Séparation des terres rares du groupe du lanthane, par une élution continue, à gradients de pH et de concentration d'une solution d'acide lactique

348

Notes

J. inorg,nucl.Chem.. 1970,Vol.32, pp. 348 to 350. PergamonPress. Printedin Great Britain

S~paration des terres rares du groupe du lanthane, par une ~lution continue, gradients de pH et de concentration d'une solution d'acide lactique (First received 19 February 1969; in revised form 31 July 1969) 1. Elutions avec gradients de pH et de concentration Divers param~tres peuvent intervenir dans la mise au point d'une technique d'~lution avec gradients. Citons principalement le p H et la concentration des r~actifs, ainsi que les volumes ~luants. Dans le probl~me qui nous occupe dans ces lignes, nous avons opt~ pour une variation de la molarit~ et du p H du liquide 61uant. La combinaison suivante (Fig. 1) nous a permis d'obtenir de bonnes s~parations, pour une dur~e totale d'61ution d'environ 27 hr:

R~gulateur

de

. 1-~j--

pression

[ ._ ~

1.25 M pH:3.25

.q

800 ml aeide lactique I.IOM~ 1.25M

pH--3.10~ 3.25 Plate-forme Oowex 50WX8

( NH~ ) (200~OOmesh ) / Manteau chauffant Oispositif de m#langa pour #lutions avec

gradients de pH et de concentration. Fig. 1.

un premier r6servoir contenant 800ml d'une solution 1,10M d'acide lactique, de p H = 3,10, est raccord6 ~t sa partie inf6rieure ~ une colonne de r6sine D O W E X - 5 0 W x 8, et h sa partie supgrieure hun second r6servoir, contenant une solution 1,25 M d'acide lactique, de p H = 3,25. On laisse cette seconde solution s'6couler dans la premiere, de telle mani&re qu't~ chaque instant, tout volume quittant le ballon inf6rieur et s'6coulant vers la colonne 6changeuse, soit remplac~ pour moiti6 par la solution du second ballon. La solution 61uante a donc un pH et une concentration qui croissent de mani~re continue et r6guli~re durant toute l'6lution, pour des valeurs respectives de 3,10 b, 3,25, et de 1,10 M ~t 1,25 M. Nous avons utilis6 la r6sine D O W E X - 5 0 W x 8 (200-400 mesh), sous la forme ammonium, en des

Notes

349

colonnes de I cm de diam~tre et de 45 cm de hauteur, chauff6es 5. 87°C par les vapeurs du trichlor6thyl6ne, rnaintenu ~t6bullition. Cornme appareillage connexe, citons: un collecteur de fractions, du type Microchernical, - u n d6tecteur 5. scintillations, du type ~ cristal creux [N al(Tl) 2in. × 2 in], raccord6 5. un pr6arnplificateur et un Superscaler Nuclear Chicago. Le lazPr 6tant un 6rnetteur b&a pur, nous l'avons dos6 par cornptage Geiger-MiJller b&a, au rnoyen d'un compteur Tracerlab TGC-end window (1,5 rng/cm2). Ce tube Geiger, 5.alcool comrne absorbeur, est raccord6 5. un scaler Nuclear Chicago, - un spectrom~tre rnulticanal, -

2. Description de la rnjthode de sJparation Pr6cisons tout d'abord que l'6chantillon trait6 6tait un groupe de terres rares provenant d'une s6paration pr6alable parmi les produits de fission de 235U irradi6 au moyen de neutrons thermiques. On verse et flue le m61ange bouillant sur la colonne 6changeuse. Apr~s quoi, on verse 5 ml d'eau chaude, qu'on laisse p6n6trer dans la r6sine. On raccorde ensuite la colonne au dispositif d'61ution gradients, dont question plus haut, et on s6pare successivement les 61~ments pr6sents dans 1'6chantillon, 5. une vitesse d'61ution de I'ordre de 0,5 ml/rnin. Les terres rares sont 61u6es dans l'ordre d6croissant de leur hombre atornique, I'yttriurn 6tant s6par6 entre le dysprosium et le terbium.

3. Identification des radio-isotopes de terres rares s~par~s

L'identification des radio-isotopes contenus dans les fractions ~lu6es repose sur trois considfrations: (1) la Iocalisation d'une courbe d'61ution dans le chrornatograrnme dolt perrnettre, par cornparaison avec les courbes obtenues 5.partir de m61anges synth&iques, d'identifier l'~l~ment s~par6, (2) I'examen du spectre gamma perrnet d'identifier les cornposantes isotopiques de l'61~rnent consid6r& (3) enfin, I'examen des courbes de d6croissance radio-active perrnet de d6terminer directement les fractions rnono-isotopiques et d'en d6duire la nature du radio-isotope isol6. En combinant toutes ces donn6es, nous avons s~par6 les radio-isotopes de terres rares suivants: 91y et 9sy; l~lTb; lS~Gd; ~SSEu' t~Eu et ~57Eu; ~5~Sm, ~53Sm et ~5nSm; 149Prn et ls~Pm; 147Nd; 141Ce, ~4sCe et ~44Ce,ainsi que le ~4~Pr.

I I~ ,a,

DowexJSOWX8 JAcide laJctique 1 ( 200-~OOmesh) 1.13& 1.16M I I I pe-3.1363.16 I i

10 0

. . . . .

300

350

400 Fig. 2.

m

450

~luOs \~

.

.

.

.

.

350

Notes

I I I l Oowex 50WX 8 /~0~-" (200-400 mesh) i i

500

550

Acide lactique 1.17~ 1.23M DH--3.17~ 3.23

600

650

700

735

ml 6lu#s Fig. 3.

4. Discussion des rdsultats expdrimentaux Nous avons 6tudi6 l'influence de la grandeur granulaire et du "cross-linkage" des r6sines utilis6es, sur l'elScience des s6parations des divers 616ments. Des courbes d'61ution tr~s nettes et aigues peuvent ~tre obtenues & partir d'une r6sine h fines particules, de teneur moyenne en DVB, h condition que les d6bits d'6coulement soient faibles et que la temp6rature de la colonne d'6changeur soit sutiisamment 61ev6e (Figs. 2 et 3). Nous avons donc r6alis6 des s6parations optimales, dans des d61ais d'61ution minimaux, b. partir de l'6changeur cationique DOWEX-50W x 8 (200-400 mesh), en appliquant une m6thode d'61ution avec gradients de pH et de concentration d'une solution d'acide lactique, pour une temp6rature d'6change de 87°C. Toutes les s6parations envisag6es furent quantitatives, avec des contaminations mutuelles nulles ou n6gligeables. 7,4venuedesAvocettes Braine L'Alleud Belgique

P I E R R E DE B R U Y N E