Разделение радионуклидов методом экстрационной хроматографии

Общие положения

Зкстракция органическими растворителями — один из наиболее эффективных и универсальных методов разделения, концентрирования и очистки веществ, в частности соединений различных металлов.

Экстракционная хроматография — частный случай жидкостной хроматографии в колонке. Термин «экстракционная хроматография» обычно используют для обозначения системы, в которой неподвижной, стационарной фазой является органический растворитель (или раствор на его основе), нанесенный в виде тонкой пленки на инертный носитель, а подвижной фазой — водный раствор.

В экстракционной колоночной хроматографии свойства органических соединений или селективных экстрагентов усиливаются благодаря многократности повторения хроматографического процесса. При решении многих задач аналитической химии этот метод конкурирует в настоящее время с ионообменной хроматографией; несомненные преимущества его проявляются при работе с небольшими количествами вещества, например в радиохимии.

Вообще в колоночном варианте экстракционной хроматографии нашли применение все три вида хроматографии, а именно: элю гивная, фронтальная и вытеснительная. Однако из-за присущих фронтальной и вытеснительной хроматографии ограничений в экстракционной хроматографии неорганических веществ они используются редко.

Принципы элютивной хроматографии наиболее просто позволяют реализовать громадные потенциальные возможности разнообразных экстрагентов при многоступенчатом разделении. В элютивной хроматографии образец анализируемой смеси компонентов вводится в колонку, в которой он занимает узкую полоску в верхней части набивки. Из теории колоночной хроматографии следует, что для лучшего разделения необходимо ввести максимальное количество образца в минимальном объеме растворителя (по составу должен соответствовать составу подвижной фазы).

В идеальном случае количество образца не должно превышать емкости первой тарелки колонки. Затем колонку элюируют, используя растворитель, который сорбируется менее сильно, чем компоненты образца. Разная скорость передвижения компонентов образца через колонку приводит к разделению смеси. В идеальном случае из колонки элюируются полностью разделенные зоны компонентов смеси (рис. 1).

Рис. 1. Выходная кривая в условиях элюснтной хроматографии смеси двух компонентов (обозначим их В и С).

Способ обработки кривых элюирования для определения данных по распределению и числа теоретических тарелок показан на рис. 1 (1−6).

Здесь V— объем подвижной фазы, мл; V_s — объем неподвижной фазы, мл; v_mR=v_R + V_m — общий удерживаемый объем, где V", — свободный объем колонки, мл, V_R— удерживаемый объем, мл; С_Л — концентрация соединения в неподвижной фазе, м/л; С", — концентрация соединения в подвижной фазе; б— ширина пика при С = 0,368 С_тах; со — ширина пика, отсекаемая касательными к точкам перегиба пика; N — число теоретических тарелок от центра зоны первоначально введенного образца до конца набивки; ВЭТТ — высота эквивалентной теоретической тарелки; R — коэффициент разделения, И — высота слоя загрузки колонки, мм.

Рис. 2. Обработка фронтальной выходной кривой.

Информацию о рабочих характеристиках колонок можно получить и из фронтальной выходной кривой индивидуальных соединений. Принцип обработки фронтальной выходной кривой для определения полной динамической обменной емкости (ПДОЕ) колонки, коэффициента распределения и числа теоретических тарелок показан на рис. 2 (7—9).

где С₍₎ — исходная концентрация; ПДОЕ — полная динамическая обменная емкость.