способ очистки никеля-63 от меди

Формула изобретения

Способ очистки никеля-63 от меди, заключающийся в том, что осаждают иодид одновалентной меди из азотнокислого раствора, содержащего медь и никель-63, в интервале кислотности 1·10 ^-5-3 моль/л, добавлением избытка смеси иодида и сульфита щелочного металла, отделяют осадок от маточного раствора, промывают осадок, маточный и промывной растворы объединяют, к объединенному раствору добавляют аммиак и осаждают никель из аммиачного раствора добавлением в него иодида щелочных металлов или аммония.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано для очистки препарата радионуклида никеля-63 от меди при выделении никеля-63 из облученных медных мишеней, а также в аналитической химии.

Наиболее близким аналогом является способ осаждения иодида одновалентной меди (ИОМ) смесью иодида щелочного металла и сульфита щелочного металла при pH 5-7 [Kodak N.V., Neth.Appl., 6701808 (08.08.1967). Целью способа является получение чистого ИОМ без примеси иода. Восстановительно-осадительная смесь добавляется в количестве, немного превышающем стехиометрическое по отношению к меди. Выход меди в осадок составляет 98.2%, остаточная концентрация меди в маточном растворе, соответственно, 0.4 г/л.

Применительно к задаче очистки никеля-63 от меди метод имеет следующие недостатки.

В интервале pH 5-7 может иметь место частичное гидролитическое осаждение никеля [Металлургия меди, никеля, кобальта, стр.319].

Высокая остаточная концентрация меди в маточном растворе, содержащем никель, при субстехиометрической дозировке восстановительно-осадительной смеси не позволяет достигнуть высокой степени очистки никеля-63 от меди.

Вышеуказанные недостатки устраняются тем, что в способе очистки никеля-63 от меди осаждают иодид одновалентной меди из азотнокислого раствора, содержащего медь и никель-63, в интервале кислотности 1 10^-5-3 моль/л добавлением избытка смеси иодида и сульфита щелочного металла, отделяют осадок от маточного раствора, промывают осадок, маточный и промывной растворы объединяют, к объединенному раствору добавляют аммиак и осаждают никель из аммиачного раствора добавлением в него иодида щелочных металлов или аммония.

Объединяют маточный и промывочные растворы, который переводят в аммиачный, барботируя в раствор газообразный аммиак до его насыщения и осаждают никель.

В заявляемом способе осаждение ИОМ осуществляется в кислой среде при избытке восстановительно-осадительной смеси. При этом никель-63 полностью остается в маточном растворе, а остаточная концентрация меди снижается в несколько раз. Восстановительно-осадительная смесь, состоит из смеси эквивалентных количеств иодида и сульфита натрия (2:1)

В таблице 1 представлены данные по влиянию мольного отношения n, иодид-ионов (в восстановительно-осадительной смеси) к меди на величину остаточной концентрации меди в маточном растворе после осаждения иодида одновалентной меди, [Cu] _исх=1 г/л, кислотность - 0.2 моль/л.

Таблица 1
n, моль/моль	1	2	3	5	10	20	70	100
[Cu]мат, мг/л	14	4	4	4	5	25	142	210

Как видно, при мольном отношении более 10 остаточная концентрация меди в маточном растворе резко возрастает.

В технологии получения препарата радионуклида никеля-63 облученные медные мишени растворяют в азотной кислоте, которая является окислителем ионов I ^-, SO₃ ^2- и Cu⁺. Окислительные свойства азотной кислоты зависят от ее концентрации. В таблице 2 приведены данные по осаждению ИОМ в растворах азотной кислоты при n=10 моль/моль и исходной концентрации меди 1 г/л.

Таблица 2
HNO3, моль/л	1.56	3.12	4	5
[Cu]мат, мг/л	8.7	10	1000	1000

Как следует из приведенных результатов, при концентрации азотной кислоты более 3 моль/л осаждения иодида одновалентной меди не происходит по причине окисления ионов Cu⁺, I^- , SO₃ ^2- азотной кислотой. При этом растворы окрашиваются в коричневый цвет и происходит выделение фиолетовых паров иода. Следует отметить, что в 4 моль/л азотной кислоте реакция окисления начинается приблизительно через 1 час после введения реагентов в азотнокислый раствор меди.

В отличие от азотной кислоты концентрация нитрат-ионов не оказывает существенного влияния на полноту осаждения меди. Так, при концентрации нитрата натрия 4.5 моль/л и кислотности 0.2 моль/л концентрация меди в маточном растворе равна 19 мг/л.

Заявляемый способ позволяет количественно осадить медь в виде иодида одновалентной меди из азотнокислых растворов в интервале кислотности 1·10^-5-3 моль/л. При этом минимальная остаточная концентрация меди в маточном растворе равна 10-20 мг/л.

После осаждения меди к раствору добавляют избыток аммиака и иодида щелочного металла или аммония и осаждают никель в виде гексааминиондида никеля Ni(NH₃ )₆I₂ (ГАИН).

Количества аммиака должно быть достаточным для образования комплексного иона [Ni(NH₃)₆] ²⁺ и чем больше избыток аммиака, тем ниже растворимость ГАИН. Очевидно, аммиак можно вводить в систему как в виде водного раствора, так и виде газа.

Избыток иодид-ионов способствует более полному осаждению никеля. В таблице 3 показано влияние мольного отношения иодид-ионов к никелю, m, на полноту осаждения никеля в виде гексааминиодида никеля, при [Ni] _исх=5 г/л, [NH₄OH]=12 моль/л.

Таблица 3
[NaI], моль/л	0.17	0.26	0.39	0.8	1.3	2.0
m, моль/моль	2	4	6	12	20	30
[Ni]мат. , мг/л	590	61	32	10	11	10

Как следует из данных таблицы 3, наименьшая остаточная концентрация никеля достигается при значениях m более 12 моль/моль.

Установлено, что при осаждении ГАИН происходит дополнительная очистка от меди в 3-4 раза.

Далее гексааминиодид никеля можно легко превратить в любую другую соль никеля путем термического разложения ГАИН при 400°С до оксида никеля и и растворения оксида в соответствующей кислоте.

К 1 л раствора 1 г никеля и 1 г меди в 2 моль/л азотной кислоте добавляют 150 мл восстановительно-осадительного раствора (1 моль/л NaI и 0.5 моль/л Na₂SO₃ ), перемешивают и через 4-5 часов отделяют белый осадок иодида одновалентной меди от маточного раствора, промывают осадок 2 раза по 100 мл водой. Маточный раствор и промывки объединяют. К объединенному раствору добавляют 300 мл 5 моль/л NaI и барботируют в раствор газообразый аммиак до насыщения раствора. Через 2-3 часа отделяют сиреневый кристаллический осадок гексааминиодида никеля, промывают 2 раза по 100 мл этиловым спиртом.

Результаты разделения:

1. Осаждение ИОМ.

Фракция	содерж. меди, мг
осадок ИОМ	987
мат. раствор+промывки	13
коэффициент очистки от меди	76.9

2. Осаждение ГАИН.

Фракция	содерж. меди, мг	содерж. никеля, мг
осадок ГАИН	3.6	970
мат. раствор+промывки	9.4	30

коэффициент очистки от меди	3.5
Суммарный коэффициент очистки никеля от меди	269