaction is determined by the Schiff base reaction, while at low pH the –OH groups of hydroxyproline and hydroxylisine can also participate in the reaction, which leads to the formation of hemiacetals.

Hardy et al, (1969) предположили, что при кислом рН глутаровый альдегид находится в равновесии с его циклическим полуацеталем и полимерами циклического полуацеталя, а при повышении температуры в кислом растворе образуется чистый альдегид. Hardy, P.M., Nicholas, А.С., and Rydon, H.N. "The nature of gluteraldehyde in aqueous solution" Journal of the Chemical Society (D), 565-566, 1969.Hardy et al, (1969) suggested that at acidic pH, glutaraldehyde is in equilibrium with its cyclic hemiacetal and polymers of cyclic hemiacetal, and with an increase in temperature, pure aldehyde is formed in the acidic solution. Hardy, P.M., Nicholas, A.S., and Rydon, H.N. "The nature of gluteraldehyde in aqueous solution" Journal of the Chemical Society (D), 565-566, 1969.

В некоторых исследованиях основное внимание с определенным успехом сосредоточено на применении сшитого продукта в медицине и для (получения) радиофармацевтических средств. См., например, Hoffman, В, Seitz, D., Mencke, A., Kokott, A., and Ziegler, G. "Gluteraldehyde and oxidized dextran as crosslinker reagents for chitosan-based scaffolds for cartilage tissue engineering" J. Mater Sci: Mater Med, 20(7), 1495-1503, 2009; Salmawi, K.M, "Gamma radiation - induced crosslinked PVA/Chitosan blends for wound dressing" Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 44, 541-545, 2007; Desai, K.G., and Park, H.J., "Study of gamma-irradiation effects on chitosan microparticles" Drug Delivery, 13, 39-50, 2006; Silva, R.M., Silva, G.A., Coutinho, O.P., Mano, J.F., and Reis, R.L. "Preparation and characterization in simulated body conditions of gluteraldehyde crosslinked chitosan membranes" Journal of Material Science: Materials in Medicine, 15 (10), 1105-1112, 2004.In some studies, with some success, the main focus is on the use of a crosslinked product in medicine and for (receiving) radiopharmaceuticals. See, e.g., Hoffman, B, Seitz, D., Mencke, A., Kokott, A., and Ziegler, G. "Gluteraldehyde and oxidized dextran as crosslinker reagents for chitosan-based scaffolds for cartilage tissue engineering" J. Mater Sci: Mater Med, 20 (7), 1495-1503, 2009; Salmawi, K.M., "Gamma radiation - induced crosslinked PVA / Chitosan blends for wound dressing" Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 44, 541-545, 2007; Desai, K.G., and Park, H.J., "Study of gamma-irradiation effects on chitosan microparticles" Drug Delivery, 13, 39-50, 2006; Silva, R. M., Silva, G. A., Coutinho, O. P., Mano, J. F., and Reis, R. L. "Preparation and characterization in simulated body conditions of gluteraldehyde crosslinked chitosan membranes" Journal of Material Science: Materials in Medicine, 15 (10), 1105-1112, 2004.

Однако Sabharwal et al, (2004) сообщали, что лучевая обработка (облучение) природных полимеров привлекает меньше внимания, поскольку природные полимеры под воздействием высокоэнергетического излучения претерпевают расщепление цепи. Sabharwal, S., Varshney, L., Chaudhary, A.D., and Ramnani, S.P., "Radiation processing of natural polymers: Achievements & Trends" В "Radiation processing of polysaccharides", 29-37, IAEA, November, 2004. Сообщается, что облучение хитозана вызывает снижение вязкости и расщепление цепи хитозана. См. Kume, Т., and Takehisa, М. "Effect of gamma- irradiation on sodium alginate and carrageenan powder" Agric. Biol. Chem., 47, 889-890, 1982; Ulanski, P., and Rosiak, J.M, "Preliminary studies on radiation induced changes in chitosan" Radiat. Phys. Chem. 39(1), 53-57, 1992. Радикалы

Figure 00000001
и
Figure 00000002
, образующиеся в результате радиолиза в процессе облучения воды, ускоряют расщепление молекулярной цепи хитозана. Реакция между вышеприведенным свободным радикалом и молекулами хитозана приводит к быстрому распаду хитозана в водном растворе. См. IAEA- TECDGC-I422, "Radiation processing of polysaccharides" International Atomic Energy Agency, November, 2004. Эти исследования подтверждают, что применение хитозана в условиях, в которых он может подвергаться действию излучения и возможному радиолизу, является проблематичным.However, Sabharwal et al, (2004) reported that radiation treatment (irradiation) of natural polymers attracts less attention, since natural polymers undergo high-energy radiation splitting. Sabharwal, S., Varshney, L., Chaudhary, AD, and Ramnani, SP, "Radiation processing of natural polymers: Achievements &Trends" in "Radiation processing of polysaccharides", 29-37, IAEA, November, 2004. Reportedly that irradiation of chitosan causes a decrease in viscosity and splitting of the chitosan chain. See Kume, T., and Takehisa, M. "Effect of gamma-irradiation on sodium alginate and carrageenan powder" Agric. Biol. Chem., 47, 889-890, 1982; Ulanski, P., and Rosiak, JM, "Preliminary studies on radiation induced changes in chitosan" Radiat. Phys. Chem. 39 (1), 53-57, 1992. Radicals
Figure 00000001
and
Figure 00000002
resulting from radiolysis during irradiation of water accelerate the cleavage of the molecular chain of chitosan. The reaction between the above free radical and chitosan molecules leads to the rapid decomposition of chitosan in an aqueous solution. See IAEA-TECDGC-I422, "Radiation processing of polysaccharides" International Atomic Energy Agency, November, 2004. These studies confirm that the use of chitosan under conditions in which it may be exposed to radiation and possible radiolysis is problematic.

Тем не менее, современные требования к биосовместимым полимерным материалам для обработки радиоактивных отходов и отходов радиофармацевтики повысили интерес к разработке экономически целесообразных альтернативных источников полимерных сетчатых структур, устойчивых к кислотам, щелочам и к излучению. Последние достижения в применении материалов на основе хитозана в области медицинских, радиоактивных отходов и отходов радиофармацевтики привлекли внимание благодаря их доступности и биосовместимости. См. Alves, N.M., and Mano, J.F. "Chitosan derivatives obtained by chemical modifications for biomedical and environmental applications" International Journal of Biological Macromolecules, 43, 401-414, 2008; Berger, J., Reist, M., Mayer, J.M., Felt, O., Peppas, N.A., and Gurny, R. "Structure and interactions in covalently and ionically crosslinked chitosan hydrogels tor biomedical applications", European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 57, 19-34, 2004. Сообщается, что под действием излучения в хитозане происходят химические изменения, и степень протекания реакции зависит от полимерной сетчатой структуры. См. Zasnol, I., Akil, Н.М. and Mastor, A. "Effect of γ-ray irradiation on the physical and mechanical properties of chitosan powder" Material Science and Engineering C, 29, 292-297, 2009; Chang, K.P., Cheng, C.H., Chiang, Y.C., Lee, S.C, et al., "Irradiation of synthesized magnetic nanoparticles and its application for hyperthermia" Advanced Materials Research, 47-50, 1298-1301, 2008; Casmiro, M.H., Botelho, M.L., Leal, J.P., and Gil, M.H. "Study on chemical, UV and gamma radiation-induced grafting of 2-hydroxyethyl methacrylate onto chitosan" Radiation Physics and Chemistry, 72, 731-735, 2005; Park et al. "Radioactive chitosan complex for radiation therapy" патент США №5,762,903, от 9 июня 1998 года; Wenwei, Z., Xiaoguang, Z., Li, Yu, Yuefang, Z., and Jiazhen, S. "Some chemical changes in chitosan induced by γ-ray irradiation" Polymer Degradation and Stability, 41, 83-84, 1993; Lim, L.Y., Khor, E., and Koo, О. "γ irradiation of chitosan" Journal of Biomedical Material Research, 43 (3), 282-290, 1998; Yoksan, R., Akashi, M., Miyata, M., and Chirachanchai, S, "Optimal γ-ray dose and irradiation conditions for producing low molecular weight chitosan that retains its chemical structure" Radiation Research, 161, 471-480, 2004; Lu, Y.H., Wei, G.S., and Peng, J. "Radiation degradation of chitosan in the presence of H2O2" Chinese Journal of Polymer Science, 22 (5), 439-444, 2004. Однако, доступная информация относительно воздействия радиации на композит на основе сшитого хитозана очень ограничена.However, current requirements for biocompatible polymer materials for the treatment of radioactive waste and radio pharmaceutical waste have increased interest in developing economically viable alternative sources of polymer mesh structures that are resistant to acids, alkalis and radiation. Recent advances in the use of chitosan-based materials in medical, radioactive and radiopharmaceutical waste have attracted attention due to their availability and biocompatibility. See Alves, NM, and Mano, JF "Chitosan derivatives obtained by chemical modifications for biomedical and environmental applications" International Journal of Biological Macromolecules, 43, 401-414, 2008; Berger, J., Reist, M., Mayer, JM, Felt, O., Peppas, NA, and Gurny, R. "Structure and interactions in covalently and ionically crosslinked chitosan hydrogels tor biomedical applications", European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics , 57, 19-34, 2004. It is reported that under the influence of radiation, chemical changes occur in chitosan, and the degree of the reaction depends on the polymer network structure. See Zasnol, I., Akil, N.M. and Mastor, A. "Effect of γ-ray irradiation on the physical and mechanical properties of chitosan powder" Material Science and Engineering C, 29, 292-297, 2009; Chang, KP, Cheng, CH, Chiang, YC, Lee, SC, et al., "Irradiation of synthesized magnetic nanoparticles and its application for hyperthermia" Advanced Materials Research, 47-50, 1298-1301, 2008; Casmiro, MH, Botelho, ML, Leal, JP, and Gil, MH "Study on chemical, UV and gamma radiation-induced grafting of 2-hydroxyethyl methacrylate onto chitosan" Radiation Physics and Chemistry, 72, 731-735, 2005; Park et al. "Radioactive chitosan complex for radiation therapy" US patent No. 5,762,903, dated June 9, 1998; Wenwei, Z., Xiaoguang, Z., Li, Yu, Yuefang, Z., and Jiazhen, S. "Some chemical changes in chitosan induced by γ-ray irradiation" Polymer Degradation and Stability, 41, 83-84, 1993; Lim, LY, Khor, E., and Koo, O. "γ irradiation of chitosan" Journal of Biomedical Material Research, 43 (3), 282-290, 1998; Yoksan, R., Akashi, M., Miyata, M., and Chirachanchai, S, "Optimal γ-ray dose and irradiation conditions for producing low molecular weight chitosan that retains its chemical structure" Radiation Research, 161, 471-480, 2004; Lu, YH, Wei, GS, and Peng, J. "Radiation degradation of chitosan in the presence of H 2 O 2 " Chinese Journal of Polymer Science, 22 (5), 439-444, 2004. However, available information regarding exposure The radiation to a composite based on crosslinked chitosan is very limited.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Один вариант настоящего изобретения относится к устойчивому к воздействию излучения сорбенту, содержащему хитозан, сшитый глутаровым альдегидом.One embodiment of the present invention relates to a radiation resistant sorbent containing chitosan crosslinked with glutaraldehyde.

Конкретнее, в настоящем описании раскрываются микропористые микронные частицы композиционных материалов (композитов) на основе хитозана и микропористый композитный материал на основе хитозана-диоксида титана, который получали сшиванием хитозана глутаровым альдегидом в присутствии катализатора.More specifically, the present disclosure discloses microporous micron particles of chitosan-based composite materials (composites) and a microporous chitosan titanium dioxide-based composite material that was prepared by crosslinking chitosan with glutaraldehyde in the presence of a catalyst.

Еще более конкретно, в настоящем описании раскрывается сорбент, содержащий микропористый материал на основе хитозана, сшитого глутаровым альдегидом в присутствии катализатора, например, такого как кислота (например, HCl), с концентрацией глутарового альдегида от примерно 2 до 4 вес. %, и устойчивый к деградации под действием бета- и гамма-излучения и к деградации в кислотных или щелочных растворах.Even more specifically, the present disclosure discloses a sorbent containing a microporous material based on chitosan crosslinked with glutaraldehyde in the presence of a catalyst, for example, such as an acid (e.g., HCl), with a concentration of glutaraldehyde from about 2 to 4 weight. %, and resistant to degradation under the influence of beta and gamma radiation and to degradation in acid or alkaline solutions.

Не связывая себя с какой-либо теорией, полагают, что микропористая матрица из сшитого хитозана повышает устойчивость к кислоте и механическую прочность хитозановой частицы. В результате поглощающая способность сшитых частиц по отношению к ионам металла из кислого или щелочного радиоактивного раствора повышается по сравнению с имеющимися в продаже смолами и продажным глиноземом (оксидом алюминия). В результате этого повышенного поглощения эффективность по молибдену может доходить вплоть до 500-700 мг/г сорбента, более конкретно примерно до 600 мг/г сорбента.Without linking themselves to any theory, it is believed that the microporous matrix of crosslinked chitosan increases acid resistance and the mechanical strength of the chitosan particle. As a result, the absorption capacity of the crosslinked particles with respect to metal ions from an acidic or alkaline radioactive solution increases compared to commercially available resins and commercial alumina (alumina). As a result of this increased absorption, the molybdenum efficiency can reach up to 500-700 mg / g of sorbent, more specifically up to about 600 mg / g of sorbent.

В данной заявке представлены варианты микропористых композиционных (композитных) материалов (композитов) на основе хитозана, которые были получены методом отливки из раствора и комбинацией отливки из раствора и золь-гель метода.This application presents options for microporous composite (composite) materials (composites) based on chitosan, which were obtained by casting from a solution and a combination of casting from a solution and the sol-gel method.

Согласно одному варианту хитозан сшивали глутаровым альдегидом в присутствии кислоты в качестве катализатора при температуре примерно 70°С при постоянном перемешивании. Не желая связывать себя какой-либо теорией, полагают, что аминогруппы, содержащиеся в структуре хитозана, являются протонированными, и, следовательно, это их защищает от реакции с глутаровым альдегидом. Полагают, что при температурах примерно 70°С для реакции доступно больше альдегидных групп, чем при комнатной температуре. При этом, не связывая себя с какой-либо теорией, полагают, что глутаровый альдегид претерпевает альдольную конденсацию и свободная альдегидная группа реагирует с -ОН группами хитозана в присутствии кислотного катализатора, таким образом, полимеризация хитозана представляет собой поликонденсацию (конденсационную полимеризацию). Время реакции обычно колеблется в пределах от примерно 4 часов до примерно 8 часов. Согласно одному варианту желательно поддерживать мольное соотношение гидроксильных групп и глутарового альдегида примерно 4/1.In one embodiment, chitosan was crosslinked with glutaraldehyde in the presence of an acid as a catalyst at a temperature of about 70 ° C. with constant stirring. Not wishing to be bound by any theory, it is believed that the amino groups contained in the structure of chitosan are protonated, and therefore this protects them from reaction with glutaraldehyde. It is believed that at temperatures of about 70 ° C more aldehyde groups are available for the reaction than at room temperature. At the same time, without linking themselves to any theory, it is believed that glutaraldehyde undergoes aldol condensation and the free aldehyde group reacts with -OH groups of chitosan in the presence of an acid catalyst, thus, the polymerization of chitosan is a polycondensation (condensation polymerization). The reaction time usually ranges from about 4 hours to about 8 hours. In one embodiment, it is desirable to maintain a molar ratio of hydroxyl groups to glutaraldehyde of about 4/1.

Согласно конкретному варианту можно проводить дальнейшую обработку сшитого продукта, а именно, промывку для удаления избытка глутарового альдегида, сушку, мокрое или сухое измельчение и дополнительную химическую обработку. Примером такой дополнительной химической обработки, которая, как оказалось, была наиболее подходящей, является по меньшей мере частичное окисление с помощью окислителя. В частности, окисление одним или более реагентов, выбранных из группы, включающей перманганат (например, раствор перманганата калия, содержащий по меньшей мере примерно 14 мг Mn/л раствора), пероксид, хлорит, гипохлорит, дихромат (бихромат) или оксид металла, или другой амбифильный окислитель, особенно пригодно для повышения селективности сорбента для Mo(VI) относительно Тс(VII), и для эффективного и быстрого элюирования и регенерации технеция из нагруженного сорбента. Более конкретно, желательно, используют окислитель, содержащий один или более реагентов, выбранных из группы: хлорит щелочного металла, гипохлорит щелочного металла и дихромат щелочного металла или оксид переходного металла. Конкретнее, желательно, используют окислитель, содержащий один или более реагентов, выбранных из группы: хлорит натрия, гипохлорит натрия, дихромат калия или оксид церия. Помимо окисления сшитого вещества сорбента, эти окислители можно, желательно, включать в элюирующий раствор (раствор элюента), применяемый для высвобождения технеция из сорбента. Желательно, чтобы такие окислители включали в содержащий соль (хлорид натрия) элюирующий раствор от примерно 5 до примерно 40 мМ хлоритов или гипохлоритов.According to a specific embodiment, further processing of the crosslinked product can be carried out, namely washing to remove excess glutaraldehyde, drying, wet or dry grinding and further chemical treatment. An example of such additional chemical treatment, which, as it turned out, was the most suitable, is at least partial oxidation with an oxidizing agent. In particular, the oxidation of one or more reagents selected from the group consisting of permanganate (e.g., potassium permanganate solution containing at least about 14 mg Mn / L solution), peroxide, chlorite, hypochlorite, dichromate (dichromate) or metal oxide, or another amphiphilic oxidizing agent is particularly suitable for increasing the selectivity of the sorbent for Mo (VI) relative to Tc (VII), and for efficient and rapid elution and regeneration of technetium from a loaded sorbent. More specifically, it is desirable to use an oxidizing agent containing one or more reagents selected from the group: alkali metal chlorite, alkali metal hypochlorite and alkali metal dichromate or transition metal oxide. More specifically, it is desirable to use an oxidizing agent containing one or more reagents selected from the group: sodium chlorite, sodium hypochlorite, potassium dichromate or cerium oxide. In addition to oxidizing the crosslinked substance of the sorbent, these oxidizing agents can preferably be included in an eluting solution (eluent solution) used to release technetium from the sorbent. It is desirable that such oxidizing agents include from about 5 to about 40 mM chlorites or hypochlorites in an eluting solution containing salt (sodium chloride).

Желательно, чтобы площадь поверхности сорбента составляла от примерно 10 до примерно 100 м2/г, и конкретнее, примерно 25 м2/г. Также желательно, чтобы точка нулевого заряда находилась в диапазоне от примерно 7.5 до примерно 8.8, и конкретнее, была равна примерно 8.8.It is desirable that the surface area of the sorbent is from about 10 to about 100 m 2 / g, and more specifically, about 25 m 2 / g. It is also desirable that the point of zero charge is in the range from about 7.5 to about 8.8, and more specifically, is equal to about 8.8.

Варианты сорбентов по данному описанию имеют превосходную емкость по молибдену и могут сорбировать молибден в количествах примерно 60 вес %, в расчете на сухой вес сорбента, или выше. Эта емкость (удерживающая способность) может составлять примерно 6,25 ммолей/г сорбента или выше. Сорбенты также обладают превосходной селективностью по молибдену применительно к технецию и способны удерживать молибден, в то же время пропуская пертехнетат - ион в растворе хлорида натрия с эффективностью по меньшей мере примерно 80%. Варианты сорбентов по данному изобретению также обеспечивают превосходную емкость по тяжелым металлам, включая, например, способность сорбировать Hg в количестве 2.96 ммоля/г сухого сорбента или выше из водного раствора при рН 6.The sorbent variants described herein have excellent molybdenum capacity and can sorb molybdenum in amounts of about 60% by weight, based on the dry weight of the sorbent, or higher. This capacity (retention capacity) may be about 6.25 mmol / g sorbent or higher. Sorbents also have excellent molybdenum selectivity for technetium and are able to retain molybdenum, while passing pertechnetate ion in a sodium chloride solution with an efficiency of at least about 80%. Variants of the sorbents of this invention also provide excellent capacity for heavy metals, including, for example, the ability to sorb Hg in an amount of 2.96 mmol / g dry sorbent or higher from an aqueous solution at pH 6.

Согласно другому варианту в композиционную полимерную матрицу на основе хитозана, сшитого глутаровым альдегидом, включали оксид титана. Разработка материалов на основе кристаллического титаносиликата (CST) и оксидов титана проложила дорогу к исследованиям адсорбции ионов металлов из потоков радиоактивных и нерадиоактивных отходов на оксиде титана. См. Anthony, R.G., Dosch, R.G., Gu; D., and Philip, C.V. "Use of silicotitanates for removing cesium and strontium from defense waste" Ind. Eng. Chem, Res., 33, 2702-2705, 1994; Maria, P., Meng, X., Korfiatis, G.P., and Jing, C. "Adsorption mechanism of arsenic on nanocryslalline titanium dioxide" Environ. Sci. Technol, 40, 1257-1262, 2006; Meng et al., "Methods of preparing a surface-activated titanium oxide product and of using same in water treatment process" Патент США №7,497,952 B2, 3 марта 2009, Qazi и Ahmed (2011) сообщали о водном оксиде титана как адсорбенте для 99Мо и о возможности его применения в генераторе 99mTc. Qazi, Q.M., and Ahmed, М. "Preparation and evaluation of hydrous titanium oxide as a high affinity adsorbent for molybdenum (99Mo) and its potential for use In 99mTe generators" Radiochimica Acta, Doi: 10.1524/ract. 2011. 18172011. Было высказано предположение, что оксид титана может образовывать поверхностный комплекс с ионом металла в результате бидентатного связывания с атомами кислорода на поверхности. Hasan, S., Ghosh, Т.K., Prelas, М.А., Viswanath, D.S., and Boddu, V.M. "Adsorption of uranium on a novel bioadsorbent chitosan coated perlite" Nuclear Technology, 159, 59-71, 2007.In another embodiment, titanium oxide is included in a composite polymer matrix based on chitosan crosslinked with glutaraldehyde. The development of materials based on crystalline titanosilicate (CST) and titanium oxides paved the way for studies of the adsorption of metal ions from radioactive and non-radioactive waste streams on titanium oxide. See Anthony, RG, Dosch, RG, Gu ; D., and Philip, CV "Use of silicotitanates for removing cesium and strontium from defense waste" Ind. Eng. Chem, Res., 33, 2702-2705, 1994; Maria, P., Meng, X., Korfiatis, GP, and Jing, C. "Adsorption mechanism of arsenic on nanocryslalline titanium dioxide" Environ. Sci. Technol, 40, 1257-1262, 2006; Meng et al., "Methods of preparing a surface-activated titanium oxide product and of using the same in water treatment process" US Pat. No. 7,497,952 B2, March 3, 2009, Qazi and Ahmed (2011) report aqueous titanium oxide as an adsorbent for 99 Mo and the possibility of its use in a 99m Tc generator. Qazi, QM, and Ahmed, M. "Preparation and evaluation of hydrous titanium oxide as a high affinity adsorbent for molybdenum ( 99 Mo) and its potential for use In 99m Te generators" Radiochimica Acta, Doi: 10.1524 / ract. 2011. 18172011. It has been suggested that titanium oxide can form a surface complex with a metal ion as a result of bidentate binding to oxygen atoms on the surface. Hasan, S., Ghosh, T.K., Prelas, M.A., Viswanath, DS, and Boddu, VM "Adsorption of uranium on a novel bioadsorbent chitosan coated perlite" Nuclear Technology, 159, 59-71, 2007.

Однако ни в одном из этих документов не раскрывается, что TiO2, диспергированный на матрице хитозана, повышает общую емкость поглощения ионов металла из раствора радиоактивных отходов. Согласно способу по настоящему изобретению водный гель оксида титана получали в соответствии с золь-гель методом. Гель оксида титана включали в сшитую глутаровым альдегидом хитозановую матрицу в присутствии HCl в качестве катализатора.However, none of these documents disclosed that TiO 2 dispersed on a chitosan matrix increases the overall absorption capacity of metal ions from a solution of radioactive waste. According to the method of the present invention, an aqueous titanium oxide gel was prepared according to the sol-gel method. A titanium oxide gel was incorporated into a chitosan matrix crosslinked with glutaraldehyde in the presence of HCl as a catalyst.

Соответственно, один вариант изобретения относится к способу получения сорбента, устойчивого к действию излучения, включающему:Accordingly, one embodiment of the invention relates to a method for producing a sorbent that is resistant to radiation, including:

смешение хитозана с водой в присутствии кислоты с образованием геля хитозана,mixing chitosan with water in the presence of acid to form a chitosan gel,

добавление к гелю глутарового альдегида с целью образования полутвердой массы в присутствии катализатора при 70°С;adding glutaraldehyde to the gel to form a semi-solid mass in the presence of a catalyst at 70 ° C;

промывку полутвердой массы для удаления непрореагировавшего глутарового альдегида и образования промытой массы;washing a semi-solid mass to remove unreacted glutaraldehyde and forming a washed mass;

суспендирование промытой массы в водном основании с образованием нейтрализованной сшитой массы; иsuspending the washed mass in an aqueous base to form a neutralized crosslinked mass; and

сушку нейтрализованной сшитой массы с образованием сорбента, устойчивого к действию излучения.drying the neutralized crosslinked mass with the formation of a sorbent resistant to radiation.

Другой вариант изобретения относится к такому способу, дополнительно включающему:Another embodiment of the invention relates to such a method, further comprising:

образование аморфного геля диоксида титана посредством катализируемого кислотой гидролиза и конденсации изопропоксида титана;the formation of an amorphous titanium dioxide gel by acid-catalyzed hydrolysis and condensation of titanium isopropoxide;

смешение аморфного геля диоксида титана с хитозаном в условиях, достаточных для реакции гелей, перед указанным добавлением глутарового альдегида.mixing an amorphous titanium dioxide gel with chitosan under conditions sufficient for the gels to react before the indicated addition of glutaraldehyde.

Согласно одному варианту затем микропористый композиционный материал на основе хитозана суспендировали в растворе с рН 3 и облучали при 50,000 крад, используя излучение 60Со. Конкретными целями настоящей работы были: 1) получение микропористых композиционных материалов на основе хитозана для адсорбции ионов металлов из высококислых или высокощелочных растворов радиоактивных отходов; и 2) оптимизация процесса сшивания для получения максимального количества сайтов (центров) связывания металла.In one embodiment, the microporous chitosan-based composite material is then suspended in a solution of pH 3 and irradiated at 50,000 crad using 60 Co radiation. The specific objectives of this work were: 1) obtaining microporous composite materials based on chitosan for the adsorption of metal ions from highly acidic or highly alkaline solutions of radioactive waste; and 2) optimization of the crosslinking process to obtain the maximum number of metal binding sites (centers).

Соответственно, другой вариант изобретения относится к способу выделения изотопов из смесей изотопов, включающему:Accordingly, another embodiment of the invention relates to a method for isolating isotopes from mixtures of isotopes, including:

контактирование смеси по меньшей мере двух изотопов с сорбентом, устойчивым к действию излучения, согласно п. 1, который предпочтительно сорбирует по меньшей мере один из указанных изотопов;contacting the mixture of at least two isotopes with a radiation resistant sorbent according to claim 1, which preferably sorb at least one of said isotopes;

сорбцию по меньшей мере одного из указанных изотопов на или в указанном сорбенте, в то время как один или более остальных изотопов сорбируются этим сорбентом в незначительной степени; удаление указанных одного или более остальных изотопов из указанного сорбента.sorption of at least one of said isotopes on or in said sorbent, while one or more of the remaining isotopes are sorbed by this sorbent to a small extent; removing said one or more remaining isotopes from said sorbent.

Композиционный материал на основе сшитого хитозана представляет собой превосходный недорогой альтернативный адсорбционный материал по сравнению с имеющимися смолами, и, следовательно, он является подходящим адсорбирующим материалом для извлечения ионов металлов из радиоактивных и нерадиоактивных водных растворов. Было найдено, что успех процессов адсорбции в генераторных системах 99Мо/99mTc в значительной степени зависит от стоимости и емкости адсорбентов и легкости выделения 99mTc из генератора. Основной задачей в этом конкретном способе с точки зрения радиационной безопасности является "проскок" или частичное элюирование исходного 99Мо наряду с 99mTc из генератора, который должен (которое должно) оставаться в пределах стандартов Комиссии по ядерному регулированию (MRC). Варианты материалов и способов по данному изобретению предусматривают надлежащее селективное выделение 99mTc из генератора, тем самым решение этой задачи и удовлетворение потребности в таком генераторе.Crosslinked chitosan composite material is an excellent inexpensive alternative adsorption material compared to existing resins, and therefore is a suitable adsorbent material for the extraction of metal ions from radioactive and non-radioactive aqueous solutions. It was found that the success of adsorption processes in 99 Mo / 99m Tc generator systems is largely dependent on the cost and capacity of the adsorbents and the ease of isolation of 99m Tc from the generator. The main objective in this particular method from the point of view of radiation safety is to “slip” or partially elute the original 99 Mo along with 99m Tc from the generator, which should (which should) remain within the standards of the Nuclear Regulatory Commission (MRC). Embodiments of the materials and methods of this invention provide for the proper selective separation of 99m Tc from the generator, thereby solving this problem and satisfying the need for such a generator.

Также композиционные материалы на основе сшитого хитозана могут применяться в способе разделения или концентрирования, или и в обоих, тяжелых металлов из потока жидкости, например, из потока отходов или технологического потока, посредством контактирования потока жидкости, содержащего один или более тяжелых металлов, с композиционным материалом на основе сшитого хитозана, и посредством сорбции на этом материале одного или более указанных тяжелых металлов.Also, crosslinked chitosan composite materials can be used in a separation or concentration method, or both, of heavy metals from a liquid stream, for example, from a waste stream or a process stream, by contacting a liquid stream containing one or more heavy metals with a composite material based on crosslinked chitosan, and by sorption on this material of one or more of these heavy metals.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Различные аспекты вариантов изобретения по данному описанию могут быть более понятны из рассмотрения фигур, которые не следует понимать, как ограничивающие заявленное изобретение.Various aspects of the embodiments of the invention as described herein may be better understood from a consideration of the figures, which should not be construed as limiting the claimed invention.

На ФИГ. 1 представлена микрофотограмма, полученная на сканирующем электронном микроскопе, на которой показан хитозан и конкретные примеры модифицированного хитозана (МРСМ), раскрываемые в данном описании. На ФИГ 1а показан немодифицированный хитозан; на ФИГ. 1b представлен вариант МРСМ материала.In FIG. 1 is a microphotogram obtained by a scanning electron microscope, which shows chitosan and specific examples of modified chitosan (MRM) disclosed in this description. FIG 1a shows unmodified chitosan; in FIG. 1b shows a variant of the MPCM material.

На ФИГ. 2 представлен график, на котором показаны результаты термогравиметрического анализа (TGA, ТГА) хитозана и варианта МРСМ.In FIG. 2 is a graph showing the results of a thermogravimetric analysis (TGA, TGA) of chitosan and a variant of MPM.

На ФИГ. 3 представлен график, на котором показан паттерн дифракции рентгеновских лучей хитозана и варианта МРСМ материала.In FIG. 3 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of chitosan and a variant of the MPCM material.

На ФИГ. 4 представлен инфракрасный спектр с преобразованием Фурье (FTIR, Фурье-ИКС) хитозана и варианта МРСМ материала по данному описанию,In FIG. 4 shows the infrared spectrum with the Fourier transform (FTIR, Fourier-IKS) of chitosan and a variant of the MRM material according to this description,

На ФИГ. 5 представлен обзорный снимок, полученный методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS, РФЭС) для хитозана и варианта МРСМ.In FIG. Figure 5 presents a survey image obtained by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS, XPS) for chitosan and a variant of MRSM.

На ФИГ. 6 представлены спектры, полученные методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS, РФЭС) (XPS) для хитозана и варианта МРСМ. На ФИГ. 6а, 6b и 6с показаны С 1s, О 1s и N 1s положения, соответственно.In FIG. Figure 6 shows the spectra obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, XPS) (XPS) for chitosan and a variant of the MRM. In FIG. 6a, 6b, and 6c show C 1s, O 1s, and N 1s positions, respectively.

На ФИГ. 7 представлены данные микроанализа, полученные методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS), для варианта МРСМ по данному описанию. На ФИГ. 7а представлены спектры хитозана и варианта МРСМ до и после облучения. На ФИГ. 7b дается сравнение спектров хитозана и варианта МРСМ. На ФИГ. 7с дается сравнение спектров варианта МРСМ до и после облучения.In FIG. 7 presents the data of microanalysis obtained by energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) for the variant of MRSM according to this description. In FIG. 7a shows the spectra of chitosan and the MPCM variant before and after irradiation. In FIG. 7b compares the spectra of chitosan and a variant of MPM. In FIG. 7c, a comparison is made of the spectra of the MPCM variant before and after irradiation.

На ФИГ. 8 представлены схемы реакций получения вариантов МРСМ по данному изобретению.In FIG. 8 shows reaction schemes for producing MPCM variants of the invention.

На ФИГ. 9 представлены FTIR спектры варианта модифицированного хитозана по данному изобретению до и после облучения.In FIG. 9 shows FTIR spectra of a variant of the modified chitosan of the present invention before and after irradiation.

На ФИГ. 10 представлены рентгеновские фотоэлектронные спектры (XPS) для варианта МРСМ до и после облучения. На ФИГ. 10а, 1b и 10с показаны С 1s, О 1s и N 1s положения, соответственно.In FIG. 10 shows X-ray photoelectron spectra (XPS) for the MPCM variant before and after irradiation. In FIG. 10a, 1b, and 10c show C 1s, O 1s, and N 1s positions, respectively.

На ФИГ. 11 представлен график, показывающий поверхностный заряд варианта МРСМ с экспозицией и без экспозиции с 1% Мо (VI) в растворе в присутствии 1 М NaNO3.In FIG. 11 is a graph showing the surface charge of an MPCM variant with and without exposure with 1% Mo (VI) in solution in the presence of 1 M NaNO 3 .

На ФИГ. 12 представлен график, показывающий влияние рН на сорбцию молибдата на варианте МРСМ; начальные условия: концентрация 5.21 ммоля/л и температура 298°K.In FIG. 12 is a graph showing the effect of pH on the sorption of molybdate in the MPCM variant; initial conditions: concentration of 5.21 mmol / l and temperature of 298 ° K.

На ФИГ. 13 схематически представлены механизмы реакций сорбции Мо (VI) на варианте МРСМ из водного раствора.In FIG. 13 schematically presents the mechanisms of Mo (VI) sorption reactions on a variant of MPCM from an aqueous solution.

На ФИГ. 14 на графике представлены изотермы равномерной сорбции при извлечении Мо (VI) вариантом МРСМ, показывающие, что экспериментальные данные (*) коррелируют с моделью адсорбции изотерм Ленгмюра (сплошная линия) в условиях, когда концентрация Mo(VI) в растворе меняется в диапазоне от 1 ммоля/л до 94 ммоля/л, температура 298°K, рН ~3.In FIG. Figure 14 shows the isotherms of uniform sorption during the extraction of Mo (VI) by the MPCM variant, showing that the experimental data (*) correlate with the adsorption model of the Langmuir isotherms (solid line) under conditions when the concentration of Mo (VI) in the solution varies from 1 mmol / l to 94 mmol / l, temperature 298 ° K, pH ~ 3.

На ФИГ. 15а представлен график, показывающий кривую проскока для адсорбции Мо (VI) на носителе МРСМ, концентрация втекающего потока на входе составляла 5.21 ммоля Мо (VI)/л при рН 3; На ФИГ. 15b представлен график, показывающий влияние рН втекающего потока на кривую проскока для Мо (VI) из колонки, заполненной вариантом МРСМ. Концентрация входящего потока на входе составляла 5.21 ммоля Мо (VI)/л с 153.8 ммоля NaCl/л при рН от 4 до 1, соответственно. На обеих Фигурах высота носителя в колонке составляла 3.2 см, скорость втекающего потока составляла 1 мл/мин.In FIG. 15a is a graph showing a slip curve for adsorption of Mo (VI) on an MPCM carrier, the influx concentration at the inlet was 5.21 mmol of Mo (VI) / L at pH 3; In FIG. 15b is a graph showing the effect of the influx pH on the slip curve for Mo (VI) from a column filled with a variant of the MPCM. The inlet concentration at the inlet was 5.21 mmol Mo (VI) / l with 153.8 mmol NaCl / l at a pH of 4 to 1, respectively. In both Figures, the height of the carrier in the column was 3.2 cm, the flow rate was 1 ml / min.

На ФИГ. 16 представлен график, показывающий кривые проскока для пертехнената из колонки, заполненной вариантом МРСМ без окисления, с нагрузкой 6,25 мМ Мо (VI)/грамм МРСМ. Объем колонки составлял 2.5 см3. Скорость втекающего потока составляла 1 мл/мин. Концентрация втекающего потока составляла 0.25 мМ пертехнената/л в солевом (0.9% NaCl) растворе.In FIG. 16 is a graph showing breakthrough curves for pertechnenate from a column filled with a variant of MPCM without oxidation with a load of 6.25 mM Mo (VI) / gram MPCM. The column volume was 2.5 cm 3 . The inflow rate was 1 ml / min. The concentration of the inflowing stream was 0.25 mM pertechnenate / L in saline (0.9% NaCl) solution.

На ФИГ. 17 представлен график, показывающий поверхностный заряд окисленного и неокисленного МРСМ, экспонированного с 1% Мо (VI) в водном растворе в присутствии 1N NaNO3.In FIG. 17 is a graph showing the surface charge of oxidized and non-oxidized MPCM exposed to 1% Mo (VI) in an aqueous solution in the presence of 1N NaNO 3 .

На ФИГ. 18 представлен график, показывающий профиль элюирования для 99mTc с варианта МРСМ, нагруженного Мо (VI), с добавкой точной концентрации 99Мо.In FIG. 18 is a graph showing an elution profile for 99m Tc from an MPCM variant loaded with Mo (VI) with the addition of an exact concentration of 99 Mo.

На ФИГ. 19 представлен график, показывающий соотношение между номером элюирования(-й) и процентным содержанием высвобождения (извлечения) 99mTc и Мо (VI) из варианта МРСМ в качестве сорбента.In FIG. 19 is a graph showing the relationship between the number of elution (s) and the percentage release (recovery) of 99m Tc and Mo (VI) from the MPCM variant as the sorbent.

На ФИГ. 20 представлена блок-схема процесса с применением генераторных систем 99mTc/99Мо и получение 99Мо методом захвата нейтронов с вариантом МРСМ в качестве сорбента.In FIG. 20 is a block diagram of a process applying the generator systems 99m Tc / 99 Mo and 99 receiving Mo by neutron capture an embodiment MRFM as a sorbent.

На ФИГ. 21 представлен график, показывающий влияние температуры на поглощение молибдена композиционным материалом (композитом) МРСМ-ClO2 в следующих условиях: начальная концентрация раствора 1% Мо с 25 мМ NaOCl, рН 3.0, и отношение твердых веществ к жидкости 1:100, время контактирования 0.5 часа.In FIG. Figure 21 is a graph showing the effect of temperature on the absorption of molybdenum by composite MPCM-ClO 2 under the following conditions: initial concentration of a solution of 1% Mo with 25 mM NaOCl, pH 3.0, and the ratio of solids to liquid 1: 100, contact time 0.5 hours.

На ФИГ. 22 представлена кривая теплоты адсорбции при разной нагрузке и температуре (от 24°С до 50°С) композита на ФИГ. 21.In FIG. 22 shows a curve of the heat of adsorption at different loads and temperatures (from 24 ° C to 50 ° C) of the composite of FIG. 21.

На ФИГ. 23 показана диаграмма ожидаемой удельной активности предлагаемого генератора на основе МРСМ с объемом колонки 6 мл.In FIG. 23 is a diagram of the expected specific activity of the proposed MPCM-based generator with a column volume of 6 ml.

На ФИГ. 24 представлен FTIR спектр хитозана и другого варианта модифицированного хитозана по настоящему изобретению.In FIG. 24 shows an FTIR spectrum of chitosan and another embodiment of the modified chitosan of the present invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Способы по данному описанию и полученные в результате материалы на основе модифицированного хитозана, а также способы их применения можно лучше понять с помощью нижеприведенных примеров, которые предназначаются для иллюстрации, но не для ограничения прилагаемой Формулы изобретения.The methods according to this description and the resulting materials based on modified chitosan, as well as methods for their use, can be better understood using the following examples, which are intended to illustrate but not to limit the attached claims.

Среднемолекулярный хитозан (от примерно 190,000 до примерно 310,000 по определению вискозиметрическим методом), деацетилированный на 75-85%, получали от компании Sigma-Aldrich Chemical Corporation, WI, USA. Все химические реагенты, применявшиеся в примерах, были реагентами аналитической степени чистоты.Medium molecular chitosan (from about 190,000 to about 310,000 as determined by the viscometric method), 75-85% deacetylated, was obtained from Sigma-Aldrich Chemical Corporation, WI, USA. All chemical reagents used in the examples were reagents of analytical purity.

Модифицированный хитозан по данному изобретению можно получать по реакциям, схематически представленным на ФИГ. 7, сшиванием с глутаровым альдегидом в кислой среде при указанной ниже температуре. Хотя количество используемого глутарового альдегида может немного меняться, было найдено, что эффективно применять от примерно 2 мл до примерно 10 мл, более конкретно, от примерно 2 мл до примерно 8 мл, еще конкретнее, примерно 6 мл глутарового альдегида на 4 г хитозана. Значение рН в реакции сшивания между глутаровым альдегидом и хитозаном также может до некоторой степени изменяться, но найдено, что эффективным является значение рН от примерно 0.7 до примерно 3, более конкретно, от примерно 0.7 и до 2, еще конкретнее, примерно 1.0. Температура сшивания также может варьироваться, но, желательно, составляет от примерно 50°С до примерно 80°С, более конкретно, примерно 70°С.The modified chitosan according to this invention can be obtained by the reactions schematically represented in FIG. 7 by crosslinking with glutaraldehyde in an acidic medium at the temperature indicated below. Although the amount of glutaraldehyde used may vary slightly, it has been found that it is effective to use from about 2 ml to about 10 ml, more specifically, from about 2 ml to about 8 ml, more specifically, about 6 ml of glutaraldehyde per 4 g of chitosan. The pH in the crosslinking reaction between glutaraldehyde and chitosan can also vary to some extent, but it has been found that a pH of from about 0.7 to about 3, more specifically, from about 0.7 to 2, and more specifically, about 1.0, is effective. The crosslinking temperature may also vary, but is preferably from about 50 ° C to about 80 ° C, more specifically, about 70 ° C.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Измеренная стандартным титрационным методом сорбционная емкость применяемого в данном исследовании хитозана по ионам составляла от 9 до 19 миллиэквивалентов/г. Примерно 4 г хитозана добавляли в 300 мл DI воды с 1 мл уксусной кислоты и перемешивали в течение 2 ч при 70°С до образования геля. В гель хитозана добавляли примерно 5 мл HCl/HNO3 и оставляли при постоянном перемешивании при 70°С еще в течение 1 ч, чтобы содействовать протонированию аминогрупп, что является целесообразным по причинам, указанным ниже.The sorption capacity of the chitosan used in this study for ions, measured by the standard titration method, ranged from 9 to 19 milliequivalents / g. About 4 g of chitosan was added to 300 ml of DI water with 1 ml of acetic acid and stirred for 2 hours at 70 ° C until gel formation. Approximately 5 ml of HCl / HNO 3 was added to the chitosan gel and left under constant stirring at 70 ° C for another 1 h to facilitate protonation of the amino groups, which is expedient for the reasons indicated below.

Реакцию с глутаровым альдегидом проводили, прибавляя по каплям примерно 6 мл раствора глутарового альдегида с концентрацией 50% к кислому гелю хитозана при постоянном перемешивании (скорость перемешивания установлена методом проб и ошибок, но обычно она составляет от 200 об/мин до 500 об/мин) при 70°С. Конечное значение рН смеси составляло примерно 1.0. Количество используемого в данном исследовании глутарового альдегида устанавливали методом проб и ошибок. Смесь выдерживали при постоянном энергичном перемешивании (500 об/мин) при 70°С еще в течение 1 часа, получали полутвердый гель. Аминогруппы, содержащиеся в хитозане, являются значительно более реакционноспособными по отношении к альдегиду в реакции Шиффа, чем гидроксильные группы хитозана. Предполагалось, что при 70°С в растворе будет больше свободных альдегидных групп, чем при комнатной температуре. В кислом растворе протонирование аминогруппы ингибирует образование комплекса между альдегидной и аминогруппой. Помимо этого, глутаровый альдегид может претерпевать альдольную конденсацию, и реакцию гидроксильных групп хитозана со свободным альдегидом можно катализировать кислотой при 70°С.The reaction with glutaraldehyde was carried out by adding dropwise about 6 ml of a solution of glutaraldehyde with a concentration of 50% to the chitosan acid gel with constant stirring (the mixing speed was established by trial and error, but usually it is from 200 rpm to 500 rpm) at 70 ° C. The final pH of the mixture was approximately 1.0. The amount of glutaraldehyde used in this study was determined by trial and error. The mixture was kept under constant vigorous stirring (500 rpm) at 70 ° C for another 1 hour, a semi-solid gel was obtained. The amino groups contained in chitosan are significantly more reactive with respect to the aldehyde in the Schiff reaction than the hydroxyl groups of chitosan. It was assumed that at 70 ° C there will be more free aldehyde groups in the solution than at room temperature. In an acidic solution, protonation of the amino group inhibits the formation of a complex between the aldehyde and the amino group. In addition, glutaraldehyde can undergo aldol condensation, and the reaction of the hydroxyl groups of chitosan with free aldehyde can be catalyzed by acid at 70 ° C.

Затем полученную массу тщательно промывали 2% моноэтаноламином для удаления малейших примесей непрореагировавшего глутарового альдегида. Затем массу суспендировали в 0.1М растворе NaOH в течение 4-6 часов. Массу сшитого хитозана отделяли от раствора и промывали 0.1 М HCl, а затем деионизированной водой (DI) до тех пор, пока рН промывного раствора не достигнет 7. Затем сшитую массу сушили в вакуум-шкафу в течение ночи при 70°С. Композиционный материал на основе хитозана, сшитого глутаровым альдегидом, в данной заявке именуется "МРСМ" или "микропористый композиционный материал".Then the resulting mass was thoroughly washed with 2% monoethanolamine to remove the smallest impurities of unreacted glutaraldehyde. Then the mass was suspended in 0.1 M NaOH solution for 4-6 hours. The crosslinked chitosan mass was separated from the solution and washed with 0.1 M HCl and then with deionized water (DI) until the pH of the wash solution reaches 7. Then, the crosslinked mass was dried in a vacuum oven overnight at 70 ° C. A composite material based on chitosan crosslinked with glutaraldehyde is referred to herein as “MPM” or “microporous composite material”.

МРСМ измельчали на лабораторной вибромельнице, получая частицы размером от примерно 50 до 200 мкм. Некоторое количество этих МРСМ частиц суспендировали в течение ночи в водном растворе с рН 3. рН раствора поддерживали с помощью 0.1 М HNO3. Суспендированные частицы МРСМ облучали, используя 60Со в качестве источника излучения. Характеристики частиц МРСМ получали, используя SEM, EDS рентгеновский микроанализ, FOR и XPS спектроскопический анализ.MPCM was crushed in a laboratory vibratory mill to obtain particles ranging in size from about 50 to 200 microns. Some of these MPCM particles were suspended overnight in an aqueous solution of pH 3. The pH of the solution was maintained with 0.1 M HNO 3 . Suspended MPCM particles were irradiated using 60 Co as a radiation source. MPCM particle characteristics were obtained using SEM, EDS X-ray microanalysis, FOR and XPS spectroscopic analysis.

Растровую микрофотографию (SEM, растровую электронную микрофотографию, РЭМ) хитозана и МРСМ материала применяли для изучения морфологии поверхности, как показано на ФИГ. 1. SEM микрофотограмму вторичных электронов образцов получали, используя отраженные электроны с ускоряющим напряжением 10 кэВ. SEM микрофотограмма сшитого хитозана и образца МРСМ показана на ФИГ. 1а и 1b, соответственно. На ФИГ. 1а видно, что хитозан не является пористым, а как показано на ФИГ. 1b, МРСМ, очевидно, является по своему характеру микропористым.A raster micrograph (SEM, raster electron micrograph, SEM) of chitosan and MRM material was used to study surface morphology, as shown in FIG. 1. A SEM microphotogram of the secondary electrons of the samples was obtained using reflected electrons with an accelerating voltage of 10 keV. A SEM microphotogram of crosslinked chitosan and an MPCM sample is shown in FIG. 1a and 1b, respectively. In FIG. 1a shows that chitosan is not porous, but as shown in FIG. 1b, MPCM is obviously microporous in nature.

TGA (термогравиметрический) анализ свежеприготовленного в лаборатории МРСМ и чистого хитозана, соответственно, осуществляли на анализаторе TGA (ТА Instruments) в токе азота (200 мл/мин). Для каждого эксперимента примерно 20 мг МРСМ нагревали до температуры от 30 до 600°С в открытом огнеупорном тигле при заданной скорости нагрева. TGA измеряет количество и скорость изменения массы образца по мере его нагревания с заданной скоростью. Термогравиметрический анализ как МРСМ, так и хитозана предоставил дополнительную информацию об изменениях состава по мере нагревания в контролируемых условиях. Скорость нагревания в этом анализе устанавливали на 5°С/мин. TGA профили, приведенные на ФИГ. 2, указывают на двухстадийный процесс разложения для чистого хитозана, тогда как МРСМ медленно разлагается с повышением температуры.TGA (thermogravimetric) analysis of freshly prepared MPCM in the laboratory and pure chitosan, respectively, was carried out on a TGA analyzer (TA Instruments) in a nitrogen stream (200 ml / min). For each experiment, approximately 20 mg of MPCM was heated to a temperature of 30 to 600 ° C in an open refractory crucible at a given heating rate. TGA measures the amount and rate of change in mass of a sample as it heats up at a given rate. Thermogravimetric analysis of both MPCM and chitosan provided additional information about changes in composition as it warms up under controlled conditions. The heating rate in this analysis was set to 5 ° C / min. TGA profiles shown in FIG. 2 indicate a two-stage decomposition process for pure chitosan, while MPCM slowly decomposes with increasing temperature.

Термогравиметрический анализ (TGA) хитозана при скорости нагрева 5°С/мин в атмосфере азота (200 мл/мин) показывает, что полная дегидратация происходит при 250°С с потерей массы 8%. Безводный хитозан разлагается далее на второй стадии с потерей массы 32% при 360°С. Он полностью сгорал при 600°С с дальнейшей потерей массы 12%. Остальные 48% представляют собой сгоревший при 600°С остаток хитозана.Thermogravimetric analysis (TGA) of chitosan at a heating rate of 5 ° C / min in a nitrogen atmosphere (200 ml / min) shows that complete dehydration occurs at 250 ° C with a mass loss of 8%. Anhydrous chitosan decomposes further in the second stage with a mass loss of 32% at 360 ° C. It completely burned at 600 ° C with a further mass loss of 12%. The remaining 48% is chitosan residue burnt at 600 ° C.

В случае МРСМ полная дегидратация происходит при 230°С с потерей массы 12%. Безводный МРСМ полностью сгорал при 600°С с потерей массы 36%. Остальные 52% представляют собой сгоревший при 600°С остаток МРСМ. Можно отметить, что продукт сгорания МРСМ составляет на 4% меньше по сравнению с хитозаном, что указывает на то, что МРСМ содержит 4% сшивающего агента, такого как глутаровый альдегид, который полностью сгорел в этом диапазоне нагрева.In the case of MRSM, complete dehydration occurs at 230 ° C with a weight loss of 12%. Anhydrous MPCM completely burned out at 600 ° C with a mass loss of 36%. The remaining 52% is the MPCM residue burnt at 600 ° C. It can be noted that the MPCM combustion product is 4% less compared to chitosan, which indicates that the MPCM contains 4% of a crosslinking agent, such as glutaraldehyde, which is completely burnt in this heating range.

Также анализировали процесс набухания и устойчивость к кислоте МРСМ материала. Процесс набухания МРСМ осуществляли, погружая его в деионизированную воду и раствор хлорида натрия (солевой раствор) по способу, описанному Yazdani-Pedram et al., "Synthesis and unusual swelling behavior of combined cationic/non-ionic hydrogels based on chitosan," Macromol. Biosci., 3, 577-581 (2003).The swelling process and acid resistance of the MPCM material were also analyzed. The MPMM swelling process was carried out by immersing it in deionized water and sodium chloride solution (saline) according to the method described by Yazdani-Pedram et al., "Synthesis and unusual swelling behavior of combined cationic / non-ionic hydrogels based on chitosan," Macromol. Biosci., 3, 577-581 (2003).

Также изучали процесс набухания хитозана в деионизированной воде и солевом растворе.Also studied the process of swelling of chitosan in deionized water and saline.

Степень набухания хитозана и МРСМ рассчитывали по нижеприведенному уравнению:The degree of swelling of chitosan and MRSM was calculated using the equation below:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Vs обозначает объем набухшего МРСМ и Vd обозначает объем сухого образца. Наблюдали, что в деионизированной воде хитозан набухал примерно на 105% его первоначального объема за время установления равновесия 24 часа, в случае МРСМ наблюдали очень быстрый процесс набухания, в течение пяти минут достигается увеличение примерно на 200%, а равновесие устанавливается через 24 часа. Изучение набухания в деионизированной воде осуществляли в диапазоне рН от 3 до 6. В состоянии равновесия максимальный объем МРСМ был почти на 219% больше объема в сухом состоянии.where V s is the volume of the swollen MPCM and V d is the volume of the dry sample. It was observed that in deionized water, chitosan swelled by about 105% of its initial volume during equilibrium for 24 hours, in the case of MRM, a very fast swelling process was observed, an increase of about 200% was achieved within five minutes, and equilibrium was established after 24 hours. The study of swelling in deionized water was carried out in the pH range from 3 to 6. In equilibrium, the maximum volume of MPCM was almost 219% more than the volume in the dry state.

Аналогичный процесс набухания МРСМ наблюдали также для солевого (0,9% NaCl) раствора. В равновесном состоянии объем МРСМ увеличивается до 223% его первоначального объема в сухом состоянии в солевом растворе. Результаты изучения набухания показывают, что гидрофильность МРСМ выше гидрофильности хитозана. Сообщалось, что процесс набухания гидрогеля хитозана зависит от ионизируемых групп, присутствующих в структуре геля. См. Ray et al., Development and Characterization of Chitosan Based Polymeric Hydrogel Membranes, Designed Monomers & Polymers, Vol.13, 3, 193-206 (2010). Вследствие протонирования -NH2 групп в МРСМ в растворе в диапазоне рН от 3 до 6 быстрый процесс набухания МРСМ в деионизированной воде можно отнести за счет сильного отталкивания -NH3 + групп. В солевом растворе при рН выше 6 карбоксильные группы карбоновых кислот ионизируются и электростатические силы отталкивания между зарядами (СОО-) вызывают увеличение набухания. См. Yazdani-Pedram et al., см. выше; Radhakumari et al., "Biopolymer composite of Chitosan and Methyl Methacrylate for Medical Applications," Trends Biomater. Artif. Organs, 18, 2, (2005); Felinto et al., "The swelling behavior of chitosan hydrogel membranes obtained by UV- and γ- radiation," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 265, 418-424 (2007).A similar MPCM swelling process was also observed for saline (0.9% NaCl) solution. In the equilibrium state, the volume of MPCM increases to 223% of its initial volume in the dry state in saline. The results of the study of swelling show that the hydrophilicity of MPCM is higher than the hydrophilicity of chitosan. It was reported that the process of swelling of the chitosan hydrogel depends on the ionized groups present in the gel structure. See Ray et al., Development and Characterization of Chitosan Based Polymeric Hydrogel Membranes, Designed Monomers & Polymers, Vol.13, 3, 193-206 (2010). Due to the protonation of -NH 2 groups in MPCM in solution in the pH range from 3 to 6, the fast swelling of MPCM in deionized water can be attributed to the strong repulsion of the -NH 3 + groups. In a salt solution at a pH above 6, the carboxyl groups of carboxylic acids are ionized and the electrostatic repulsive forces between charges (COO-) cause an increase in swelling. See Yazdani-Pedram et al., See above; Radhakumari et al., "Biopolymer composite of Chitosan and Methyl Methacrylate for Medical Applications," Trends Biomater. Artif. Organs, 18, 2, (2005); Felinto et al., "The swelling behavior of chitosan hydrogel membranes obtained by UV- and γ-radiation," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 265, 418-424 (2007).

Образец МРСМ погружали в кислую среду при различных концентрациях кислот HCl, HNO3 и H2SO4 на 24 часа. Хитозан имеет тенденцию образовывать гель в кислых средах, что делает его непригодным для применения в адсорбционной колонне для извлечения ионов металлов из водных растворов. Одной из основных целей данного исследования являлось получение устойчивого к кислотам материала на основе хитозана одновременно с экспонированием большего числа -NH2 групп, которые являются активными сайтами (центрами) связывания металла для хитозана. В Таблице 1 показаны результаты, показывающие степень толерантности МРСМ к кислоте. Наблюдали, что материал МРСМ проявляет более высокую степень толерантности к HCl, чем к HNO3 и к H2SO4. Не наблюдается какого-либо значительного изменения физического размера и формы МРСМ вплоть до концентраций раствора 12М HCl, 12М H2SO4 и 3.9 М HNO3, но МРСМ, по-видимому, полностью растворяется в 7.8 М растворе HNO3. Очевидно, что МРСМ более устойчив к кислоте по сравнению с хитозаном.The MPCM sample was immersed in an acidic medium at various concentrations of HCl, HNO 3 and H 2 SO 4 acids for 24 hours. Chitosan tends to gel in acidic media, which makes it unsuitable for use in an adsorption column for the extraction of metal ions from aqueous solutions. One of the main goals of this study was to obtain an acid-resistant material based on chitosan simultaneously with exposing a larger number of -NH 2 groups, which are active metal binding sites (centers) for chitosan. Table 1 shows the results showing the degree of tolerance of MPCM to acid. It was observed that the MPCM material exhibits a higher degree of tolerance to HCl than to HNO 3 and to H 2 SO 4 . There is no significant change in the physical size and shape of the MPCM up to the concentrations of the 12M HCl solution, 12M H 2 SO 4 and 3.9 M HNO 3 , but the MPCM appears to be completely soluble in the 7.8 M HNO 3 solution. It is clear that MRM is more acid resistant than chitosan.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
= не растворим
Figure 00000005
= not soluble

Figure 00000006
= тенденция образовывать гель или полностью растворяться
Figure 00000006
= tendency to gel or completely dissolve

На Фигуре 3 представлен паттерн XRD для гранул чистого хитозана и МРСМ. Для образца хитозана (рентгено)дифракционный пик наблюдается близ 20°, что указывает на сравнительно правильную кристаллическую решетку (110, 040) хитозана. См. Wan et al., "Biodegradable Polylactide/Chitosan Blend Membranes," Biomacromolecules 7(4): 1362-1372 (2006). Пик, наблюдаемый для МРСМ, оказывается уширенным, из чего можно заключить, что образец МРСМ является аморфным по своей природе. Это также указывает на то, что хитозан и глутаровый альдегид образовали комплекс в присутствии кислоты; следовательно, кристаллическая структура хитозана нарушается при образовании химической связи между хитозаном и глутаровым альдегидом.The Figure 3 presents the XRD pattern for granules of pure chitosan and MPCM. For a chitosan (X-ray) sample, a diffraction peak is observed near 20 °, which indicates a relatively regular crystal lattice (110, 040) of chitosan. See Wan et al., "Biodegradable Polylactide / Chitosan Blend Membranes," Biomacromolecules 7 (4): 1362-1372 (2006). The peak observed for MRSM is broadened, from which it can be concluded that the MRSM sample is amorphous in nature. This also indicates that chitosan and glutaraldehyde complexed in the presence of acid; therefore, the crystal structure of chitosan is disturbed by the formation of a chemical bond between chitosan and glutaraldehyde.

Инфракрасные (ИК) спектры с преобразованием Фурье (FTIR) образца МРСМ, полученного ранее, изучали на BRUKER FTIR спектрометре, снабженном широкополосным охлаждаемым N2 детектором на основе теллурида кадмия-ртути (МСТ, КРТ) и светоделителем KCl. FTIR спектры поглощения снимали с разрешением 8 см-1, делали 128 изображений в диапазоне от 400 до 4000 см-1. Межмолекулярные взаимодействия между хитозаном и глутаровым альдегидом в присутствии кислоты HCl отражаются в изменении характеристик ИК-спектра. На ФИГ. 4 дается сравнение ИК-спектров хитозана и МРСМ. В области спектра от 2900 см-1 до 3500 см-1 у хитозана и МРСМ наблюдаются пики при 3498 см-1 и при 2950 см-1, соответственно, что соответствует валентным колебаниям О-Н и N-H групп и валентным колебаниям С-Н в СН и -СН2. Пики в области от 1350 to 1450 см-1 показывают насыщенную углеводородную связь С-Н.The Fourier transform infrared (FTIR) spectra of an MPCM sample previously obtained were studied on a BRUKER FTIR spectrometer equipped with a N- 2 cooled broadband detector based on cadmium-mercury telluride (MCT, MCT) and a KCl beam splitter. FTIR absorption spectra were recorded with a resolution of 8 cm –1 , 128 images were taken in the range from 400 to 4000 cm –1 . The intermolecular interactions between chitosan and glutaraldehyde in the presence of HCl acid are reflected in a change in the characteristics of the IR spectrum. In FIG. 4 gives a comparison of the IR spectra of chitosan and MPCM. In the spectral region from 2900 cm −1 to 3500 cm −1 , peaks at 3498 cm −1 and at 2950 cm −1 , respectively, are observed for chitosan and MRSM, which corresponds to stretching vibrations of OH and NH groups and stretching vibrations of CH in CH and -CH 2 . Peaks in the region from 1350 to 1450 cm -1 show a saturated hydrocarbon bond CH.

Сложный характер спектров поглощения в области 1650-1500 см-1 говорит о том, что полосы ароматического кольца и двойных связей (С=С) перекрываются с полосами валентных колебаний С=O и полосами деформационных колебаний ОН. Пики, ожидаемые в этой области ИК-спектра, включают полосу протонированного амина (-NH3 +), амина (-NH2) и карбонильной группы (-CONHR). На ФИГ. 4 показан пик при 1600 см-1 с пиком, похожим на плечо, с центром примерно 1570 см-1 и 1670 см-1, представляющие -NH2 и амидную группу 1 хитозана, соответственно,. Однако, присутствие сравнительно более острого пика при 1590 см-1 в спектре МРСМ, чем в спектре хитозана, говорит о присутствии полосы NH3+ в образце МРСМ.The complex nature of the absorption spectra in the region of 1650–1500 cm –1 suggests that the bands of the aromatic ring and double bonds (C = C) overlap with the bands of stretching vibrations C = O and the bands of bending vibrations of OH. Peaks expected in this IR region include the band of protonated amine (-NH 3 + ), amine (-NH 2 ) and carbonyl group (-CONHR). In FIG. 4 shows a peak at 1600 cm −1 with a shoulder-like peak with a center of about 1570 cm −1 and 1670 cm −1 , representing —NH 2 and chitosan amide group 1, respectively. However, the presence of a relatively sharper peak at 1590 cm −1 in the MPCM spectrum than in the chitosan spectrum suggests the presence of an NH3 + band in the MPCM sample.

XPS (РФЭС) анализ хитозана и образца МРСМ, полученного выше, проводили с целью лучше понять межмолекулярное взаимодействие между хитозаном и глутаровым альдегидом. В XPS анализе осуществляли обзорное сканирование для гарантии того, что диапазон энергий применим для обнаружения всех элементов. Данные XPS получали с использованием XPS спектрометра KRATOS модель AXIS 165 с источником монохроматического рентгеновского излучения на основе Mg (hν = 1253.6 эВ) в качестве источника возбуждения при мощности 240 вт. Спектрометр был оснащен восьмиканальным полусферическим детектором, и во время анализа образцов энергия прохода составляла 5-160 эВ. Каждый образец подвергали действию рентгеновского излучения одно и то же время и с одинаковой интенсивностью. XPS систему калибровали по пикам UO2(4f7/2), где энергия связи составляла 379.2 эВ. Для анализа образцов использовали угол датчика 0°.XPS analysis of chitosan and the MPCM sample obtained above was performed to better understand the intermolecular interaction between chitosan and glutaraldehyde. XPS analysis performed an overview scan to ensure that the energy range is applicable to detect all elements. XPS data was obtained using a KRATOS XPS spectrometer model AXIS 165 with a Mg-based monochromatic x-ray source (hν = 1253.6 eV) as an excitation source at a power of 240 watts. The spectrometer was equipped with an eight-channel hemispherical detector, and during the analysis of the samples, the pass energy was 5-160 eV. Each sample was exposed to x-ray radiation at the same time and with the same intensity. The XPS system was calibrated against the peaks of UO 2 (4f7 / 2), where the binding energy was 379.2 eV. For analysis of samples, a sensor angle of 0 ° was used.

На ФИГ. 5 показаны положения пиков С 1s, О 1s и N 1s, полученные обзорным сканированием хитозана и образца МРСМ, полученного выше, соответственно. На ФИГ. 6 детально показаны положения пиков для С 1s, О 1s и N 1s в хитозане и в МРСМ. После деконволюции (разделения сигналов) вместо одного пика C-1s наблюдалось два пика, один для C-N при 284.3 эВ, а другой для С-С при 283.5 эВ (ФИГ. 6а). В образце МРСМ пик С-Cs, по-видимому, свернут и немного сдвинут, тогда как пик C-N имеет повышенную интенсивность по сравнению с хитозаном (ФИГ. 6а). Пики для кислородсодержащих групп (О 1s) находятся при 530.5 эВ и 531.1 эВ для хитозана и МРСМ, соответственно (Фигура 6b).In FIG. Figure 5 shows the positions of the C 1s, O 1s, and N 1s peaks obtained by an overview scan of chitosan and the MPCM sample obtained above, respectively. In FIG. Figure 6 shows in detail the positions of the peaks for C 1s, O 1s, and N 1s in chitosan and in MRM. After deconvolution (signal separation), instead of one C-1s peak, two peaks were observed, one for C-N at 284.3 eV and the other for C-C at 283.5 eV (FIG. 6a). In the MPCM sample, the C-Cs peak appears to be collapsed and slightly shifted, while the C-N peak has an increased intensity compared to chitosan (FIG. 6a). Peaks for oxygen-containing groups (O 1s) are found at 530.5 eV and 531.1 eV for chitosan and MRSM, respectively (Figure 6b).

По сравнению с пиками С 1s и О 1s для МРСМ пик С-С хитозана при 283.5 эВ свернут, а пик O1s смещен с 530.5 эВ в положение 531.1 эВ вследствие реакции сшивания с глутаровым альдегидом. Это наводит на мысль, что компонент O1s может быть соединен ординарной химической связью, соответствующей группе ОН или С-О в структуре, для различных поверхностных функциональных групп, содержащих кислород. См. Wen et al., "Copper-based nanowire materials: Templated Syntheses, Characterizations, and Applications," Langmuir, 21, 10, 4729-4737 (2005). Химические сдвиги полагают значимыми, если они превышают 0.5 эВ. См. Hasan et al., "Adsorption of divalent cadmium from aqueous solutions onto chitosan-coated perlite beads," Ind. Eng. Chem. Res., 45, 5066-5077 (2006). Таким образом, сдвиг пика О 1s в образце МРСМ также указывает на то, что глутаровый альдегид прореагировал с кислородсодержащими функциональными группами хитозана. Данные XPS говорят о том, что химическое связывание глутарового альдегида происходит по группам -СН2ОН или ОН на структуре хитозана, что также согласуется с результатами, полученными FTIR анализом (ФИГ. 4).Compared to the C 1s and O 1s peaks for MRM, the C – C peak of chitosan at 283.5 eV is curtailed, and the O1s peak is shifted from 530.5 eV to 531.1 eV due to the crosslinking reaction with glutaraldehyde. This suggests that the O1s component can be connected by an ordinary chemical bond corresponding to the OH or C — O group in the structure for various surface functional groups containing oxygen. See Wen et al., "Copper-based nanowire materials: Templated Syntheses, Characterizations, and Applications," Langmuir, 21, 10, 4729-4737 (2005). Chemical shifts are considered significant if they exceed 0.5 eV. See Hasan et al., "Adsorption of divalent cadmium from aqueous solutions onto chitosan-coated perlite beads," Ind. Eng. Chem. Res., 45, 5066-5077 (2006). Thus, the shift of the O 1s peak in the MPCM sample also indicates that glutaraldehyde reacted with the oxygen-containing functional groups of chitosan. XPS data indicate that the chemical binding of glutaraldehyde occurs according to the —CH 2 OH or OH groups on the chitosan structure, which is also consistent with the results obtained by FTIR analysis (FIG. 4).

Пик N 1s для хитозана был при 397.5 эВ (FWHM 1.87) для азота в -NH2 группе хитозана (ФИГ. 6с); для МРСМ пик N 1s оказался при 397.7 эВ. Одной из целей изучения пика N 1s было определение, действительно ли аминогруппы, которые являются сайтами связывания активных металлов с хитозаном, участвовали в реакциях сшивания с глутаровым альдегидом. На ФИГ. 6с показан четкий пик N 1s для МРСМ при 397.7 эВ, который можно отнести к -NH2 группам, это дает основание предположить, что аминогруппы хитозана не участвовали в реакции сшивания с глутаровым альдегидом. Это также явствует из FTIR спектра (ФИГ. 4).N 1s peak for chitosan was at 397.5 eV (FWHM 1.87) for Nitrogen -NH 2 group in chitosan (FIGURE 6c.); For MRM, peak N 1s was at 397.7 eV. One of the goals of studying the N 1s peak was to determine whether the amino groups that are the binding sites of active metals with chitosan actually participated in crosslinking reactions with glutaraldehyde. In FIG. Figure 6c shows a clear N 1s peak for MPCM at 397.7 eV, which can be attributed to the -NH 2 groups, which suggests that the amino groups of chitosan did not participate in the crosslinking reaction with glutaraldehyde. This also appears from the FTIR spectrum (FIG. 4).

В Таблице 2 показаны полученные методом XPS результаты элементного анализа поверхности образца МРСМ, по определению площади пика с поправкой на экспериментально определенный фактор чувствительности (±5%). Было найдено, что получение пористого материала на основе хитозана, в данном случае варианта МРСМ, описанного выше, приводит к экспозиции большего количества NH2 групп на поверхности материала. Концентрация азота, как определено на основании N 1s пика образца МРСМ, была почти вдвое выше, чем вычислено для хитозана (Таблица 2). Считают, что азот, содержащийся в МРСМ, полностью перешел из хитозана. Высокое содержание азота в МРСМ, приведенное в Таблице 2, обусловлено микропористым характером МРСМ, что дает доступ к большему количеству аминогрупп на поверхности, чем в случае непористого хитозана. Это также согласуется с результатами, сообщаемыми Hasan et al., см. выше, полученными посредством диспергирования хитозана на перлите. Полагают, что изменение интенсивности пика С 1s и энергии связи пиков O 1s при 531.0 эВ образца МРСМ по сравнению с хитозаном обусловлены реакцией с глутаровым альдегидом в присутствии кислоты в качестве катализатора.Table 2 shows the results obtained by XPS by elemental analysis of the surface of an MPCM sample, by determining the peak area adjusted for an experimentally determined sensitivity factor (± 5%). It was found that the preparation of a porous material based on chitosan, in this case the MPCM variant described above, leads to the exposure of more NH 2 groups on the surface of the material. The nitrogen concentration, as determined based on the N 1s peak of the MPCM sample, was almost twice as high as that calculated for chitosan (Table 2). It is believed that the nitrogen contained in the MPCM has completely transferred from chitosan. The high nitrogen content in the MPCM shown in Table 2 is due to the microporous nature of the MPCM, which gives access to more amino groups on the surface than in the case of non-porous chitosan. This is also consistent with the results reported by Hasan et al., See above, obtained by dispersing chitosan on perlite. It is believed that the change in the intensity of the C 1s peak and the binding energy of the O 1s peaks at 531.0 eV of the MPCM sample as compared to chitosan is due to the reaction with glutaraldehyde in the presence of acid as a catalyst.

Figure 00000007
Figure 00000007

• МРСМ-1 образец после облучения при 50,000 крад с использование Со источника γ-излучения.• MRSM-1 sample after irradiation at 50,000 krad using a Co source of gamma radiation.

Микроанализ методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) проводили на том же самом МРСМ образце, который использовали для SEM микрофотографии (растровой электронной микрофотографии, РЭМ). EDS микроанализ применяли для элементного анализа МРСМ (ФИГ. 7). Пики для атомов углерода, кислорода и азота, основных компонентов хитозана, показаны при 0.3 кэВ, 0.36 и 0.5 кэВ, соответственно (ФИГ. 7а, 7b). Вследствие реакции с глутаровым альдегидом интенсивность углеродного пика для МРСМ повышается; в то время как интенсивность пика кислорода снижается по сравнению с хитозаном (ФИГ. 7b). На ФИГ. 7b показано также, что пик азота в образце МРСМ сдвигается вследствие протонирования аминогрупп (-NH2) по сравнению с пиком азота в хитозане. На основании анализа методами FTIR, EDS и XPS и без связи с какой-либо теорией возможные механизмы реакции глутарового альдегида с -ОН группами хитозана через образование ацетальных связей представлены на ФИГ. 8.Microanalysis by energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) was performed on the same MRM sample as used for SEM microphotography (scanning electron micrograph, SEM). EDS microanalysis was used for elemental analysis of MRSM (FIG. 7). Peaks for carbon atoms, oxygen and nitrogen, the main components of chitosan, are shown at 0.3 keV, 0.36 and 0.5 keV, respectively (FIG. 7a, 7b). Due to the reaction with glutaraldehyde, the intensity of the carbon peak for MRSM increases; while the intensity of the peak oxygen decreases compared with chitosan (FIG. 7b). In FIG. 7b also shows that the peak of nitrogen in the MPCM sample is shifted due to protonation of amino groups (—NH 2 ) compared to the peak of nitrogen in chitosan. Based on the analysis by FTIR, EDS and XPS methods and without any theory, possible mechanisms for the reaction of glutaraldehyde with -OH groups of chitosan through the formation of acetal bonds are presented in FIG. 8.

Радиационную устойчивость (устойчивость к облучению) образца МРСМ, описанного выше, оценивали, облучая его с использованием 60Со источника. ИК-спектры образца МРСМ композита до и после облучения с применением 60Со источника показаны на ФИГ. 9. На ФИГ. 9 видно, что образец МРСМ, суспендированный в воде при рН 3.0 может выдерживать γ-излучение примерно до 50,000 крад без заметной (в процентах) потери своих идентификационных характеристик.The radiation resistance (radiation resistance) of the MPCM sample described above was evaluated by irradiating it using a 60 Co source. The IR spectra of the sample MPCM composite before and after irradiation using a 60 Co source are shown in FIG. 9. In FIG. Figure 9 shows that an MPCM sample suspended in water at pH 3.0 can withstand gamma radiation of up to about 50,000 crad without a noticeable (percentage) loss of its identification characteristics.

На ФИГ. 7с показаны энергодисперсионные рентгеновские спектры (EDS) частиц хитозана и МРСМ до и после облучения дозой 50,000 крад от источника 60Со. ФИГ. 7с показывает, что интенсивность пиков углерода, кислорода и азота не изменилась после облучения образца. На ФИГ. 10 показаны положения пиков углерода, кислорода и азота, полученные анализом образца МРСМ методом XPS (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией) до и после облучения. Видно, что величина общей энергии связи для пика С 1s изменилась после облучения, как показано в Таблице 2. Пик С 1s для образца МРСМ был 283.5 эВ, тогда как для образца МРСМ после облучения наблюдались два пика при 283.5 и 284.5 эВ (ФИГ. 10а). Пик N 1s около 397.5 эВ, присутствующий в образце МРСМ после облучения, можно отнести к NH2 группам в структуре МРСМ. Для пика О 1s подвергшегося облучению образца МРСМ никакого изменения не наблюдается. Величина сдвига энергии связи зависит от концентрации различных атомов, в особенности на поверхности материала. По сравнению с XPS (ФИГ. 10а-с) не наблюдался сдвиг пиков N 1s и О 1s образца МРСМ до и после облучения (Таблица 2), это показывает, что на химические характеристики атомов N облучение не очень сильно повлияло. Это также наблюдается в спектрах EDS и FTIR, как видно на ФИГ. 7 и 9.In FIG. 7c shows the energy dispersive X-ray spectra (EDS) of chitosan particles and MPMs before and after irradiation with a dose of 50,000 crad from a source of 60 Co. FIG. 7c shows that the intensity of the peaks of carbon, oxygen and nitrogen did not change after irradiation of the sample. In FIG. Figure 10 shows the positions of the peaks of carbon, oxygen, and nitrogen obtained by analysis of the MPCM sample by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) before and after irradiation. It is seen that the total binding energy for the C 1s peak changed after irradiation, as shown in Table 2. The C 1s peak for the MPCM sample was 283.5 eV, while for the MPCM sample, two peaks were observed at 283.5 and 284.5 eV (FIG. 10a ) Peak N 1s of about 397.5 eV, which is present in the MPCM sample after irradiation, can be attributed to NH 2 groups in the MPCM structure. For the O 1s peak of the irradiated MPCM sample, no change is observed. The magnitude of the shift in the binding energy depends on the concentration of various atoms, especially on the surface of the material. Compared to XPS (FIG. 10a-c), there was no shift in the N 1s and O 1s peaks of the MPCM sample before and after irradiation (Table 2), this shows that the chemical characteristics of N atoms were not very affected. This is also observed in the spectra of EDS and FTIR, as can be seen in FIG. 7 and 9.

Анализ сорбции молибдена описанным выше образцом МРСМ проводили в виде периодического процесса. Примерно 1.0 грамм адсорбента МРСМ суспендировали в 100 мл раствора, содержащего молибдат аммония в диапазоне концентраций от 1 ммоля/л до 94 ммолей/л. Начальные значения рН растворов доводили от 2.0 до 8.0, используя либо 0.01 М раствор NaOH, либо 0.1 М раствор HCl. Затем растворы помещали на качалку (шюттль-аппарат) (160 об/мин) на 24 часа при 298°K. Через 24 часа фиксировали конечное значение рН каждого раствора и растворы центрифугировали в течение 5 минут при 3000 об/мин для отделения супернатанта от раствора. Затем супернатант фильтровали через мембранный фильтр 0.45 мкм и в фильтрате проверяли удаление молибдена на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой (ICP, ИСП-МС) Agilent 7700Х, который приспособлен для обнаружения молибдена. Изотерму адсорбции строили, варьируя начальную концентрацию молибдена из раствора. Количество адсорбированного молибдена, приходящегося на единицу массы адсорбента (qe), рассчитывали по уравнению:Analysis of the sorption of molybdenum by the above-described MPCM sample was carried out in the form of a periodic process. About 1.0 grams of MPCM adsorbent was suspended in 100 ml of a solution containing ammonium molybdate in a concentration range from 1 mmol / L to 94 mmol / L. The initial pH of the solutions was adjusted from 2.0 to 8.0 using either a 0.01 M NaOH solution or a 0.1 M HCl solution. Then the solutions were placed on a rocking chair (shuttle apparatus) (160 rpm) for 24 hours at 298 ° K. After 24 hours, the final pH of each solution was fixed and the solutions were centrifuged for 5 minutes at 3000 rpm to separate the supernatant from the solution. Then the supernatant was filtered through a 0.45 μm membrane filter and the filtrate was checked for molybdenum removal using an Agilent 7700X Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (ICP, ICP-MS), which is adapted to detect molybdenum. The adsorption isotherm was built by varying the initial concentration of molybdenum from the solution. The amount of adsorbed molybdenum per unit mass of adsorbent (q e ) was calculated by the equation:

Figure 00000008
Figure 00000008

где Ci и Ce обозначают начальную и равновесную концентрации в мг/л, соответственно, V обозначает объем раствора в литрах (л), и М обозначает массу адсорбента в граммах (г).where C i and C e denote the initial and equilibrium concentrations in mg / l, respectively, V denotes the volume of solution in liters (l), and M denotes the mass of adsorbent in grams (g).

Поверхностный заряд гранулы образца МРСМ определяли стандартным методом потенциометрического титрования в присутствии симметричного электролита, нитрата натрия, как описано Hasan et al., см. выше. Величину и знак поверхностного заряда измеряли относительно точки нулевого заряда (PZC). Значение рН, при котором результирующий поверхностный заряд твердого вещества равен нулю при всех концентрациях электролита, называется точкой нулевого заряда. рН точки нулевого заряда PZC для данной поверхности зависит от относительных кислых и основных свойств твердого вещества и позволяет оценивать результирующее поглощение ионов Н+ и ОН- из раствора. Результаты представлены на ФИГ. 11.The surface charge of the granule of the MPCM sample was determined by the standard method of potentiometric titration in the presence of a symmetric electrolyte, sodium nitrate, as described by Hasan et al., See above. The magnitude and sign of the surface charge was measured relative to the point of zero charge (PZC). The pH value at which the resulting surface charge of a solid is zero at all electrolyte concentrations is called the point of zero charge. The pH of the PZC zero charge point for a given surface depends on the relative acidic and basic properties of the solid and makes it possible to evaluate the resulting absorption of H + and OH - ions from solution. The results are presented in FIG. eleven.

Найдено, что значение PZC образца МРСМ, полученного, как описано выше, равно 8.8, и оно аналогично значению, сообщаемому Hasan et al., см. выше, для гранул перлита, покрытых хитозаном. Сообщается, однако, что значение PZC для чистого хитозана колеблется в диапазоне значений рН от 6.2 до 6.8. См. Hasan et al., см. выше. На ФИГ. 11 видно, что положительно заряженная поверхность преобладала в относительно низком диапазоне значений рН. Поверхностный заряд МРСМ был почти равен нулю в диапазоне рН от 7.5 до 8.8. Протонирование МРСМ резко повышало диапазон рН от 7.5 до 2.5, делая поверхность положительно заряженной. При рН ниже 2.5 разница между начальным значением рН и рН после установления равновесия была незначительной, что говорит о полном протонировании аминогрупп (-NH2), присутствующих в МРСМ. При более высоком значении рН, от 7.5 до 8.8, поверхностный заряд МРСМ медленно уменьшается, что говорит о медленном протонировании МРСМ. Сообщалось, что в случае хитозана степень протонирования достигает 97% при рН 4.3. Однако она снижается по мере повышения рН. Сообщается, что степень протонирования поверхности хитозана составляет 91%, 50% и 9% at рН 5.3, 6.3 и 7.3, соответственно. См. Hasan et al., "Dispersion of chitosan on perlite for enhancement of copper (II) adsorption capacity" Journal of Hazardous Materials, 52 2, 826-837, 2008.It was found that the PZC value of the MPCM sample obtained as described above is 8.8, and it is similar to the value reported by Hasan et al., See above for perlite granules coated with chitosan. It is reported, however, that the PZC value for pure chitosan varies in the range of pH values from 6.2 to 6.8. See Hasan et al., See above. In FIG. 11 shows that a positively charged surface prevailed in a relatively low pH range. The surface charge of the MPCM was almost zero in the pH range from 7.5 to 8.8. Protonation of the MPCM sharply increased the pH range from 7.5 to 2.5, making the surface positively charged. At pH below 2.5, the difference between the initial pH value and pH after equilibrium was established is insignificant, which indicates the complete protonation of the amino groups (-NH 2 ) present in the MPCM. At a higher pH value, from 7.5 to 8.8, the surface charge of the MPCM slowly decreases, which indicates a slow protonation of the MPCM. In the case of chitosan, the degree of protonation was reported to reach 97% at pH 4.3. However, it decreases as the pH rises. It is reported that the degree of protonation of the chitosan surface is 91%, 50% and 9% at pH 5.3, 6.3 and 7.3, respectively. See Hasan et al., "Dispersion of chitosan on perlite for enhancement of copper (II) adsorption capacity" Journal of Hazardous Materials, 52 2, 826-837, 2008.

He связывая себя какой-либо теорией, полагают, что значение PZC 8.8 и характер изменения поверхностного заряда МРСМ обусловлены модификацией хитозана вследствие сшивания его глутаровым альдегидом в присутствии кислоты в качестве катализатора, что делает его амфотерным по своему характеру в диапазоне рН от 7.5 до 8.8.Without binding themselves to any theory, it is believed that the PZC value of 8.8 and the nature of the change in the surface charge of the MPCM are due to the modification of chitosan due to its crosslinking with glutaraldehyde in the presence of acid as a catalyst, which makes it amphoteric in nature in the pH range from 7.5 to 8.8.

Влияние рН на адсорбцию молибдена с помощью МРСМ изучали, меняя рН раствора в интервале от 2 до 8 (ФИГ. 12). Значение рН растворов молибдена сначала корректировали между 2 и 8 с помощью либо 0.1N H2SO4, либо 0.1М NaOH, а затем добавляли МРСМ. По мере прогрессирования адсорбции значение рН раствора медленно повышалось. В ходе эксперимента не делалось никаких попыток поддерживать постоянное значение рН раствора. Количественная адсорбция молибдена при равновесной концентрации в растворе показана для каждого начального рН раствора на ФИГ. 12. Адсорбция молибдена посредством МРСМ повышалось по мере повышения рН с 2 до 4. Хотя максимальная адсорбция отмечалась при рН 3, при повышении рН раствора выше 6 адсорбция молибдена на МРСМ начала снижаться. Соответственно, эксперименты не проводились при рН выше PZC образца МРСМ.The effect of pH on the adsorption of molybdenum using MRM was studied by changing the pH of the solution in the range from 2 to 8 (FIG. 12). The pH of the molybdenum solutions was first adjusted between 2 and 8 using either 0.1NH 2 SO 4 or 0.1 M NaOH, and then MRM was added. As adsorption progressed, the pH of the solution slowly increased. During the experiment, no attempts were made to maintain a constant solution pH. Quantitative adsorption of molybdenum at equilibrium concentration in solution is shown for each initial pH of the solution in FIG. 12. The adsorption of molybdenum by MPCM increased with increasing pH from 2 to 4. Although the maximum adsorption was observed at pH 3, with an increase in the pH of the solution above 6, the adsorption of molybdenum on MPCM began to decrease. Accordingly, experiments were not performed at a pH above the PZC of the MPCM sample.

Для того чтобы ион металла из раствора адсорбировать на адсорбенте, металл должен образовывать ион в растворе. Типы ионов, образующихся в растворе, и степень ионизации зависят от рН раствора. Что касается МРСМ, то основной функциональной группой, отвечающей за адсорбцию иона металла, является аминогруппа (-NH2). В зависимости от рН раствора эти аминогруппы могут подвергаться протонированию с образованием NH3 + или (NH23О)+, и скорость протонирования зависит от рН раствора. В силу вышесказанного поверхностный заряд на МРСМ будет определять тип связи, образующейся между ионом металла и поверхностью адсорбента. В зависимости от рН раствора молибден в водном растворе может гидролизоваться с образованием различных частиц. При относительно высоких и низких значениях рН преобладают (главным образом) как МоО4 2-, так и различные изополианионы (преимущественно МО8О24 6-). В кислой среде анион MoO4 2- образует многие различные полианионы. См. Guibal et al., "Molybdenum Sorption by Cross-linked Chitosan Beads: Dynamic Studies". Water Environment Research, 71, 1, 10-17, 1999;

Figure 00000009
et al., "Molybdenum (VI) Binded to Humic and Nitrohumic Acid Models in Aqueous Solutions. Salicylic, 3-Nitrosaliculic, 5-Nitrosalicylic and 3,5 Dinitrosalicylic Acids, Part 2" J. Braz. Chem. Soc, 17, 3, 482-490, 2006. Сообщается, что даже если полианион присутствует в растворе, адсорбция по-прежнему происходит через образование MoO4 2-. См. Jezlorowski et al., "Raman and Ultraviolet Spectroscopic Characterization of Molybdena on Alumina" The Journal of Physical Chemistry, 83, 9, 1166-1173, 1979; El Shafei et al., "Association of Molybdenum Ionic Species with Alumina Surface," Journal of Colloid and Interface Science, 228, 105-113, 2000. Деградация полианионов в растворе происходит вследствие повышенного локального рН близ поверхности адсорбента.In order for a metal ion to adsorb from a solution on an adsorbent, the metal must form an ion in the solution. The types of ions formed in the solution and the degree of ionization depend on the pH of the solution. As for MRM, the amino acid group (—NH 2 ) is the main functional group responsible for the adsorption of the metal ion. Depending on the pH of the solution, these amino groups can be protonated to form NH 3 + or (NH 2 -H 3 O) + , and the protonation rate depends on the pH of the solution. In view of the foregoing, the surface charge on the MPCM will determine the type of bond formed between the metal ion and the surface of the adsorbent. Depending on the pH of the solution, molybdenum in the aqueous solution can hydrolyze to form various particles. At relatively high and low pH values, mainly MoO 4 2- and various isopolyanions predominate (mainly MO 8 O 24 6- ). In an acidic environment, the MoO 4 2– anion forms many different polyanions. See Guibal et al., "Molybdenum Sorption by Cross-linked Chitosan Beads: Dynamic Studies". Water Environment Research, 71, 1, 10-17, 1999;
Figure 00000009
et al., "Molybdenum (VI) Binded to Humic and Nitrohumic Acid Models in Aqueous Solutions. Salicylic, 3-Nitrosaliculic, 5-Nitrosalicylic and 3,5 Dinitrosalicylic Acids, Part 2" J. Braz. Chem. Soc, 17, 3, 482-490, 2006. It is reported that even if the polyanion is present in the solution, adsorption still occurs through the formation of MoO 4 2- . See Jezlorowski et al., "Raman and Ultraviolet Spectroscopic Characterization of Molybdena on Alumina" The Journal of Physical Chemistry, 83, 9, 1166-1173, 1979; El Shafei et al., "Association of Molybdenum Ionic Species with Alumina Surface," Journal of Colloid and Interface Science, 228, 105-113, 2000. The degradation of polyanions in solution occurs due to the increased local pH near the surface of the adsorbent.

Как отмечалось выше, максимальная адсорбционная емкость МРСМ по ионам молибдена из растворов наблюдается при рН около 3. Не связывая себя какой-либо теорией, полагают, что аминогруппа в МРСМ содержит неподеленную пару электронов при атоме азота, которая преимущественно ведет себя как активный центр (сайт) для образования комплекса с ионом металла. Как говорилось ранее, при пониженных значениях рН аминогруппа в МРСМ подвергается протонированию, образуя NH3 +, что приводит в результате к повышенному электростатическому притяжению между N3 + и анионом сорбированного вещества. Так как поверхность МРСМ имеет положительный заряд в диапазоне рН от 2.5 до 7.5, молибден в анионной форме (Мо (VI)), по-видимому, является основной частицей, адсорбируемой за счет сил электростатического (кулоновского) взаимодействия. Как говорилось ранее, обнаружено, что рН раствора повышается после адсорбции, что можно отнести за счет ионов Н+ ионов, высвобождающихся с поверхности МРСМ в результате сорбции молибденсодержащих анионов из раствора. Что касается МРСМ, то протонирование NH2 групп происходит в диапазоне достаточно низких значений рН. Тот факт, что рН раствора повышается в процессе адсорбции, наводит на мысль, что Мо (VI) образует ковалентную связь с NH2 группой.As noted above, the maximum adsorption capacity of MPCM for molybdenum ions from solutions is observed at a pH of about 3. Without being bound by any theory, it is believed that the amino group in the MPCM contains an unshared electron pair at the nitrogen atom, which mainly behaves as an active center (site ) to form a complex with a metal ion. As mentioned earlier, at lower pH values, the amino group in the MPCM is protonated to form NH 3 + , which results in increased electrostatic attraction between N 3 + and the anion of the sorbed substance. Since the MPCM surface has a positive charge in the pH range from 2.5 to 7.5, molybdenum in anionic form (Mo (VI)) is apparently the main particle adsorbed due to the forces of electrostatic (Coulomb) interaction. As mentioned earlier, it was found that the pH of the solution increases after adsorption, which can be attributed to H + ions released from the surface of the MPCM as a result of sorption of molybdenum-containing anions from the solution. As for MRM, the protonation of NH 2 groups occurs in the range of fairly low pH values. The fact that the pH of the solution rises during adsorption suggests that Mo (VI) forms a covalent bond with the NH 2 group.

Поскольку рН равновесного раствора повышался от пониженного рН до рН в PZC (pHpzc), пониженное извлечение Мо (VI) в процентах было отнесено за счет уменьшения электростатического притяжения между поверхностью МРСМ и частицами Мо (VI) в анионной форме. Можно отметить, что обнаружено, что PZC образца МРСМ сдвигается до 4.5 в присутствии ионов молибдена по сравнению с PZC образца МРСМ без указанных ионов (ФИГ. 11). Сдвиг PZC материала МРСМ в сторону пониженного рН указывает на высокую удельную адсорбцию и на то, что вследствие адсорбции молибдена происходит образование внутренней сферы комплекса. Аналогичные результаты были получены при изучении адсорбции молибдена на гиббсите. См. Goldberg, S. "Competitive Adsorption of Molybdenum in the Presence of Phosphorus or Sulfur on Gibbsite," Soil Science, 175, 3, 105-110, 2010. На основании анализа поверхностного заряда и изучения рН, были сделаны выводы о механизмах реакции между поверхностью МРСМ и ионами молибдена, эти механизмы представлены на ФИГ. 13.Since the pH of the equilibrium solution increased from a lowered pH to a pH in PZC (pH pzc ), the reduced Mo (VI) recovery as a percentage was attributed to a decrease in the electrostatic attraction between the surface of the MPCM and Mo (VI) particles in anionic form. It can be noted that it was found that the PZC of the MPCM sample shifts to 4.5 in the presence of molybdenum ions compared to the PZC of the MPCM sample without these ions (FIG. 11). The shift of the PZC of the MPCM material toward lower pH indicates a high specific adsorption and the formation of the inner sphere of the complex due to the adsorption of molybdenum. Similar results were obtained when studying the adsorption of molybdenum on gibbsite. See Goldberg, S. "Competitive Adsorption of Molybdenum in the Presence of Phosphorus or Sulfur on Gibbsite," Soil Science, 175, 3, 105-110, 2010. Based on surface charge analysis and pH studies, conclusions about reaction mechanisms were made. between the surface of the MPCM and the molybdenum ions, these mechanisms are presented in FIG. 13.

Равновесную изотерму адсорбции в процессе поглощения молибдена на МРСМ строили по результатам измерений при температуре 298°K в диапазоне концентраций от 1 ммоля/л до 94 ммолей/л. Как указано в предыдущем разделе, максимальная адсорбционная емкость по молибдену на МРСМ наблюдается при рН 3. Поэтому, если не указано иное, эксперименты с целью построения равновесной изотермы проводили при рН 3. Профили концентрации в процессе адсорбции молибдена на МРСМ из растворов с различной концентрацией показывают, что примерно 60% молибдена адсорбировалось в первые 4 часа эксперимента. В ходе экспериментов в большинстве опытов равновесие устанавливалось постепенно через 24 часа.The equilibrium adsorption isotherm in the process of molybdenum absorption on the MRM was constructed using the results of measurements at a temperature of 298 ° K in the concentration range from 1 mmol / L to 94 mmol / L. As indicated in the previous section, the maximum adsorption capacity for molybdenum on MPCM is observed at pH 3. Therefore, unless otherwise indicated, experiments to construct an equilibrium isotherm were carried out at pH 3. Concentration profiles during the adsorption of molybdenum on MPCM from solutions with different concentrations show that approximately 60% of molybdenum was adsorbed in the first 4 hours of the experiment. During the experiments, in most experiments the equilibrium was established gradually after 24 hours.

Материал МРСМ содержит аминогруппы, доступные для образования специфических координационных связей с ионами металлов. Адсорбцию ионов металлов, в случае ее зависимости от рН, можно описать следующим уравнением Ленгмюра для одного сайта. Влияние рН было включено введением параметра "α", который зависит от рН раствора. Уравнение дается ниже:The MRMM material contains amino groups available for the formation of specific coordination bonds with metal ions. The adsorption of metal ions, in the case of its dependence on pH, can be described by the following Langmuir equation for one site. The effect of pH was included by introducing the parameter "α", which depends on the pH of the solution. The equation is given below:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Максимальная адсорбция ионов металла (ммоль/г)Maximum adsorption of metal ions (mmol / g)

Figure 00000013
Figure 00000013

где q обозначает адсорбционную емкость, соответствующую концентрации ионов металла [М], qm обозначает максимальное адсорбированное количество ионов молибдена (ммоли/г), [Н+] обозначает концентрацию ионов водорода, KH и KM обозначают равновесную концентрацию. Уравнение 5 применяли для корреляции адсорбционной емкости образца МРСМ. Равновесные данные для молибдена могли коррелировать с уравнением Ленгмюра в пределах ± 5% экспериментальной величины. Константы в Уравнении 5 получены с помощью нелинейной регрессии экспериментальных данных и представлены в Таблице 3. Было отмечено, что Уравнение 5 адекватно представляет характер адсорбции молибдена на МРСМ (Фигура 14). Данные изотермы адсорбции, полученные при рН 3, показали, что изотерма адсорбции относится к Типу I.where q is the adsorption capacity corresponding to the concentration of metal ions [M], q m is the maximum adsorbed amount of molybdenum ions (mmol / g), [H + ] is the concentration of hydrogen ions, K H and K M are the equilibrium concentration. Equation 5 was used to correlate the adsorption capacity of the MPCM sample. The equilibrium data for molybdenum could correlate with the Langmuir equation within ± 5% of the experimental value. The constants in Equation 5 were obtained using non-linear regression of the experimental data and are presented in Table 3. It was noted that Equation 5 adequately represents the nature of the adsorption of molybdenum on MRM (Figure 14). These adsorption isotherms obtained at pH 3 showed that the adsorption isotherm is of Type I.

Это свидетельствует о монослойной адсорбции молибдена на МРСМ. В Таблице 3 показана максимальная адсорбционная емкость МРСМ по Мо (VI), полученная с применением Уравнения Ленгмюра (Уравнение 5). Констатировали, что адсорбционная емкость МРСМ по молибдену была равна ~6.25 ммолей Мо/г МРСМ при 298°K, когда равновесная концентрация Mo(VI) в растворе составляла 54.1 ммоля/л и начальное значение рН раствора было равно 3.0 (ФИГ. 14). NH2 группы в МРСМ являются основными активными центрами для адсорбции молибдена. Как можно видеть на ФИГ. 13, две NH2 группы необходимы для адсорбции одного иона молибдена. Другие центры на поверхности, например, такие как СН2ОН или ОН группы в МРСМ, могли участвовать в адсорбции молибдена при рН раствора, равном 3. Также проверяли адсорбционную емкость МРСМ, подвергшегося действию излучения с дозой 50,000 крад, определяя извлечение (поглощение) молибдена из водного раствора. Как показано в Таблице 3, наблюдалось, что адсорбционная емкость подвергшегося облучению МРСМ практически (по существу) не изменилась.This indicates a monolayer adsorption of molybdenum on MRM. Table 3 shows the maximum adsorption capacity of MPCM according to Mo (VI) obtained using the Langmuir equation (Equation 5). It was found that the adsorption capacity of MPCM for molybdenum was equal to ~ 6.25 mmol Mo / g MPCM at 298 ° K, when the equilibrium concentration of Mo (VI) in the solution was 54.1 mmol / L and the initial pH of the solution was 3.0 (FIG. 14). NH 2 groups in MRM are the main active centers for the adsorption of molybdenum. As can be seen in FIG. 13, two NH 2 groups are necessary for the adsorption of one molybdenum ion. Other centers on the surface, for example, such as СН 2 ОН or ОН groups in the MPCM, could participate in the adsorption of molybdenum at a solution pH of 3. Also, the adsorption capacity of the MPCM exposed to radiation with a dose of 50,000 crad was determined, determining the extraction (absorption) of molybdenum from an aqueous solution. As shown in Table 3, it was observed that the adsorption capacity of the irradiated MPCM practically (essentially) did not change.

Figure 00000014
Figure 00000014

* MPCM-I: Образец после облучения дозой 50,000 крад, источник γ-излучения 60Со* MPCM-I: Sample after irradiation with a dose of 50,000 crad, 60 Co gamma source

Для изучения адсорбции Мо (VI) в присутствии или в отсутствие ионов в растворе в динамическом режиме использовали колонку. Для изготовления колонки объемом 2.5 см3 с внутренним диаметром 0.5 см и высотой 3.2 см использовали примерно 1.125 грамм МРСМ. Во время эксперимента скорость потока составляла 1 мл/минута. Эксперимент продолжался в течение 1500 минут, и образцы на выходе с колонки отбирали через регулярные промежутки времени. За это время происходило насыщение слоя носителя, как показывает концентрация Мо (VI) на выходе. При концентрации на входе 5.21 ммоля Мо (VI)/л при рН 3 и скорости потока через колонку 1 мл/ минуту проскок молибдена через колонку наблюдался после пропускания 320 объемов слоя носителя (ФИГ. 15а). Полное насыщение колонки происходило после пропускания 500 объемов слоя носителя. Кривые проскока получали также при использовании смешанного раствора, содержащего 5.21 ммоля Мо (VI) / л и 153.8 мМ NaCl/ л при рН 6.86 и 4.0, соответственно (Фигура 15b). В обоих случаях раствор пропускали через колонку размера, аналогичного размеру, указанному выше, с сохранением той же высоты слоя носителя и той же скорости потока. Наблюдали, что проскок через колонку происходил быстро, при пропускании 42го объема слоя для смешанного раствора с рН 6.86, однако, требовалось примерно 125 объемов слоя для проскока через колонку в случае смешанного раствора с рН 4.0. Важно отметить, что время проскока для раствора молибдена с концентрацией хлорида натрия 153.8 ммоля NaCl/л можно отсрочить за счет использования большего количества МРСМ адсорбента и более длинной колонки. Целью эксперимента было изучить влияние рН смешанного раствора на входе на характеристики проскока Мо (VI) с колонки, поэтому не делались попытки определить длину слоя для пролонгирования времени проскока для смешанного раствора.To study the adsorption of Mo (VI) in the presence or absence of ions in solution in a dynamic mode, a column was used. For the manufacture of the column with a volume of 2.5 cm 3 with an inner diameter of 0.5 cm and a height of 3.2 cm, approximately 1.125 grams of MRM were used. During the experiment, the flow rate was 1 ml / min. The experiment lasted for 1500 minutes, and samples at the outlet of the column were taken at regular intervals. During this time, the carrier layer saturated, as shown by the concentration of Mo (VI) at the outlet. When the inlet concentration was 5.21 mmol Mo (VI) / l at pH 3 and the flow rate through the column was 1 ml / min, a molybdenum slip through the column was observed after passing 320 volumes of the support layer (FIG. 15a). The column was completely saturated after passing through 500 volumes of the carrier layer. Breakthrough curves were also obtained using a mixed solution containing 5.21 mmol of Mo (VI) / L and 153.8 mM NaCl / L at pH 6.86 and 4.0, respectively (Figure 15b). In both cases, the solution was passed through a column of a size similar to the size indicated above, while maintaining the same height of the carrier layer and the same flow rate. It was observed that leakage occurred through the column rapidly by passing 42 bed volumes of the mixed solution to a pH of 6.86, however, required approximately 125 bed volumes to breakthrough the column in the case of a mixed solution having a pH of 4.0. It is important to note that the breakthrough time for a molybdenum solution with a sodium chloride concentration of 153.8 mmol NaCl / L can be delayed by using a larger amount of MPCM adsorbent and a longer column. The aim of the experiment was to study the effect of the pH of the mixed solution at the inlet on the characteristics of the Mo (VI) slip from the column; therefore, no attempts were made to determine the layer length for prolonging the slip time for the mixed solution.

Для оценки эффективности МРСМ в процессе адсорбции технеция в присутствии и в отсутствие других ионов из водного раствора в диапазоне рН от 3 до 11 использовали долгоживущий изотоп технеция (99Тс). Технеций химически инертен и имеет несколько степеней окисления в диапазоне от I до VII. Преобладающим ионом технеция в потоках сточных вод является пертехнетат-ион (TcO4 -). См. Gu et al., Development of Novel Bifunctional Anion-Exchange Resin with Improved Selectivity for Pertechnetate sorption from contaminated groundwater, Environ. Sci. Technol., 34, 1075-1080, 2000. Адсорбцию пертехнетата (TcO4 -) из водных растворов на МРСМ изучали при осуществлении процесса в условиях равновесия периодическим методом согласно способу, изложенному в другом месте. Влияние рН на адсорбцию технеция на МРСМ анализировали в диапазоне рН от 3 до 11 с использованием раствора, содержащего 0.11 мкмоля технеция /л, в присутствии или в отсутствие 0.9% NaCl, соответственно. При изучении влияния рН на адсорбционную емкость начальное значение рН растворов доводили до нужной величины, добавляя либо 0.1М HCl, либо 0.1 М NaOH. рН раствора в процессе адсорбции не контролировали. После экспериментов по адсорбции растворы фильтровали и активность 99Тс в фильтрате, который отбирали в виалу (пузырек) в течение заданного времени, оценивали, используя жидкостной сцинтилляционный счетчик (Packard Tricarb 2900TR). Количество технеция, адсорбированного на МРСМ, определяли по Уравнению 2.To assess the effectiveness of MRSM in the process of adsorption of technetium in the presence and absence of other ions from an aqueous solution in the pH range from 3 to 11, the long-lived isotope of technetium ( 99 Tc) was used. Technetium is chemically inert and has several oxidation states ranging from I to VII. The predominant technetium ion in wastewater streams is pertechnetate ion (TcO 4 - ). See Gu et al., Development of Novel Bifunctional Anion-Exchange Resin with Improved Selectivity for Pertechnetate sorption from contaminated groundwater, Environ. Sci. Technol., 34, 1075-1080, 2000. The adsorption of pertechnetate (TcO 4 - ) from aqueous solutions on MRM was studied during the process under equilibrium by a periodic method according to the method set forth elsewhere. The effect of pH on the adsorption of technetium on MRM was analyzed in the pH range from 3 to 11 using a solution containing 0.11 μmol of technetium / L in the presence or absence of 0.9% NaCl, respectively. When studying the effect of pH on the adsorption capacity, the initial pH of the solutions was adjusted to the desired value by adding either 0.1 M HCl or 0.1 M NaOH. The pH of the solution during the adsorption was not controlled. After adsorption experiments, the solutions were filtered and the activity of 99 Tc in the filtrate, which was taken into a vial (vial) for a given time, was evaluated using a liquid scintillation counter (Packard Tricarb 2900TR). The amount of technetium adsorbed on the MRM was determined by Equation 2.

Таблица 4 показывает, что адсорбция технеция на МРСМ не зависит от рН в диапазоне рН раствора от 3 до 11. Наблюдали, что примерно 95% из раствора с концентрацией 1 мкМ технеция /L адсорбировалось на МРСМ в диапазоне рН от 3 до 11, тогда как удаление (десорбция) технеция снижалось до 56% в присутствии 0.9% NaCl в диапазоне рН от 3 до 11. Как указывалось ранее, у МРСМ наблюдается положительный заряд в диапазоне рН от 3 до 7.5. FTIR спектр МРСМ подтверждает присутствие групп - NH2, СНОН и СН2ОН на поверхности МРСМ (ФИГ. 4). Было сделано предположение, что положительный заряд обусловлен протонированием сайтов на поверхности МРСМ в диапазоне рН от 3 до 7.5 и технеций связывается ковалентной связью с положительными центрами на поверхности МРСМ. В случае присутствия 0.9% NaCl в растворе адсорбционная емкость МРСМ по технецию снижалась, поскольку пертехнетат-ионы должны были конкурировать с хлорид-ионами в растворе. Кроме того, адсорбция технеция в диапазоне рН от 9 до 11 в присутствии 0,9% раствора NaCl может соответствовать реакции ионного обмена, которая идет в этом диапазоне рН. Результат, показанный в Таблице 4, подтверждает, что МРСМ проявляет высокую аффинность (степень сродства) к пертехнетат-иону из водных растворов.Table 4 shows that the adsorption of technetium on MPCM does not depend on pH in the pH range of the solution from 3 to 11. It was observed that approximately 95% of the solution with a concentration of 1 μM technetium / L was adsorbed on MPCM in the pH range from 3 to 11, whereas removal (desorption) of technetium was reduced to 56% in the presence of 0.9% NaCl in the pH range from 3 to 11. As mentioned earlier, a positive charge is observed in the MPCM in the pH range from 3 to 7.5. FTIR spectrum of MPCM confirms the presence of groups - NH 2 , CHOH and CH 2 OH on the surface of MPCM (FIG. 4). It was hypothesized that the positive charge is due to the protonation of sites on the surface of the MPCM in the pH range from 3 to 7.5 and technetium is bound by covalent bonding to the positive centers on the surface of the MPCM. In the case of the presence of 0.9% NaCl in the solution, the adsorption capacity of MPCM by technetium decreased, since the pertechnetate ions had to compete with chloride ions in the solution. In addition, the adsorption of technetium in the pH range from 9 to 11 in the presence of a 0.9% NaCl solution can correspond to the ion exchange reaction that occurs in this pH range. The result, shown in Table 4, confirms that the MPCM exhibits high affinity (degree of affinity) for pertechnetate ion from aqueous solutions.

Figure 00000015
Figure 00000015

МРСМ также применяли для адсорбции Мо (VI) и Tc(VII) одновременно из смешанного раствора, содержащего 1 ммоль Мо(VI)/л и 0.11 мкмоля пертехнетата/л в присутствии или в отсутствие 0.9% NaCl. Было найдено, что МРСМ адсорбирует из раствора молибден и технеций одновременно при рН раствора, равном 3. Наблюдали, что из смешанного раствора с концентрацией 0.11 мкмоля пертехнетата и 1 ммоль молибдена на поверхности МРСМ из раствора адсорбировалось примерно 95% пертехнетата и 99% молибдена. В присутствии молибдена (MoO4 2-) в растворе пертехнетат (TcO4 -) должен был конкурировать за положительные сайты на поверхности МРСМ. В другом опыте изучали адсорбцию технеция на МРСМ из смешанного раствора, содержащего 153.8 ммоля NaCl/л, 1 ммоль Мо (VI) /л и 0.11 мкмоля пертехнетата /л. В Таблице 5 показано, что молибден (MoO4 2-), предпочтительно, адсорбировался на поверхности МРСМ, в то время как адсорбция пертехнетата (TcO4 -) была снижена до 55% из смешанного раствора с концентрацией 0.11 мкмоля технеция/л. Полагают, что в присутствии 0.9% NaCl в растворе при рН 3 сорбция пертехнетата (TcO4 -) на поверхности МРСМ была снижена вследствие конкуренции за поверхностные центры с хлорид-ионами. В другом опыте для изучения адсорбции пертехнетата на МРСМ использовали колонку с внутренним диаметром 1 см. Колонку готовили с МРСМ, который сначала нагружали с помощью Мо (VI). Периодический равновесный процесс использовали для того, чтобы адсорбировать 6.25 ммоля Мо (VI)/ г МРСМ при 298°K, причем равновесная концентрация Мо (VI) в растворе составляла 54 ммоля/л, а начальное значение рН раствора было равно 3.0. Примерно 1.125 грамм МРСМ с нагруженным Мо (VI) использовали для приготовления слоя объемом 2.5 см3. Во время эксперимента солевой (0.9% NaCl) раствор, в который добавлено (метод добавок) 0.25 мМ пертехнетата/л, пропускали через колонку с помощью перистальтического насоса при скорости потока 1 мл/мин.MPCM was also used to adsorb Mo (VI) and Tc (VII) simultaneously from a mixed solution containing 1 mmol of Mo (VI) / L and 0.11 μmol of pertechnetate / L in the presence or absence of 0.9% NaCl. It was found that MPCM adsorbs molybdenum and technetium from a solution simultaneously at a solution pH of 3. It was observed that approximately 95% of pertechnetate and 99% of molybdenum were adsorbed from a mixed solution with a concentration of 0.11 μmol of pertechnetate and 1 mmol of molybdenum. In the presence of molybdenum (MoO 4 2- ) in solution, pertechnetate (TcO 4 - ) had to compete for positive sites on the surface of the MPCM. In another experiment, the adsorption of technetium on MRM from a mixed solution containing 153.8 mmol NaCl / l, 1 mmol Mo (VI) / l and 0.11 μmol pertechnetate / l was studied. Table 5 shows that molybdenum (MoO 4 2- ) was preferably adsorbed on the surface of the MPCM, while the adsorption of pertechnetate (TcO 4 - ) was reduced to 55% from a mixed solution with a concentration of 0.11 μmol of technetium / L. It is believed that in the presence of 0.9% NaCl in solution at pH 3, the adsorption of pertechnetate (TcO 4 - ) on the MPCM surface was reduced due to competition for surface centers with chloride ions. In another experiment, a column with an inner diameter of 1 cm was used to study the adsorption of pertechnetate on an MPCM. A column was prepared with an MPCM, which was first loaded with Mo (VI). A periodic equilibrium process was used to adsorb 6.25 mmol of Mo (VI) / g MPCM at 298 ° K, the equilibrium concentration of Mo (VI) in the solution being 54 mmol / L, and the initial pH of the solution was 3.0. Approximately 1.125 grams of MRSM loaded with Mo (VI) was used to prepare a 2.5 cm 3 layer. During the experiment, a saline (0.9% NaCl) solution, to which 0.25 mM pertechnetate / l was added (additive method), was passed through a column using a peristaltic pump at a flow rate of 1 ml / min.

Figure 00000016
Figure 00000016

На ФИГ. 16 показано, что пертехнетат-анион обладает аффинностью к доступным поверхностным центрам МРСМ в присутствии аниона молибдена (MoO4 2-). Наблюдалось, что при 10 объемах слоя около 15% от концентрации пертехнетата на входе (в колонку) элюировалось с солевым (0.9% NaCl) раствором. Можно отметить, что примерно 60% от концентрации пертехнетата на входе получали в элюенте, который собирали в 20 объемах слоя (адсорбента) (ФИГ. 15). В колонке довольно быстро достигалось насыщение по технецию, пока через нее пропускали дополнительный объем содержащего технеций солевого раствора, равный 40 объемам слоя (адсорбента). После достижения в колонке насыщения по технецию более 95% технеция, поданного в колонку, было собрано на выходе из колонки в виде элюента. Целью данного исследования было определить максимальную адсорбцию пертехнетата (TcO4 -) на МРСМ с нагрузкой 6.25 мМ Мо (VI)/ грамм МРСМ. Не делалось никаких попыток определить длину (высоту) слоя для снижения высвобождения пертехнетата со слоя МРСМ, нагруженного по Мо (VI).In FIG. Figure 16 shows that the pertechnetate anion has affinity for accessible surface MRCM centers in the presence of a molybdenum anion (MoO 4 2- ). It was observed that at 10 bed volumes, about 15% of the pertechnetate concentration at the inlet (to the column) was eluted with saline (0.9% NaCl) solution. It can be noted that approximately 60% of the concentration of pertechnetate at the inlet was obtained in the eluent, which was collected in 20 volumes of the layer (adsorbent) (FIG. 15). The column quickly reached saturation by technetium, while an additional volume of technetium-containing saline solution equal to 40 volumes of the layer (adsorbent) was passed through it. After reaching the saturation of technetium in the column, more than 95% of the technetium fed to the column was collected at the outlet of the column as an eluent. The aim of this study was to determine the maximum adsorption of pertechnetate (TcO 4 - ) on the MPCM with a load of 6.25 mM Mo (VI) / gram MPCM. No attempt was made to determine the length (height) of the layer to reduce the release of pertechnetate from the MPCM layer loaded according to Mo (VI).

Хотя исследования периодических процессов и процессов в колонке показывают, что МРСМ обладает превосходной адсорбционной емкостью по Tc(VII), его удаление со слоя адсорбента было трудной проблемой. Для изучения десорбции технеция с образца МРСМ была приготовлена колонка с нагруженным технецием слоем МРСМ. Адсорбцию технеция на МРСМ проводили в равновесных условиях в периодическом процессе. Наблюдалось, что адсорбировалось примерно 0.12 мкМ 99Тс на грамм МРСМ из раствора 99Тс с концентрацией 0.48 мкМ/л при температуре 298°K. С целью исследования десорбции 99Тс для приготовления колонки использовали 1.125 грамм МРСМ, содержащего 0.12 мкМ 99Тс / грамм МРСМ. Пертехнетат растворим в воде, поэтому для регенерации технеция с колонки использовали деионизированную воду. Наблюдалось, что только 1% технеция десорбировался со слоя МРСМ при пропускании воды в количестве, равном 10 объемам слоя. Предварительные исследования показывают, что полное извлечение технеция из МРСМ представляет сложность даже при использовании различных концентраций раствора NaCl. Наблюдалось, что для извлечения из колонки 10% 99Тс потребовался объем 1.5% раствора NaCl, равный примерно 50 объемам слоя адсорбента. Также использовали сходные количества низкоконцентрированных (<1М) растворов кислот HCl, H2SO4 и HNO3 без какой-либо значительной регенерации. В другом опыте для изучения влияния окисления на адсорбцию/десорбцию технеция на окисленном сорбенте/с окисленного сорбента МРСМ этот сорбент МРСМ окисляли перманганатом калия или пероксидом водорода в различных концентрациях.Although studies of batch processes and column processes show that MPCM has excellent Tc (VII) adsorption capacity, its removal from the adsorbent layer was a difficult problem. To study the desorption of technetium from an MPCM sample, a column was prepared with a technetium-loaded MPCM layer. Technetium adsorption on MRM was carried out under equilibrium in a batch process. It was observed that approximately 0.12 μM 99 Tc per gram of MPCM was adsorbed from a 99 Tc solution with a concentration of 0.48 μM / L at a temperature of 298 ° K. To study the desorption of 99 Tc, 1.125 grams of MPCM containing 0.12 μM 99 Tc / gram MPCM was used to prepare the column. Pertechnetate is soluble in water, so deionized water was used to regenerate technetium from the column. It was observed that only 1% of technetium was desorbed from the MPCM layer when water was passed in an amount equal to 10 volumes of the layer. Preliminary studies show that the complete extraction of technetium from MRM is difficult even when using different concentrations of NaCl solution. It was observed that the extraction of 10% 99 Tc from the column required a volume of a 1.5% NaCl solution equal to approximately 50 volumes of the adsorbent layer. Similar amounts of low concentrated (<1 M) solutions of HCl, H 2 SO 4 and HNO 3 acids were also used without any significant regeneration. In another experiment, to study the effect of oxidation on the adsorption / desorption of technetium on the oxidized sorbent / s of the oxidized sorbent MPCM, this MPCM sorbent was oxidized with potassium permanganate or hydrogen peroxide in various concentrations.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Согласно другому варианту МРСМ окисляли пероксидом водорода в разных концентрациях или в присутствии или в отсутствие переходных металлов в качестве катализаторов. Температура также менялась. Изучение окисления МРСМ пероксидом водорода проводили с целью определить, сможет ли контролируемое окисление само по себе повысить извлечение технеция из сорбента МРСМ, нагруженного технецием. Концентрация пероксида водорода варьировалась от 1% до 5%. Для адсорбции технеция на окисленном сорбенте МРСМ применяли периодический процесс. Регенерацию технеция из окисленного МРСМ осуществляли на колонке. Готовили колонку, содержащую 0.12 мкмоля 99Тс / грамм окисленного МРСМ. Технеций с окисленного МРСМ десорбировали, используя 0.9% раствор NaCl. Наблюдалось, что извлечение технеция было не таким высоким, как хотелось бы, так как из слоя окисленного МРСМ извлекалось от 10 до 17% имеющегося технеция (Таблица 6). Кроме того, адсорбция Мо (VI) на окисленном пероксидом МРСМ снижалась до 4.6 ммоля/г по сравнению с количеством 6.25 ммоля/г, которое адсорбируется на неокисленном МРСМ.In another embodiment, the MPCM was oxidized with hydrogen peroxide at various concentrations, either in the presence or absence of transition metals, as catalysts. The temperature also changed. The study of the oxidation of MPCM by hydrogen peroxide was carried out in order to determine whether controlled oxidation alone could increase the extraction of technetium from the MPCM sorbent loaded with technetium. The concentration of hydrogen peroxide ranged from 1% to 5%. A batch process was used to adsorb technetium on the oxidized sorbent MPCM. Regeneration of technetium from oxidized MPCM was carried out on a column. A column was prepared containing 0.12 μmol 99 Tc / gram of oxidized MPCM. Technetium with oxidized MPM was desorbed using a 0.9% NaCl solution. It was observed that the extraction of technetium was not as high as we would like, since from 10 to 17% of the available technetium was extracted from the layer of oxidized MRSM (Table 6). In addition, the adsorption of Mo (VI) on peroxidized MPCM decreased to 4.6 mmol / g compared with the amount of 6.25 mmol / g adsorbed on unoxidized MPCM.

Figure 00000017
Figure 00000017

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

Также окисляли МРСМ перманганатом калия в растворе. Концентрацию перманганата натрия определяли методом проб и ошибок. Концентрации перманганата калия и рН раствора варьировались от 0.1% до 5% и от 3 до 11, соответственно. Время окисления варьировалось от 30 минут до 24 часов. Также проводили определение поверхностного заряда окисленного и неокисленного МРСМ, нагруженного по Мо (VI), чтобы выяснить паттерн адсорбции пертехнетата (ТсО4 -) на окисленном МРСМ.MPM was also oxidized with potassium permanganate in solution. The concentration of sodium permanganate was determined by trial and error. The concentration of potassium permanganate and the pH of the solution ranged from 0.1% to 5% and from 3 to 11, respectively. The oxidation time ranged from 30 minutes to 24 hours. The surface charge of oxidized and non-oxidized MPCM loaded according to Mo (VI) was also determined to determine the adsorption pattern of pertechnetate (TcO 4 - ) on oxidized MPCM.

Наблюдалось, что раствора перманганата, содержащего 0.04 ммоля Mn /л раствора, в диапазоне рН от 3 до 4.5 и в течение 12 часов достаточно для того, чтобы частично окислить МРСМ, чтобы способствовать максимальной адсорбции (захвату) молибдена и одновременному высвобождению технеция с сорбента МРСМ. Характеристики окисленного МРСМ оценивали периодическим методом для определения адсорбции молибдена из водных растворов. Констатировали, что окисленный МРСМ может адсорбировать 6.25 ммоля Мо (VI)/ г МРСМ при 298°K, причем равновесная концентрация Мо (VI) в растворе составляла 54 ммоля/л при рН 3.0.It was observed that a permanganate solution containing 0.04 mmol Mn / L solution, in the pH range from 3 to 4.5 and for 12 hours, is sufficient to partially oxidize the MPCM in order to maximize the adsorption (capture) of molybdenum and the simultaneous release of technetium from the MPCM sorbent . The characteristics of oxidized MRM were evaluated by a periodic method to determine the adsorption of molybdenum from aqueous solutions. It was found that oxidized MPCM can adsorb 6.25 mmol of Mo (VI) / g MPCM at 298 ° K, and the equilibrium concentration of Mo (VI) in the solution was 54 mmol / L at pH 3.0.

В другом опыте готовили две отдельные колонки с использованием окисленного МРСМ и окисленного МРСМ с нагрузкой 6.25 ммоля Mo(VI)/ г, соответственно. Раствор NaCl с концентрацией 0.9% с добавкой примерно 0.11 мкмоля пертехнетата (ТсО4 -)/л раствора пропускали через обе колонки при скорости потока 1 мл/мин. Интересно отметить, что пертехнетат (ТсО4 -) не адсорбировался на окисленном МРСМ в присутствии или в отсутствие нагрузки по Мо (VI) и что примерно 90% пертехнетата (ТсО4 -) в растворе проходило через колонки обоих этих типов в виде элюента. Результаты подтверждают, что пертехнетат (ТсО4 -) не адсорбировался на обоих этих колонках с окисленным МРСМ и с окисленным МРСМ, нагруженным по Мо (VI). Целью этой работы было максимально повысить поглощение Мо (VI) и одновременно максимально увеличить высвобождение технеция с поверхностных центров (сайтов) МРСМ.In another experiment, two separate columns were prepared using oxidized MPCM and oxidized MPCM with a load of 6.25 mmol Mo (VI) / g, respectively. A 0.9% NaCl solution with the addition of approximately 0.11 μmol of pertechnetate (TCO 4 - ) / L solution was passed through both columns at a flow rate of 1 ml / min. It is interesting to note that pertechnetate (TCO 4 - ) was not adsorbed on oxidized MPCM in the presence or absence of a load according to Mo (VI) and that approximately 90% of pertechnetate (TCO 4 - ) in the solution passed through both of these columns as eluent. The results confirm that pertechnetate (TcO 4 - ) was not adsorbed on both of these columns with oxidized MPCM and with oxidized MPCM loaded according to Mo (VI). The aim of this work was to maximize the absorption of Mo (VI) and at the same time maximize the release of technetium from the surface centers (sites) of MRSM.

МРСМ проявляет высокую аффинность как к Мо (VI), так и к Tc(VII) из водного раствора. Поверхностный заряд МРСМ, нагруженного по Мо (VI), выявил (ФИГ. 11), что Мо (VI) адсорбировался на МРСМ посредством реакции комплексообразования с образованием внутренней сферы комплекса. Можно отметить, что на МРСМ, нагруженном по Мо (VI), наблюдается положительный заряд в диапазоне рН от 3 до 4.5; по всей видимости, вследствие этого пертехнетат-анион образовывал ковалентные связи с доступными положительными сайтами (центрами) на поверхности. Интересно что адсорбция пертехнетата на МРСМ составляет примерно 55% из раствора, содержащего 0,9% NaCl, в диапазоне рН от 3 до 8 (Таблица 4). Почти 95% из раствора пертехнетата с концентрацией 1 ммоль адсорбировалось на МРСМ в присутствии в растворе 1 ммоля Мо (VI). Это подтверждает, что пертехнетат (ТсО4 -) адсорбировался на поверхностных центрах (сайтах) МРСМ.MRSM exhibits high affinity for both Mo (VI) and Tc (VII) from an aqueous solution. The surface charge of the MPCM loaded according to Mo (VI) revealed (FIG. 11) that Mo (VI) was adsorbed onto the MPCM via a complexation reaction to form the inner sphere of the complex. It can be noted that on the MPCM loaded according to Mo (VI), a positive charge is observed in the pH range from 3 to 4.5; most likely, as a result of this, the pertechnetate anion formed covalent bonds with accessible positive sites (centers) on the surface. Interestingly, the adsorption of pertechnetate on MPCM is approximately 55% from a solution containing 0.9% NaCl in the pH range from 3 to 8 (Table 4). Almost 95% of the solution of pertechnetate with a concentration of 1 mmol was adsorbed on the MPCM in the presence of 1 mmol of Mo (VI) in the solution. This confirms that pertechnetate (TCO 4 - ) was adsorbed on the surface centers (sites) of MRSM.

Ион перманганата является по своей природе амфифильным. В кислом растворе ионы Mn (VII) перманганата калия восстанавливаются до возможных промежуточных продуктов, например, таких как Mn (VI), Mn (V), Mn (IV) и Mn (III), которые в конце концов восстанавливаются до Mn (II). - См. Dash et al., "Oxidation by Permanganate: Synthetic and mechanistic aspects" Tetrahedron, 65, 707-739, 2009. Сообщают, что ион перманганата (MnO4 -) в перманганате калия является химически активным в катализируемой кислотой реакции окисления хитозана. См. Ahmed et al„ "Kinetics of Oxidation of Chitosan polysaccharide by Permanganate Ion in Aqueous Perchlorate solutions" Journal of Chemical Research, v 2003, n 4, p.182 - 183, 2003. Ниже приводятся реакции между ионом MnO4 - и Н+, возможные в кислой среде:The permanganate ion is amphiphilic in nature. In an acidic solution, potassium permanganate Mn (VII) ions are reduced to possible intermediates, such as Mn (VI), Mn (V), Mn (IV), and Mn (III), which are eventually reduced to Mn (II) . - See Dash et al., "Oxidation by Permanganate: Synthetic and mechanistic aspects" Tetrahedron, 65, 707-739, 2009. It is reported that the permanganate ion (MnO 4 - ) in potassium permanganate is chemically active in the acid-catalyzed chitosan oxidation reaction . See Ahmed et al "Kinetics of Oxidation of Chitosan polysaccharide by Permanganate Ion in Aqueous Perchlorate solutions" Journal of Chemical Research, v 2003, n 4, p. 182 - 183, 2003. The reactions between the MnO 4 - and H ion are given below. + possible in an acidic environment:

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

Вследствие протонирования иона MnO4 - в кислом растворе может образоваться молекула HMnO4, которая также является сильным окислителем. См. Sayyed et al, “Kinetic and Mechanistic Study of Oxidation of Ester by KMnO4” International Journal of ChemTech Research, v 2, n 1, p 242-249, 2010. Образование коллоидного MnO2 возможно вследствие реакции MnO4 - с H+ и в зависимости от кислотности раствора он может далее реагировать с H+, давая Mn2+ в растворе. Ahmed et al., 2002, сообщали об окислении хитозана перманганатом как о реакции, которая приводит к образованию дикетокарбоновых кислот производных хитозана. См. Ahmed et al., "Kinetics of Oxidation of Chitosan polysaccharide by Permanganate Ion in Aqueous Perchlorate solutions" Journal of Chemical Research, v 2003, n 4, p, 182 183, 2003.Due to the protonation of the MnO 4 - ion, an HMnO 4 molecule can form in an acidic solution, which is also a strong oxidizing agent. . See Sayyed et al, "Kinetic and Mechanistic Study of Oxidation of Ester by KMnO 4" International Journal of ChemTech Research, v 2, n 1, p 242-249, 2010. The formation of the colloidal MnO 2 MnO probably due response 4 - with H + and depending on the acidity of the solution, it can further react with H + , giving Mn 2+ in solution. Ahmed et al., 2002, reported the oxidation of chitosan with permanganate as a reaction that leads to the formation of diketocarboxylic acids of chitosan derivatives. See Ahmed et al., "Kinetics of Oxidation of Chitosan polysaccharide by Permanganate Ion in Aqueous Perchlorate solutions" Journal of Chemical Research, v 2003, n 4, p, 182 183, 2003.

В катализируемой кислотой реакции окисления МРСМ перманганатом ион перманганата (MnO4 -) можно рассматривать как активный окислитель. Влияние окисления МРСМ перманганатом на одновременные процессы адсорбции на поверхности и высвобождения Мо (VI) и Тс (VII) с поверхности окисленного МРСМ определяли анализом поверхностного заряда образца МРСМ. Окисление МРСМ перманганатом калия изменяет его селективность адсорбции из водного раствора. На ФИГ. 17 показан паттерн поверхностного заряда нагруженного по Мо (VI) образца МРСМ при наличии окисления и в отсутствии окисления. Что касается неокисленного МРСМ образца с нагрузкой Мо (VI), то, по-видимому, поверхность постепенно увеличивалась в диапазоне рН от 4.5 до 3. Следовательно, в этом диапазоне рН образование пертехнетатом ковалентной связи с положительными центрами на поверхности МРСМ, нагруженного по Мо, является возможным. При рН < 2.9 разница между начальным рН и рН к моменту установления равновесия для образца МРСМ с Мо (VI) нагрузкой была незначительна, что означает полное протонирование образца МРСМ.In the acid-catalyzed oxidation reaction of MPCM with permanganate, permanganate ion (MnO 4 - ) can be considered as an active oxidizing agent. The effect of the oxidation of MPCM with permanganate on the simultaneous adsorption processes on the surface and the release of Mo (VI) and Tc (VII) from the surface of the oxidized MPCM was determined by analyzing the surface charge of the MPCM sample. The oxidation of MRM by potassium permanganate changes its selectivity of adsorption from an aqueous solution. In FIG. Figure 17 shows the surface charge pattern of an MPCM-loaded Mo (VI) sample in the presence of oxidation and in the absence of oxidation. As regards the unoxidized MPCM sample with a load of Mo (VI), it seems that the surface gradually increased in the pH range from 4.5 to 3. Therefore, in this pH range, pertechnetate formation of covalent bonds with positive centers on the surface of the MPCM loaded on Mo is possible. At pH <2.9, the difference between the initial pH and pH at the time of equilibrium establishment for the MPCM sample with Mo (VI) load was insignificant, which means the complete protonation of the MPCM sample.

Изучение поверхностного заряда окисленного МРСМ, нагруженного Мо (VI), показывает почти нулевой заряд в диапазоне рН от 3 до 4.5, по сравнению с образцом неокисленного МРСМ, нагруженного Мо (VI) (ФИГ. 17). В кислой среде в диапазоне рН от 3 до 4.5 поверхностные функциональные группы неокисленного МРСМ имеют положительный заряд, в результате чего они могут также претерпевать реакцию с MnO4 - в процессе окисления. Полагают, что ион трехвалентного марганца (MnO4 -) входит в пористую матрицу МРСМ и частично окисляет положительные поверхностные функциональные группы, отдавая электроны, с последующим восстановлением в растворе до иона Mn2+. Также контролировали образование коллоидного марганца в растворе, поддерживая рН раствора в диапазоне от 3 до 4.5, более конкретно, при рН 4. Кроме того, отношение числа ионов Mn2+ к положительным поверхностным центрам МРСМ способствует дальнейшей адсорбции Mn2+ на поверхности МРСМ. Как периодические процессы, так и исследования на колонке показали, что технеций не адсорбировался на окисленном МРСМ с нагруженным Мо (VI), в то же время он проявлял высокую аффинность к образцу неокисленного МРСМ, нагруженного Мо (VI). Это указывает на то, что недостаток положительного заряда на поверхности нагруженного Мо (VI) окисленного МРСМ не стимулирует технеций образовывать ковалентную связь в отличие от поверхности неокисленного МРСМ, нагруженного Мо (VI). Интересно отметить, что технеций не адсорбировался на окисленном МРСМ, тогда как почти 95% 1-ммолярного раствора технеция адсорбировалось на неокисленном МРСМ. Это подтверждает, что технеций адсорбировался на поверхности неокисленного МРСМ и не адсорбировался на окисленном МРСМ за счет образования ковалентных связей.The study of the surface charge of oxidized MPCM loaded with Mo (VI) shows an almost zero charge in the pH range from 3 to 4.5, compared with the sample of unoxidized MPCM loaded with Mo (VI) (FIG. 17). In an acidic medium in the pH range from 3 to 4.5, the surface functional groups of unoxidized MPCM have a positive charge, as a result of which they can also undergo a reaction with MnO 4 - during oxidation. It is believed that the trivalent manganese ion (MnO 4 - ) enters the MPCM porous matrix and partially oxidizes the positive surface functional groups, donating electrons, followed by reduction in solution to the Mn 2+ ion . The formation of colloidal manganese in the solution was also controlled, maintaining the pH of the solution in the range from 3 to 4.5, more specifically, at pH 4. In addition, the ratio of the number of Mn 2+ ions to the positive surface centers of the MPCM promotes further adsorption of Mn 2+ on the MPCM surface. Both batch processes and column studies showed that technetium was not adsorbed on oxidized MPCM loaded with Mo (VI), while at the same time it showed high affinity for a sample of unoxidized MPCM loaded on Mo (VI). This indicates that the lack of a positive charge on the surface of the loaded Mo (VI) oxidized MPCM does not stimulate technetium to form a covalent bond, in contrast to the surface of the unoxidized MPCM loaded on Mo (VI). It is interesting to note that technetium was not adsorbed on oxidized MPCM, while almost 95% of a 1-mmolar solution of technetium was adsorbed on non-oxidized MPCM. This confirms that technetium was adsorbed on the surface of unoxidized MPCM and was not adsorbed on oxidized MPCM due to the formation of covalent bonds.

Изучение периодических процессов равновесной адсорбции проводили, экспонируя окисленный МРСМ с 1% раствором Mo(VI) с добавкой 5.0 мл 99Мо (2 мкКи/мл). Сначала готовили 1% раствор (соединения) молибдена, растворяя 4.5 мл гидроксида аммония и 1.5 г of МоО3 в 95 мл деионизированной воды. Смесь перемешивали до полного растворения МоО3. Раствор, содержащий 5.0 мл 99Мо (2 мКи 99Мо/мл), тщательно перемешивали с 97.5 мл 1% раствора молибдена. рН раствора с добавкой доводили до 3, добавляя 0.1N раствор либо HCl, либо NaOH. Конечная удельная активность Мо (VI) в растворе составляла 78.12 мкКи/мл.The study of periodic equilibrium adsorption processes was carried out by exposing the oxidized MPCM with 1% Mo (VI) solution with the addition of 5.0 ml of 99 Mo (2 μCi / ml). First, a 1% solution of molybdenum (compound) was prepared by dissolving 4.5 ml of ammonium hydroxide and 1.5 g of MoO 3 in 95 ml of deionized water. The mixture was stirred until complete dissolution of MoO 3 . A solution containing 5.0 ml of 99 Mo (2 mCi 99 Mo / ml) was thoroughly mixed with 97.5 ml of a 1% molybdenum solution. The pH of the solution with the additive was adjusted to 3 by adding a 0.1N solution of either HCl or NaOH. The final specific activity of Mo (VI) in the solution was 78.12 μCi / ml.

Примерно 0,5 грамм окисленного МРСМ помещали в пластиковый флакон на 125 мл, содержащий 50 мл раствора с добавкой (метод добавок). Затем раствор помещали на качалку (160 об/мин) и перемешивали в течение 3 час при 25±1°С. Также проводили другую серию опытов, чтобы дублировать результаты. Через 3 часа фиксировали конечное значение рН раствора и раствор центрифугировали в течение 5 минут при 3000 об/мин для отделения МРСМ от раствора супернатанта. Затем МРСМ, нагруженный по Мо (VI), промывали два раза деионизированной водой для удаления малейших количеств Мо (VI) с его поверхности. МРСМ, нагруженный Мо (VI), и супернатант, и промывные растворы анализировали на содержание молибдена, используя дозкалибратор и ICP-MS (масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой). Наблюдалось, что в состоянии равновесия емкость окисленного МРСМ составляла 2.47 ммоля Мо/г МРСМ, где активность 1300 мкКи обусловлена добавкой 99Мо.About 0.5 grams of oxidized MPCM was placed in a 125 ml plastic bottle containing 50 ml of the additive solution (additive method). Then the solution was placed on a rocking chair (160 rpm) and stirred for 3 hours at 25 ± 1 ° C. Another series of experiments was also performed to duplicate the results. After 3 hours, the final pH of the solution was fixed and the solution was centrifuged for 5 minutes at 3000 rpm to separate the MPCM from the supernatant solution. Then, the MPCM loaded with Mo (VI) was washed twice with deionized water to remove the smallest amounts of Mo (VI) from its surface. MRSM loaded with Mo (VI), and the supernatant and wash solutions were analyzed for molybdenum content using a dose calibrator and ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer). It was observed that, at equilibrium, the capacity of the oxidized MPCM was 2.47 mmol Mo / g MPCM, where the activity of 1300 μCi is due to the addition of 99 Mo.

Активность по 99Мо и 99mTc оценивали, используя как дозкалибратор, так и гамма-спектрометр. Дозкалибратор (Atomlab 400) был оснащен небольшим свинцовым пробоотборником, который эффективно защищал от 99mTc гамма-излучения, в то же время пропуская большую часть 99Мо гамма-излучения через защитный экран в детектор. Таким образом, показания, снимаемые в то время, когда образец находится в экранированном сосуде, относятся исключительно к активности Мо. Показания, снятые без экрана, являются суммой активностей как Мо, так и 99mTc.Activity of 99 Mo and 99m Tc was evaluated using both a dose calibrator and a gamma spectrometer. The dosimeter (Atomlab 400) was equipped with a small lead sampler that effectively protected against 99m Tc of gamma radiation, while at the same time passing most of the 99 Mo gamma radiation through a protective shield into the detector. Thus, the readings taken while the sample is in a shielded vessel relate exclusively to the activity of Mo. The readings taken without a screen are the sum of the activities of both Mo and 99m Tc.

После опытов по периодической адсорбции МРСМ, нагруженный как 98Мо, так и 99Мо, переносили в колонку (0.5 см × 3.2 см с частицами политетрафторэтилена (PTFE) внизу колонки). Два конца колонки закрывали силиконовой мембраной. Колонку тщательно промывали деионизированной водой для полного удаления раствора молибдена на поверхности МРСМ. Промытый образец отбирали с колонки в откачанные (вакуумированные) флаконы. Колонку элюировали солевым раствором (0.9% NaCl) после того, как выдержали ее максимальное время, необходимое для накопления в колонке 99mTc, дочернего продукта распада оставшегося в колонке 99Мо. Колонку промывали, используя 9 мл солевого раствора, который последовательно собирали в 3 отдельные вакуумированные флакона, 3 мл каждый. Элюат отбирали с колонки через определенные интервалы. Элюат после каждого отбора анализировали на молибден и марганец, выходящие с колонки, на квадрупольном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) с внешним источником эталонного сигнала. Активность, обусловленную пертехнетатом или 99Мо, оценивали с применением дозкалибратора или гамма-спектроскопии.After experiments on periodic adsorption, MPCM loaded with both 98 Mo and 99 Mo was transferred to a column (0.5 cm × 3.2 cm with particles of polytetrafluoroethylene (PTFE) at the bottom of the column). The two ends of the column were covered with a silicone membrane. The column was thoroughly washed with deionized water to completely remove the molybdenum solution on the surface of the MPCM. The washed sample was taken from the column into evacuated (evacuated) vials. The column was eluted with brine (0.9% NaCl) after it had withstood its maximum time required for accumulation in the 99m Tc column, the daughter product of the decay remaining in the 99 Mo column. The column was washed using 9 ml of saline, which was successively collected in 3 separate evacuated vials, 3 ml each. The eluate was collected from the column at predetermined intervals. After each selection, the eluate was analyzed for molybdenum and manganese leaving the column on an inductively coupled plasma quadrupole mass spectrometer (ICP-MS) with an external reference signal source. Activity due to pertechnetate or 99 Mo was evaluated using a dose calibrator or gamma spectroscopy.

На ФИГ. 18 показан профиль элюирования с колонки, заполненной 0.5 грамма МРСМ с нагрузкой 2.47 ммоля Мо (VI) /грамм окисленного МРСМ, причем активность 1300 мкКи обусловлена адсорбированным 99Мо. Элюировать с колонки солевым раствором (0.9%) NaCl) начинали на следующий день после приготовления колонки и процесс элюирования продолжали в течение 8 дней. Замечание: первую серию элюирования (Элюирование 1) проводили через 8 часов после приготовления колонки, чтобы проверить характер десорбции 99mTc с МРСМ колонки. Остальные серии элюирования, с номера 2 до номера 8, проводили с интервалами 24 часа за исключением того, что элюирование номер 5 проводили по меньшей мере через 45 часов после элюирования номер 4. Было найдено, что эффективность элюирования дочернего продукта распада 99mTc с колонки колеблется в диапазоне от 75 до 90% (ФИГ. 18). Как показано на ФИГ. 18, в процессе Элюирования 1 более 80% активности, обусловленной 99mTc, получено при пропускании 9 мл солевого раствора (0.9% NaCl), причем 62% доступной 99mTc активности элюировали с первыми 3 мл изотонического солевого раствора. Второе элюирование, Элюирование 2, проводили через 24 часа после первого элюирования, и видно, что 99mTc активность в колонке колеблется в диапазоне от 70%» до 90% и что 99mTc можно извлечь, используя от 3 до 9 мл раствора NaCl. Во всех случаях элюат был прозрачным и его рН колебался в диапазоне от 6 до 7. Колонку промывали (элюирование) непрерывно в течение 8 дней, в среднем с колонки элюировали ~82% всего 99mTc.In FIG. Figure 18 shows the elution profile from a column filled with 0.5 grams of MPCM with a load of 2.47 mmol Mo (VI) / gram of oxidized MPCM, with an activity of 1300 µCi due to adsorbed 99 Mo. Elution from the column with saline (0.9%) NaCl) was started the day after the preparation of the column and the elution was continued for 8 days. Note: the first series of elution (Elution 1) was performed 8 hours after column preparation to verify the desorption pattern of 99m Tc from the MPCM column. The remaining elution series, from number 2 to number 8, was carried out at 24-hour intervals, except that the elution of number 5 was carried out at least 45 hours after the elution of number 4. It was found that the elution efficiency of the 99m Tc decay product from the column varies in the range from 75 to 90% (FIG. 18). As shown in FIG. 18, during Elution 1, more than 80% of the activity due to 99m Tc was obtained by passing 9 ml of saline (0.9% NaCl), with 62% of the available 99m Tc activity being eluted with the first 3 ml of isotonic saline. The second elution, Elution 2, was performed 24 hours after the first elution, and it was seen that 99m Tc activity in the column ranged from 70% to 90% and that 99m Tc could be recovered using 3 to 9 ml of NaCl solution. In all cases, the eluate was transparent and its pH ranged from 6 to 7. The column was washed (elution) continuously for 8 days, on average ~ 82% of the total 99m Tc was eluted from the column.

На ФИГ. 19 показано процентное содержание 99mTc и Мо (VI), высвобожденных с колонки в течение 8 дней. Концентрация Мо (VI) в элюатах колебалась в диапазоне от 1% до 3% из 6.25 ммоля Мо (VI)/ грамм МРСМ в колонке. Улавливание любого количества молибдена, проходящего через колонку, (т.е. предотвращение проскока молибдена из колонки) путем пропускания через МРСМ с катализатором является возможным, как показано на ФИГ. 15, при этом концентрации Мо (VI) и Mn(VII) в элюенте снижаются до чрезвычайно низких уровней. Другой способ контроля проскока молибдена с колонки можно осуществить посредством поддержания рН солевого раствора (0.9% NaCl) в диапазоне от 4 до 4.5 (ФИГ. 15). В этом случае дополнительная предколонка (защитная колонка) для контроля проскока (истечения) Мо (VI) с колонки не является необходимой.In FIG. 19 shows the percentage of 99m Tc and Mo (VI) released from the column over 8 days. The concentration of Mo (VI) in the eluates ranged from 1% to 3% of 6.25 mmol of Mo (VI) / gram MPCM in the column. The capture of any amount of molybdenum passing through the column (i.e., preventing the passage of molybdenum from the column) by passing through the MPCM with the catalyst is possible, as shown in FIG. 15, while the concentrations of Mo (VI) and Mn (VII) in the eluent are reduced to extremely low levels. Another way to control the breakthrough of molybdenum from the column can be carried out by maintaining the pH of the saline solution (0.9% NaCl) in the range from 4 to 4.5 (FIG. 15). In this case, an additional pre-column (protective column) to control the leakage (outflow) of Mo (VI) from the column is not necessary.

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

Получение 99Мо радиационным методом нейтронного захвата привлекает внимание как альтернатива методу получения из продуктов деления (урана) 99Мо из-за проблем, связанных с распространением (ядерного) оружия. 99Мо, полученный нейтронной активацией природного молибдена, мог бы обеспечить менее сложный, менее дорогой и более удобный отечественный способ получения и применения 99mTc.The production of 99 Mo by the neutron capture method has attracted attention as an alternative to the method of obtaining 99 Mo from fission products (uranium) due to problems associated with the proliferation of (nuclear) weapons. 99 Mo obtained by neutron activation of natural molybdenum could provide a less complex, less expensive and more convenient domestic method for producing and using 99m Tc.

Однако, очевидно, что специфическая активность, получаемая радиационным методом нейтронного захвата, является недостаточно высокой для создания малых хроматографических генераторов. Но это ограничение можно преодолеть, используя адсорбент, например, такой как МРСМ, который обладает повышенной адсорбционной емкостью по молибдену. Показано, что МРСМ способен адсорбировать более 6.25 ммоля Мо (VI)/ грамм (600 мг Мо (VI)/г МРСМ) из водного раствора с рН 3, что также применимо к 99Мо, который легко получается по (n, γ) реакции природного молибдена. В этом случае генератор состоит из нагруженного по 99Мо слоя МРСМ, тем самым объединяет эффективность хроматографического генератора и использования (n, γ) 99Мо. В случае использования адсорбента в 99mTc/99Мо генераторе МРСМ способен удерживать вплоть до 60 вес % от его веса по сравнению лишь с 0.2 вес. % для оксида алюминия. Эффективность МРСМ в качестве адсорбента для создания 99Мо/99mTc генератора изучали, используя 1% раствор Мо (VI) с добавкой 99Мо (2 мКи/мл). Наблюдалось, что МРСМ адсорбировал Мо (VI) с добавкой 99Мо в соответствии с его емкостью, продемонстрированной при адсорбции из водного раствора с рН 3. Наблюдали также, что 99mTc, который являлся продуктом распада 99Мо, элюировался физиологическим (0.9%) солевым раствором с выходом при элюировании более 80%. Типичная технологическая схема получения 99mTc/99Мо генератора на основе МРСМ в качестве адсорбента представлена на Фигуре 20.However, it is obvious that the specific activity obtained by the radiation method of neutron capture is not high enough to create small chromatographic generators. But this limitation can be overcome by using an adsorbent, for example, such as MPCM, which has an increased adsorption capacity for molybdenum. It has been shown that MPCM is capable of adsorbing more than 6.25 mmole of Mo (VI) / gram (600 mg Mo (VI) / g MPCM) from an aqueous solution of pH 3, which is also applicable to 99 Mo, which is easily obtained by the (n, γ) reaction natural molybdenum. In this case, the generator consists of an MPCM layer loaded with 99 Mo, thereby combining the efficiency of the chromatographic generator and the use of (n, γ) 99 Mo. In the case of using an adsorbent in a 99m Tc / 99 Mo generator, the MPCM is capable of holding up to 60% by weight of its weight compared to only 0.2 weight. % for alumina. The effectiveness of MPCM as an adsorbent for creating a 99 Mo / 99m Tc generator was studied using a 1% solution of Mo (VI) supplemented with 99 Mo (2 mCi / ml). It was observed that MPCM adsorbed Mo (VI) with the addition of 99 Mo in accordance with its capacity demonstrated by adsorption from an aqueous solution with pH 3. It was also observed that 99m Tc, which was the decay product of 99 Mo, was eluted with physiological (0.9%) saline solution with a yield of more than 80% when eluting. A typical process scheme for producing 99m Tc / 99 Mo generator based MRFM as the adsorbent is shown in Figure 20.

ПРИМЕР 5EXAMPLE 5

В опыте по максимальному увеличению адсорбции Мо (VI) и повышению высвобождения технеция с колонки, приготовленной с использованием нагруженной молибденом МРСМ композита, МРСМ композит окисляли гипохлоритом натрия (NaClO2) и хлоритом натрия (NaOCl), соответственно. Концентрацию хлорита натрия или гипохлорита натрия в растворе и время окисления определяли методом проб и ошибок. Концентрацию хлорита натрия и рН раствора меняли от 1 ммоля/л до 10 ммолей/л и от 3 до 11, соответственно. Окисление МРСМ либо хлоритом натрия, либо гипохлоритом натрия проводили при соотношении твердого вещества к жидкости 1:100. Время окисления менялось от 30 минут до 24 часов. Как в случае хлорита натрия, так и в случае гипохлорита натрия наблюдали, что раствора, содержащего ~0.02% хлора, рассчитанного как Cl2, в диапазоне рН от 3 до 4.5 и времени окисления 2 часа было достаточно для частичного окисления МРСМ для содействия адсорбции молибдена, а также для высвобождения (десорбции) технеция с сорбента МРСМ. Композиты МРСМ, которые были частично окислены хлоритом натрия и гипохлоритом натрия, в данной заявке обозначены как МРСМ-ClO2 и МРСМ-OCl, соответственно. Эффективность действия, характеристики MPCM-ClO2 и МРСМ-OCl оценивали по адсорбции молибдена из водных растворов периодическими методами. Отмечалось, что окисленный МРСМ может адсорбировать примерно 6.25 мМ (~600 мг) Мо (VI) на г окисленного МРСМ при 298°K, когда равновесная концентрация Мо (VI) в растворе составляет 54 ммоля/л при рН 3.0.In an experiment to maximize the adsorption of Mo (VI) and increase the release of technetium from a column prepared using a molybdenum-loaded MPCM composite, the MPCM composite was oxidized with sodium hypochlorite (NaClO 2 ) and sodium chlorite (NaOCl), respectively. The concentration of sodium chlorite or sodium hypochlorite in solution and the oxidation time were determined by trial and error. The concentration of sodium chlorite and the pH of the solution were varied from 1 mmol / L to 10 mmol / L and from 3 to 11, respectively. The oxidation of MRSM with either sodium chlorite or sodium hypochlorite was carried out at a solid to liquid ratio of 1: 100. The oxidation time varied from 30 minutes to 24 hours. Both in the case of sodium chlorite and in the case of sodium hypochlorite, it was observed that a solution containing ~ 0.02% chlorine, calculated as Cl 2 , in the pH range of 3 to 4.5 and an oxidation time of 2 hours was sufficient for partial oxidation of MPMM to facilitate the adsorption of molybdenum , as well as for the release (desorption) of technetium from the sorbent MPCM. MPCM composites that have been partially oxidized with sodium chlorite and sodium hypochlorite are designated MPCM-ClO 2 and MPCM-OCl in this application, respectively. The effectiveness, characteristics of MPCM-ClO 2 and MPCM-OCl were evaluated by the adsorption of molybdenum from aqueous solutions by periodic methods. It was noted that oxidized MPCM can adsorb approximately 6.25 mM (~ 600 mg) Mo (VI) per g of oxidized MPCM at 298 ° K, when the equilibrium concentration of Mo (VI) in solution is 54 mmol / L at pH 3.0.

Анализ поверхностного заряда нагруженного молибденом неокисленного МРСМ и нагруженного молибденом MPCM-ClO2 проводили описанными выше методами. Аналогичные эксперименты по анализу поверхностного заряда проводили также для нагруженного молибденом МРСМ-OCl и результаты сравнивали с поверхностным зарядом неокисленного композита МРСМ. Паттерн результатов, полученных при анализе поверхностного заряда нагруженного молибденом MPCM-CIO2 и МРСМ-OCl, аналогичен паттерну для нагруженного молибденом МРСМ, окисленного перманганатом калия.The analysis of the surface charge of molybdenum-loaded non-oxidized MPCM and molybdenum-loaded MPCM-ClO 2 was carried out using the methods described above. Similar experiments on surface charge analysis were also performed for molybdenum-loaded MPCM-OCl and the results were compared with the surface charge of the unoxidized MPCM composite. The pattern of results obtained by analyzing the surface charge of MPCM-CIO 2 loaded with molybdenum and MPCM-OCl is similar to the pattern for molybdenum-loaded MPCM oxidized with potassium permanganate.

Для оценки адсорбционной емкости по Тс-99 готовили две отдельных колонки, содержащие нагруженный молибденом МРСМ-ClO2 и МРСМ-OCl, соответственно. Для сравнения тесты по прохождению Тс-99 через эти окисленные МСРМ композиты проводили по методикам, описанным выше. Результаты подтвердили, что пертехнетат (ТсО4 -) не адсорбировался как на МРСМ-ClO2, так и на МРСМ-OCl, нагруженных по Мо (VI).To evaluate the adsorption capacity by Tc-99, two separate columns were prepared containing molybdenum-loaded MPCM-ClO 2 and MPCM-OCl, respectively. For comparison, tests for the passage of TC-99 through these oxidized MCPM composites were carried out according to the methods described above. The results confirmed that pertechnetate (TcO 4 - ) was not adsorbed on both MPCM-ClO 2 and MPCM-OCl loaded with Mo (VI).

В Таблице 7 дается сравнение воздействия различных окислителей на высвобождение технеция с колонки, приготовленной с окисленным МРСМ. Окисленные МРСМ композиты, показанные в Таблице 7, экспонировали с 1% раствором молибдена с добавкой точного количества молибдена- 99. Активность молибдена-99 изменялась от 45 мКи до 1.39 Ки (в конце облучения, или EOI), соответственно. Для приготовления соответствующих хроматографических колонок использовали нагруженные по молибдену композиты МРСМ, окисленные различными окислителями. Затем колонки промывали раствором NaCl, результаты показаны в Таблице 7.Table 7 compares the effects of various oxidizing agents on the release of technetium from a column prepared with oxidized MPCM. The oxidized MPCM composites shown in Table 7 were exposed with a 1% molybdenum solution supplemented with the exact amount of molybdenum-99. The activity of molybdenum-99 varied from 45 mCi to 1.39 Ci (at the end of irradiation, or EOI), respectively. To prepare the corresponding chromatographic columns, molybdenum-loaded MPCM composites oxidized by various oxidizing agents were used. Then the columns were washed with NaCl solution, the results are shown in Table 7.

Высвобождение технеция с колонки составляло почти 100%, когда начальная активность Мо-99 в колонке была примерно 45 мКи (Таблица 7). Высвобождение технеция с колонки было сравнительно очень низким для всех окислителей, когда в колонке использовали Мо-99 с повышенной удельной активностью. Без связи с какой-либо теорией полагают, что при повышенной активности технеций восстанавливался из Tc(VII) до Tc(IV) и восстановленный анионный пертехнетат, вероятно, образовывал ковалентные связи со свободными сайтами на поверхности МРСМ композита. Высвобождение технеция с колонки составляло примерно 10%, когда молибден-99 с активностью 900 мКи нагружали на образец МРСМ, окисленный при использовании 31 мМ перманганата калия (Таблица 7). Эта композиция при пропускании элюента также высвобождала больше марганца по сравнению с композитом МРСМ, который окисляли посредством 6.3 мМ перманганата калия. При повышенной активности Мо-99 (1.39 Ки в EOI) в колонке в случае композитов МРСМ-ClO2 и МРСМ-ClO наблюдали небольшое увеличение процентного содержания технеция, высвобождавшегося с колонки, по сравнению с композитами, которые окисляли перманганатом калия и пероксидом водорода (Таблица 7).The release of technetium from the column was almost 100% when the initial activity of Mo-99 in the column was approximately 45 mCi (Table 7). The release of technetium from the column was relatively very low for all oxidizing agents when Mo-99 with increased specific activity was used in the column. Without any connection with any theory, it is believed that, with increased activity, technetium was reduced from Tc (VII) to Tc (IV) and the reduced anionic pertechnetate probably formed covalent bonds with free sites on the surface of the MPCM composite. The release of technetium from the column was approximately 10% when molybdenum-99 with an activity of 900 mCi was loaded onto an MPCM sample oxidized using 31 mM potassium permanganate (Table 7). This composition, when passing the eluent, also released more manganese compared to the MPCM composite, which was oxidized with 6.3 mM potassium permanganate. With increased activity of Mo-99 (1.39 Ci in EOI) in the column for MPCM-ClO 2 and MPCM-ClO composites, a slight increase in the percentage of technetium released from the column was observed compared to composites that were oxidized with potassium permanganate and hydrogen peroxide (Table 7).

Figure 00000021
Figure 00000021

При более высокой удельной активности (1.39 Ки в EOI) молибдена в колонке высвобождение технеция с колонки было значительно понижено по сравнению с колонкой, приготовленной с использованием МРСМ композита, нагруженного молибденом-99 с низкой удельной активностью. Без связи с какой-либо теорией полагают, что при повышенной активности валентность, отвечающая степени окисления ионов металлов, которые находятся в колонке, может меняться; при этом снижается высвобождение технеция с колонки. Полагают, что присутствие окислителя в растворе молибдена могло бы поддерживать МРСМ композит и молибден в растворе в окисленном состоянии в течение всего цикла адсорбции, что может способствовать высвобождению технеция с колонки. Кроме того, также рассматривали добавление окислителя в солевом растворе элюента с целью дальнейшего повышения высвобождения технеция-99 с колонки с нагруженным молибденом окисленным МРСМ.At a higher specific activity (1.39 Ci in EOI) of the molybdenum in the column, the release of technetium from the column was significantly reduced compared to the column prepared using the MPCM composite loaded with molybdenum-99 with low specific activity. Without regard to any theory, it is believed that with increased activity, the valency corresponding to the oxidation state of the metal ions that are in the column can change; this decreases the release of technetium from the column. It is believed that the presence of an oxidizing agent in the molybdenum solution could support the MPCM composite and molybdenum in the solution in the oxidized state during the entire adsorption cycle, which can contribute to the release of technetium from the column. In addition, the addition of an oxidizing agent in an eluent saline solution was also considered in order to further increase the release of technetium-99 from a column loaded with oxidized MPM molybdenum.

Композиты МРСМ-ClO2 и МРСМ-OCl изучали далее с целью оценить их эффективность в отношении адсорбции молибдена в присутствии различных концентраций окислителя в растворе. Изучение адсорбции проводили в течение 24 часов, используя различные концентрации хлорита натрия и гипохлорита натрия (от 5 мМ до 50 мМ), с добавкой 1% молибдена в растворе (полученном из соли молибдена без радиоактивного молибдена (Мо-99)). Во всех экспериментах сначала доводили рН раствора молибдена до ~ 3.0. Образцы отбирали через различные интервалы и анализировали на сорбцию (поглощение) молибдена на композите. Таблица 8 показывает, что в присутствии хлорита натрия или гипохлорита натрия емкость поглощения молибдена окисленным МРСМ композитом колеблется в диапазоне от 5.21 мМ (500 мг/г) до 6.25 мМ (600 мг/г) окисленного МРСМ.The MPCM-ClO 2 and MPCM-OCl composites were studied further in order to evaluate their effectiveness with respect to the adsorption of molybdenum in the presence of various concentrations of the oxidizing agent in the solution. The adsorption study was carried out for 24 hours using various concentrations of sodium chlorite and sodium hypochlorite (from 5 mm to 50 mm), with the addition of 1% molybdenum in solution (obtained from a molybdenum salt without radioactive molybdenum (Mo-99)). In all experiments, the pH of the molybdenum solution was first adjusted to ~ 3.0. Samples were taken at various intervals and analyzed for sorption (absorption) of molybdenum on the composite. Table 8 shows that in the presence of sodium chlorite or sodium hypochlorite, the absorption capacity of molybdenum by the oxidized MPCM composite ranges from 5.21 mM (500 mg / g) to 6.25 mm (600 mg / g) of oxidized MPCM.

Молибден начинал медленно выпадать в осадок из раствора после 12 часов экспозиции, когда концентрация окислителя в растворе была 45 мМ или выше. Никакого осаждения молибдена из раствора не наблюдалось, когда концентрация либо хлорита натрия, либо гипохлорита натрия колебалась в диапазоне от 5 мМ до 40 мМ. Молибден не осаждался из раствора в течение первых 4 часов воздействия гипохлорита натрия в любой концентрации, используемой в данном исследовании.Molybdenum began to slowly precipitate from solution after 12 hours of exposure, when the concentration of oxidizing agent in the solution was 45 mM or higher. No precipitation of molybdenum from the solution was observed when the concentration of either sodium chlorite or sodium hypochlorite ranged from 5 mM to 40 mM. Molybdenum did not precipitate from the solution during the first 4 hours of exposure to sodium hypochlorite at any concentration used in this study.

Figure 00000022
Figure 00000022

Обнаружено, что сорбция (поглощение) молибдена на MPCM-ClO2 постоянно происходила в присутствии всех концентраций гипохлорита натрия в 1% растворе молибдена (Таблица 8). По сравнению с результатами, полученными при использовании раствора молибдена, не содержащего окислителя, сорбция молибдена на МРСМ-ClO2 составляла примерно 6.25 мМ/г из 1% раствора молибдена, содержащего 25 мМ гипохлорита (NaOCl) в растворе (Таблица 8). Это говорит о том, что присутствие гипохлорита в растворе молибдена не оказывает значительного влияния на МРСМ композит, частично окисленный хлоритом натрия.It was found that sorption (absorption) of molybdenum on MPCM-ClO 2 constantly occurred in the presence of all concentrations of sodium hypochlorite in a 1% molybdenum solution (Table 8). Compared with the results obtained using an oxidizing agent-free molybdenum solution, the sorption of molybdenum on MPCM-ClO 2 was approximately 6.25 mM / g from a 1% molybdenum solution containing 25 mM hypochlorite (NaOCl) in solution (Table 8). This suggests that the presence of hypochlorite in a molybdenum solution does not significantly affect the MPCM composite, partially oxidized with sodium chlorite.

Таким образом, полагали, что в данном опыте МРСМ-ClO2 адсорбирует молибден в присутствии гипохлорита натрия (NaOCl) в различных концентрациях в качестве окислителя в 1% растворе Мо. Нагруженный молибденом MPCM-ClO2 использовали затем для приготовления хроматографической колонки. Также хлорит натрия и гипохлорит натрия смешивали с (физиологическим) солевым раствором с целью изучить их окислительное действие на высвобождение как технеция, так и молибдена из колонки. Затем колонки промывали солевым раствором, смешанным с хлоритом натрия и гипохлоритом натрия, соответственно, в концентрации 5 мМ при рН 4. Перед пропусканием через колонку к элюату добавляли также точное количество Тс-99 (стехиометрически эквивалентное ~1 Ки Тс-99m на 10 мл).Thus, it was believed that in this experiment, MPCM-ClO 2 adsorbs molybdenum in the presence of sodium hypochlorite (NaOCl) at various concentrations as an oxidizing agent in a 1% Mo solution. MPCM-ClO 2 loaded with molybdenum was then used to prepare a chromatographic column. Sodium chlorite and sodium hypochlorite were also mixed with (physiological) saline in order to study their oxidative effect on the release of both technetium and molybdenum from the column. The columns were then washed with brine mixed with sodium chlorite and sodium hypochlorite, respectively, at a concentration of 5 mM at pH 4. Before passing through the column, an exact amount of Tc-99 was also added to the eluate (stoichiometrically equivalent to ~ 1 Ki Tc-99m per 10 ml) .

Более 99% Тс-99 проходило через колонку в присутствии либо хлорита натрия, либо гипохлорита натрия в качестве окислителя в элюенте, не адсорбируясь в колонке (Таблица 9). Высвобождение молибдена с колонки в процессе элюирования солевым раствором (хлорида натрия) в смеси с гипохлоритом натрия было аналогично высвобождению с колонки, элюируемой солевым раствором (хлорида натрия) в смеси с хлоритом натрия (Таблица 9). Например, колонки, приготовленные с МРСМ-ClO2, адсорбировавшие молибден из раствора, содержащего 1% молибдена и 25 мМ гипохлорита натрия, промывали 5 мМ хлорита натрия и гипохлорита натрия, соответственно (Таблица 9). В случае раствора хлорида натрия с хлоритом натрия было найдено, что высвобождение молибдена составляло примерно 2% от 6.25 мМ молибдена, адсорбированного на МРСМ-ClO2, который использовали для заполнения колонки, в то же время было найдено, что примерно 7.5% молибдена высвобождалось с аналогичной колонки, которую элюировали смешанным раствором гипохлорита натрия и хлорида натрия, как показано в Таблице 9. Из этого исследования становится ясно, что МРСМ-ClO2 способен адсорбировать примерно 6.25 мМ молибдена из раствора, содержащего 1% молибдена и 25 мМ гипохлорита натрия. Что касается хроматографической колонки, приготовленной с применением нагруженного молибденом МРСМ-ClO2, а затем элюированной смешанным раствором хлорида натрия и хлорита натрия с добавкой точного количества Тс-99, было найдено, что эта система была способна удерживать максимальное количество молибдена, а также высвобождать с колонки максимальное количество Тс-99.More than 99% TC-99 passed through the column in the presence of either sodium chlorite or sodium hypochlorite as an oxidizing agent in the eluent, without adsorption in the column (Table 9). The release of molybdenum from the column during the elution with saline (sodium chloride) mixed with sodium hypochlorite was similar to the release from molybdenum from the column eluted with saline (sodium chloride) mixed with sodium chlorite (Table 9). For example, columns prepared with MPCM-ClO 2 adsorbing molybdenum from a solution containing 1% molybdenum and 25 mM sodium hypochlorite were washed with 5 mM sodium chlorite and sodium hypochlorite, respectively (Table 9). In the case of a sodium chloride solution with sodium chlorite, it was found that the release of molybdenum was approximately 2% of the 6.25 mM molybdenum adsorbed on the MPCM-ClO 2 used to fill the column, while it was found that approximately 7.5% of the molybdenum was released with a similar column that was eluted with a mixed solution of sodium hypochlorite and sodium chloride, as shown in Table 9. From this study, it becomes clear that MPCM-ClO 2 is capable of adsorbing approximately 6.25 mM of molybdenum from a solution containing 1% molybdenum and 25 mm sodium hypochlorite. Regarding the chromatographic column prepared using molybdenum-loaded MPCM-ClO 2 and then eluted with a mixed solution of sodium chloride and sodium chlorite with the addition of an exact amount of Tc-99, it was found that this system was able to retain the maximum amount of molybdenum and also release columns the maximum number of TC-99.

Figure 00000023
Figure 00000023

Также изучалось влияние различной концентрации хлорита натрия в элюенте на высвобождение молибдена и технеция с колонки. Готовили колонки с MPCM-ClO2, который адсорбировал молибден из раствора, содержащего 1% молибдена и 25 мМ гипохлорита натрия. Затем колонки промывали солевым раствором (NaCl) в смеси с гипохлоритом натрия в различных концентрациях. Затем колонки промывали солевым раствором (NaCl) в смеси с хлоритом натрия в различных концентрациях (Таблица 10). Концентрация хлорита натрия в солевом растворе колебалась в диапазоне от 5 мМ до 20 мМ. Также перед пропусканием через колонку в элюирующие смеси вводили добавки Тс-99 (стехиометрически эквивалентные ~1 Ки Тс-99m на 10 мл). Наблюдалось, что более 99% технеция-99 проходило через колонку в присутствии хлорита натрия в качестве окислителя (концентрация от 5 мМ до 20 мМ) в элюенте, не адсорбируясь в колонке (Таблица 10). Количество высвобожденного (десорбированного) с колонки молибдена составляло примерно от 2% до 5% от количества молибдена, нанесенного на колонку, когда концентрация хлорита натрия в солевом растворе составляла 5 мМ и 20 мМ, соответственно. Это дает основание предполагать, что для получения технеция, не содержащего молибдена, в растворе элюента целесообразно использовать предколонку.The effect of various concentrations of sodium chlorite in the eluent on the release of molybdenum and technetium from the column was also studied. Columns were prepared with MPCM-ClO 2 , which adsorbed molybdenum from a solution containing 1% molybdenum and 25 mM sodium hypochlorite. Then the columns were washed with saline (NaCl) mixed with sodium hypochlorite in various concentrations. Then the columns were washed with saline (NaCl) mixed with sodium chlorite at various concentrations (Table 10). The concentration of sodium chlorite in saline solution ranged from 5 mm to 20 mm. Also, TC-99 additives (stoichiometrically equivalent to ~ 1 Ki TC-99m per 10 ml) were added to the elution mixtures before passing through the column. It was observed that more than 99% of technetium-99 passed through the column in the presence of sodium chlorite as an oxidizing agent (concentration from 5 mM to 20 mM) in the eluent, not adsorbing in the column (Table 10). The amount of molybdenum released (desorbed) from the column was approximately 2% to 5% of the amount of molybdenum deposited on the column when the concentration of sodium chlorite in the saline solution was 5 mM and 20 mM, respectively. This suggests that in order to obtain molybdenum-free technetium, it is advisable to use a pre-column in the eluent solution.

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

ПРИМЕР 6EXAMPLE 6

Эффективность композита МРСМ-ClO2 в качестве адсорбента для создания 99Мо/99mTc генератора оценивали, экспонируя его с 1% раствором молибдена, полученного радиационным методом нейтронного захвата, с активностью 13.9 мКи/мл, облучение проводилось на реакторе MURR (на Исследовательском реакторе Университета штата Миссури, США, the University of Missouri Research Reactor, USA,). Аналогичный эксперимент проводили также на POLATOM с использованием 1% раствора природного молибдена с добавкой молибдена, продукта деления (~ 1.89 Ки 99Мо/г Мо). Эксперименты с периодической адсорбцией молибдена на композите МРСМ-ClO2 проводили при комнатной температуре, при этом начальное значение рН раствора в обоих экспериментах было примерно 3.0. Сорбция молибдена на композите в обоих экспериментах составляла около 60% молибдена, имеющегося в растворе. В каждом эксперименте готовили 99Мо/99mTc генератор, состоящий из колонки 6 мл, содержащей композит МРСМ-ClO2, нагруженный по 99Мо. 99mTc, продукт распада 99Мо, элюировали солевым раствором (0.9% NaCl), смешанным с хлоритом натрия в качестве окислителя. В Таблице 11 показаны характеристики элюирования для типичного генератора, приготовленного экспозицией 1 г композита МРСМ-ClO2 со 100 мл 1.39 Ки 99Мо в растворе с общей концентрацией молибдена ~1% с начальным значением рН ~2,8. Анализ распределения активности показал эффективность адсорбции Мо 63.4%. В этих экспериментах время экспозиции композита МРСМ-ClO2 с раствором молибдена составляло 24 часа. После адсорбционного цикла композит тщательно промывали деионизированной водой для удаления с поверхности каких либо остатков молибдена.The efficiency of the MPCM-ClO 2 composite as an adsorbent for creating a 99 Mo / 99m Tc generator was evaluated by exposing it with a 1% molybdenum solution obtained by radiation neutron capture with an activity of 13.9 mCi / ml, irradiation was carried out at the MURR reactor (at the University Research Reactor Missouri State, USA, the University of Missouri Research Reactor, USA,). A similar experiment was also performed on POLATOM using a 1% solution of natural molybdenum with the addition of molybdenum, a fission product (~ 1.89 Ci 99 Mo / g Mo). Experiments with periodic adsorption of molybdenum on an MPCM-ClO 2 composite were carried out at room temperature, while the initial pH of the solution in both experiments was approximately 3.0. The sorption of molybdenum on the composite in both experiments amounted to about 60% of the molybdenum present in the solution. In each experiment, a 99 Mo / 99m Tc generator was prepared, consisting of a 6 ml column containing an MPCM-ClO 2 composite loaded with 99 Mo. 99m Tc, a 99 Mo degradation product, was eluted with saline (0.9% NaCl) mixed with sodium chlorite as an oxidizing agent. Table 11 shows the elution characteristics for a typical generator prepared by exposing 1 g of MPCM-ClO 2 composite with 100 ml of 1.39 Ci 99 Mo in a solution with a total molybdenum concentration of ~ 1% with an initial pH of ~ 2.8. Analysis of the distribution of activity showed the adsorption efficiency of Mo 63.4%. In these experiments, the exposure time of the MPCM-ClO 2 composite with a molybdenum solution was 24 hours. After the adsorption cycle, the composite was thoroughly washed with deionized water to remove any molybdenum residues from the surface.

Figure 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

В Таблице 11 видно, что количество Тс-99m, высвобождающегося с колонки, повышается при повышении концентрации хлорита натрия в растворе элюента. Концентрации примерно 20 мМ хлорита натрия в элюенте, солевом растворе с рН 4.0, по-видимому, достаточно для извлечения с колонки более 95% Тс-99m при начальной активности колонки примерно 1 Ки.Table 11 shows that the amount of TC-99m released from the column increases with increasing concentration of sodium chlorite in the eluent solution. A concentration of about 20 mM sodium chlorite in the eluent, a saline solution with a pH of 4.0, is apparently sufficient to extract more than 95% Tc-99m from the column with an initial column activity of about 1 Ci.

Радиоизотоп Тс-99m, в виде промежуточного раствора, затем пропускали через предколонку с оксидом алюминия в качестве адсорбента. Результаты элюирования собирали в течение трех дней подряд и эти результаты показали, что из генератора элюируется > 90% теоретического количества имеющегося 99mTc. Содержание 99Мо в элюенте было менее 0.15 мкКи 99Мо на мКи 99mTc. Раствор элюента обрабатывали далее либо 1 М тиосульфатом натрия, либо сульфитом натрия для нейтрализации имеющегося в растворе окислителя. Сульфит натрия может эффективно нейтрализовать окислитель, который может находиться в конечном элюенте. Типичный состав элюента, полученного в этих экспериментах, представлен в Таблице 12.The Tc-99m radioisotope, in the form of an intermediate solution, was then passed through an alumina pre-column as an adsorbent. Elution results were collected for three consecutive days and these results showed that> 90% of the theoretical amount of 99m Tc available was eluted from the generator. The 99 Mo content in the eluent was less than 0.15 µCi 99 Mo per mCi 99m Tc. The eluent solution was further treated with either 1 M sodium thiosulfate or sodium sulfite to neutralize the oxidizing agent present in the solution. Sodium sulfite can effectively neutralize the oxidizing agent, which may be in the final eluent. A typical composition of the eluent obtained in these experiments is presented in Table 12.

Figure 00000028
Figure 00000028

ПРИМЕР 7EXAMPLE 7

Также изучали применение добавок дихромата калия (около 200 мг хромата) и 5% оксида церия в качестве окислителей с солевым раствором, который с некоторым успехом использовали для промывки колонки с нагруженным молибденом MPCM-ClO2. В случае дихромата калия или оксида церия в солевом растворе в качестве элюента высвобождение Тс-99 с колонки, приготовленной с нагруженным молибденом композитом МРСМ-ClO2, было примерно >75%. Значительное количество хрома или церия присутствовало в конечном растворе элюента, что указывает на необходимость в применении предколонки для получения технеция, не содержащего окислителя в конечном элюенте.We also studied the use of potassium dichromate additives (about 200 mg of chromate) and 5% cerium oxide as oxidizing agents with saline, which was used with some success for washing the column with MPCM-ClO 2 loaded with molybdenum. In the case of potassium dichromate or cerium oxide in saline as an eluent, the release of TC-99 from a column prepared with molybdenum-loaded composite MPCM-ClO 2 was about> 75%. A significant amount of chromium or cerium was present in the final eluent solution, which indicates the necessity of using a pre-column to obtain technetium that does not contain an oxidizing agent in the final eluent.

ПРИМЕР 8EXAMPLE 8

Изучали влияние температуры и отношения твердых веществ к жидким в присутствии окислителя (гипохлорита натрия) в растворе на сорбцию молибдена на композите МРСМ-ClO2. Исследования периодических процессов проводили при различных заданных температурах в соответствии с описанными выше методами. Для каждого эксперимента около 1 грамма композита МРСМ-ClO2 выдерживали в 100 мл 1% раствора молибдена в присутствии окислителя (25 мМ NaOCl) в течение 4 часов при рН ~3.0 (данные не показаны). Предварительные данные, приведенные на Фигуре 21, показывают, что сорбция молибдена на композите MPCM-ClO2 при температуре раствора в диапазоне от 25°С (298°K) до 70°С (343°K) изменялась лишь незначительно (в диапазоне от 5.38 мМ до 5.53 мМ Mo(VI) / грамм МРСМ-ClO2 композита). В большинстве случаев примерно 50% имеющегося в растворе молибдена адсорбировалось на композите МРСМ-ClO2 в первые полчаса эксперимента без каких-либо признаков осаждения с последующим медленным движением к равновесию.The effect of temperature and the ratio of solids to liquids in the presence of an oxidizing agent (sodium hypochlorite) in solution on the sorption of molybdenum on the MPCM-ClO 2 composite was studied. Studies of periodic processes were carried out at various given temperatures in accordance with the methods described above. For each experiment, about 1 gram of the MPCM-ClO 2 composite was kept in 100 ml of a 1% molybdenum solution in the presence of an oxidizing agent (25 mM NaOCl) for 4 hours at pH ~ 3.0 (data not shown). Preliminary data shown in Figure 21 show that the sorption of molybdenum on the MPCM-ClO 2 composite at a solution temperature in the range from 25 ° C (298 ° K) to 70 ° C (343 ° K) changed only slightly (in the range from 5.38 mM up to 5.53 mM Mo (VI) / gram MPCM-ClO 2 composite). In most cases, approximately 50% of the molybdenum present in the solution was adsorbed on the MPCM-ClO 2 composite in the first half hour of the experiment without any signs of precipitation, followed by a slow movement to equilibrium.

Теплота адсорбции при различных нагрузках молибдена на окисленный МРСМ показана на Фигуре 22. Теплота адсорбции молибдена понижалась с повышением нагрузки, что можно отнести за счет гетерогенности поверхности и многослойного покрытия. При более высокой нагрузке теплота адсорбции приближалась к интегральной теплоте адсорбции (величина ΔН). Без связи с какой-либо теорией полагают, что произошло насыщение поверхности молибденом, и теплота адсорбции приблизилась к величине равновесной адсорбции. Начальное снижение величины теплоты адсорбции может быть отнесено за счет гетерогенности поверхности и многослойного покрытия. Последующее повышение теплоты адсорбции может быть отнесено за счет вторичных взаимодействий между адсорбированными ионами молибдена, которые, как известно, на твердой поверхности образуют сложные молекулы. Полагали, что центры адсорбции на поверхности композита будут энергетически однородными и, следовательно, полученная теплота адсорбции должна быть постоянной. Однако, вероятно, поверхность композита становится энергетически гетерогенной ввиду ее микропористости.The heat of adsorption at various loads of molybdenum on the oxidized MPCM is shown in Figure 22. The heat of adsorption of molybdenum decreased with increasing load, which can be attributed to the heterogeneity of the surface and the multilayer coating. At a higher load, the heat of adsorption approached the integral heat of adsorption (ΔН value). Without regard to any theory, it is believed that the surface was saturated with molybdenum, and the heat of adsorption approached the equilibrium adsorption value. The initial decrease in the heat of adsorption can be attributed to the heterogeneity of the surface and the multilayer coating. A subsequent increase in the heat of adsorption can be attributed to secondary interactions between the adsorbed molybdenum ions, which are known to form complex molecules on a solid surface. It was believed that the adsorption centers on the surface of the composite will be energetically homogeneous and, therefore, the heat of adsorption obtained should be constant. However, it is likely that the surface of the composite becomes energetically heterogeneous due to its microporosity.

Исследования периодическим методом проводили, изменяя отношение твердого вещества к жидкости, в присутствии 25 мМ гипохлорита натрия в качестве окислителя в 1% растворе молибдена при 25°С (298°K). Почти 95% имеющегося молибдена из 1% раствора адсорбировалось на композите МРСМ-ClO2 за время экспозиции в пределах 1.0 часа, когда соотношение твердых и жидких веществ составляло 2:100 (2 грамма МРСМ-ClO2 в 100 мл 1% раствора молибдена в смеси с 25 мМ гипохлорита натрия). Найдено, что это соотношение является оптимальной дозой адсорбента только для поглощения (сорбции) молибдена на МРСМ-ClO2 в присутствии 25 мМ гипохлорита натрия в 1% растворе молибдена. Что касается неокисленного МРСМ, при том же отношении твердых веществ к жидким и при том же времени экспозиции поглощение молибдена было почти на 35% меньше по сравнению с окисленным композитом МРСМ (МРСМ-ClO2). Причиной этого феномена, по меньшей мере частично, являются, по-видимому, модификация поверхностного заряда МРСМ посредством окисления и повышение отношения твердых веществ к жидкости в процессе.The periodic studies were carried out by changing the ratio of solid to liquid in the presence of 25 mM sodium hypochlorite as an oxidizing agent in a 1% molybdenum solution at 25 ° C (298 ° K). Almost 95% of the available molybdenum from a 1% solution was adsorbed on the MPCM-ClO 2 composite during the exposure time within 1.0 hour, when the ratio of solid to liquid substances was 2: 100 (2 grams of MPCM-ClO 2 in 100 ml of a 1% solution of molybdenum in the mixture with 25 mM sodium hypochlorite). It was found that this ratio is the optimal adsorbent dose only for absorption (sorption) of molybdenum on MPCM-ClO 2 in the presence of 25 mM sodium hypochlorite in a 1% molybdenum solution. As for unoxidized MPCM, with the same ratio of solids to liquid and at the same exposure time, the absorption of molybdenum was almost 35% less compared with the oxidized composite MPCM (MPCM-ClO 2 ). The reason for this phenomenon, at least in part, is apparently the modification of the surface charge of the MPCM by oxidation and an increase in the ratio of solids to liquids in the process.

ПРИМЕР 9EXAMPLE 9

Предварительные экспериментальные данные показали, что окисленный МРСМ композит способен адсорбировать примерно от 50 до 60% имеющегося молибдена из раствора после экспозиции в течение 24 часов. Также, по оценкам, почти 28% активности 99Мо теряется вследствие распада в течение 24 часов адсорбционного цикла. Кроме того, другие от 10 до 15% активности 99Мо теряются во время осуществления процесса и операций с генератором. На Фигуре 23 представлены экспериментальные данные для генератора 0.5 Ки (во время элюирования) 99Мо/99mTc, описанного выше, для которого обычно требуется примерно от 1.6 до 1.8 Ки 99Мо (EOI) с самого начала.Preliminary experimental data showed that the oxidized MPCM composite is capable of adsorbing approximately 50 to 60% of the existing molybdenum from the solution after exposure for 24 hours. It is also estimated that almost 28% of 99 Mo activity is lost due to decomposition within 24 hours of the adsorption cycle. In addition, other 10 to 15% of 99 Mo activity is lost during the process and operations with the generator. 23 shows experimental data for a 0.5 Ci generator (during elution) of 99 Mo / 99m Tc described above, which typically requires about 1.6 to 1.8 Ci 99 Mo (EOI) from the start.

Однако, эксперименты, проводимые периодическим методом, говорят о том, что при температуре 25°С (298°K) композит МРСМ-ClO2 способен адсорбировать почти 99% имеющегося молибдена из 1% раствора молибдена, смешанного с 25 мМ гипохлорита натрия, за время экспозиции в течение 1 часа при использовании соотношения твердых веществ и жидкости 2:100. Найдено, что после тщательной промывки нагруженного молибденом композита МРСМ-ClO2 деионизированной водой по меньшей мере 90% (или вплоть до 95%) молибдена остается в композите, который можно использовать для приготовления колонки для генератора. Это, в конечном счете, снижает потери активности 99Мо в течение адсорбционного цикла и во время осуществления процесса и операций с генератором. С учетом потерь 99Мо в течение 24-часового адсорбционного цикла приготовления колонки объемом 6 мл для генератора с активностью 0.5 Ки (во время элюирования) представляется, что генератор с удельной активностью от 1.5 Ки до 2 Ки возможен, если поддерживается соотношение твердого вещества и жидкости 2:100 при температуре раствора 25°С (298°K) во время адсорбционного цикла (Фигура 23). Также подсчитано, что генератор 99Мо/99mTc с активностью от 4 до 6 Ки на основе 99Мо, полученного методом захвата нейтронов, возможен при корректировке объема и числа колонок в системе.However, experiments carried out by a periodic method indicate that at a temperature of 25 ° C (298 ° K) the MPCM-ClO 2 composite is able to adsorb almost 99% of the available molybdenum from a 1% molybdenum solution mixed with 25 mM sodium hypochlorite over time exposure for 1 hour using a ratio of solids and liquids 2: 100. It was found that after thorough washing of the MPCM-ClO 2 composite loaded with molybdenum with deionized water, at least 90% (or up to 95%) of molybdenum remains in the composite, which can be used to prepare the column for the generator. This ultimately reduces the loss of activity of 99 Mo during the adsorption cycle and during the process and operations with the generator. Taking into account losses of 99 Mo during a 24-hour adsorption cycle for preparing a 6 ml column for a generator with an activity of 0.5 Ci (during elution), it seems that a generator with a specific activity of 1.5 Ci to 2 Ci is possible if the solid to liquid ratio is maintained 2: 100 at a solution temperature of 25 ° C (298 ° K) during the adsorption cycle (Figure 23). It is also estimated that a 99 Mo / 99m Tc generator with an activity of 4 to 6 Ci based on 99 Mo obtained by neutron capture is possible by adjusting the volume and number of columns in the system.

ПРИМЕР 10EXAMPLE 10

Примерно 4 г хитозана добавляли в 300 мл деионизированной (DI) воды с 1 мл уксусной кислоты и перемешивали в течение 2 часов при 70°С для образования геля. Около 4 мл HCl добавляли в гель хитозана и выдерживали при перемешивании еще в течение 1 часа при 70°С.About 4 g of chitosan was added to 300 ml of deionized (DI) water with 1 ml of acetic acid and stirred for 2 hours at 70 ° C to form a gel. About 4 ml of HCl was added to the chitosan gel and kept under stirring for another 1 hour at 70 ° C.

В данном примере гель аморфного диоксида титана готовили контролируемым гидролизом и конденсацией изопропоксида титана. См. Hasan, S., Ghosh, Т.K., Prelas, М.А., Viswanath, D.S., and Boddu, V.M. "Adsorption of uranium on a novel bioadsorbent chitosan coated perlite" Nuclear Technology, 159, 59-71, 2007; Schattka, J.H., Wong, E.H.-M., Antonietti, M., and Caruso, R.A. "Sol-gel templating of membranes to form thick, porous titania, titania/zirconia and titania/silica films" Journal of Materials Chemistry, 16, 1414-1420, 2006; Agoudjil, N., and Benkacem, T. "Synthesis of porous titanium dioxide membranes" Desalination, 206, 531-537, 2007. Равные объемы изопропанола (IP) и DI воды смешивали в конкретном количестве изопропоксида титана при постоянном перемешивании при 70°С. При постоянном перемешивании по каплям прибавляли HCl и нагревали при температуре 70°С, получали прозрачный раствор. Гидролиз и реакцию конденсации контролировали посредством контроля соотношения воды и титана и Н+ и титана в смеси, соответственно. Конечное значение рН смеси составляло примерно 2.0 и конечное стехиометрическое соотношение реагентов было Ti : IP : Н2О : Н+ = 0.0132:0.39:1.67:0.01. В зависимости от соотношения концентраций реагентов время гелеобразования колебалось в диапазоне от 25 до 45 минут.In this example, an amorphous titanium dioxide gel was prepared by controlled hydrolysis and condensation of titanium isopropoxide. See Hasan, S., Ghosh, T.K., Prelas, M.A., Viswanath, DS, and Boddu, VM "Adsorption of uranium on a novel bioadsorbent chitosan coated perlite" Nuclear Technology, 159, 59-71, 2007; Schattka, JH, Wong, EH-M., Antonietti, M., and Caruso, RA "Sol-gel templating of membranes to form thick, porous titania, titania / zirconia and titania / silica films" Journal of Materials Chemistry, 16, 1414-1420, 2006; Agoudjil, N., and Benkacem, T. "Synthesis of porous titanium dioxide membranes" Desalination, 206, 531-537, 2007. Equal volumes of isopropanol (IP) and DI water were mixed in a specific amount of titanium isopropoxide with constant stirring at 70 ° C. . With constant stirring, HCl was added dropwise and heated at 70 ° C to obtain a clear solution. The hydrolysis and condensation reaction was controlled by controlling the ratio of water and titanium to H + and titanium in the mixture, respectively. The final pH of the mixture was approximately 2.0 and the final stoichiometric ratio of the reactants was Ti: IP: H 2 O: H + = 0.0132: 0.39: 1.67: 0.01. Depending on the ratio of reagent concentrations, the gelation time ranged from 25 to 45 minutes.

В момент, составляющий примерно 75% общего времени гелеобразования раствор аморфного диоксида титана, полученного золь-гель методом, смешивали с гелем хитозана. Смесь перемешивали при 70°С еще в течение 1 часа для завершения реакции хитозана и аморфного диоксида титана. Реакцию с глутаровым альдегидом проводили, по каплям прибавляя примерно 6 мл раствора глутарового альдегида с концентрацией 50% к кислому гелю хитозана-диоксида титана при непрерывном перемешивании при 70°С. рН конечной смеси был примерно 1.0. Смесь выдерживали при непрерывном энергичном перемешивании при 70°С еще в течение 1 часа для получения полутвердого геля.At a time comprising approximately 75% of the total gelation time, a solution of amorphous titanium dioxide obtained by the sol-gel method was mixed with chitosan gel. The mixture was stirred at 70 ° C. for another 1 hour to complete the reaction of chitosan and amorphous titanium dioxide. The reaction with glutaraldehyde was carried out by adding dropwise about 6 ml of a solution of glutaraldehyde with a concentration of 50% to the acid gel of chitosan titanium dioxide with continuous stirring at 70 ° C. The pH of the final mixture was approximately 1.0. The mixture was kept under continuous vigorous stirring at 70 ° C for another 1 hour to obtain a semi-solid gel.

Полученную массу тщательно промывали 2% моноэтаноламином, удаляя непрореагировавший глутаровый альдегид. Затем массу суспендировали в 0.1 М растворе NaOH от 4 до 6 часов. "Сшитую" массу отделяли от раствора и промывали 0.1М HCl, а затем деионизированной водой (DI) до тех пор, пока рН промытого раствора не достигла 7. Затем "сшитую" массу сушили в вакуумном сушильном шкафу в течение ночи при 70°С. Полученный композит (композиционный материал) на основе сшитого глутаровым альдегидом хитозана в данном описании именуется "CGST".The resulting mass was thoroughly washed with 2% monoethanolamine, removing unreacted glutaraldehyde. Then the mass was suspended in a 0.1 M NaOH solution from 4 to 6 hours. The crosslinked mass was separated from the solution and washed with 0.1 M HCl and then with deionized water (DI) until the pH of the washed solution reached 7. Then, the crosslinked mass was dried in a vacuum oven overnight at 70 ° C. The resulting composite (composite material) based on glutaraldehyde crosslinked chitosan is referred to herein as “CGST”.

В случае образца CGST обнаружено, что интенсивность пика при 1590 см-1 стала слабее, это указывает на то, что амидные группы могут участвовать в реакциях сшивания с использованием (производных) титана. В спектрах всех трех образцов имеется полоса карбонильной группы (-CONHR) примерно при 1650 см-1. Полосы валентных колебаний C-N первичных аминов попадают в область между 1350 и 1150 см1.In the case of the CGST sample, it was found that the peak intensity at 1590 cm −1 became weaker, indicating that amide groups may participate in crosslinking reactions using (derivatives) of titanium. In the spectra of all three samples there is a band of the carbonyl group (-CONHR) at about 1650 cm -1 . The stretching bands CN of primary amines fall in the region between 1350 and 1150 cm 1 .

В спектрах хитозана и CGST, соответственно, имеется пик при 1170 см1 (ФИГ. 21). При сравнении со спектром хитозана в спектре образцов CGST пик при 1170 см-1 становится слабее и появляется новый пик при 1090 см-1.In the spectra of chitosan and CGST, respectively, there is a peak at 1170 cm 1 (FIG. 21). When compared with the chitosan spectrum in the spectrum of CGST samples, the peak at 1170 cm -1 becomes weaker and a new peak appears at 1090 cm -1 .

Для пика, который появляется при 1090 см-1, наблюдаются заметные сдвиги, обусловленные С=O (С-О!) валентными колебаниями простой эфирной связи.For the peak that appears at 1090 cm −1 , noticeable shifts are observed due to C = O (C — O!) Stretching vibrations of the ether bond.

В области от 1000 см-1 до 1200 см-1 в спектре хитозана наблюдаются два пика при 1157 см-1 и 1070 см-1, соответствующие валентным колебаниям связи С-О при атоме С3 хитозана (ОН группа вторичного спирта) и валентным колебаниям связи С-О при атоме С6 хитозана (ОН группа первичного спирта), соответственно.In the range from 1000 cm -1 to 1200 cm -1 , two peaks are observed in the chitosan spectrum at 1157 cm -1 and 1070 cm -1 , corresponding to stretching vibrations of the CO bond at the C3 atom of chitosan (OH group of the secondary alcohol) and stretching vibrations of the bond C-O at the C6 atom of chitosan (OH group of the primary alcohol), respectively.

По сравнению с полосой группы С-О при 1070 см-1 в спектре хитозана пик поглощения вторичной гидроксильной группы образцов CGST становится "сложенным", как показано на ФИГ. 24, а полоса О-Н стала менее интенсивной и сдвинута от 3498.0 к 3450.0 см-1, это наводит на мысль, что ОН группы хитозана могут вступать в реакцию с глутаровым альдегидом в присутствии кислотного катализатора посредством образования полуацеталя. Факт снижения константы химической связи С-О и значительного снижения интенсивностей пиков валентных колебаний групп ОН (с 1000 до 1200 см-1) подтверждает наличие реакции комплексообразования между глутаровым альдегидом и поверхностными кислородсодержащими функциональными группами, например, такими как вторичная гидроксильная группа хитозана. Что касается образца CGST, то, по-видимому, оксид титана участвует в реакции с аминогруппой хитозана (ФИГ. 24).Compared with the band of the C — O group at 1070 cm – 1 in the chitosan spectrum, the absorption peak of the secondary hydroxyl group of the CGST samples becomes “folded”, as shown in FIG. 24, and the OH band became less intense and shifted from 3498.0 to 3450.0 cm -1 , which suggests that OH groups of chitosan can react with glutaraldehyde in the presence of an acid catalyst through the formation of hemiacetal. The fact of a decrease in the chemical bond constant С-О and a significant decrease in the intensities of the peaks of stretching vibrations of OH groups (from 1000 to 1200 cm -1 ) confirms the presence of a complexation reaction between glutaraldehyde and surface oxygen-containing functional groups, for example, such as the secondary hydroxyl group of chitosan. As for the CGST sample, then, apparently, titanium oxide is involved in the reaction with the amino group of chitosan (FIG. 24).

Различные варианты микропористого композиционного материала (композита) на основе хитозана (МРСМ) получали путем сшивания глутаровым альдегидом при 70°С в присутствии катализатора. МРСМ получали в лаборатории посредством инверсии фаз жидкой суспензии хитозана, растворенного в уксусной кислоте, и альдольной конденсации глутарового альдегида для лучшей экспозиции аминогрупп (NH2). МРСМ характеризовали методом растровой электронной микрофотографии (SEM), который показал его пористую природу. Также получили два производных на основе МРСМ, такие как окисленный МРСМ и МРСМ, полученный с кислотой в качестве катализатора. Изучение устойчивости МРСМ проводили при 50,000 крад, используя 60Со излучатель в качестве источника γ-излучения. Спектры FTIR, XPS и EDS рентгеновский микроанализ показали, что интенсивность пиков С, О и N в МРСМ после облучения менялась незначительно. Что касается адсорбции Мо (VI) из водного раствора при 298°K, то МРСМ может удерживать адсорбированный Мо (VI) в количестве, составляющем до 60% его собственной массы. МРСМ и его производные демонстрируют способность одновременно адсорбировать 99Мо и высвобождать дочерний продукт его распада 99mTc как в периодическом процессе, так и в состоянии равновесия. Также наблюдали, что 99mTc, который был продуктом распада 99Мо, элюировался физиологическим (0.9% NaCl) солевым раствором с выходом в результате элюирования более 80%. Результаты показывают, что выход 99mTc в результате элюирования является высоким, а проскок Мо (VI) из колонки непрерывного действия минимален, следовательно, МРСМ и его производные можно применять в качестве адсорбента в генераторе 99mTc/99Мо без какой-либо предколонки (защитной колонки).Various variants of a microporous chitosan-based microporous composite material (composite) (MPM) were prepared by crosslinking with glutaraldehyde at 70 ° C. in the presence of a catalyst. MPCMs were obtained in the laboratory by phase inversion of a liquid suspension of chitosan dissolved in acetic acid and aldol condensation of glutaraldehyde for better exposure of amino groups (NH 2 ). MRMS was characterized by scanning electron micrograph (SEM), which showed its porous nature. Also obtained two derivatives based on MPCM, such as oxidized MPCM and MPCM obtained with acid as a catalyst. The study of the stability of MPCM was carried out at 50,000 krad, using a 60 Co emitter as a source of γ radiation. The FTIR, XPS, and EDS X-ray microanalysis spectra showed that the intensities of the C, O, and N peaks in the MPCM after irradiation did not change significantly. As for the adsorption of Mo (VI) from an aqueous solution at 298 ° K, the MPCM can retain adsorbed Mo (VI) in an amount of up to 60% of its own weight. MPCM and its derivatives demonstrate the ability to simultaneously adsorb 99 Mo and release the daughter product of its 99m Tc decay both in a batch process and in equilibrium. It was also observed that 99m Tc, which was the decay product of 99 Mo, was eluted with physiological (0.9% NaCl) saline in an elution yield of more than 80%. The results show that the yield of 99m Tc as a result of elution is high, and the slip of Mo (VI) from the continuous column is minimal, therefore, MPCM and its derivatives can be used as adsorbent in the 99m Tc / 99 Mo generator without any pre-column (protective columns).

В данном описании термины "приблизительно", "примерно" и "около" по отношению к числовой величине указывает на то, что возможно некое отклонение от данной числовой величины, максимально на ±10% от числовой величины. Следует понимать, что если не указано иное, термины, определяющие случай, явление в единственном числе, включают случаи, явления во множественном числе.In this description, the terms “approximately”, “approximately”, and “about” with respect to a numerical value indicate that some deviation from a given numerical value is possible, by a maximum of ± 10% of the numerical value. It should be understood that unless otherwise indicated, the terms defining a case, a singular phenomenon include cases, plural phenomena.

Генератор 99Мо/99mTc на основе полученного по реакции радиационного захвата нейтронов молибдена с низкой удельной активностью создавали с использованием нового композита МРСМ в качестве адсорбента. Найдено, что окисленный МРСМ композит способен адсорбировать >95% имеющегося молибдена из 1% раствора с рН 3.0, когда отношение твердой фазы к жидкой составляет 2:100. Почти 90% имеющегося 99mTc элюировали из генератора раствором, содержащим главным образом физиологический солевой раствор (0.9% NaCl). Проскок 99Мо и рН элюента, который проходит через предколонку с оксидом алюминия, находятся в пределах нормы, определяемой Фармакопеей США (United States Pharmacopeia (USP)) и Европейской Фармакопеей (European Union Pharmacopeia (EUP)).A 99 Mo / 99m Tc generator based on the reaction of radiation capture of neutrons of molybdenum with low specific activity was created using the new MPCM composite as an adsorbent. It was found that the oxidized MPCM composite is capable of adsorbing> 95% of the available molybdenum from a 1% solution with pH 3.0, when the ratio of solid phase to liquid is 2: 100. Almost 90% of the available 99m Tc was eluted from the generator with a solution containing mainly physiological saline (0.9% NaCl). The 99 Mo slip and the pH of the eluent that passes through the alumina pre-column are within the normal range defined by the United States Pharmacopeia (USP) and the European Union Pharmacopeia (EUP).

Настоящее изобретение описано со ссылкой на некоторые конкретные варианты и примеры, но следует понимать, что они являются иллюстративными и не ограничивают объем прилагаемой Формулы изобретения.The present invention is described with reference to certain specific variations and examples, but it should be understood that they are illustrative and do not limit the scope of the attached claims.

Claims (27)

1. Сорбент, содержащий микропористый материал, включающий хитозан, сшитый глутаровым альдегидом в присутствии катализатора-кислоты, причем концентрация глутарового альдегида составляет от примерно 2 до примерно 4 вес. %, где указанный сорбент является устойчивым к деградации под воздействием бета- и гамма-излучения и под воздействием кислот, и причем этот сорбент после сшивания окислен, по меньшей мере частично, окислителем, представляющим собой хлорит, в концентрации от 1 мМ до 10 мМ для повышения селективности указанного сорбента к Mo(VI) относительно Tc(VII).1. Sorbent containing microporous material, including chitosan, crosslinked with glutaraldehyde in the presence of an acid catalyst, the concentration of glutaraldehyde being from about 2 to about 4 weight. %, where the specified sorbent is resistant to degradation under the influence of beta and gamma radiation and under the influence of acids, and moreover, this sorbent after crosslinking is oxidized, at least in part, with an oxidizing agent, which is chlorite, in a concentration of from 1 mm to 10 mm for increasing the selectivity of the indicated sorbent to Mo (VI) relative to Tc (VII). 2. Сорбент по п. 1, обладающий повышенной селективностью сорбции 99Мо относительно 99mTc.2. The sorbent according to claim 1, having an increased selectivity of sorption of 99 Mo relative to 99m Tc. 3. Сорбент по п. 1, поверхностный заряд которого после нагрузки Mo(VI) составляет примерно ноль при pH 3-4.3. The sorbent according to claim 1, the surface charge of which after loading Mo (VI) is approximately zero at pH 3-4. 4. Сорбент по п. 1, площадь поверхности которого колеблется в диапазоне от 10 до 100 м2/г.4. Sorbent according to claim 1, the surface area of which ranges from 10 to 100 m 2 / g. 5. Сорбент по п. 4, площадь поверхности которого равна примерно 25 м2/г.5. The sorbent according to claim 4, the surface area of which is approximately 25 m 2 / g. 6. Сорбент по п. 1, точка нулевого заряда которого колеблется в диапазоне от примерно 7.5 до примерно 8.8.6. The sorbent according to claim 1, the point of zero charge of which ranges from about 7.5 to about 8.8. 7. Сорбент по п. 1, емкость которого по молибдену составляет от 5.4 до 6.25 ммолей молибдена на грамм сорбента.7. The sorbent according to claim 1, the capacity of which for molybdenum is from 5.4 to 6.25 mmol of molybdenum per gram of sorbent. 8. Способ получения сорбента, устойчивого к радиационному излучению, включающий:8. A method of producing a sorbent resistant to radiation, including: смешение хитозана с водой в присутствии кислоты с образованием геля хитозана;mixing chitosan with water in the presence of acid to form a chitosan gel; прибавление глутарового альдегида к гелю с образованием полутвердой массы в присутствии катализатора при температуре 70°С, при которой происходит реакция конденсационной полимеризации (поликонденсации) реакционной массы;adding glutaraldehyde to the gel with the formation of a semi-solid mass in the presence of a catalyst at a temperature of 70 ° C, at which a condensation polymerization (polycondensation) reaction of the reaction mass occurs; промывку полутвердой массы для удаления непрореагировавшего глутарового альдегида и образования промытой массы;washing a semi-solid mass to remove unreacted glutaraldehyde and forming a washed mass; суспендирование промытой массы в водном основании с образованием нейтрализованной сшитой массы;suspending the washed mass in an aqueous base to form a neutralized crosslinked mass; сушку нейтрализованной сшитой массы с образованием сорбента, устойчивого к радиационному излучению; иdrying the neutralized crosslinked mass with the formation of a sorbent resistant to radiation; and окисление устойчивого к радиационному излучению сорбента окислителем, представляющим собой хлорит, причем указанный окислитель добавлен в раствор в концентрации от 1 мМ до 10 мМ для повышения селективности указанного сорбента к Mo(VI) относительно Tc(VII).oxidation of a sorbent resistant to radiation by an oxidizing agent, which is chlorite, wherein said oxidizing agent is added to the solution at a concentration of from 1 mM to 10 mM to increase the selectivity of said sorbent to Mo (VI) relative to Tc (VII). 9. Способ по п. 8, в котором указанное окисление включает:9. The method of claim 8, wherein said oxidation comprises: добавление окислителя к устойчивому к радиационному излучению сорбенту при pH в диапазоне от примерно 3 до примерно 11.the addition of an oxidizing agent to a radiation-resistant sorbent at a pH in the range of from about 3 to about 11. 10. Способ по п. 8, в котором указанное окисление включает контактирование окислителя с устойчивым к радиационному излучению сорбентом при продолжительности воздействия от примерно 30 минут до примерно 24 часов.10. The method of claim 8, wherein said oxidation comprises contacting the oxidizing agent with a radiation-resistant sorbent for a duration of exposure of from about 30 minutes to about 24 hours. 11. Способ по п. 8, в котором концентрация окислителя колеблется в диапазоне от примерно 1 мМ/л до примерно 10 мМ/л, или в котором соотношение твердых и жидких веществ составляет примерно от 1:100 до примерно 2:100, или в котором соблюдаются оба этих условия.11. The method according to p. 8, in which the concentration of the oxidizing agent ranges from about 1 mm / L to about 10 mm / L, or in which the ratio of solid to liquid substances is from about 1: 100 to about 2: 100, or which satisfies both of these conditions. 12. Способ выделения изотопов из их смесей, включающий:12. The method of separation of isotopes from their mixtures, including: контактирование смеси, содержащей по меньшей мере изотоп 99Мо и изотоп 99mTc с устойчивым к радиационному излучению сорбентом по п. 1, который предпочтительно сорбирует 99Мо;contacting a mixture containing at least a 99 Mo isotope and a 99m Tc isotope with a radiation resistant sorbent according to claim 1, which preferably adsorbs 99 Mo; сорбцию 99Мо из указанных изотопов на или в указанном сорбенте, в то время как 99mTc или другие изотопы сорбируется сорбентом в незначительной степени;sorption of 99 Mo from said isotopes on or in said sorbent, while 99m Tc or other isotopes are sorbed to a small extent by a sorbent; удаление 99Мо или других изотопов из указанного сорбента.removal of 99 Mo or other isotopes from the specified sorbent. 13. Способ по п. 12, в котором смесь изотопов представляет собой изотопы, присутствующие в потоке радиоактивных отходов.13. The method according to p. 12, in which the mixture of isotopes is an isotope present in the stream of radioactive waste. 14. Способ по п. 12, в котором удаление 99Мо или других изотопов из сорбента включает контактирование сорбента с раствором элюента.14. The method according to p. 12, in which the removal of 99 Mo or other isotopes from the sorbent comprises contacting the sorbent with a solution of eluent. 15. Способ по п. 14, в котором раствор элюента содержит один или более окислителей, выбранных из группы, состоящей из хлорита, гипохлорита, дихромата и оксида церия.15. The method according to p. 14, in which the eluent solution contains one or more oxidizing agents selected from the group consisting of chlorite, hypochlorite, dichromate and cerium oxide. 16. Генератор для 99Мо/99mTc, содержащий сорбент по п. 1.16. A generator for 99 Mo / 99m Tc, containing the sorbent according to claim 1. 17. Способ выделения или концентрирования, или того и другого, одного или более тяжелых металлов из жидкого потока, где тяжелый металл выбран из Мо или Тс, включающий контактирование жидкого потока, содержащего указанные один или более тяжелых металлов, с сорбентом по п. 1 и сорбцию на нем одного или более указанных тяжелых металлов.17. The method of separation or concentration, or both, of one or more heavy metals from a liquid stream, where the heavy metal is selected from Mo or Tc, comprising contacting the liquid stream containing the specified one or more heavy metals with a sorbent according to claim 1 and sorption on it of one or more of these heavy metals.
RU2017120833A 2014-11-19 2015-11-19 Sorbent containing microporous material, and method for production thereof RU2700051C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/547,201 US20150139870A1 (en) 2011-03-17 2014-11-19 Preparation of chitosan-based microporous composite material and its applications
US14/547,201 2014-11-19
PCT/US2015/061454 WO2016081675A1 (en) 2014-11-19 2015-11-19 Preparation of chitosan-based microporous composite material and its applications

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017120833A RU2017120833A (en) 2018-12-19
RU2017120833A3 RU2017120833A3 (en) 2019-03-21
RU2700051C2 true RU2700051C2 (en) 2019-09-12

Family

ID=56014540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120833A RU2700051C2 (en) 2014-11-19 2015-11-19 Sorbent containing microporous material, and method for production thereof

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP3221265A4 (en)
JP (1) JP6746577B2 (en)
KR (1) KR20170088892A (en)
AU (1) AU2015349895B2 (en)
BR (1) BR112017009560A2 (en)
CA (1) CA2967391C (en)
MX (1) MX2017006477A (en)
RU (1) RU2700051C2 (en)
WO (1) WO2016081675A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768701C1 (en) * 2021-04-01 2022-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Sorbent based on modified chitosan

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11286172B2 (en) 2017-02-24 2022-03-29 BWXT Isotope Technology Group, Inc. Metal-molybdate and method for making the same
KR102285592B1 (en) * 2018-10-26 2021-08-04 재단법인 바이오나노헬스가드연구단 Composition for adsorbing of clinical specimen comprising glycopolymers, preparation method thereof and use the same
CN109908876B (en) * 2019-04-22 2022-04-08 盐城工学院 Preparation method and application of chitosan-based bionic adsorption gel doped with polysaccharide nano-crystallites
WO2022119207A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-09 주식회사 엘지화학 Method for manufacturing super absorbent polymer
CN112967830B (en) * 2021-02-01 2024-01-16 原子高科股份有限公司 Beta plane source preparation method and beta plane source
CN113667144B (en) * 2021-08-20 2023-05-02 四川轻化工大学 Composite hydrogel array for visually detecting metal ions and preparation method and application thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208166A (en) * 1991-02-28 1993-05-04 Saunders Mary S Reactive chitosan coated articles and test kit for immunoassay
RU2065877C1 (en) * 1995-09-18 1996-08-27 Дальневосточный технический институт рыбной промышленности и хозяйства Process for preparing affinic sorbent for purifying proteinases
US20130039822A1 (en) * 2011-03-17 2013-02-14 Perma-Fix Environmental Services, Inc. Preparation of chitosan-based microporous composite material and its applications
RU2520444C2 (en) * 2010-02-22 2014-06-27 Сентрал Мичиган Юниверсити Sorbent based on cross-linked polymer and carbon for removal of heavy metals, toxic materials and carbon dioxide

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5599916A (en) * 1994-12-22 1997-02-04 Kimberly-Clark Corporation Chitosan salts having improved absorbent properties and process for the preparation thereof
US6764981B1 (en) * 2003-03-21 2004-07-20 Halliburton Energy Services, Inc. Well treatment fluid and methods with oxidized chitosan-based compound
US7007752B2 (en) * 2003-03-21 2006-03-07 Halliburton Energy Services, Inc. Well treatment fluid and methods with oxidized polysaccharide-based polymers
AU2009240513B2 (en) * 2008-04-24 2015-03-26 Medtronic, Inc. Chitosan-containing protective composition
CN102695500A (en) * 2009-11-09 2012-09-26 聚光灯技术合伙有限责任公司 Polysaccharide based hydrogels
US9833767B2 (en) * 2010-07-02 2017-12-05 Indian Council Of Agricultural Research Superabsorbents and the method(s) of obtaining the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208166A (en) * 1991-02-28 1993-05-04 Saunders Mary S Reactive chitosan coated articles and test kit for immunoassay
RU2065877C1 (en) * 1995-09-18 1996-08-27 Дальневосточный технический институт рыбной промышленности и хозяйства Process for preparing affinic sorbent for purifying proteinases
RU2520444C2 (en) * 2010-02-22 2014-06-27 Сентрал Мичиган Юниверсити Sorbent based on cross-linked polymer and carbon for removal of heavy metals, toxic materials and carbon dioxide
US20130039822A1 (en) * 2011-03-17 2013-02-14 Perma-Fix Environmental Services, Inc. Preparation of chitosan-based microporous composite material and its applications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768701C1 (en) * 2021-04-01 2022-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Sorbent based on modified chitosan

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017120833A3 (en) 2019-03-21
WO2016081675A1 (en) 2016-05-26
AU2015349895A1 (en) 2017-06-01
JP2017536980A (en) 2017-12-14
RU2017120833A (en) 2018-12-19
EP3221265A1 (en) 2017-09-27
AU2015349895B2 (en) 2019-08-29
BR112017009560A2 (en) 2018-02-27
EP3221265A4 (en) 2018-08-01
KR20170088892A (en) 2017-08-02
JP6746577B2 (en) 2020-08-26
MX2017006477A (en) 2017-09-12
CA2967391C (en) 2023-08-01
CA2967391A1 (en) 2016-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101967005B1 (en) Preparation of chitosan-based microporous composite material and its applications
RU2700051C2 (en) Sorbent containing microporous material, and method for production thereof
US10500564B2 (en) Preparation of chitosan-based microporous composite material and its applications
Majidnia et al. Evaluation of cesium removal from radioactive waste water using maghemite PVA–alginate beads
Wang et al. Adsorption and desorption of Sr (II) ions in the gels based on polysaccharide derivates
Mohamed et al. Encapsulation of starch hydrogel and doping nanomagnetite onto metal-organic frameworks for efficient removal of fluvastatin antibiotic from water
Mu et al. Efficient removal of Cs+ and Sr2+ from aqueous solution using hierarchically structured hexagonal tungsten trioxide coated Fe3O4
Xie et al. Radiation-induced surface modification of silanized silica with n-alkyl-imidazolium ionic liquids and their applications for the removal of ReO4− as an analogue for TcO4−
US20150139870A1 (en) Preparation of chitosan-based microporous composite material and its applications
Yin et al. Biogene-derived aerogels for simultaneously selective adsorption of uranium (VI) and strontium (II) by co-imprinting method
Anirudhan et al. Preparation, characterization and adsorption behavior of tannin-modified poly (glycidylmethacrylate)-grafted zirconium oxide-densified cellulose for the selective separation of bovine serum albumin
EP3774024A1 (en) Preparation of chitosan-based microporous composite material and its applications
Dong et al. A comparative study of immobilizing ammonium molybdophosphate onto cellulose microsphere by radiation post-grafting and hybrid grafting for cesium removal
Zhu et al. Space and structure activation of collagen fiber for high efficient capture iodine in off-gas
Bratskaya et al. Cryogels of carboxyalkylchitosans as a universal platform for the fabrication of composite materials
Xie et al. Radiation synthesis of ionic liquid–functionalized silica-based adsorbents: a preliminary investigation on its application for removal of ReO 4− as an analog for TcO 4−
JP2020203287A (en) Scavenger for removing radioactive material and method for manufacturing the same
Bok-Badura et al. Highly efficient copper hexacyanoferrate-embedded pectin sorbent for radioactive cesium ions removal
Park et al. Generation of multi-functional core-shell adsorbents: simultaneous adsorption of cesium, strontium and rhodamine B in aqueous solution
Hu et al. Efficient simultaneous removal of U (VI) and Cu (II) from aqueous solution using core–shell nZVI@ SA/CMC-Ca beads
Jeon et al. Removal of cesium ions from waste solution using sericite incorporated into nickel hexacyanoferrate
El-Masry et al. Sorption of some rare earth elements from aqueous solutions using copolymer/activated carbon composite: multivariate optimization approach
Arcos-Arévalo et al. Removal of fluoride from aqueous solutions using chitosan cryogels
Helal et al. Removal of Eu3+ from simulated aqueous solutions by synthesis of a new composite adsorbent material
Abdelmonem et al. Radiation synthesis of chitosan/poly (acrylamide-co-maleic acid) hydrogel for the removal of 152+ 154Eu (III) ions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201120