Экстракционное получение 99mТс

Экстракционные генераторы ⁹ '" Тс в разные периоды времени использовались (либо предпринимались попытки их использования) в Великобритании, США, Франции, Чехословакии, Индии, Иране, Австралии и других странах. Они, как правило, представляют собой стационарные установки, способные обеспечивать потребность в препаратах ^99тТс достаточно больших городов.

Традиционная технологическая схема экстракционного получения ^99тТс включает следующие основные операции:

• • растворение облученной мишени ⁹⁹Мо в растворе КОН или NaOH в присутствии окислителей (Н2О2, NaOCl) с последующим введением в полученный раствор К2СО3 в качестве высаливателя;
• 99п>р
• • экстракцию Тс органическим экстрагентом;
• • дистилляцию экстрагента и растворение сухого остатка, содержащего ^99тТс, в физиологическом растворе.

В качестве экстрагента для извлечения ^99тТс обычно применяется метилэтилкетон (МЭК), имеющий температуру дистилляции 76…78 °С и сравнительно легко поддающийся очистке с целью его повторного использования.

Принцип действия экстракционного генератора можно проиллюстрировать схемой, представленной на рис. 6.3 [19]. Установка состоит из экстрактора 1 с мешалкой, куда подается исходный щелочной раствор ⁹⁹Мо и экстрагент. После перемешивания смеси и отслоения органической фазы производят ее отбор в испаритель 2 с помощью заборной трубки, конец которой расположен над границей раздела фаз. Экстрагент отгоняют в сборник 3. После этого в испаритель подают физиологический раствор и производят отбор РФП в виде раствора натрия пертехнетата, Тс.

Рис. 6.3. Схема экстракционного генератора технеция-99т с механическим перемешиванием фаз

В общем случае выход «^П1Тс из экстракционного генератора зависит от эффективности процесса экстракции и величины потерь экстракта с «» 'Те при его отборе. Эффективность экстракции зависит от коэффициента распределения «'» Тс в системе водная фаза — органическая фаза, интенсивности перемешивания и времени контакта фаз. Задача снижения потерь решается в основном за счет сужения диаметра экстрактора в области отбора и использования датчиков контроля уровня экстрагента. Низкий уровень потерь обеспечивают также центрифужные экстракторы (НПО «Радиевый институт»).

Чаще всего для разделения пары ⁹⁹Мо/^99тТс используются прямоточные экстракционные колонны, где связь между величиной выхода 99п>гс _и количеством пропущенного через водную фазу экстрагента определяется уравнением

Здесь А₀- исходная активность «» 'Тс в водной фазе; V₀/V — соотношение объемов экстрагента и водной фазы; Ау- активность выделенного радионуклида; к — константа, имеющая смысл коэффициента распределения.

На рис. 6.4 представлена экспериментальная зависимость изменения выхода Тс из генератора с прямоточным экстрактором от ооъема экстрагента. Из нее следует, что для достижения величины выхода около 85% объем пропущенного экстрагента должен быть равен 120… 130 мл, т. е. должен превышать объем водной фазы. Необходимость в последующем испарении такого большого количества экстрагента приводит к увеличению общей продолжительности экстракционного получения препарата ^99тТс до 60…90 мин по сравнению с хроматографическим способом (2…3 мин) или же сублимационным (15…20 мин).

Объем МЭК, мл.

Рис. 6.4. Изменение выхода^99т Тс из генератора с прямоточной колонной в зависимости от объема МЭК (объем водной фазы 110 мл)

Задача снижения объема экстрагента может быть решена при использовании генератора, позволяющего проводить многократную экстракцию одним и тем же количеством экстрагента в замкнутом объеме. Схема такого генератора, разработанного в НИИ ЯФ при ТПУ, приведена на рис. 6.6.

Рис. 6.5. Генератор технеция-99т с прямоточным коаксиальным экстрактором

Рис. 6.6. Схема экстракционного генератора технеция-99т с многократным циклом экстракции.

Особенность установки состоит в наличии двух соединенных последовательно экстракционных колонн / и 2. Обе колонны имеют сужения в центральной части 3, рассеивающие кольца 4 и пористые фильтры 5 в нижней части. Заборная трубка 6 заведена в зауженную часть колонны 2 и соединена через фильтрующую колонку 7, заполненную АЬОз, с испарителем 8.

Раствор с облученным молибденом загружают в колонну 1 до середины ее зауженной части. Конструкцией предусмотрено, что при полном перекачивании этого раствора в колонну 2 уровень водной фазы в этой колонне будет находиться в ее зауженной части несколько ниже (= 10… 15 мм) кончика заборной трубки 6. Это, с одной стороны, обеспечивает минимальные потери экстрагента при его отборе, а с другой — препятствует попаданию ВФ в фильтрующую колонку и испаритель.

Процесс экстракции осуществляется следующим образом. Через сформированную в колонне 1 водную фазу из выносной емкости 9 пропускают 40…80 мл МЭК. После барботажа и расслоения фаз содержимое колонны 1 подают в колонну-экстрактор 2. При этом первоначально туда поступает водная фаза, а затем через нее повторно проходит МЭК. Описанный цикл спаренной экстракции может быть повторен несколько раз (обычно 2−3 раза) путем поочередного создания разрежения воздуха в колоннах 1 и 2. На последней стадии содержимое колонны 1 переводят в колонну 2. После расслоения фаз экстракт через заборную трубку 6 отбирают в испаритель, создавая разрежение в емкости для сбора МЭК 11, соединенной жидкостно-воздушной коммуникацией с испарителем 8.

Метод многократной экстракции обеспечивает фактический контакт экстрагента с водной фазой, сопоставимый с процессом, протекающим в прямоточной колонне с 6−8-кратно увеличенными размерами. Для оценки эффективности экстракции ^99тТс в такой системе может быть использовано соотношение.

где Е — степень экстракции, %; D — коэффициент распределения; п — количество циклов экстракций.

На рис. 6.7 приведены экспериментальные зависимости изменения.

99nvr.

выхода Тс от количества спаренных циклов экстракции.

Представленные зависимости показывают, что применение многократной экстракции позволяет снизить объем МЭК почти в два раза и, соответственно, сократить продолжительность получения РФП.

Использование этого принципа в сочетании с коаксиальным расположением сообщающихся экстракторов позволило создать высокоэффективные малогабаритные экстракционные устройства с общей высотой до 10 см и разработать конструкции мобильных портативных генераторов.

Рис. 6.7. Изменение величины выхода ^т" Тс в зависимости от количества циклов экстракции (объем водной фазы 95 мл).

Рис. 6.8. Схема малогабаритного экстрактора с саморегулируемым уровнем раздет фаз.

На рис. 6.8 приведена схема малогабаритного экстрактора. Он состоит из внутренней колонны /, помещенной в общий корпус 2. В зауженной части колонны 3 имеется заборная трубка 4, через которую в экстрактор подается исходная водная фаза, а затем экстрагент. Перевод растворов из колонны в межстеночное пространство и в обратном направлении осуществляется через отверстия 7 в нижней части колонны путем поочередного создания в этих областях разрежения воздуха через верхние патрубки 5 и 6. Объем исходной водной фазы выбирают с таким расчетом, чтобы ее уровень в колонне и межстеночном пространстве в момент равновесия был на высоте нижней части горловины. Саморегуляция уровня границы раздела фаз (после проведения многократной экстракции и сс окончания) достигается за счет выдавливания остатков экстрагента при его отборе из внутренней колонны избыточным (от равновесного) количеством водной фазы, находящейся в межстеночном пространстве. Все это позволяет проводить процесс экстракции без визуального или другого контроля и эксплуатировать экстрактор непосредственно в защитном транспортируемом контейнере 8 по принципу «черного ящика».

На основе малогабаритного экстрактора были разработаны конструкции компактных экстракционных генераторов, предназначенных для эксплуатации в условиях медицинских лабораторий (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Схема экстракционно-хроматографического генератора технеция-99т: I — экстрактор; 2 — защитный контейнер; 3 — хроматографическая колонка;

• 4 — сменная емкость для подачи МЭК и промывных вод; 5 — сменный сборник (отработанный МЭК, промывные воды, готовый препарат); 6 — пульт управления;
• 7 — вакуумный насос

С учетом малого объема экстракта для экспрессного отделения ^99тТс от МЭК в таких генераторах вместо испарительной технологии был применен метод хроматографии, в соответствии с которым органическую фазу после проведения экстракции пропускают через колонку, заполненную оксидом алюминия с нейтральным значением pH. При этом «^П1Тс адсорбируется на колонке, а экстрагент переходит в сборник. В последующем колонку промывают водой для удаления остатков МЭК, а адсорбированный «'» Тс элюируют из колонки физраствором.