[發明專利]一種用螯合交換樹脂分離鋅同位素的方法

無效

• 申請號: 201010106195.X
• 申請日: 2010-02-02
• 公開（公告）號: CN101732993A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 丁興成
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D59/30
• 分類號: B01D59/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明屬于穩定性同位素分離領域，具體涉及到一種用螯合交換樹脂進行鋅同位素分離的方法。

背景技術

鋅在自然界中有五種穩定同位素，其質量數分別為64、66、67、68、70，對應的自然豐度分別為：48.6、27.9、4.1、18.8、0.62％。其中質量數為66、67、68、70的鋅同位素稱為重鋅同位素。鋅的五個同位素由于其外部電子結構分布相近，質量差較小，鋅同位素之間可以互相替代而不影響其所構成的原來物質的性質，故重鋅同位素可以作為核素示蹤技術應用中的示蹤原子廣泛應用于物理化學、生物學、醫藥學、環境科學等諸多領域。

⁷⁰Zn是核電站冷卻水循環系統中的一個重要核素。少量的鋅注入到沸水反應堆核電站(BWR)冷卻水循環體系中能有效降低金屬管道內的放射性。由于核電站冷卻水循環體系中具有很強的放射性，而普通鋅中的⁶⁴Zn經輻照后能轉變成帶有放射性的⁶⁵Zn(T_1/2＝241.3d)，利用普通的鋅會在冷卻水體系中重新引入新的放射源，使鋅作為核電站冷卻水添加劑降低放射性的效果明顯下降，因此需要制備重鋅同位素并將重鋅同位素作為核電站冷卻水的添加劑將是唯一選擇。

目前只采用氣體離心法進行穩定性鋅同位素的分離。此方法雖已達到工業化生產規模，但運行成本很高，分離效率低下，而且受到鋅鹽類型的限制。隨著穩定性鋅同位素應用領域的擴展，此方法極大地限制了鋅同位素需求量日益增加的需要。因此，有必要研究開發新的鋅同位素分離方法，以滿足社會需求量，提高分離效率，減少輔助設備，降低運行成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用螯合交換樹脂作為分離載體，具有較高分離效率，且分離設備簡單，運行成本經濟的鋅同位素的分離方法。

本發明的用螯合交換樹脂分離鋅同位素的方法，是以螯合交換樹脂為分離載體，利用不同鋅同位素在螯合交換樹脂上吸附性能差異的原理進行鋅同位素的分離。其分離包括以下步驟：

1)常溫下先用飽和食鹽水浸泡螯合交換樹脂，再用10倍樹脂體積的2.0mol/L?HCl溶液浸泡10-12小時，濕法裝柱；

2)用強酸溶液配制0.1-0.5mol/L鋅鹽溶液，其中強酸濃度為0.01mol/L，將該溶液吸附到螯合交換樹脂上，使吸附帶長度為40cm；

3)用0.1-0.5mol/L、pH值為7.0-7.5的絡合劑作為淋洗劑進行柱色譜操作，控制淋洗速度為5.8-6.2cm³/h，柱色譜遷移長度為5米；

4)柱色譜操作結束后收集鋅離子流出液；

5)分別用原子吸收分光光度計和等離子體質譜儀檢測流出液中鋅離子的濃度以及同位素豐度，計算⁶⁸Zn/⁶⁴Zn的分離系數。

本發明中，所說的螯合交換樹脂為大孔亞胺二乙酸基螯合交換樹脂。

本發明中，所說的鋅鹽為ZnCl₂、ZnSO₄或Zn(NO₃)₂。所說的強酸為鹽酸、硫酸或硝酸。

所說的絡合劑是乙二胺四乙酸、檸檬酸、蘋果酸或草酸。

本發明的原理如下：

由于自然豐度的鋅具有五個不同質量的同位素原子，在溶液狀態時當不同的鋅同位素和絡合劑發生絡合反應時，鋅離子絡合物的直徑具有一定差異。螯合交換樹脂是一種具有較大吸附容量的樹脂，樹脂骨架上的官能團能與溶液中的鋅離子發生螯合交換反應。在柱色譜法操作中，隨著淋洗劑的持續淋洗，鋅離子在螯合交換樹脂上重復進行吸附解析的動力學過程，由于不同鋅同位素在螯合交換樹脂上的動力學過程存在區別，從而導致鋅同位素的分離。實驗證明具有較大直徑的鋅同位素離子具有較快的吸附解析速度，優先被富集到鋅離子吸附帶的前端溶液中，通過收集流出液前端的餾分實現重鋅同位素的分離。

本發明的有益效果在于：利用本發明所提供的分離方法，具有較高的分離系數，裝置規模小，輔助設備少，運行成本低。本發明提供的方法和氣體離心分離法相比，不受鋅鹽種類的限制，所使用的裝置簡單，操作安全，能適應大規模工業化生產，具有很好的應用前景。

具體實施方式

以下實施例將有助于理解本發明，但不限于本發明的內容。

實施例1