Способы получения радионуклидов для ядерной медицины (стр. 3 из 4)
Экстракция фосфороорганическими экстрагентами, особенно Д2ЭГФК считается наиболие эффективным методом выделения 90Y. Коэффициент разделения может быть 106
В 70-80 г. г. Малинин использовал экстракционно-хроматографический метод для разделения 90Y - 90Sr . Тефлон, пропитанный Д2ЭГФК, используется как сорбент. Вследствие различных коэффициентов распределения радиоактивный Y полностью отделяется от Sr с помощью маленьких обьемов экстрагентов и концентрируется в верхнем слое колонки. Коэффициент распределения (Д) составляет около 104 в 0,1 М НCl для более полного удаления следов Sr . Реэкстракция 90Y из колонки осуществляется 6 М НСl. Скорости подачи растворов составляют 1-5 мл/мин. Этот метод разделения не менее 10 3. Коэффициент разделения может достигать (103)3=109 . Когда разделение повторяется еще раз. Из нашего опыта многолетнего использования этого метода мы можем заключить, что коэффициент разделения может быть не менее чем 2,5*1011 , когда очистка повторяется 3 раза, так что содержание 90Sr в конечном продукте не превышает 4*1010 % . Количество примеси 90Sr в этих экспериментах определялось (после каждой колонки) как прямыми измерениями 90Sr после выдержки образцов до полного распада 90Y в течении 2-3 месяцев, так и путем добавления 85Sr как g-индикатора на каждой стадии очистки. Метод получения 90Y, описанный выше, был очень простым в работе. Но выход продукта на каждой стадии очистки был равен 60-80%. Поэтому конечный выход как правило составлял 35-40%. Кроме того, общее время выделения составляло 18-20 часов, что приводило к значительным потерям 90Y вследствии распвда.
Мы решили использовать полупротивоточный центрифужный экстрактор для улучшения разделения. Вышеупомянутая методика обеспечивает наиболее эффективное обеспечение всех рутинных экстракционных операций, таких как выделение, концентрирование и разделение с наименьшим количеством экстрвкционных стадий.
Характеристические особенности полупротивоточного метода экстракции.
Этот метод заклучается в непрерывной подаче экстрагента в исходный водный раствор, содержащий компоненты, которые должны быть экстрагированы. Проходя через смешанную камеру и сепаратор ( см. рис.1) экстрагент экстрагирует последовательно компоненты смеси в соответствии с уменьшением их коэффициентов распределения (Д2,Д1 ). Органическая фаза может промываться таким же образом, но в током случае менее экстрагируемый компонент вымывается первым (1/ Д1,1/Д2). Оба процесса могут быть описаны следующими уравнениями:
WД2
sag = C/C0 = exp(-——————) (1)
V0 (1+rag*Д2)
Промывка
V*1/Д1
s0 = с/c0 = exp ( - ———————— ) (2)
W0(1+r0*1/Д1)
Где:sag,, s0 – относительные концентрации экстрагируемых или промываемых компонентов в водной (в случае экстракции) и в органической ( в случае промывки) фазах;
С,C0 - исходная и конечная концентрации экстрагируемых компонентов;
с,c0 - исходная и конечная концентрации промываемого компонента;
Д1,Д2 – коэффициенты распределения;
W – скорость подачи экстрагента;
W0– исходный объем экстрагента;
V0- исходный объем водной фазы;
V– скорость подачи промывного раствора;
rag r0 , - фазовоеотношение в эмульсии при экстракции и промывке соответственно:
rag = W / V0 ; r0 = V / W0
Рис.1 Первый центрифужный экстрактор генератора Y-90 (экстракция промывка)
1. Вращающийся корпус.
2. Центральная фиксированная трубка для подачи и удаления исходного раствора 90Sr
3. Трубка для подачи и удаления промывного реагента
4. Трубка для удаления экстракта.
5. Экстракционная камера
6. Промывная камера
7. Камера удаления экстракта
8. Камера смешения
9. Мешалка
10. Сепаратор экстракционной камеры
11. Камера смешения
12. Мешалка
13. Сепоратор промывной камеры
Рис. 2 Второй центрифужный экстрактор генератора 90Y (промывка и реэкстракция)
1. Вращающийся корпус
2. Фиксированная оболочка
3. Центральная фиксированная трубка для подачи экстракта и промывного раствора и удаления отработанного экстракта
4. Трубка гидрозатвора
5. Экстракционная камера
6. Мешалки
7.и 8. Сепаратор с гидрозатвором
9. Проход для удаления промывного раствора и реэкстракта
10. Коллектор для удаления промывного раствора и реэкстракта
11. Патрубок для удаления промывного раствора и реэкстракта
Основным преимуществом полупротивоточного экстрактора является то, что наименее экстрагируемый или промываемый компонент может быть отделен с любой частотой в одну стадию.
Операции:
1. Экстракция основного продукта.
2. Промывка экстракта.
3. Сбор экстракта.
4. Полупротивоточная промывка от примесей.
5. Удаление промывного раствора и конечного продукта.
Радионуклиды и реагенты
Использовались 0,5 М раствор азотной кислоты, 0,1 М и 6,0 М растворы соляной кислоты. Они были приготовлены из комерческих химически чистых (chemical grade) реактивов и дважды дионизированной воды. Раствор 90Sr без носителя был поставлен В/О “Изотоп”. Раствор 90Sr был предварительно очищен экстракцией Д2ЭГФК : он был пропущен через колонку с тефлоном с нанесенной Д2ЭГФК или центрифужный экстрактор после первого контакта с Д2ЭГФК, как будет описано ниже. Растворы 85Sr и 88Y, поставленныеВ/О
“Изотоп” были использованы для более точного определения коэффициентов распределения иттрия и стронция в системах HNO3 - Д2ЭГФК и Д2ЭГФК – HCl, а также для определения коэффициента очистки 90Y от 90Sr.
-7-
Выделение и очистка 90Y
Таблица 3.
Распределение 90Y (88Y) в опытах на центрифужном экстракторе.
| Характеристика растворов после каждой стадии разделения | Относительная активность,% |
| Исходный раствор 90Y в 0,5 М НNО3, 130 мКи | 100 |
| Исходный раствор 90Y после экстракции | 0,01 |
| Экстракт – 0,25 М Д2ЭГФК в додекане | »100 |
| Экстракт после реэкстракции 90Y | 0,75 |
| Промывка 0,1 м НСl | 6*10-4 |
| Реэкстракция 6,0 М НСl | 98 |
Таблица4.
Распределение 90Sr (85Sr)в опытах на центрифужном экстракторе.
| Характеристика растворов после каждой стадии разделения | Относительная активность,% |
| Исходный раствор 90Sr в 0,5 М НNО3, 120 мКи | 100 |
| Исходный раствор 90Y после экстракции | 99,99 |
| Экстракт – 0,25 М Д2ЭГФК в додекане | 0,01 |
| Экстракт после промывки 0,5 М НNО3 | »1*10-4 |
| Промывка 0,1 м НСl | »1*10-7 |
| Реэкстракция 6,0 М НСl | <1*10-9 |
Таблица 5.
Определение 90Y от 90Sr методом полупротивоточного центрифугирования.
| Исходная активность 90Sr, мКи. | Выход 90Y из 1экстрактора, % | Выход 90Y из 2экстрактора, % | Примесь 90Sr *109,% | Потери 90Y после испарения,% | Конечная активность 90Y, мКи. |
| 88,1 | 99,3 | 97,8 | 4,4 | 9,8 | 83,1 |
| 166,2 | 98,9 | 97,7 | 1,2 | 13,1 | 139,6 |
| 127,0 | 96,8 | 98,3 | 0,8 | 8,8 | 110,2 |
| 132,4 | 94,3 | 97,2 | <0,2 | 7,5 | 112,2 |
| 265,9 | 93,6 | 98,5 | 7,0 | 11,4 | 218,0 |
| 121,6 | 97,0 | 97,3 | <0,2 | 10,5 | 192,7 |
Это средние результаты из 8-12 опытов после загрузки нового раствора 90Sr. Коэффициенты очистки 90Y от 90Sr расчитанные после добавления 85Sr на каждой стадии.