Способ выделения калифорния из растворов Советский патент 1990 года по МПК B01J39/06 C01G57/00 

Изобретение относится к хроматогра4 1ческому разделению актинидов и лантанидов, -В частности к способам выделения чистого калифорния из облученных мишеней, который используется в | качестве источников, нейтронов, а также в йаучных исследованиях. В связи с этим предъявляются высокие требования, к чистоте выделяемого калифорния (степень очистки от соседних трансплутониевых элеНентов (ТПЭ) и редкоземельных элементов (РЗЭ) должна быть не менее 99,99%).

Известный способ элютивного хроматографического вьщеления калифорния из смеси кюрия, америция и РЗЭ с помощью раствора цитрата аммония на колонках, заполненш 1х смолой Дауэкс50x8 в аммонийной форме. Недо.статками данного способа являются низкая загрузка колонки по разделяемым элементам (до 10%) а также использрвание растворов хлорной кислоты, что усложняет аппаратурное оформление процесса. Наиболее близким к описываемому является способ выделения калифорния из растворов элюэнтно-хроматографическим методом, включающий их пропускание через сульфокатионит в цинковой форме с последующим элюированием калифорния раствором диэтилентриаминпентаацётата аммония (ДТПА) при повышенной температуре. , По данному способу хроматографическое отделение калифорния от кюрия и америция и от продуктов деления ведут из смеси, содержащей 74,9 г кифия-244, 23,9 г америция-243, 143 г калифориия-252 и продукты делеШ1Я, пропуская ее через две колонки, содержащие 9,5 и 5,2 л катионита Дауэкс-50х8 в Еданковой форме. Элюированйе.ведут раствором ДТПА концентрации 20 г/л при р№, 6 и , - Недостатками данного способа являются низкие коэф циент очистки калифорния от кюрйя (7-10 ) и содержаще калифорния в готовом препарате (30%), а также малая степень концентрирования в элюате (5 -10 мг/мл) и недостаточно высокий его выход (97%) даже при низкой (30%) чистоте. Цепью изобрет(е1ШЯ является повышение степени очистки калифония от сопутствующих примесей кюрия и редко земельных элементов. Поставленная цель достигается описываемь способом выделения калифорния из растворов элюэнтно-хромато гр а ческим методом, включающим их пропускание сначала через сульфокатионит в 1Д1НКОВОЙ форме, затем - через сульфокатионит в 1шкелевой форме находящейся в смеси с цишсовой формой катионита, в относительном количестве, определяемом из соотношения 1 « h/iS(. - .cf 1 - необходимая длина полосы катионита в цинковой форме;h - высота,эквивалентная теоретическЬй тарелке; ,- )йдоля калифорния в кюрин J - «f - Aiftiumxf rr пячлеления J коэф4в1циент разделения ; калифорния и цинка с последунщим злюровашсем калифорния слабощелочилм раствором ДГПА, конкре но раствором с рН 8,2-8,9 при повьи шенной температуре. Отличительным признаком способа является то, что растворы дополнит тельйо пропускают через сульфокатионит в никелевой форме, находящейся в смеси с цинковой формой катионита, а элюирование калифорния ведут слабощелочным раствором ДТПА, Другие отличия способа состоят в том, что относительное количество цинковой формы сульфокатионита в смеси определяют из соотношения 1 -h/lS(C f/CcO/ , „ , Cf « 8 г„ . где 1 - необходимая длина полосы катионита в цинковой форме, см; h - высота, эквивалентная теоретической тарелке, см; . доля калифорния в кюрии; с - коэффициент разделения ка лифорния и цинка, а элюирование калифорния ведут раствором ДТПА с рН 8,2-8,9, Технология способа заключается в следуняцем-, .. Азотнокислый раствор, содержа1191Й калифорний и примеси РЗЭ и ТПЭ пропускают через сульфокатионит в Н форме, после чего его прО1« 1вают дистиллированной водой. Для элкшрования подключают колонку, содержащую сульфокатионит В смешанной цинко-никелевой форме. Количество сорбента в никелевой форме определяют исходя из требуемых для разделения калифорния и кюрия полос, а в цишсовой - исходя из приведенного соотношения, учитывая требуемую чистоту конечного продукта, Элюирование ведут раствором ДТПА с рН 8,2-8,9, оптимально - с 8,3-8,5, при 70с, Приведенные условия являются оптимальнь ми, так как в своей совокупноети приводят к достижению поставленной цели - увеличению степени очистки калифорния от сопутствующих при- .. месей кюрия и РЗЭ, а также к повышению степени концент1Н1рования калифорния в элюате. Применение катионита в смешанной форме обусловливает благоприятный режим вымывания калифорния по отношению к другим ТПЭ и РЗЭ, Калифорний проходит через зону цинка, который не является удерживающим ионом для калифор«ия, и удерживается никелем. Для других ТПЭ и РЗЭ цинк является удерживающим ионом. Поэтому порядок элюирования в случае применения катионита в смешанной, в частности, цинко-никелевой форме следукяцнй: Ni, Cf, Zn, Cm, Am, РЗЭ, Полосы кали форния и .кюрия не следуют друг за др гом, как в способе-прототипе, и не имеют зоны перекрывания, так как разделены зоной цинка, что обеспечивает 100%-ный выход чистого от ТПЭ и ,РЗЭ калифорния. Применение элюента с повьшенным значением рН обусловливает измене- ние коэфймциентов разделения цинккалифорний, что ведёт к уменьшению объема вымывания калифорния. Использование концентрации ДТПА меньше 8 г/л нецелесообразно, так как это уменьшает концентрации на вы ходе всех разделяемых элементой и увеличивает время эксперимента. При использовании концентрации ДТПА выше 12 г/л объем вымывания калифорния ув личивается и ухудшается его отделение от ТПЭ, При рН элюента меньше 8,2 отделе ние калифорния от РЗЭ и ТПЭ проходит с меньшими коэффициентами очистки, И пользование элюента при рН больше-8,9 увеличивает объем вымывания ТГО, что также ухудшает степень очистки калифорния. Оптимальным является интервал значений Н 8,3-8,5, Ниже призеден пример конкретного выполнения способа, в сравнении со способом-про тотипом. Пример Азотнокислый раствор содержащий 0,2 мкг калифорния-252, 1 мкг кюрия-2А4 и 200 мг гольмия-165 фильтруют через колонку, содержащую смолу КУ-2х8 в водородной форме, пос ле чего колонку промывают дистиллированной водой. Для элюирования к этой колонке подключают колонку, содержащую I А нл катионита КУ-2х8 в см шанной цинко-никелевой форме (из них сорбента в цинковой форме 5 мл, сорбента в никелевой форме 9 мл). Заполнение колонки по разделяемым элементам в данном примере составляет 75%, Элкмрование проводят раствором ДТПА концентрации 0 г/л при рН 8;3 и , В процессе хроматографического ра деления смеси калифорний-кюрий-гальмий на катионите в смешанной цинконикелевой форме зоны отдельных тов по колонке распределяются следующим o6pa3OM:Ni, С, Zn, On, Но. Для повьппения чистоты выделяемого калифор ния следует увеличивать зону цинка, т,е, повышать содержание сорбента в цинковой форме по отношению к количеству сорбента в никелевой форме, В данном эксперименте коэффициент очистки калифорния от ккфия составляет 1 -10 ; выход калифорния IOOZ чистота 99,99%, Калифорний вымывается, в объеме 40 мл-, Дпя сравнения было проведено раз- деление этой же смеси по способу-прототипу следуняцим образом: исходную смесь сорб1фуют на катионите КУ-2х8 в водородной форме. Для раздел 1ия данной смеси к этой колонке подключают колонку, содержащую 10 мл катиошг та в Цинковой форме, Элюирование осуществляют раствором ДТПА концентрации 20 г/л, рН 7,5, температура 70 с, В этом случае капифорний не отделяется полностью от кюрия и гольмия, а имеет с ними зону перекрывания, что является причиной низкой очистки калифорния от РЗЭ и ТПЭ. Ка-, лифорний в данном случае вымывается в объеме 100 мл по элютивному механизму, С увеличением количества сор бейта в цинковой форме (с увеличением, числа полос, разделения) происходит увеличение объема вымывания катг форния и еще большее размытие его полосыПредложенный способ может быть использован для выделения больших количеств калифорния, В этом случае калифорний, элнжруясь за никелем, являющимся для него удержнваюофт ионом, будет вымлваться по вытеснительному механизму отдельной полосой с концентрацией 4, 5 мг/мл. Технико-экономические преимущества предлагаемого способа перед способом-прототипом, одновременно являющимся базовым объектом, заключается в следующем. Повышаются коэф4 1Циенты очистки . калифорния по кнфию и америцию ми- . ; нимум на 3 порядка. Увеличивается чистота получаемого препарата калифорния (;j99,99% против 30% по.прототипу). Уменьшается объём вымывания калифорния примерно в 1000 раз. Выход чистого препарата увелич1|г вается до 100%,

Данные преимущества при получении калифорния высокой степени чистоты (99,99%) в небольшом объеме устраня ют последуищие операции доочистки ка лифорния, а также операции выпаривания высокоактивных растворов, содер жащих калифорний что ведёт к экономии материалов, времени, трудовьсх затрат, улучшению условий техники безопасности ,

Данный способ может обеспечить при его внедрении и значительный экономический эффект, определяемый масштабом его использования и количеством получаемого препарата калифорния.

1. СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КАЛИФОРНИЯ ИЗ РАСТВОРОВ элюэнтно хрома тографическим методом, включающий их пропускание через сульфокатионит в цинковой форме с последуюдам элюированием калифорния раствором диэтилентриаминпентаацетата аммония (ДТПА) при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения степени его очистки от сопутствующих примесей кюрия и редкоземельных элементов, растворы дойолнительно пропускают через сульфокатионит в никелевой форме,находящийся в смеси с цинковой формой / катионита, а элюирование ведут слабо-1. щелочным раствором ДТПА. 2. Способ по п., о тли ч а ю щ и и с я тем, что относительное количество цинковой формы сульфокатионита в смеси определяют из соотношения h/ls(Cc /Cc:m) igoTcF ° -г.т L - необходимая длина пологде сы катионита в цинковой форме, см; 1 - высота, эквивалентная . теоретической тарелке. C f/Cctn - доля калифорния в кюрии; el - коэффициент разделения . калифорния и цинка. 3. Способ по ПП.1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что элюироцание ведут раствором ДТПА с рН 8,2-8,9,