RU2741009C9 - Способ разделения лютеция и иттербия методом хроматографии - Google Patents

Способ разделения лютеция и иттербия методом хроматографии Download PDF

Info

Publication number
RU2741009C9
RU2741009C9 RU2020130005A RU2020130005A RU2741009C9 RU 2741009 C9 RU2741009 C9 RU 2741009C9 RU 2020130005 A RU2020130005 A RU 2020130005A RU 2020130005 A RU2020130005 A RU 2020130005A RU 2741009 C9 RU2741009 C9 RU 2741009C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ytterbium
lutetium
separation
column
solution
Prior art date
Application number
RU2020130005A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2741009C1 (ru
Inventor
Евгений Анатольевич Козлитин
Виталий Витальевич Милютин
Любовь Александровна Фирсова
Олег Викторович Харитонов
Михаил Васильевич Логунов
Original Assignee
Линчевский Дмитрий Александрович
Линчевский Александр
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Линчевский Дмитрий Александрович, Линчевский Александр filed Critical Линчевский Дмитрий Александрович
Priority to RU2020130005A priority Critical patent/RU2741009C9/ru
Priority to CA3192389A priority patent/CA3192389A1/en
Priority to KR1020237008616A priority patent/KR20230080400A/ko
Priority to PCT/RU2020/000691 priority patent/WO2022055386A1/ru
Priority to US18/025,845 priority patent/US20230357890A1/en
Priority to EP20953452.8A priority patent/EP4212228A1/en
Priority to AU2020467137A priority patent/AU2020467137A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2741009C1 publication Critical patent/RU2741009C1/ru
Publication of RU2741009C9 publication Critical patent/RU2741009C9/ru
Priority to ZA2023/03490A priority patent/ZA202303490B/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/42—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the development mode, e.g. by displacement or by elution
    • B01D15/424—Elution mode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
    • B01D15/1864—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns using two or more columns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
    • B01D15/1864—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns using two or more columns
    • B01D15/1871—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns using two or more columns placed in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/36—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
    • B01D15/361—Ion-exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/36—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
    • B01D15/361—Ion-exchange
    • B01D15/362—Cation-exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/42—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the development mode, e.g. by displacement or by elution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/42—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the development mode, e.g. by displacement or by elution
    • B01D15/424—Elution mode
    • B01D15/426—Specific type of solvent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/22—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by physical processes, e.g. by filtration, by magnetic means, or by thermal decomposition
    • C22B3/24—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by physical processes, e.g. by filtration, by magnetic means, or by thermal decomposition by adsorption on solid substances, e.g. by extraction with solid resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/42—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by ion-exchange extraction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B59/00—Obtaining rare earth metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области разделения редкоземельных элементов хроматографией, а именно к способу разделения лютеция и иттербия из кислых растворов переработки облученных мишеней иттербия-176 путем ионообменной хроматографии. Способ включает сорбцию на катионите и элюирование лютеция и иттербия раствором комплексона при повышенной температуре с использованием системы, состоящей из, по меньшей мере, двух последовательно соединенных колонн с уменьшающимся диаметром, заполненных сульфокатионитом в медной или никелевой форме. Разделение иттербия и лютеция проводят в присутствии двухвалентного иона стабильного элемента-интеркалятора, выбранного из группы кобальта, свинца или цинка, взятого в количестве в мг-экв, составляющем не менее 80% от общей емкости (в мг-экв) последней колонны. В качестве элюента используют раствор этилендиаминтетрауксусной кислоты или нитрилотриуксусной кислоты. Техническим результатом является повышение степени хроматографического разделения лютеция и иттербия из кислых растворов от переработки мишени иттербия-176. 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 6 пр.

Description

Изобретение относится к способам разделения лютеция и иттербия и может быть использовано при переработке облученной мишени иттербия-176 с получением чистых соединений лютеция-177 без носителя для ядерной медицины, а также в химической технологии для получения очищенных соединений иттербия и лютеция.
Известен способ разделения ионов лютеция и иттербия методом экстракционной хроматографии, включающий сорбцию и последующее элюирование лютеция и иттербия кислотами различной концентрации на колонне. Для сорбции используют носитель, импрегнированный экстрагентом, селективным к РЗЭ (US 6716353, 2004).
Недостатком способа является невозможность переработки иттербиевых мишеней массой более 10 мг вследствие низкой емкости носителей и ухудшения разделения при увеличении массы мишени, высокие потери целевого компонента из-за частичного наложения зон элюируемых элементов друг на друга, а также использование органических экстрагентов.
Известен способ разделения лютеция и иттербия методом ионообменной хроматографии на нескольких колонках, включающий сорбцию ионов на КН4-форме катионообменной смолы, элюирование лютеция и иттербия раствором комплексона, выбранным из 2-гидроксиизомасляной кислоты, лимонной кислоты, бутирата, цитрата. ЭДТА, элюирование лютеция с последней колонны концентрированной минеральной кислотой (US 9816156, 2017).
Недостатком данного способа является невозможность переработки иттербиевых мишеней массой более 10 мг из-за значительного снижения степени разделения ионов при увеличении массы мишени, а также многостадийность процесса.
Известен способ разделения 177Lu и 176Yb хроматографическим методом, согласно которому после сорбции исходного раствора производят первоначальное элюирование с ионообменной колонки 177Lu, оставляя иттербий на этой колонке, направляют элюат на вторую ионообменную колонку, где сорбируют I77Lu, элюат со второй колонки направляют в отходы, после чего элюируют со второй колонки 177Lu. В качестве элюента используют раствор альфа-изомаслянной кислоты (RU 2542733, 2015).
Недостатком данного способа является невозможность переработки иттербиевых мишеней массой более 10 мг вследствие серьезного ухудшения разделения при увеличении массы мишени, а, следовательно, высоких потерь целевого компонента из-за частичного наложения друг на друга зон элюируемых элементов.
Известен способ разделения лютеция и иттербия методом ионообменной хроматографии, включающий сорбцию и элюирование лютеция и иттербия раствором комплексона, выбранного из альфа-гидроксиизобутирата аммония или этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), на попарно соединенных колоннах, заполненных катионообменной смолой. Способ предусматривает, как минимум, две или более стадий сорбции и элюирования, что позволяет перерабатывать иттербиевые мишени массой до нескольких грамм, поскольку на каждой следующей стадии количество макрокомпонента (иттербия) в сорбируемой (элюируемой) смеси элементов уменьшается (RU 2573475, 2016).
Недостатком данного способа является длительность процесса из-за его многостадийности. При уменьшении количества стадий наблюдается частичное наложение друг на друга зон элюируемых элементов, что неизбежно приводит к потерям лютеция.
Известен способ разделения лютеция и иттербия методом ионообменной хроматографии включающий сорбцию и элюирование лютеция и иттербия раствором комплексона, в частности, этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), на соединенных колоннах, заполненных катионообменной смолой, насыщенной ионом-замедлителем, в частности Cu (II) или Fe (III). (В.Д. Косынкин и др. «Разделение лютеция и иттербия методом ионообменной хроматографии». Атомная энергия, 2016, т.121, №6, с. 346-350).
Недостатком способа являются высокие потери целевых компонентов из-за наложения друг на друга зон элюируемых элементов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ разделения лютеция и иттербия методом ионообменной хроматографии, включающий сорбцию и элюирование лютеция и иттербия раствором комплексона, в частности, этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), на двух или более последовательно присоединяемых колоннах с уменьшающимся диаметром, заполненных катионообменной смолой, насыщенной ионом-замедлителем, выбранным из Cu (II) или Ni (II), при повышенной температуре. Способ предусматривает, что скорость элюирования (мл-мин/см) определяется по колонне, по которой движется передний фронт целевых компонентов, и остается постоянной в течение всего процесса элюирования. Последовательное подключение нескольких колонн обеспечивает требуемое количество полос разделения в системе, а использование колонн с последовательно уменьшающимся диаметром позволяет формировать вытянутые зоны элементов с минимальным взаимным наложением. Емкость смолы в первой (сорбционной) колонне соответствует максимальной массе мишени, на которую рассчитана система (В.М. Гелис и др., «Выбор оптимальных условий разделения иттербия и лютеция методом вытеснительной комплексообразовательной хроматографии», Журнал прикладной химии, 2005, т. 78, №9, с. 1444-1450).
Недостатком этого способа является неэффективность переработки облученных иттербиевых мишеней, поскольку разница масс материнского и дочернего элементов настолько велика, что даже при максимальном количестве полос разделения и вытягивании зон разделяемых элементов наблюдается наложение зон разделяемых элементов друг на друга. Следовательно, недостатком способа, выбранного нами в качестве прототипа, является невозможность выделения в чистом виде микрокомпонента лютеция на фоне макроколичеств иттербия в облученной мишени.
Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа хроматографического разделения ионов лютеция и иттербия из растворов переработки облученных иттербиевых мишеней практически любой массы, обеспечивающего повышенную степень разделения упомянутых ионов за счет исключения взаимного наложения зон разделяемых элементов.
Поставленная задача решается заявленным способом разделения лютеция и иттербия из кислых растворов переработки облученных мишеней иттербия-176 путем ионообменной хроматографии, включающий сорбцию на катионите и элюирование лютеция и иттербия раствором комплексона с использованием системы, состоящей из, по меньшей мере, двух последовательно соединенных колонн с уменьшающимся диаметром, заполненных сульфокатионитом в медной или никелевой форме, при этом разделение иттербия и лютеция проводят в присутствии двухвалентного иона стабильного элемента-интеркалятора, выбранного из группы кобальта, свинца или цинка, взятом в количестве мг-экв, равном не менее 80% общей емкости последней колонны, при этом в качестве элюента используют раствор этилендиаминтетрауксусной кислоты или нитрилотриуксусной кислоты.
Согласно способу, элемент-интеркалятор вводят в процесс либо предварительно на стадии перевода сульфокатионита в медную или никелевую форму, либо в раствор на стадии сорбции или элюирования.
Предпочтительно, что в качестве элюента используют растворы кислот этилендиаминтетрауксусной или нитрилотриуксусной кислоты с концентрацией 0,04-0,08 моль/л и рН=5-9.
Предпочтительно, температура на стадии элюирования составляет 70-80°С.
Оптимальное количество последовательно соединенных колонн и их размеры, включая диаметр и высоту, подбирают известными специалистам способами, с учетом состава исходного раствора, подаваемого на хроматографическое разделение, а также требуемой чистоты целевых продуктов, например, методом, описанным в выбранном прототипе.
Техническим результатом, достигаемым в объеме признаков независимого пункта формулы, является повышение степени хроматографического разделения лютеция и иттербия, в том числе из растворов от переработки мишени иттербия-176 любой массы.
Заявленный технический результат относительно прототипа достигается за счет экспериментального подбора вводимых элементов-интеркаляторов, выбранных из кобальта, свинца или цинка в двухвалентном состоянии, а также подбора в качестве комплексона заявленных элюентов. При использовании в качестве элюента растворов этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) или нитрилотриуксусной кислоты (ΗΤΑ), именно заявленные элементы-интеркаляторы вклиниваются между зонами лютеция и иттербия и полностью изолируют их друг от друга. Количество вводимого интеркалятора - не менее 80% от емкости последней разделительной колонны, является существенным признаком. Введение интеркалятора в количестве меньше заявленного приводит к снижению качества разделения за счет сближения зон разделяемых элементов, то есть, не обеспечивает достижения технического результата.
Следует отметить, что введение элемента-итеркалятора в любом количестве от и 80% более от емкости последней разделительной колонны однозначно приводит к достижению заявленного технического результата, обеспечивая повышение степени хроматографического разделения лютеция и иттербия относительно прототипа. Максимальное количество элемента-итеркалятора нами не ограничивается, поскольку может быть подобрано специалистом в каждом конкретном случае с учетом экономических соображений и требуемой чистоты получаемых продуктов. В приведенных ниже примерах максимальное количество введенного элемента-интеркалятора составило 120%, как экономически выгодное.
Из уровня техники известна принципиальная возможность использования подвижных интеркаляторов для разделения некоторых радионуклидов (О.В. Харитонов и др., Выделение и разделение радионуклидов методом вытеснительной комплексообразовательной хроматографии, Сорбционные и хроматографические процессы, 2016, т. 16, №3, с. 291-305). В данной публикации приведены сведения о разделении на сульфокатионите радионуклидов из растворов, образующихся в результате переработки отработавшего ядерного топлива, а также облученных мишеней с выделением Gd-153, Cf-252, Bk-249. Установлено, что упомянутые радиоактивные элементы целесообразно элюировать растворами ДТПА или ЭДТА с добавками лимонной кислоты в присутствии интеркаляторов Cd2+, Zn2+. В статье сделан вывод, что для разделения произвольной пары ионов редкоземельных или трансурановых элементов с образованием собственных полос (зон) на хроматограмме в каждом варианте необходимо установить индивидуальные условия процесса разделения, включая состав элюента и элемент-интеркалятор, обеспечивающий изолирование друг от друга зон выделения конкретных разделяемых элементов. Вывод о невозможности экстраполирования результатов, полученных для одних пар ионов на другие пары ионов, подлежащие разделению, можно также сделать из статей: Э.А. Чувелева и др., «Выделение гадолиния-153 из облученных европиевых мишеней хроматографическим методом с использованием разделяющих ионов». Радиохимия, 1995, т. 37 №6, с. 522-527; Л.А. Фирсова и др., «Выделение гольмия из эрбиевой мишени хроматографическим методом с использованием разделяющего иона». Журнал физической химии, 1997, т. 71, №10, с. 1882-1884.
Использование интеркалятора при хроматографическом разделении лютеция и иттербия не известно из уровня техники. При этом, учитывая высокие константы комплексообразования самых дальних элементов редкоземельного ряда с этилендиаминтетрауксусной и нитрилотриуксусной кислотами, возможность использования выбранных элементов-интеркаляторов при хроматографическом разделении лютеция и иттербия является не очевидной. Тем более, на основе известного уровня техники не представлялось возможным предположить, что проведение процесса разделения данных элементов в присутствии двухвалентных ионов, выбранных из кобальта, свинца или цинка, обеспечит значительное повышение степени разделения данных ионов из растворов переработки облученной мишени иттрербия-176 независимо от массы мишени.
Таким образом, совокупность признаков, включенных в формулу изобретения, является новой, обеспечивая получение технического результата, являющегося неочевидным с учетом сведений, известных из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного изобретения условиям патентоспособности новизна и изобретательский уровень.
Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается следующими примерами.
Достижение технического результата подтверждено ниже на представленных фигурах и в таблице.
На фиг. 1 представлена хроматограмма разделения смеси Yb-Lu без интеркалятора на сульфокатионите Токем-308. Состав элюента -0,05 моль/л ΗΤΑ, рН-7,7.
На фиг. 2 представлена хроматограмма разделения смеси Yb-Lu с интеркалятором (Со) на сульфокатионите Токем-308. Состав элюента - 0,04 моль/л ЭДТА, рН-5,0.
На фиг. 3 представлена хроматограмма разделения смеси Yb-Lu с интеркалятором (Со) на сульфокатионите Токем-308. Состав элюента - 0,04 моль/л ΗΤΑ, рН-7,7.
На фиг. 4 представлена хроматограмма разделения смеси Yb-Lu с интеркалятором (Zn) на сульфокатионите КУ-2х8. Состав элюента - 0,04 моль/л ЭДТА, рН-5,7.
На фиг. 5 представлена хроматограмма разделения смеси Yb-Lu с интеркалятором (Pb) на сульфокатионите Токем 308. Состав элюента - 0,08 моль/л ΗΤΑ, рН-7,7.
На фиг. 6 представлена хроматограмма разделения смеси Yb-Lu с интеркалятором (Pb) на сульфокатионитеCromaliteCGC200х8. Состав элюента - 0,08 моль/л ΗΤΑ, рН-8,7.
Примеры
Пример 1 (прототип)
Разделение 400 мг иттербия и индикаторных количеств (~1 МБк) лютеция-177 проводили на двух последовательно соединенных колоннах диаметром 9 мм и 6 мм, заполненных сульфокатионитом Токем 308 в никелевой форме с зернением 0,22 мм. Первая колонна заполнена 50 мл, вторая - 20 мл сульфокатионита. Разделяемую смесь сорбировали на первой колонне из азотнокислого раствора, содержащего 400 мг Yb и ~1 МБк Lu-177, рН -2 при температуре 20-25°С.
После сорбции первую колонну промывали дистиллированной водой и пропускали раствор элюента - 0,05 моль/л ΗΤΑ, рН-7,7 со скоростью 4 мл-мин/см2 при температуре 70°С. Когда фронт лютеция приближался к низу колонны, подсоединяли вторую колонну. Раствор на выходе из второй колонны собирали по фракциям и определяли в нем концентрацию ионов иттербия и удельную активность лютеция-177.
Пример 2
Разделение 54 мг иттербия и индикаторных количеств (~1 МБк) лютеция-177 проводили на двух последовательно соединенных колоннах диаметром 8 мм и 6,5 мм соответственно, заполненных сульфокатионитом Токем 308 в медной форме с зернением 0,22 мм. Первая колонна заполнена 42 мл сульфокатионита, вторая колонна - 13 мл сульфокатионита. Общая емкость катионита во второй колонне - около 26 мг-экв. Разделяемую смесь сорбировали на первой колонне из азотнокислого раствора, содержащего 54 мг Yb и ~1 МБк Lu-177, рН-2 при температуре 20-25°С. Интеркалятор - кобальт в количестве 31 мг-экв (120% от общей емкости последней колонны) вносили на стадии перевода первой колонны в медную форму.
После сорбции первую колонну промывали дистиллированной водой, пропускали раствор элюента - 0,04 моль/л ЭДТА, рН-5,0 со скоростью 4 мл-мин/см при температуре 80°С. Когда фронт лютеция приближался к низу колонны, подсоединяли вторую колонну. Раствор на выходе из последней колонны собирали по фракциям и определяли в нем концентрацию ионов иттербия и удельную активность лютеция-177.
Пример 3
Разделение 250 мг иттербия и индикаторных количеств (~1 МБк) лютеция-177 проводили на трех последовательно соединенных колоннах диаметром 10; 6 и 3,4 мм соответственно, заполненных сульфокатионитом Токем-308 в никелевой форме с зернением 0,22 мм. Первая колонна заполнена 72 мл, вторая и третья колонны - 40 и 10 мл сульфокатионита соответственно. Общая емкость катионита в третьей колонне - около 20 мг-экв. Разделяемую смесь сорбировали на первой колонне из азотнокислого раствора, содержащего 250 мг Yb и ~1 МБк Lu-177, рН -2 при температуре 20-25°С. Интеркалятор - кобальт в количестве 20 мг-экв (100% от общей емкости последней колонны) вносили на стадии сорбции добавлением в исходный раствор.
После сорбции первую колонну промывали дистиллированной водой и пропускали раствор элюента - 0,04 моль/л ΗΤΑ, рН-7,7 со скоростью 4 мл-мин/см при температуре 70°С. Когда фронт лютеция приближался к низу колонны, подсоединяли каждую последующую колонну. Раствор на выходе из последней колонны собирали по фракциям и определяли в нем концентрацию ионов иттербия и удельную активность лютеция-177.
Пример 4
Разделение 400 мг иттербия и индикаторных количеств (~1 МБк) лютеция-177 проводили на двух последовательно соединенных колоннах диаметром 8 мм и 6,5 мм, заполненных сульфокатионитом КУ-2х8 в медной форме с зернением 0,125-0,25 мм. Первая колонна заполнена 42 мл, вторая -13 мл сульфокатионита. Общая емкость катионита во второй колонне около 26 мг-экв. Разделяемую смесь сорбировали на первой колонне из азотнокислого раствора, содержащего 400 мг Yb и ~1 МБк Lu-177, рН-2 при температуре 20-25°С. Дополнительно в раствор элюента вносили ион-интеркалятор (Zn) в количестве 21 мг-экв (80% от общей емкости последней колонны).
После сорбции первую колонну промывали дистиллированной водой и пропускали раствор элюента - 0,04 моль/л ЭДТА, рН-5,7 со скоростью 4 мл-мин/см при температуре 80°С. Когда фронт лютеция приближался к низу колонны, подсоединяли вторую колонну. Раствор на выходе из второй колонны собирали по фракциям и определяли в нем концентрацию ионов иттербия и удельную активность лютеция-177.
Пример 5
Разделение 400 мг иттербия и индикаторных количеств (~1 МБк) лютеция-177 проводили на трех последовательно соединенных колоннах диаметром 10; 6 и 4,4 мм соответственно, заполненных сульфокатионитом Токем 308 в никелевой форме с зернением 0,22 мм. Первая колонна заполнена 72 мл, вторая и третья колонны - 40 и 12 мл сульфокатионита соответственно. Общая емкость катионита в третьей колонне около 24 мг-экв. Разделяемую смесь сорбировали на первой колонне из азотнокислого раствора, содержащего 400 мг Yb и ~1 МБк Lu-177, рН-2 при температуре 20-25°С.
После сорбции первую колонну промывали дистиллированной водой, пропускали раствор элюента - 0,08 моль/л ΗΤΑ, рН-7,7 со скоростью 4 мл-мин/см при температуре 70°С. Дополнительно в раствор элюента вносили ион-интеркалятор (Pb) в количестве 21 мг-экв (88% от общей емкости последней колонны). Когда фронт лютеция приближался к низу колонны, подсоединяли каждую последующую колонну. Раствор на выходе из последней колонны собирали по фракциям и определяли в нем концентрацию ионов иттербия и удельную активность лютеция-177.
Пример 6
Разделение 5,4 г иттербия и индикаторных количеств (~1 МБк) лютеция-177 проводили на четырех последовательно соединенных колоннах диаметром 16; 10; 6 и 4,4 мм соответственно, заполненных сульфокатионитом CromaliteCGC200×8 в никелевой форме с зернением 0,15-0,30 мм. Первая колонна заполнена 180 мл, вторая, третья и четвертая колонны - 72, 40 и 12 мл сульфокатионита соответственно. Общая емкость катионита в четвертой колонне - около 24 мг-экв. Разделяемую смесь сорбировали на первой колонне из азотнокислого раствора, содержащего 5,4 мг Yb и ~1МБк Lu-177, рН -2 при температуре 20-25°С.
После сорбции первую колонну промывали дистиллированной водой и пропускали раствор элюента - 0,08 моль/л ΗΤΑ, рН-8,7 со скоростью 4 мл-мин/см2 при температуре 80°С. Дополнительно в раствор элюента вносили ион-интеркалятор (Pb) в количестве 21 мг-экв (88%) от общей емкости последней колонны). Когда фронт лютеция приближался к низу колонны, подсоединяли каждую последующую колонну. Раствор на выходе из последней колонны собирали по фракциям и определяли в нем концентрацию ионов иттербия и удельную активность лютеция-177.
Эффективность разделения смеси Yb-Lu по заявленному способу по сравнению с прототипом приведена в таблице.
Figure 00000001
Данные, представленные на фиг. 1-6 и в таблице, показывают, что при хроматографическом разделении раствора, содержащего макроколичества Yb и микроколичества Lu, осуществляемом в соответствии с заявленным изобретением, достигается более высокая по сравнению с прототипом, эффективность разделения пары Yb/Lu. В таблице указано содержание Yb, оставшееся в Lu в % по массе от его исходного количества. Из данных таблицы следует, что эффективность разделения заявленной пары ионов, достигнутая в конкретных примерах по предложенному изобретению в 6-160 раз выше, чем в прототипе. Из примеров видно, что эффективное разделение иттербия и лютеция достигается независимо от массы исходной мишени иттербия-176, в то время как проведение разделения иттербия и лютеция в условиях прототипа дает неудовлетворительные результаты из-за наложения зон (полос) данных ионов.
Предложенный способ может быть осуществлен, как в варианте обычной вытеснительной хроматографии, так и в варианте высокоскоростной хроматографии под давлением, что расширяет ассортимент эффективных способов разделения ионов лютеция и иттербия.

Claims (4)

1. Способ разделения лютеция и иттербия из кислых растворов переработки облученных мишеней иттербия-176 путем ионообменной хроматографии, включающий сорбцию на катионите и элюирование лютеция и иттербия раствором комплексона при повышенной температуре с использованием системы, состоящей из, по меньшей мере, двух последовательно соединенных колонн с уменьшающимся диаметром, заполненных сульфокатионитом в медной или никелевой форме, отличающийся тем, что разделение иттербия и лютеция проводят в присутствии двухвалентного иона стабильного элемента-интеркалятора, выбранного из группы кобальта, свинца или цинка, взятого в количестве в мг-экв, составляющем не менее 80% от общей емкости (в мг-экв) последней колонны, а в качестве элюента используют раствор этилендиаминтетрауксусной кислоты или нитрилотриуксусной кислоты.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что элемент-интеркалятор вводят в процесс либо предварительно на стадии перевода сульфокатионита в медную или никелевую форму, либо в раствор на стадии сорбции или элюирования.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элюента используют растворы этилендиаминтетрауксусной или нитрилотриуксусной кислоты с концентрацией 0,04-0,08 моль/л при рН=5-9.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что элюирование лютеция и иттербия проводят при температуре 70-80°С.
RU2020130005A 2020-09-11 2020-09-11 Способ разделения лютеция и иттербия методом хроматографии RU2741009C9 (ru)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130005A RU2741009C9 (ru) 2020-09-11 2020-09-11 Способ разделения лютеция и иттербия методом хроматографии
CA3192389A CA3192389A1 (en) 2020-09-11 2020-12-15 Method for separating lutetium and ytterbium using chromatography
KR1020237008616A KR20230080400A (ko) 2020-09-11 2020-12-15 크로마토그래피를 사용하여 루테튬과 이테르븀을 분리하는 방법
PCT/RU2020/000691 WO2022055386A1 (ru) 2020-09-11 2020-12-15 Способ разделения лютеция и иттербия методом хроматографии
US18/025,845 US20230357890A1 (en) 2020-09-11 2020-12-15 Method for separating lutetium and ytterbium using chromatography
EP20953452.8A EP4212228A1 (en) 2020-09-11 2020-12-15 Method for separating lutetium and ytterbium using chromatography
AU2020467137A AU2020467137A1 (en) 2020-09-11 2020-12-15 Method for separating lutetium and ytterbium using chromatography
ZA2023/03490A ZA202303490B (en) 2020-09-11 2023-03-10 Method for separating lutetium and ytterbium using chromatography

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130005A RU2741009C9 (ru) 2020-09-11 2020-09-11 Способ разделения лютеция и иттербия методом хроматографии

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2741009C1 RU2741009C1 (ru) 2021-01-22
RU2741009C9 true RU2741009C9 (ru) 2021-06-22

Family

ID=74213369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020130005A RU2741009C9 (ru) 2020-09-11 2020-09-11 Способ разделения лютеция и иттербия методом хроматографии

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230357890A1 (ru)
EP (1) EP4212228A1 (ru)
KR (1) KR20230080400A (ru)
AU (1) AU2020467137A1 (ru)
CA (1) CA3192389A1 (ru)
RU (1) RU2741009C9 (ru)
WO (1) WO2022055386A1 (ru)
ZA (1) ZA202303490B (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101451907B1 (ko) * 2013-02-12 2014-10-22 한국원자력연구원 역상 액체크로마토그래피를 이용한 루테튬-177의 분리방법
RU2542733C1 (ru) * 2013-08-30 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Способ получения радиоизотопа лютеций-177
RU2573475C2 (ru) * 2011-07-15 2016-01-20 Итм Изотопен Технологиен Мюнхен Аг СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ 177Lu, СВОБОДНЫХ ОТ НОСИТЕЛЯ, А ТАКЖЕ СОЕДИНЕНИЯ 177Lu, СВОБОДНЫЕ ОТ НОСИТЕЛЯ
RU2574921C1 (ru) * 2014-10-02 2016-02-10 Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" Способ ионообменного хроматографического разделения лютеция и иттербия

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6716353B1 (en) 2002-10-30 2004-04-06 Ut-Battelle, Llc Method for preparing high specific activity 177Lu

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573475C2 (ru) * 2011-07-15 2016-01-20 Итм Изотопен Технологиен Мюнхен Аг СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ 177Lu, СВОБОДНЫХ ОТ НОСИТЕЛЯ, А ТАКЖЕ СОЕДИНЕНИЯ 177Lu, СВОБОДНЫЕ ОТ НОСИТЕЛЯ
US9816156B2 (en) * 2011-07-15 2017-11-14 ITM Isotopen Technologien München AG Method of manufacturing non-carrier-added high-purity 177Lu compounds as well as non-carrier-added 177Lu compounds
KR101451907B1 (ko) * 2013-02-12 2014-10-22 한국원자력연구원 역상 액체크로마토그래피를 이용한 루테튬-177의 분리방법
RU2542733C1 (ru) * 2013-08-30 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Способ получения радиоизотопа лютеций-177
RU2574921C1 (ru) * 2014-10-02 2016-02-10 Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" Способ ионообменного хроматографического разделения лютеция и иттербия

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GELIS V.M. et al. Choice of optimal conditions for the separation of ytterbium and lutetium by the method of displacement complexation chromatography, Journal of Applied Chemistry, 2005, vol. 78, no. 9, p. 1444-1450. *
V. D. Kosynkin et al. Separation of lutetium and ytterbium by ion exchange chromatography, Atomic Energy, 2016, vol. 121, no. 6, p. 346-350. *
ГЕЛИС В.М. и др. Выбор оптимальных условий разделения иттербия и лютеция методом вытеснительной комплексообразовательной хроматографии, Журнал прикладной химии, 2005, т. 78, номер 9, с. 1444-1450. КОСЫНКИН В.Д. и др. Разделение лютеция и иттербия методом ионообменной хроматографии, Атомная энергия, 2016, т. 121, номер 6, с. 346-350. *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2020467137A1 (en) 2023-05-11
EP4212228A1 (en) 2023-07-19
RU2741009C1 (ru) 2021-01-22
KR20230080400A (ko) 2023-06-07
CA3192389A1 (en) 2022-03-17
ZA202303490B (en) 2024-04-24
WO2022055386A1 (ru) 2022-03-17
US20230357890A1 (en) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4765909A (en) Ion exchange method for separation of scandium and thorium
Wyttenbach et al. Extractions with metal-dithiocarbamates as reagents
US20160053345A1 (en) Process for isolation and purification of astatine-211
RU2741009C9 (ru) Способ разделения лютеция и иттербия методом хроматографии
CN101019194B (zh) 用含冠醚的萃取剂萃取放射性核素
Baulin et al. Acidic phosphoryl podands as components of extraction chromatography material for selective extraction of promethium-147
Usuda et al. Challenges to develop single-column MA (III) separation from HLLW using R-BTP type adsorbents
Dai et al. Homogeneous liquid–liquid extraction of europium from aqueous solution with ionic liquids
JPH03291332A (ja) 希土類元素の分離法
US2956858A (en) Method of separating rare earths by ion exchange
Št’astná et al. Separation of curium from americium using composite sorbents and complexing agent solutions
US3615171A (en) Process of separating yttrium from lanthanide rare earths
Shapovalov et al. Extraction-chromatographic isolation of 90 Y for medical purposes
CN115572841B (zh) 一种从含有Sr(Ⅱ)的溶液中提取Sr(Ⅱ)的萃取方法
Shapovalov et al. A semicountercurrent extraction generator of 90 Y
Cheng et al. Process study on the separation of 99Mo from irradiated natural uranium dioxide
Robert Selvan et al. A new 2-oxy-N, N-dioctylacetamide grafted resin for the separation of trivalent actinides from nitric acid medium
US11798701B2 (en) Purification process for the preparation of non-carrier added copper-64
RU2575881C1 (ru) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРЕПАРАТА АКТИНИЯ 225Ac ИЗ СМЕСИ 228Th И 229Th
RU2574595C1 (ru) Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения и очистки прометия-147 от сопутствующих редкоземельных элементов из азотнокислых растворов
RU2211721C2 (ru) Способ хроматографического разделения редкоземельных и трансплутониевых элементов
Rao et al. Tricyclohexyl phosphate—a unique member in the neutral organo-phosphate family
RU1778076C (ru) Способ получени изотопночистого протактини - 233
Kosyakov et al. Extraction of tetravalent berkelium from nitric acid solutions with trioctylphosphine oxide
RU1778073C (ru) Способ выделени изотопно-чистого нептуни - 239

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
TK49 Information related to patent modified

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 3-2021 FOR INID CODE(S) (73)