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▶ ザ キュレイターズ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミズーリの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-12-17
(54)【発明の名称】Ｙｂターゲットからの１７７Ｌｕの生成
(51)【国際特許分類】
G21G 4/08 20060101AFI20241210BHJP
C25C 1/22 20060101ALI20241210BHJP
【ＦＩ】
G21G4/08
C25C1/22
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024537508
(86)(22)【出願日】2022-12-16
(85)【翻訳文提出日】2024-06-20
(86)【国際出願番号】 US2022053176
(87)【国際公開番号】W WO2023121967
(87)【国際公開日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】63/292,286
(32)【優先日】2021-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504238378
【氏名又は名称】ザ キュレイターズ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミズーリ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ジョン デイビット ロバートソン
(72)【発明者】
【氏名】ジョン ディー． ライドン
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンダー グラノフ
【テーマコード（参考）】
4K058
【Ｆターム（参考）】
4K058BA01
4K058EB13
4K058ED04
4K058FA05
(57)【要約】
本開示は、診断及び／又は治療目的のための、特に核医学で使用するための、ランタニドを分離するための方法、及び非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）１７７Ｌｕを生成するための方法に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法であって、前記混合物の電気分解中に塩基を添加することによって前記混合物のｐＨを約６．０～約７．０の範囲に制御しながら、前記混合物を電気分解することによって前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを分離することを含む、方法。
【請求項2】
前記塩基が、アルカリ金属水酸化物である、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記塩基が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムからなる群から選択され、好ましくは水酸化リチウムである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記ｐＨが、約６．５に制御される、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記ｐＨ制御が、周期的又は連続的である、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記混合物を電気分解することが、水銀陰極を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記混合物を電気分解することが、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金又は組み合わせからなる群から選択される陽極金属、好ましくは白金を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記混合物を電気分解することが、アルカリ金属塩を含む初期電解質溶液の使用を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記混合物を電気分解することが、予備電気分解のステップを含み、前記初期電解質溶液の前記アルカリ金属塩のアルカリ金属イオンの少なくとも一部分が、還元される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記混合物を電気分解することが、４０～１２０ｃｍ２、好ましくは６０～１００ｃｍ２、より好ましくは７０～９０ｃｍ２、最も好ましくは７５～８５ｃｍ２の表面積を有する水銀陰極の使用、並びに２００～４００ｒｐｍ、好ましくは２５０～３５０ｒｐｍ、より好ましくは２６０～３２０ｒｐｍ、及び最も好ましくは２８０～３００ｒｐｍの速度で前記水銀陰極を撹拌することを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記混合物を電気分解することが、前記混合物中にある前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを、トリフルオロメタンスルホン酸によって溶解することを含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
電気分解後、イオン交換のステップが、陰イオン交換樹脂を使用して実行される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
クロマトグラフィー分離のステップが、前記イオン交換のステップの前又は後に実行される、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記クロマトグラフィー分離のステップが、１つのクロマトグラフィーカラムのみを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記クロマトグラフィー分離のステップが、平行に接続された２つのクロマトグラフィーカラムを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
前記生成物ランタニドが、ルテチウムであり、前記非生成物ランタニドが、イッテルビウムである、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、前記非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂである、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを電気分解によって分離する方法であって、前記方法が、予備電気分解のステップを含み、アルカリ金属塩を含む初期電解質溶液は、前記初期電解質溶液の前記アルカリ金属塩のアルカリ金属イオンの少なくとも一部分が還元され、前記水銀陰極にアマルガム化されるように、電気分解によって調節される、方法。
【請求項19】
前記初期電解質溶液が、約０．１５Ｍ～約０．９０Ｍ、より好ましくは０．３０Ｍ～０．７５Ｍ、最も好ましくは０．４０Ｍ～０．６０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記アルカリ金属イオンが、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンからなる群から選択され、好ましくはリチウムイオンである、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項21】
前記アルカリ金属塩が、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記アルカリ金属塩が、クエン酸リチウムである、請求項１８～２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項23】
前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを電気分解によって分離することが、前記混合物の電気分解中に塩基を添加することによって、前記混合物のｐＨを約６．０～約７．０に制御することを含む、請求項１８～２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
前記塩基が、アルカリ金属水酸化物である、請求項２３に記載の方法。
【請求項25】
前記塩基が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムからなる群から選択され、好ましくは水酸化リチウムである、請求項２３又は２４に記載の方法。
【請求項26】
前記ｐＨが、約６．５に制御される、請求項２３～２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項27】
前記混合物を電気分解することが、水銀陰極を含む、請求項１８～２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項28】
前記混合物を電気分解することが、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金又は組み合わせからなる群から選択される陽極金属、好ましくは白金を含む、請求項１８～２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項29】
前記混合物を電気分解することが、４０～１２０、好ましくは６０～１００、より好ましくは７０～９０、最も好ましくは７５～８５ｃｍ２の表面積を有する水銀陰極の使用、及び２００～４００、好ましくは２５０～３５０、より好ましくは２６０～３２０、最も好ましくは２８０～３００ｒｐｍの頻度で前記水銀陰極を撹拌することを含む、請求項１８～２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項30】
前記混合物を電気分解することが、前記混合物中にある前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを、トリフルオロメタンスルホン酸によって溶解することを含む、請求項１８～２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項31】
電気分解後、イオン交換のステップが、陰イオン交換樹脂を使用して実行される、請求項１８～３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項32】
クロマトグラフィー分離のステップが、前記イオン交換のステップの前又は後に実行される、請求項３１に記載の方法。
【請求項33】
前記生成物ランタニドが、ルテチウムであり、前記非生成物ランタニドが、イッテルビウムである、請求項１８～３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項34】
前記生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、前記非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂである、請求項１８～３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項35】
前記混合物を、少なくとも１８５ＧＢｑの前記混合物の放射能で電気分解することを含む、請求項１８～３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項36】
前記混合物中にある前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドが、前記混合物を酸化物として含む照射されたターゲットに由来し、好ましくは、前記照射されたターゲットが、約０．５ｇ～約１０ｇの範囲の質量及び約５５５Ｇｂｑ～約１５０００Ｇｂｑの範囲の放射能を有する、請求項１８～３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項37】
混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを電気分解によって分離する方法であって、４０～１２０ｃｍ２、好ましくは６０～１００ｃｍ２、より好ましくは７０～９０ｃｍ２、及び最も好ましくは７５～８５ｃｍ２の表面積を有する水銀陰極の使用、並びに２００～４００ｒｐｍ、好ましくは２５０～３５０ｒｐｍ、より好ましくは２６０～３２０ｒｐｍ、及び最も好ましくは２８０～３００ｒｐｍの速度で前記水銀陰極を撹拌することを含む、方法。
【請求項38】
前記混合物を電気分解することが、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金又は組み合わせからなる群から選択される陽極金属、好ましくは白金を含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項39】
前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを電気分解によって分離することが、前記混合物の電気分解中に塩基を添加することによって、前記混合物のｐＨを約６．０～約７．０に制御することを含む、請求項３７又は３８に記載の方法。
【請求項40】
前記塩基が、アルカリ金属水酸化物である、請求項３９に記載の方法。
【請求項41】
前記塩基が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムからなる群から選択され、好ましくは水酸化リチウムである、請求項３９又は４０に記載の方法。
【請求項42】
前記ｐＨが、約６．５に制御される、請求項３９～４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項43】
前記混合物を電気分解することが、予備電気分解のステップを含み、アルカリ金属塩を含む初期電解質溶液が、前記初期電解質溶液の前記アルカリ金属塩のアルカリ金属イオンの少なくとも一部分が、還元され、前記水銀陰極にアマルガム化されるように、電気分解によって調節される、請求項３７～４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項44】
前記混合物を電気分解することが、前記混合物中にある前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを、トリフルオロメタンスルホン酸によって溶解することを含む、請求項３７～４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項45】
電気分解後、イオン交換のステップが、陰イオン交換樹脂を使用して実行される、請求項３７～４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項46】
クロマトグラフィー分離のステップが、前記イオン交換のステップの前又は後に実行される、請求項４５に記載の方法。
【請求項47】
前記クロマトグラフィー分離のステップが、１つのクロマトグラフィーカラムのみを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項48】
前記クロマトグラフィー分離のステップが、平行に接続された２つのクロマトグラフィーカラムを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項49】
前記生成物ランタニドが、ルテチウムであり、前記非生成物ランタニドが、イッテルビウムである、請求項３７～４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項50】
前記生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、前記非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂである、請求項３７～４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項51】
混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法であって、前記混合物中にある前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを、トリフルオロメタンスルホン酸を含む溶媒中に溶解することと、
前記溶媒中で前記溶解された混合物を電気分解し、それによって、前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを分離することと、を含む、方法。
【請求項52】
トリフルオロメタンスルホン酸を含む前記溶媒が、２Ｍ～４Ｍ、好ましくは３～３．５Ｍの濃度を有する、請求項５１に記載の方法。
【請求項53】
前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを電気分解によって分離することが、前記混合物の電気分解中に塩基を添加することによって、前記混合物のｐＨを約６．０～約７．０に制御することを含む、請求項５１又は５２に記載の方法。
【請求項54】
前記塩基が、アルカリ金属水酸化物である、請求項５３に記載の方法。
【請求項55】
前記塩基が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムからなる群から選択され、好ましくは水酸化リチウムである、請求項５３又は５４に記載の方法。
【請求項56】
前記ｐＨが、約６．５に制御される、請求項５３～５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項57】
前記混合物を電気分解することが、水銀陰極を含む、請求項５１～５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項58】
前記混合物を電気分解することが、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金又は組み合わせからなる群から選択される陽極金属、好ましくは白金を含む、請求項５１～５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項59】
前記混合物を電気分解することが、予備電気分解のステップを含み、アルカリ金属塩を含む初期電解質溶液が、前記初期電解質溶液の前記アルカリ金属塩のアルカリ金属イオンの少なくとも一部分が、還元され、前記水銀陰極にアマルガム化されるように、電気分解によって調節される、請求項５１～５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項60】
混合物中にある前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドが、前記混合物を酸化物として含む照射されたターゲットに由来し、好ましくは、前記照射されたターゲットが、約０．５ｇ～約１０ｇの範囲の質量及び約５５５Ｇｂｑ～約１５０００Ｇｂｑの範囲の放射能を有する、請求項５１～５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項61】
電気分解後、イオン交換のステップが、陰イオン交換樹脂を使用して実行される、請求項５１～６０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項62】
クロマトグラフィー分離のステップが、前記イオン交換のステップの前又は後に実行される、請求項６１に記載の方法。
【請求項63】
前記クロマトグラフィー分離のステップが、１つのクロマトグラフィーカラムのみを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項64】
前記クロマトグラフィー分離のステップが、直列に接続された２つのクロマトグラフィーカラムを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項65】
前記生成物ランタニドが、ルテチウムであり、前記非生成物ランタニドが、イッテルビウムである、請求項５１～６４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項66】
前記生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、前記非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂである、請求項５１～６４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項67】
混合物中にある生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する方法であって、前記方法が、ａ．電気化学セルを提供することであって、前記電気化学セルが、
ｉ．水銀陰極、
ｉｉ．陽極、並びに
ｉｉｉ．水を含む初期溶媒中に溶解されたアルカリ金属塩からのアルカリ金属イオンを含む初期電解質溶液であって、前記初期電解質溶液が、前記水銀陰極及び前記陽極と接触している、初期電解質溶液を含む、提供することと、
ｂ．前記電気化学セル内の前記初期電解質溶液に第２の溶液を添加して、前記水銀陰極並びに前記陽極と接触している分離電解質溶液を形成することであって、前記第２の溶液が、
ｉ．前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを含む混合物、並びに
ｉｉ．前記陽極及び前記水銀陰極と反応することなく、前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを含む前記混合物を溶解することができる第２の溶媒を含む、形成することと、
ｃ．前記非生成物ランタニドを前記分離電解質溶液から分離することであって、前記分離することが、前記電気化学セルを動作させて、
ｉ．前記非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元すること、
ｉｉ．還元された非生成物ランタニドを前記水銀陰極の前記水銀とアマルガム化させること、並びに
ｉｉｉ．溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収することを含む、分離することと、を含み、
それによって生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する、方法。
【請求項68】
前記第２の溶液を前記初期電解質溶液に添加する前に、前記提供された電気化学セルを調節することを更に含み、前記提供された電気化学セルを調節することが、前記電気化学セルを動作させて、前記初期電解質溶液中のアルカリ金属イオンの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、前記水銀陰極がアルカリ金属アマルガムを追加的に含むように、還元されたアルカリ金属を前記水銀陰極の水銀とアマルガム化させることを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項69】
前記生成物ランタニドが、ルテチウムであり、前記非生成物ランタニドが、イッテルビウムである、請求項６７又は６８に記載の方法。
【請求項70】
前記生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、前記非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂである、請求項６７～６９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項71】
提供された水銀陰極の前記水銀が、約９９．９９９％純粋である、請求項６７～７０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項72】
前記陽極が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金、混合物、又は組み合わせからなる群から選択される金属を含む、請求項６７～７１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項73】
前記陽極が、白金を含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項74】
前記陽極が、約１０ｃｍ２～約４０ｃｍ２の範囲、好ましくは約２５ｃｍ２～約３５ｃｍ２の範囲の表面積を有する、請求項７２又は７３に記載の方法。
【請求項75】
前記陰極が、約４０ｃｍ２～約１２０ｃｍ２の範囲、好ましくは約６０ｃｍ２～約１００ｃｍ２の範囲、より好ましくは約７０ｃｍ２～約９０ｃｍ２の範囲、及び最も好ましくは約７５ｃｍ２～約８５ｃｍ２の範囲の表面積を有する、請求項６７～７４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項76】
陰極表面積が、前記電気化学セルを動作させて、前記分離電解質溶液から前記非生成物ランタニドを分離しながらリフレッシュされ、前記陰極の前記表面積が、前記分離電解質溶液との界面又はその近くの前記水銀が、前記界面から前記水銀陰極の体積に延びる反応生成物（複数可）の層の形成の前に前記界面から離れて輸送されるように、前記水銀陰極の前記水銀を流動させることによってリフレッシュされ、前記層が、前記非生成物ランタニドの前記酸化状態の前記還元及び／又は前記還元された非生成物ランタニドのアマルガム化を阻害するであろう、請求項６７～７５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項77】
前記電気化学セルが、前記水銀陰極の前記水銀を流動させるためのフローデバイスを含み、前記フローデバイスが、前記水銀を流動させて、前記水銀陰極の底部のアマルガム化された固体を乱すことなく、前記陰極の前記表面積をリフレッシュするように構成され、動作する、請求項７６に記載の方法。
【請求項78】
前記水銀陰極が、約７５ｃｍ２～約８５ｃｍ２の範囲の表面積を有し、前記フローデバイスが、２８０～３００ｒｐｍの範囲の速度で動作する、長さ約３．５６ｃｍ、及び直径約１．１４ｃｍの円筒形撹拌棒である、請求項７７に記載の方法。
【請求項79】
前記初期電解質溶液が、約０．１５Ｍ～約０．９０Ｍ、より好ましくは０．３０Ｍ～０．７５Ｍ、及び最も好ましくは０．４０Ｍ～０．６０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有する、請求項６７～７８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項80】
前記アルカリ金属イオンが、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンからなる群から選択され、好ましくはリチウムイオンである、請求項６７～７９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項81】
前記アルカリ金属塩が、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項６７～８０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項82】
前記アルカリ金属塩が、クエン酸リチウムである、請求項６７～８１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項83】
前記電気化学セルを調節することが、前記電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、請求項６８～８２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項84】
前記電気化学セルを調節することが、前記陰極を流動させながら、約６．０～約７．０の範囲にある調節ｐＨ、約１０℃～約３０℃の範囲の調節温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の調節電位で、かつ約１アンペア～約４アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約２時間の範囲の調節持続時間、前記電気化学セルを動作させることを含む、請求項６８～８３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項85】
前記第２の溶媒が、トリフルオロメタンスルホン酸である、請求項６７～８４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項86】
前記第２の溶媒の濃度が、２Ｍ～４Ｍ、好ましくは３～３．５Ｍである、請求項８５に記載の方法。
【請求項87】
ステップ（ｃ）が、前記陰極を流動させながら、前記電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、請求項６７～８６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項88】
前記ステップ（ｃ）が、６．０～７．０の範囲にある、好ましくは６．５である分離ｐＨで前記電気化学セルを動作させることを含む、請求項６７～８７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項89】
前記ステップ（ｃ）が、約６．０～約７．０の範囲にある分離ｐＨで、約１０℃～約３０℃の範囲の分離温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の分離電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の分離電流で、約０．５時間～約４時間の範囲の分離持続時間、前記電気化学セルを動作させることを含む、請求項６７～８８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項90】
前記生成物ランタニドが、ルテチウムであり、前記非生成物ランタニドが、イッテルビウムであり、
提供された水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
前記陽極が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金、混合物、又は組み合わせからなる群から選択される金属を含み、
前記初期電解質溶液が、約０．１５Ｍ～約０．９０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、前記アルカリ金属塩が、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記第２の溶媒が、トリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、前記陰極をかき混ぜながら、約６．０～約７．０の範囲にある分離ｐＨで、約１０℃～約３０℃の範囲の分離温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の分離電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の分離電流で、約０．５時間～約４時間の範囲の分離持続時間、前記電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、
前記方法が、前記第２の溶液を前記初期電解質溶液に添加する前に、前記提供された電気化学セルを調節することを更に含み、前記提供された電気化学セルを調節することが、前記陰極を流動させながら、約６．０～約７．０の範囲にある調節ｐＨ、約１０℃～約３０℃の範囲の調節温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の調節電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約２時間の範囲の調節持続時間、前記電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させて、前記初期電解質溶液中の前記アルカリ金属イオンの少なくとも一部分の前記酸化状態を還元し、前記水銀陰極がアルカリ金属アマルガムを追加的に含むように、還元されたアルカリ金属を前記水銀陰極の水銀とアマルガム化させることを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項91】
前記生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、前記非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであり、
提供された水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
前記陽極が、白金を含み、前記陽極が、約１０ｃｍ２～約４０ｃｍ２の範囲の表面積を有し、
前記初期電解質溶液が、約０．３０Ｍ～約０．７５Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、前記アルカリ金属塩が、クエン酸リチウムであり、前記初期溶媒が、水であり、
前記第２の溶媒が、約２Ｍ～約４Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、前記陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲にある分離ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の分離電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の分離電流で、約１．５時間～約２．５時間の範囲の分離持続時間、前記電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、
前記方法が、前記第２の溶液を前記初期電解質溶液に添加する前に、前記提供された電気化学セルを調節することを更に含み、前記提供された電気化学セルを調節することが、前記陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲にある調節ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の調節電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約１．５時間の範囲の調節持続時間、前記電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項92】
前記生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、前記非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであり、
提供された水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
前記陽極が、白金であり、前記陽極が、約２５ｃｍ２～約３５ｃｍ２の範囲の表面積を有し、
前記初期電解質溶液が、０．４０Ｍ～約０．６０Ｍの範囲のリチウムイオン濃度でアルカリ金属塩としてクエン酸リチウムを有し、前記初期溶媒が、水であり、
前記第２の溶媒が、約３Ｍ～約３．５Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、前記陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約６．５である分離ｐＨで、約２時間の分離持続時間、並びに約８Ｖの分離電位及び約２．５アンペアの分離電流で、前記電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、
前記方法が、前記第２の溶液を前記初期電解質溶液に添加する前に、前記提供された電気化学セルを調節することを更に含み、前記提供された電気化学セルを調節することが、前記陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約６．５である調節ｐＨ、約８Ｖの調節電位、及び約２アンペアの調節電流で、約１時間の調節持続時間、前記電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項93】
前記調節中の前記調節ｐＨ、若しくは分離ステップ（ｃ）中の前記分離ｐＨ、又は前記調節ｐＨ及び前記分離ｐＨが、塩基の添加を介して制御される、請求項８２～９０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項94】
前記塩基が、アルカリ金属水酸化物である、請求項９３に記載の方法。
【請求項95】
前記塩基が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムからなる群から選択され、好ましくは水酸化リチウムである、請求項９４に記載の方法。
【請求項96】
前記分離ｐＨを制御することが、周期的又は連続的である、請求項９１～９３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項97】
前記分離ｐＨを制御することが、水酸化リチウム溶液の増分添加によるものである、請求項９３～９６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項98】
前記水酸化リチウム溶液が、約３Ｍの濃度を有する、請求項９７に記載の方法。
【請求項99】
前記不活性雰囲気が、約大気圧でのアルゴンパージである、請求項８３～９８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項100】
前記アルゴンパージが、前記陰極を調節する直前の少なくとも３０分間実行される、請求項８３～９９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項101】
前記調節ステップの直後に、前記陰極が、前記水銀に対して約５０ｐｐｍ～約１，０００ｐｐｍの範囲にある濃度の還元されたアルカリ金属、好ましくはリチウムを含む、請求項６８～１００のいずれか一項に記載の方法。
【請求項102】
前記調節ステップの直後に、前記陰極が、前記水銀に対して約１００ｐｐｍ～約８００ｐｐｍの範囲にある濃度の還元されたアルカリ金属、好ましくはリチウムを含む、請求項６８～１００のいずれか一項に記載の方法。
【請求項103】
前記調節ステップの直後に、前記陰極が、前記水銀に対して約１５０ｐｐｍ～約５００ｐｐｍの範囲にある濃度の還元されたアルカリ金属、好ましくはリチウムを含む、請求項６８～１００のいずれか一項に記載の方法。
【請求項104】
前記生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む前記混合物が、前記混合物を酸化物として含む照射されたターゲットからのものであり、好ましくは、前記照射されたターゲットが、約０．５ｇ～約１０ｇの範囲の質量及び約５５５Ｇｂｑ～約９２５０Ｇｂｑの範囲の放射能を有する、請求項６７～１０３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項105】
前記生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを酸化物として含む前記混合物を含む前記照射されたターゲットを、溶解容器内の前記第２の溶媒中に溶解することを更に含み、前記第２の溶液を前記初期電解質溶液に添加する前記ステップが、前記溶解容器の内容物を前記初期電解質溶液に添加することを含む、請求項１０４に記載の方法。
【請求項106】
前記溶解容器をある体積のすすぎ溶液ですすぐことを更に含み、前記すすぎ溶液が、酒石酸リチウム、酢酸リチウム、クエン酸リチウム、及び組み合わせからなる群から選択される溶解されたリチウム塩を含み、前記第２の溶液を前記初期電解質溶液に添加する前記ステップが、前記溶解容器をすすぐために使用された前記体積の前記すすぎ溶液を前記初期電解質溶液に添加することを更に含む、請求項１０５に記載の方法。
【請求項107】
前記すすぎ溶液が、１．０～１．５Ｍのクエン酸リチウム水溶液である、請求項１０６に記載の方法。
【請求項108】
前記第２の溶液が、約１，０００：１～約４，０００：１の範囲にある非生成物ランタニド対生成物ランタニドの質量比を有する、請求項６７～１０７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項109】
前記分離ステップ（ｃ）が、前記分離電解質溶液中の前記非生成物ランタニドの少なくとも９０％が、還元され、前記水銀陰極の前記水銀とアマルガム化されるまでの、前記電気化学セルの単一の連続動作である、請求項６７～１０８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項110】
前記分離ステップ（ｃ）が、前記分離電解質溶液中の前記非生成物ランタニドの少なくとも９９％が、還元され、前記水銀陰極の前記水銀とアマルガム化されるまでの、前記電気化学セルの単一の連続動作である、請求項６７～１０８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項111】
前記溶解された生成物ランタニドを含む前記生成物溶液が、２０ｐｐｍ以下の水銀を含む、請求項１１０に記載の方法。
【請求項112】
前記溶解された生成物ランタニドを陰イオン交換樹脂と接触させ、それによって前記生成物溶液中の溶解された水銀を還元することと、イオン交換生成物溶液を回収することと、を含む、前記生成物溶液のイオン交換のステップを更に含む、請求項６７～１１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項113】
前記イオン交換のステップが、塩酸水溶液の使用を含む、請求項１１２に記載の方法。
【請求項114】
前記イオン交換のステップが、ある体積の塩酸溶液を前記生成溶液に添加して、酸性化された溶液を形成することと、
水銀イオンが前記陰イオン交換樹脂に吸着して、溶解された生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンを含む還元水銀溶液を形成するように、前記酸性化された溶液を前記陰イオン交換樹脂を含むイオン交換カラムに通過させることと、
前記酸性化された溶液の前記通過後に、すすぎ液を前記イオン交換カラムに通過させて、前記イオン交換カラム内の前記生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンの残量を収集することと、を含み、
前記還元水銀溶液、前記通過したすすぎ液、又はそれらの組み合わせが、前記イオン交換生成物溶液である、請求項１１２又は１１３に記載の方法。
【請求項115】
前記塩酸溶液が、１１．５Ｍの水性ＨＣｌであり、前記陰イオン交換樹脂が、スチレン－ジビニルベンゼン系樹脂であり、
前記すすぎ液が、０．１５ＭのＨＣｌ水溶液である、請求項１１４に記載の方法。
【請求項116】
前記イオン交換生成物溶液が、１０ｐｐｂ以下である水銀の濃度を有する、請求項１１４又は１１５に記載の方法。
【請求項117】
前記イオン交換生成物溶液のクロマトグラフィー分離を実施して、生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンを分離することを更に含む、請求項６７～１１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項118】
前記クロマトグラフィー分離が、前記イオン交換生成物溶液を、アルカリ金属イオンを吸着させずに生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着させることができるクロマトグラフィー樹脂を含むクロマトグラフィーカラムに充填し、それによって生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着させることと、
前記充填されたクロマトグラフィーカラムをクロマトグラフィー洗浄溶液で洗浄して、前記クロマトグラフィー樹脂から生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを脱着させることなく、前記クロマトグラフィーカラムからアルカリ金属イオンを除去することと、
クロマトグラフィー溶離溶液を、吸着された生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを有する前記洗浄されたクロマトグラフィーカラムに通過させることであって、前記生成物ランタニド及び非生成物ランタニドが、前記クロマトグラフィー樹脂から脱着し、前記カラムのそれぞれの分布係数に従って、異なる速度で前記クロマトグラフィー溶離溶液中の前記カラムを通って移動するときに分離し、それによって、前記生成物ランタニド及び前記非生成物ランタニドを、それぞれ、生成物ランタニド含有溶出液及び非生成物ランタニド含有溶出液に分離する、通過させることと、を含む、請求項１１７に記載の方法。
【請求項119】
前記クロマトグラフィー樹脂が、不活性支持体上のリン酸のアルキル誘導体を含む、請求項１１８に記載の方法。
【請求項120】
前記リン酸のアルキル誘導体が、ジ（２－エチルヘキシル）オルトリン酸（ＨＤＥＨＰ）、２－エチルヘキシルホスホン酸モノ－２－エチルヘキシルエステル（ＨＥＨ［ＥＨＰ］）、及びジ－（２，４，４－トリメチルペンチル）ホスフィン酸（Ｈ［ＴＭＰｅＰ］）からなる群から選択される、請求項１１９に記載の方法。
【請求項121】
前記クロマトグラフィー樹脂が、不活性支持体上のアルキルリン酸アルキルエステルを含む、請求項１１８に記載の方法。
【請求項122】
前記クロマトグラフィー樹脂が、不活性支持体上の（２－エチルヘキシル）ホスホン酸－（２－エチルヘキシル）－エステル（ＨＥＨ［ＥＨＰ］）を含む、請求項１１８に記載の方法。
【請求項123】
前記クロマトグラフィー洗浄溶液が、０．１５ＭのＨＣｌ水溶液であり、前記クロマトグラフィー溶離溶液が、１．４～１．５ＭのＨＣｌ水溶液であり、
前記クロマトグラフィーカラムが、クロマトグラフィー分離プロセス中に約４０℃～約５５℃の範囲の温度にある、請求項１１８～１２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項124】
前記イオン交換のステップが、クロマトグラフィー分離のステップの前又は後に実行される、請求項１１７～１２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項125】
前記イオン交換のステップが、クロマトグラフィー分離のステップの前に実行される、請求項１１７～１２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項126】
前記クロマトグラフィー分離プロセスが、前記イオン交換生成物溶液内で水銀を更に分離し、それによって、１ｐｐｂ以下である水銀の濃度を有する前記生成物ランタニド含有溶出液をもたらす、請求項１２５に記載の方法。
【請求項127】
不活性雰囲気下で前記生成物ランタニド含有溶出液を加熱して、生成物ランタニドを含む固体残渣を形成することによって、前記生成物ランタニド含有溶出液を再配合するステップを更に含む、請求項１２５又は１２６に記載の方法。
【請求項128】
前記固体残渣の前記生成物ランタニドが、生成物ランタニド塩化物水和物である、請求項１２７に記載の方法。
【請求項129】
前記固体残渣の前記生成物ランタニドが、１７７ＬｕＣｌ３・ｎＨ２Ｏである、請求項１２７に記載の方法。
【請求項130】
前記１７７ＬｕＣｌ３・ｎＨ２Ｏが、約２９００ＧＢｑ／ｍｇ～約４０７０ＧＢｑ／ｍｇの範囲の比活性（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ）を有する、請求項１２９に記載の方法。
【請求項131】
非生成物ランタニドを、以下のステップ：前記水銀陰極及び前記電気化学セルを酸性溶液と接触させて、その中で非生成物ランタニドを抽出して、非生成物ランタニド含有溶液を形成すること、
非生成物ランタニドを、精製された非生成物ランタニド含有溶液からシュウ酸で沈殿させて、非生成物ランタニドシュウ酸塩を形成すること、並びに
前記非生成物ランタニドシュウ酸塩を加熱して、回収された非生成物酸化ランタニドを形成すること、によって回収することを更に含む、請求項６７～１３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項132】
前記非生成物ランタニドシュウ酸塩が、１７６Ｙｂ２（Ｏｘ）３であり、前記回収された非生成物酸化ランタニドが、１７６Ｙｂ２Ｏ３である、請求項１３１に記載の方法。
【請求項133】
生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ．１７７Ｌｕの溶液を生成する方法であって、前記方法が、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物を提供すること、
前記生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを、請求項１１７～１３２のいずれか一項に記載の方法に従って分離すること、を含み、
前記クロマトグラフィー分離のステップの後に、前記生成物ランタニドを含む溶出液を不活性雰囲気中で濃縮し、
生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ １７７Ｌｕを含む溶液を回収する、方法。
【請求項134】
前記生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニドを含む前記回収された溶液が、９８％を超える非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド、好ましくは９９％を超えるｎ．ｃ．ａ．１７７Ｌｕを含む、請求項１３３に記載の方法。
【請求項135】
生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニドを含む前記回収された溶液が、９８％を超える非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド、好ましくは≧２９００ＧＢｑ／ｍｇの比活性を有する９９％を超えるｎ．ｃ．ａ．１７７Ｌｕを含む、請求項１３３又は１３４に記載の方法。
【請求項136】
前記方法が、約０．５～１０ｇかつ約５５５ＧＢｑ～１５０００Ｇｂｑの生成物ランタニド及び非生成物ランタニドの混合物を提供することを含む、請求項１３３～１３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項137】
生成物放射性ランタニド及び非生成物ランタニドの前記混合物が、中性子照射を１７６Ｙｂ、好ましくは酸化イッテルビウムのターゲットに適用して、放射性同位体１７７Ｙｂを生成することと、前記ターゲットが、ベータ崩壊後、崩壊して、１７７Ｙｂから１７７Ｌｕを生成することを可能にすることと、によって、生成された、請求項１３３～１３６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本国際特許出願は、２０２１年１２月２１日に出願された米国仮特許出願第６３／２９２，２８６号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本国際特許出願は、２０２１年１２月２１日に出願された米国仮特許出願第６３／２９２，２８６号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
技術分野
本開示は、診断及び／又は治療目的で、特に、核医学で使用するためのランタニドを分離するための方法、特に、非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）１７７Ｌｕを生成するための方法に関する。
本開示は、診断及び／又は治療目的で、特に、核医学で使用するためのランタニドを分離するための方法、特に、非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）１７７Ｌｕを生成するための方法に関する。
【背景技術】
【0003】
ルテチウム－１７７（１７７Ｌｕ）は、（ｎ，γ）反応を介して入手可能である。原子炉での１７７Ｌｕ生成には２つの方法がある。１つの方法は、１７６Ｌｕの照射を含み、１７７Ｌｕの直接形成につながる。しかしながら、この方法は、準安定な１７７ｍＬｕ異性体の同時形成をもたらす。この長寿命の異性体（半減期１６０日）の存在は、１７７Ｌｕの放射性核種純度を著しく低減させる。長寿命の異性体はまた、廃棄物処理に関する深刻な問題をもたらす。
【0004】
第２の方法は、短寿命の放射性同位体イッテルビウム－１７７（１７７Ｙｂ）（半減期１．９時間）のベータ崩壊を含み、これは、濃縮された１７６Ｙｂ（＞９９％）ターゲットの中性子捕捉によって生成される。しかしながら、１７６Ｙｂ（ｎ、γ）～１７７Ｙｂ反応（２．８５バーン）の低熱中性子断面積は、ターゲットの総質量と比較して、非常に少量の所望の１７７Ｌｕの産生をもたらす。核医学では、高い比活性（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ）及び高い放射性核種純度を有する放射性同位体が必要とされるため、最大の比活性を有する非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）１７７Ｌｕを得るように、微量の１７７Ｌｕをかなりの量の１７６Ｙｂから分離する必要がある（米国特許第６，７１６，３５３Ｂ１号）。
【0005】
２つのランタニドの分離は、それらの類似した化学的特性のために困難である。既知の分離方法としては、イオン交換クロマトグラフィー及び抽出クロマトグラフィーなどのクロマトグラフィー方法が挙げられる（米国特許第６，７１６，３５３Ｂ１号、Ｇ．Ｃｈｏｐｐｉｎ，Ｒ．Ｓｉｌｖａ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９５６，ｖｏｌ．３，ｎｏ．２，ｐｐ．１５３－１５４）。中性子捕捉後の処理されたターゲットにおけるＹｂ：Ｌｕの質量比が高いため、１７７Ｌｕの分離は、過剰な量の高価なクロマトグラフィー樹脂を必要とし、多段階プロセスを伴うため、特に商業生産に関して、全体的なプロセス時間が望ましくないほど長くなる（Ｅ．Ｈｏｒｗｉｔｚ，Ｄ．ＭｃＡｌｉｓｔｅｒ，Ａ．Ｂｏｎｄ，Ｒ．Ｂａｒａｎｓ，Ｊ．Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎｓ，Ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ １７７Ｌｕ ｆｒｏｍ ｎｅｕｔｒｏｎ ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ １７６Ｙｂ ｔａｒｇｅｔｓ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，２００５，ｖｏｌ．６３，ｎｏ．１，ｐｐ．２３－３６、Ｌ．Ｖａｎ Ｓｏ，Ｎ．Ｍｏｒｃｏｓ，Ｍ．Ｚａｗ，Ｐ．Ｐｅｌｌｅｇｒｉｎｉ，Ｉ．Ｇｒｅｇｕｒｉｃ ｅｔ ａｌ．，Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｆｏｒ ｎｏ－ｃａｒｒｉｅｒ ａｄｄｅｄ １７７Ｌｕ ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｐａｒｔ Ｉ．Ｍｕｌｔｉ－ｃｏｌｕｍｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｃｌｉｎｉｃａｌｌｙ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００８，ｖｏｌ．２７７，ｎｏ．３，ｐｐ．６６３－６７３，６７５－６８３）。更に、クロマトグラフィー方法は、最大１０００：１のＹｂ：Ｌｕ質量比でのみ許容可能な分離度を達成する（Ｒ．Ｍｉｋｏｌａｊｃｚａｋ，“Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｇｒａｍ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｕ－１７７ ｆｒｏｍ ｍｉｌｌｉｇｒａｍ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ Ｙｂ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ”，５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，Ｂｒｕｓｓｅｌｓ，２００５）。しかしながら、処理されたターゲットの質量比Ｙｂ：Ｌｕは、通常、１桁以上著しく高くなる。
【0006】
代替方法は、Ｙｂ３＋のＹｂ２＋への電解還元及び水銀電極への吸着（アマルガム化）による１７７Ｌｕ／Ｙｂの混合物からのイッテルビウムの選択的抽出である（Ａ．Ｂｉｌｅｗｉｃｚ，Ｋ．Ｚｕｃｈｏｗｓｋａ，Ｂ．Ｂａｒｔｏｓ，Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙｂ ａｓ ＹｂＳＯ４ ｆｒｏｍ ｔｈｅ １７６Ｙｂ ｔａｒｇｅｔ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ １７７Ｌｕ ｖｉａ ｔｈｅ １７６Ｙｂ（ｎ，γ）１７７Ｙｂ→１７７Ｌｕ ｐｒｏｃｅｓｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００９，ｖｏｌ．２８０，ｎｏ．１，ｐｐ．１６７－１６９、Ｎ．Ａ．Ｌｅｂｅｄｅｖ，Ａ．Ｆ．Ｎｏｖｇｏｒｏｄｏｖ，Ｒ．Ｍｉｓｉａｋ，Ｊ．Ｂｒｏｃｋｍａｎｎ，Ｆ．Ｒｏｓｃｈ，Ｒａｄｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏ－ｃａｒｒｉｅｒ－ａｄｄｅｄ １７７Ｌｕ ａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｖｉａ ｔｈｅ １７６Ｙｂ（ｎ，γ）１７７Ｙｂ→１７７Ｌｕ ｐｒｏｃｅｓｓ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，２０００，ｖｏｌ．５３，ｎｏ．３，ｐｐ．４２１－４２５）。最近、Ｒ．Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｙ ｅｔ ａｌ．は、クロマトグラフィー精製ステップがない場合、９９％のイッテルビウム分離収率をもたらすとされる２つの電気分解ステップを含むプロセスを報告した（Ｒ．Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｙ，Ｔ．Ｄａｓ．Ａ．Ｄａｓｈ，Ｍ．Ｖｅｎｋａｔｅｓｈ，Ｒａｄｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏ－ｃａｒｒｉｅｒ－ａｄｄｅｄ １７７Ｌｕ ａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｖｉａ ｔｈｅ １７６Ｙｂ１７７Ｙｂ １７７Ｌｕ ｐｒｏｃｅｓｓ，Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ，２０１０，ｖｏｌ．３７，ｎｏ．７，ｐｐ．８１１－８２０）。しかしながら、公開された分離収率を確認しようと試みたところ、アマルガム化も伴う２段階の電気分解プロセスの後のわずか８２％の分離収率であった（Ｉ．Ｃｉｅｓｚｙｋｏｗｓｋａ，Ｍ．Ｚｏｌｔｏｗｓｋａ，Ｍ．Ｍｉｅｌｃａｒｓｋｉ，Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ ｆｒｏｍ １７７Ｌｕ／Ｙｂ ｍｉｘｔｕｒｅ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｍａｌｇａｍａｔｉｏｎ，ＳＯＰ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ２０１４，ｖｏｌ．１，ｎｏ．２，ｐｐ．６－１３）。これらの著者は、３段階の電気分解によって９４％の分離収率を達成したが、このプロセスは非常に高いレベルの純度のｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕを得るのに十分ではないと述べている。
【0007】
したがって、１７７Ｌｕを１７６Ｙｂ及び他の不純物から非常に高い分離を達成する時間効率の良い方法に対する必要性が依然として存在する。１７７Ｌｕの商業生産のために、中性子捕捉後に数グラムの処理されたターゲットを処理することを可能にするプロセスも必要である。高比活性でｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕを調製するための方法に対する必要性も存在する。
【0008】
発明の概要
本開示は、混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法であって、混合物を電解することによって生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離することと、混合物の電気分解中に塩基を添加することによって混合物のｐＨを約６．０～約７．０に制御することと、を含む、方法に関する。塩基は、アルカリ金属水酸化物であり、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムからなる群から選択され、好ましくは水酸化リチウムであり得る。塩基を添加することによって、ｐＨは、好ましくは約６．５に制御され得る。ｐＨの制御は、周期的又は連続的であり得る。これまでの結果は、塩基を使用してｐＨを６．５で制御することが、より低いｐＨを使用することと比較して、イッテルビウムの還元（例えば、最大９９％）を著しく改善することを示唆している。更に、発明者らは、電気分解中の塩酸の添加によるイッテルビウム還元の高い収率を示す公表された結果を再現することができなかった。
本開示は、混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法であって、混合物を電解することによって生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離することと、混合物の電気分解中に塩基を添加することによって混合物のｐＨを約６．０～約７．０に制御することと、を含む、方法に関する。塩基は、アルカリ金属水酸化物であり、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムからなる群から選択され、好ましくは水酸化リチウムであり得る。塩基を添加することによって、ｐＨは、好ましくは約６．５に制御され得る。ｐＨの制御は、周期的又は連続的であり得る。これまでの結果は、塩基を使用してｐＨを６．５で制御することが、より低いｐＨを使用することと比較して、イッテルビウムの還元（例えば、最大９９％）を著しく改善することを示唆している。更に、発明者らは、電気分解中の塩酸の添加によるイッテルビウム還元の高い収率を示す公表された結果を再現することができなかった。
【0009】
本開示はまた、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法であって、予備電気分解のステップを含み、アルカリ金属塩を含む初期電解質溶液が、初期電解質溶液のアルカリ金属塩のアルカリ金属イオンの少なくとも一部分が、還元されて、水銀アマルガムを形成するように、電気分解によって調節される、方法に関する。
【0010】
アルカリ金属塩は、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせから選択され得る。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、又はカリウムであり得る。一実施形態では、クエン酸リチウムが使用される。電気化学セルを調節するステップによって、リチウムイオンの少なくとも一部分の酸化状態が還元され、還元されたリチウムが水銀陰極とアマルガム化される。特定の理論に拘束されることなく、これまでの結果は、初期電解質溶液を調節することが、本明細書に開示される電気化学的分離のスケール及び有効性に実質的に寄与することを示唆する。
【0011】
本開示はまた、混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを電気分解によって分離する方法であって、電気分解中に「リフレッシュされた」表面積を有する水銀陰極を使用して電解分離を行うことを含む、方法に関する。より具体的には、水銀陰極の表面積は、水銀をかき混ぜる又は流動させる又は循環させることによって、電気分解中にリフレッシュされ、ランタニド混合物を含む分離電解質溶液との界面又はその近くの水銀は、比較的短い期間後に界面から離れて輸送される。この流れは、界面から水銀陰極の体積に延びる反応生成物（複数可）の層の形成を制限するか、又は更に防止することを意図しており、当該層は、水銀とランタニド混合物との間の更なる反応（例えば、非生成物ランタニドの酸化状態の還元及び／又は還元された非生成物ランタニドのアマルガム化）を阻害する傾向があるであろう。水銀の前述の流れは、ポンプ（例えば、回転ローブ、回転歯車、ピストン、ねじ、ダイヤフラムなど）、インペラ、プロペラ、及び／又は撹拌棒などの電気分解システム用に構成された任意の適切なデバイスを使用して達成され得る。一実施形態では、電気分解デバイスに撹拌棒を一体化することが容易であるため、撹拌棒が利用される。
【0012】
これまでの結果は、フローデバイスが、水銀陰極の底部からアマルガム化された固体を移動させる（又はアマルガム化された固体を乱す）ことなく、阻害反応生成物層の形成を制限又は防止するように、水銀を十分に流動させるように、選択され、構成され、及び動作する必要があり、なぜなら、そうすることがシステムのｐＨを変化させる傾向があるためであることを示唆している。例えば、２８０～３００ｒｐｍの範囲の速度で、長さ３．５６ｃｍ及び直径１．１４ｃｍ（最大エネルギー積５２メガガウスエルステッド（ＭＧＯ））の寸法を有するＰＥＥＫカプセル化円筒形希土類（ＮｄＢＦｅ）磁石を回転させることによって、アマルガム化された固体を撹拌することなく、７８．５ｃｍ２の表面積を有する水銀陰極をリフレッシュし得る。
【0013】
表面積及び表面積のリフレッシュ速度を選択又は制御することを使用して、イッテルビウムのルテチウムからの電気化学的分離の速度に影響を与え得る。例えば、水銀の流れを維持しながら、水銀陰極及び電解質の表面積を４４ｃｍ２から７８．５ｃｍ２に増加させることにより（電解質の体積は維持されたが、水銀の体積を７６ｃｍ３から１０１ｃｍ３に増加させて、円筒形の丸底フラスコである反応容器内の表面積の増加を達成した）、０．０４５から０．１２ｍｉｎ－１に増加する一次速度定数に反映される分離速度を増加させた。流れを、水銀陰極の上部に位置する長さ３．５６ｃｍ×直径１．１４ｃｍの撹拌棒を使用して維持し、２８０～３００ｒｐｍの範囲の速度で回転させた。白金陽極は変更されたが、陽極表面積及び陽極－陰極間隔を変化させる実験では、性能の違いが、陰極－電解質界面の表面積の増加によるものであることが示された。また、電解質の循環速度は、電解分離の効率にほとんど影響を及ぼさないようであった。更に、適切な量を超えるＹｂがより少ない体積の水銀にアマルガム化されたため、水銀の容量は制御要因ではなかった。別の言い方をすれば、分離効率の増加は、ほぼ完全に、水銀陰極の表面積がリフレッシュされた速度に起因すると考えられる。水銀陰極の表面積は、約４０～１２０、６０～１００、又は７０～９０、又は７５～８５ｃｍ２の範囲から選択され得る。撹拌の速度は、２００～４００、２５０～３５０、２６０～３２０、又は２８０～３００ｒｐｍの範囲から選択され得る。
【0014】
本開示はまた、混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法であって、混合物中にある生成物ランタニド及び非生成物ランタニドをトリフルオロメタンスルホン酸を含む溶媒によって溶解することと、混合物を電気分解することと、を含む、方法に関する。一実施形態では、トリフルオロメタンスルホン酸を含む溶媒は、３Ｍ～４Ｍの範囲の濃度を有する。別の実施形態では、トリフルオロメタンスルホン酸を含む溶媒は、３．２Ｍ～３．６Ｍの範囲の濃度を有する。この酸の使用は、白金電極を侵食し、かつ水銀を酸化させる傾向があり、それによって電極の再使用、特に水銀陰極の再使用を制限する、塩酸又は他の塩化物源の使用の欠点を回避する。
【0015】
特定の実施形態では、本開示は、混合物中にある生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する方法であって、
（ａ）電気化学セルを提供することであって、電気化学セルが、水銀陰極、
陽極、並びに
水を含む初期溶媒中に溶解されたアルカリ金属塩からのアルカリ金属イオンを含む初期電解質溶液であって、初期電解質溶液が、水銀陰極及び陽極と接触している、初期電解質溶液を含む、提供することと、
（ｂ）電気化学セル内の初期電解質溶液に第２の溶液を添加して、水銀陰極並びに陽極と接触している分離電解質溶液を形成することであって、第２の溶液が、
生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物、並びに
陽極及び水銀陰極と反応することなく、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を溶解することができる第２の溶媒を含む、形成すること、
（ｃ）非生成物ランタニドを分離電解質溶液から分離することであって、当該分離することが、電気化学セルを動作させて、
非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、生成物ランタニドを水銀陰極に著しく組み込むことなく、還元された非生成物ランタニドを水銀陰極の水銀とアマルガム化させること、並びに
溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収することを含む、分離すること、を含み、それによって生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する、方法に関する。
（ａ）電気化学セルを提供することであって、電気化学セルが、水銀陰極、
陽極、並びに
水を含む初期溶媒中に溶解されたアルカリ金属塩からのアルカリ金属イオンを含む初期電解質溶液であって、初期電解質溶液が、水銀陰極及び陽極と接触している、初期電解質溶液を含む、提供することと、
（ｂ）電気化学セル内の初期電解質溶液に第２の溶液を添加して、水銀陰極並びに陽極と接触している分離電解質溶液を形成することであって、第２の溶液が、
生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物、並びに
陽極及び水銀陰極と反応することなく、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を溶解することができる第２の溶媒を含む、形成すること、
（ｃ）非生成物ランタニドを分離電解質溶液から分離することであって、当該分離することが、電気化学セルを動作させて、
非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、生成物ランタニドを水銀陰極に著しく組み込むことなく、還元された非生成物ランタニドを水銀陰極の水銀とアマルガム化させること、並びに
溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収することを含む、分離すること、を含み、それによって生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する、方法に関する。
【0016】
特定の一実施形態では、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法は、陰イオン交換樹脂及び塩酸水溶液を使用したイオン交換のステップを含み得、それによって、溶解された水銀イオンの少なくとも一部を分離する。
【0017】
特定の一実施形態では、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法は、生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンのクロマトグラフィー分離のステップを含み得る。
【0018】
本開示はまた、生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕの溶液を生成する方法であって、当該方法が、
－生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物を提供すること、
－本明細書に記載の分離方法に従って、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離することを含み、
－クロマトグラフィー分離のステップの後に、生成物ランタニドを含む溶出液を不活性雰囲気中で濃縮し、
－生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕを含む溶液を回収する、方法に関する。
－生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物を提供すること、
－本明細書に記載の分離方法に従って、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離することを含み、
－クロマトグラフィー分離のステップの後に、生成物ランタニドを含む溶出液を不活性雰囲気中で濃縮し、
－生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕを含む溶液を回収する、方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
電気分解のステップ
本開示の分離の方法は、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物から始まる、生成物ランタニドの非生成物ランタニドからの分離を達成する。本開示の生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法は、電気化学セルを利用する電気分解のステップを含む。
特定の実施形態では、混合物中に存在する生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する方法は、
（ａ）電気化学セルを提供するステップであって、電気化学セルが、
－水銀陰極、
－陽極、並びに
水を含む初期溶媒中に溶解されたアルカリ金属塩からのアルカリ金属イオンを含む初期電解質溶液であって、初期電解質溶液が、水銀陰極及び陽極と接触している、初期電解質溶液を含む、提供するステップと、
（ｂ）電気化学セル内の初期電解質溶液に第２の溶液を添加して、水銀陰極並びに陽極と接触している分離電解質溶液を形成することであって、第２の溶液が、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物、並びに生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を、陽極及び水銀陰極と反応することなく溶解することができる第２の溶媒を含む、形成するステップ、
（ｃ）非生成物ランタニドを分離電解質溶液から分離するステップであって、当該分離することが、
－電気化学セルを動作させて、非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、生成物ランタニドを水銀陰極に著しく組み込むことなく、還元された非生成物ランタニドを水銀陰極にアマルガム化させること、並びに－溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収すること、を含む、分離するステップを含み、
それによって生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する。
本開示の分離の方法は、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物から始まる、生成物ランタニドの非生成物ランタニドからの分離を達成する。本開示の生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法は、電気化学セルを利用する電気分解のステップを含む。
特定の実施形態では、混合物中に存在する生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する方法は、
（ａ）電気化学セルを提供するステップであって、電気化学セルが、
－水銀陰極、
－陽極、並びに
水を含む初期溶媒中に溶解されたアルカリ金属塩からのアルカリ金属イオンを含む初期電解質溶液であって、初期電解質溶液が、水銀陰極及び陽極と接触している、初期電解質溶液を含む、提供するステップと、
（ｂ）電気化学セル内の初期電解質溶液に第２の溶液を添加して、水銀陰極並びに陽極と接触している分離電解質溶液を形成することであって、第２の溶液が、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物、並びに生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を、陽極及び水銀陰極と反応することなく溶解することができる第２の溶媒を含む、形成するステップ、
（ｃ）非生成物ランタニドを分離電解質溶液から分離するステップであって、当該分離することが、
－電気化学セルを動作させて、非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、生成物ランタニドを水銀陰極に著しく組み込むことなく、還元された非生成物ランタニドを水銀陰極にアマルガム化させること、並びに－溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収すること、を含む、分離するステップを含み、
それによって生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する。
【0021】
本方法の一実施例では、生成物ランタニドは、ルテチウム（Ｌｕ）であり、非生成物ランタニドは、イッテルビウム（Ｙｂ）である。本方法の一実施例では、生成物ランタニドは、放射性核種１７７Ｌｕであり、非生成物ランタニドは、１７６Ｙｂである。
【0022】
特定の実施形態では、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物は、任意の起源のものであり得る。一実施例では、当該混合物は、当該混合物を酸化物として含む照射されたターゲットであり得る。照射された酸化物ターゲットは、約０．５ｇ～１０ｇの範囲の質量、及び約５５５ＧＢｑ～約１５０００ＧＢｑの範囲の放射能を有し得る。照射された酸化物ターゲットは、１７６Ｙｂ、好ましくは濃縮された１７６Ｙｂのターゲットに中性子照射を適用することと、ターゲットが、短寿命の放射性同位体１７７Ｙｂ（半減期１．９時間）のベータ崩壊を介して崩壊して、１７７Ｌｕを生成することを可能にすることと、によって生成され得る。一実施例では、１７６Ｙｂターゲットは、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）を含む。
【0023】
したがって、一実施例では、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物は、１７７Ｌｕ及び１７６Ｙｂの混合物を含む照射ターゲットであってもよい。一実施例では、当該混合物は、酸化物として１７７Ｌｕ及び１７６Ｙｂ、すなわち、１７７Ｌｕ２Ｏ３及び１７６Ｙｂ２Ｏ３を含み得る。
【0024】
特定の実施形態では、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物は、約１０００：１～約４０００：１の非生成物ランタニド対生成物ランタニドの質量比を有し得る。特定の実施形態では、生成物ランタニド１７７Ｌｕ及び非生成物ランタニド１７６Ｙｂを含む混合物は、約１０００：１～約４０００：１の１７６Ｙｂ対１７７Ｌｕの質量比を有し得る。
【0025】
本方法のステップ（ａ）では、水銀陰極、陽極、及び初期電解質溶液を含む電気化学セルが提供される。水銀陰極は、少なくとも９９重量％の水銀を含む。水銀陰極は、約９９．９９９重量％の水銀であり得る。水銀陰極は、電気化学セルの下部を占有し得る。水銀陰極は、液体であるため、撹拌され得る。水銀陰極は、水銀陰極の上部表面のレベルで撹拌され得る。代替的に、動作中に水銀陰極の中間高さレベルで撹拌され得る。水銀陰極は、７８．５ｃｍ２の表面積を有する水銀陰極の場合、２８０～３００ｒｐｍの範囲の速度で５２メガガウスエルステッド（ＭＧＯ）の最大エネルギー積を有するＰＥＥＫカプセル化円筒形希土類（ＮｄＢＦｅ）磁石（長さ３．５６ｃｍ×直径１．１４ｃｍ）などの撹拌棒で撹拌され得る。水銀陰極の表面積は、約４０～１２０、６０～１００、又は７０～９０、又は７５～８５ｃｍ２の範囲から選択され得る。撹拌の速度は、２００～４００、２５０～３５０、２６０～３２０、又は２８０～３００ｒｐｍの範囲から選択され得る。
【0026】
陽極は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金、混合物、又は組み合わせからなる群から選択される金属（すなわち、陽極金属）を含む。好ましくは、陽極は、白金を含む。特定の実施形態では、陽極は、約１０～４０ｃｍ２、好ましくは２５～３５ｃｍ２の範囲の表面積を有し得る。特定の実施形態では、陽極は、約１０～４０ｃｍ２、好ましくは２５～３５ｃｍ２の範囲の表面積を有する白金を含み得る。陽極は、初期電解質溶液中に配設される。
【0027】
初期電解質溶液は、水を含む初期溶媒中に溶解されたアルカリ金属塩に由来するアルカリ金属イオンを含み、初期電解質溶液は、水銀陰極及び陽極と接触している。アルカリ金属イオンは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンからなる群から選択され得る。リチウムイオンが好ましい場合がある。特定の実施形態では、初期電解質溶液は、水性溶媒中で約０．１５Ｍ～０．９０Ｍ、より好ましくは約０．３０Ｍ～０．７５Ｍ、最も好ましくは約０．４０Ｍ～０．６０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し得る。
【0028】
特定の実施形態では、アルカリ金属塩は、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。好ましくは、アルカリ金属塩は、クエン酸リチウムである。
【0029】
特定の実施形態では、初期電解質溶液は、水に溶解されたクエン酸リチウムに由来する約０．４０～０．６Ｍの濃度のリチウムイオンを含み得、水性クエン酸リチウム溶液は、約０．１３３Ｍ～０．２５Ｍの濃度を有する。
【0030】
陰極及び陽極は、当業者に知られている配線によって、外部に提供される電源に接続されており、電気化学セルから分離されている。例えば、ＥＴＦＥコーティングされたワイヤは、電解分離及び放射線で使用される化学物質に曝露されたときの劣化に対するそれらの耐性のために選択され得る。
【0031】
特定の実施形態では、本方法のステップ（ｂ）では、第２の溶液を電気化学セル内の初期電解質溶液に添加して、水銀陰極及び陽極と接触している分離電解質溶液を形成する。当該第２の溶液は、上述の生成物ランタニド及び非生成物ランタニドの混合物、並びに陽極及び水銀陰極と反応することなく、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を溶解することができる第２の溶媒を含む。特定の実施形態では、第２の溶媒は、トリフルオロメタンスルホン酸であり得る。特定の実施形態では、混合物を溶解するために使用される第２の溶媒の濃度は、水性媒体中で３～４Ｍ、好ましくは３．２～３．６Ｍであり得る。
【0032】
第２の溶媒としてトリフルオロメタンスルホン酸を使用する利点は、正極又は陽極との望ましくない副反応が抑制されるか、又は回避されることであり、これは、電気分解及びアマルガム化のステップの収率を増加させ、不純物を低減することに寄与する。特に、当該酸は、従来使用されていた塩酸又は他の塩化物源で観察されたように、白金陽極の浸食及び水銀陰極の酸化を回避するため、陽極及び水銀陰極の複数回の再利用が可能である。
【0033】
特定の実施形態では、本方法のステップ（ｂ）は、溶解容器内の第２の溶媒中に、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を溶解することを更に含み得、第２の溶液を初期電解質溶液に添加するステップは、溶解容器の内容物を初期電解質溶液に添加することを含む。
【0034】
特定の実施形態では、ステップ（ｂ）は、溶解容器をある体積のすすぎ溶液ですすぐことを更に含み得、すすぎ溶液は、上述の溶解されたリチウム塩を含み、他の溶液を初期電解質溶液に添加するステップは、溶解容器をすすぐために使用された当該体積のすすぎ溶液を初期電解質溶液に添加することを更に含む。すすぎ溶液は、１．０～１．５Ｍのクエン酸リチウム水溶液であり得る。
【0035】
本方法のステップ（ｃ）では、生成物ランタニドを、ステップ（ｂ）で生成された分離電解質溶液から分離する。分離電解質溶液から生成物ランタニドを分離するステップ（ｃ）は、
－電気化学セルを動作させて、非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、生成物ランタニドを水銀陰極に著しく組み込むことなく、還元された非生成物ランタニドを水銀陰極にアマルガム化させることと、
－溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収することと、を含み、
－それによって生成物ランタニドと非生成物ランタニドを分離する。
－電気化学セルを動作させて、非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、生成物ランタニドを水銀陰極に著しく組み込むことなく、還元された非生成物ランタニドを水銀陰極にアマルガム化させることと、
－溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収することと、を含み、
－それによって生成物ランタニドと非生成物ランタニドを分離する。
【0036】
電気化学セルは、水銀陰極をかき混ぜ／流動させ／循環させながら、不活性雰囲気下で動作し得る。不活性雰囲気下で動作することは、不活性ガス気泡を分離電解質溶液に通すこと、又は電気化学セルのヘッドスペースをパージすることを含み得る。好ましくは、不活性ガスを、分離電解質溶液を通してバブリングし得る。不活性ガスは、アルゴンであり得る。不活性雰囲気は、約大気圧を有する。
【0037】
水銀陰極をかき混ぜることは、水銀陰極の上部表面のレベルで、又は水銀陰極の中間の高さのレベルで撹拌することを含み得る。
【0038】
特定の実施形態では、非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元することは、イッテルビウム（ＩＩＩ）カチオン（Ｙｂ３＋）を還元し、イッテルビウム金属を陰極とアマルガム化させることを含み得る。
【0039】
典型的には、非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元することは、同位体１７６イッテルビウム（ＩＩＩ）カチオン（Ｙｂ３＋）を還元し、同位体１７６イッテルビウム金属を陰極とアマルガム化させることを含み得る。
【0040】
特定の実施形態では、非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元することは、非生成物ランタニドの少なくとも９０重量％、好ましくは９９重量％が、還元され、陰極にアマルガム化されるまで、電気化学セルを単一の連続動作で動作させることを含み得る。
【0041】
ステップ（ｃ）は、約６．０～約７．０、好ましくは６．５の分離ｐＨで電気化学セルを動作させることを含む。特定の実施形態では、ステップ（ｃ）は、約６．０～約７．０の範囲にある分離ｐＨで、約１０℃～約３０℃の範囲の分離温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の分離電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の分離電流で、約０．５時間～約４時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを動作させることを含む。
【0042】
例えば、ステップ（ｃ）は、約６．３～約６．７の範囲にある分離ｐＨ、約１５℃～約３０℃の範囲の分離温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の分離電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の分離電流で、約１．５時間～約２．５時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを動作させることを含み得る。
【0043】
特定の実施形態では、ステップ（ｃ）は、約１５℃～約３０℃の範囲の分離温度、約６．５である分離ｐＨで、約２時間の分離持続時間、並びに約８Ｖの分離電位及び約２．５アンペアの分離電流で電気化学セルを動作させることを含み得る。
【0044】
分離ｐＨは、塩基の周期的、連続的、又は増分の添加を介して、ステップ（ｃ）中に制御され得る。塩基は、アルカリ金属水酸化物溶液であり得る。アルカリ金属水酸化物溶液は、水酸化リチウム、水酸化カリウム、及び水酸化ナトリウムからなる群から選択され得る。溶液は、約３Ｍの濃度を有し得る。好ましくは、約３Ｍの濃度を有し得る水酸化リチウム溶液が使用される。
【0045】
典型的には、電気化学セルを動作させるステップ（ｃ）は、０．２重量％未満の生成物ランタニドが陰極に組み込まれることを達成する。
【0046】
特定の実施形態では、ステップ（ｃ）では、溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収し、それによって生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離し、生成物ランタニドを含む生成物溶液は、微量の水銀イオン、好ましくは２０ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の水銀イオンしか含有しない。これは、電気化学セルの１つの単一の連続動作によって達成される。
【0047】
電気化学セルを調節するステップ
本開示の生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法は、ステップ（ｂ）及び（ｃ）を実施する前に、ステップ（ａ）で提供された電気化学セルを調節するステップを追加的に含み得る。
本開示の生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離する方法は、ステップ（ｂ）及び（ｃ）を実施する前に、ステップ（ａ）で提供された電気化学セルを調節するステップを追加的に含み得る。
【0048】
特定の実施形態では、ステップ（ａ）は、上記のような電気化学セルを調節して、
－初期電解質溶液に含有されるアルカリ金属イオンの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、
－還元されたアルカリ金属を水銀陰極の水銀とアマルガム化させて、
－水銀陰極がアルカリ金属アマルガムを追加的に含むようにするステップを含み得る。
－初期電解質溶液に含有されるアルカリ金属イオンの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、
－還元されたアルカリ金属を水銀陰極の水銀とアマルガム化させて、
－水銀陰極がアルカリ金属アマルガムを追加的に含むようにするステップを含み得る。
【0049】
したがって、特定の実施形態では、電気化学セルを調節するステップは、ステップ（ｃ）の下で上述されるように、電気化学セルを不活性雰囲気下で調節することを含み得る。不活性雰囲気は、典型的には、陰極の調節の直前の少なくとも３０分間適用される。電気化学セルは、上記のようにかき混ぜられ得る。
【0050】
調節中のｐＨは、ステップ（ｃ）で上述した通りであり得る。特定の実施形態では、電気化学セルを調節するステップは、約６．０～約７．０の範囲にある調節ｐＨ、約１０℃～約３０℃の範囲の調節温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の調節電位を、約１アンペア～約４アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約２時間の範囲の調節持続時間含み得る。
【0051】
例えば、電気化学セルを調節するステップは、約６．３～約６．７の範囲にある調節ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の調節電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の調節電流を、約０．５時間～約１．５時間の範囲の調節持続時間含み得る。
【0052】
特定の実施形態では、電気化学セルを調節するステップは、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約６．５である調節ｐＨ、約８Ｖの調節電位、及び約２アンペアの調節電流を約１時間の調節持続時間含み得る。
【0053】
特定の実施形態では、調節のステップは、塩基を添加することによって調節ｐＨを制御することを含み得る。塩基は、ステップ（ｃ）で上述した通りであり得る。塩基は、定期的又は連続的に添加され得る。約３Ｍの濃度を有し得る水酸化リチウム溶液の増分添加が好ましい。
【0054】
例えば、アルカリ金属イオン、好ましくはリチウムイオンの少なくとも一部分の酸化状態を還元することは、調節直後に測定したときに、水銀に対して約５０ｐｐｍ～約１０００ｐｐｍ、好ましくは約１００ｐｐｍ～約８００ｐｐｍ、最も好ましくは約１５０ｐｐｍ～約５００ｐｐｍの範囲の還元されたアルカリ金属（好ましくは元素リチウム）の濃度を達成することを含み得る。
【0055】
調節するステップは、電気分解中の不純物の形成を低減し、より少ない不純物を含む生成物溶液を提供し、それによって、ステップ（ｃ）の電気分解が従来技術の方法よりも大幅に大きな規模で実行されることを可能にする。電気化学セルの動作のモードはまた、水銀が、プロセス又は結果として生じる生成物にいかなる悪影響を与えることなく複数回再利用され得るという利点を有する。
【0056】
特定の実施例では、本開示の電気分解は、以下の特徴：
生成物ランタニドが、ルテチウムであること、
非生成物ランタニドが、イッテルビウムであること、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、陽極が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金、混合物、又は組み合わせからなる群から選択される金属を含み、初期電解質溶液が、約０．１５Ｍ～約０．９０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、
アルカリ金属塩が、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約６．０～約７．０の範囲にある調節ｐＨ、約１０℃～約３０℃の範囲の調節温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の調節電位で、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約２時間の範囲の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含むこと、
第２の溶媒が、トリフルオロメタンスルホン酸であること、並びに
電気化学セルのステップ（ｃ）動作が、陰極をかき混ぜながら、約６．０～約７．０の範囲の分離ｐＨで、約１０℃～約３０℃の範囲の分離温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の分離電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の分離電流で、約０．５時間～約４時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む。
生成物ランタニドが、ルテチウムであること、
非生成物ランタニドが、イッテルビウムであること、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、陽極が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金、混合物、又は組み合わせからなる群から選択される金属を含み、初期電解質溶液が、約０．１５Ｍ～約０．９０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、
アルカリ金属塩が、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約６．０～約７．０の範囲にある調節ｐＨ、約１０℃～約３０℃の範囲の調節温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の調節電位で、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約２時間の範囲の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含むこと、
第２の溶媒が、トリフルオロメタンスルホン酸であること、並びに
電気化学セルのステップ（ｃ）動作が、陰極をかき混ぜながら、約６．０～約７．０の範囲の分離ｐＨで、約１０℃～約３０℃の範囲の分離温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の分離電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の分離電流で、約０．５時間～約４時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む。
【0057】
別の特定の実施例では、本開示の電気分解は、以下の特徴：
生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであること、
非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであること、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であること、
陽極が、白金を含み、陽極が、約１０ｃｍ２～約４０ｃｍ２の範囲の表面積を有すること、
初期電解質溶液が、約０．３０Ｍ～約０．７５Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、アルカリ金属塩が、クエン酸リチウムであり、初期溶媒が、水であり、当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲にある調節ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の調節電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約１．５時間の範囲の調節持続時間、不活性雰囲気下で電気化学セルを動作させることを含むこと、
第２の溶媒が、約２Ｍ～約４Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であること、並びに
電気化学セルのステップ（ｃ）動作が、陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲の分離ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の分離電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の分離電流で、約１．５時間～約２．５時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含むことを含む。
生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであること、
非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであること、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であること、
陽極が、白金を含み、陽極が、約１０ｃｍ２～約４０ｃｍ２の範囲の表面積を有すること、
初期電解質溶液が、約０．３０Ｍ～約０．７５Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、アルカリ金属塩が、クエン酸リチウムであり、初期溶媒が、水であり、当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲にある調節ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の調節電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約１．５時間の範囲の調節持続時間、不活性雰囲気下で電気化学セルを動作させることを含むこと、
第２の溶媒が、約２Ｍ～約４Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であること、並びに
電気化学セルのステップ（ｃ）動作が、陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲の分離ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の分離電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の分離電流で、約１．５時間～約２．５時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含むことを含む。
【0058】
別の特定の実施例では、本開示の電気分解は、以下の特徴：
生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであること、
非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであること、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であること、
陽極が、白金であり、陽極が、約２５ｃｍ２～約３５ｃｍ２の範囲の表面積を有すること、
初期電解質溶液が、０．４０Ｍ～約０．６０Ｍの範囲のリチウム濃度を有し、リチウム塩が、クエン酸リチウムであり、初期溶媒が、水であること、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約６．５である調節ｐＨ、約８Ｖの調節電位、及び約２アンペアの調節電流で、約１時間の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含むこと、
第２の溶媒が、約３Ｍ～約３．５Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であること、並びに
電気化学セルのステップ（ｃ）動作が、陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約６．５である分離ｐＨで、約２時間の分離持続時間、並びに約８Ｖの分離電位及び約２．５アンペアの分離電流で、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含むことを含む。
生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであること、
非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであること、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であること、
陽極が、白金であり、陽極が、約２５ｃｍ２～約３５ｃｍ２の範囲の表面積を有すること、
初期電解質溶液が、０．４０Ｍ～約０．６０Ｍの範囲のリチウム濃度を有し、リチウム塩が、クエン酸リチウムであり、初期溶媒が、水であること、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約６．５である調節ｐＨ、約８Ｖの調節電位、及び約２アンペアの調節電流で、約１時間の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含むこと、
第２の溶媒が、約３Ｍ～約３．５Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であること、並びに
電気化学セルのステップ（ｃ）動作が、陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約６．５である分離ｐＨで、約２時間の分離持続時間、並びに約８Ｖの分離電位及び約２．５アンペアの分離電流で、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含むことを含む。
【0059】
イオン交換のステップ
特定の実施形態では、本開示の方法は、溶解された生成物ランタニドを含む溶液中の溶解された水銀イオンの濃度を低減するためのイオン交換のステップを含み得る。
特定の実施形態では、本開示の方法は、溶解された生成物ランタニドを含む溶液中の溶解された水銀イオンの濃度を低減するためのイオン交換のステップを含み得る。
【0060】
典型的には、方法は、陰イオン交換樹脂及び塩酸水溶液を使用して生成物ランタニドを含む溶液のイオン交換のステップを含み得、それによって溶液中の溶解された水銀を還元する。このステップに供給される溶液は、生成物ランタニドに加えて、アルカリ金属イオン、微量の非生成物ランタニド、及び微量の溶解された水銀イオンを含み得る。
【0061】
特定の実施形態では、イオン交換のステップに供される溶液は、ステップ（ｃ）で最終的に得られた生成物ランタニドを含む生成物溶液であり得る。次いで、イオン交換のステップは、典型的には、
ｉ．ある体積の塩酸溶液を生成溶液に添加して、酸性化された溶液を形成することと、
ｉｉ．水銀イオンが陰イオン交換樹脂に吸着して、溶解された生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンを含む還元水銀溶液を形成するように、酸性化された溶液を陰イオン交換樹脂を含むイオン交換カラムに通過させることと、
ｉｉｉ．酸性化された溶液の通過後に、すすぎ液をイオン交換カラムに通過させて、イオン交換カラム内の生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びリチウムの残量を収集することと、を含み、
還元水銀溶液、当該通過したすすぎ液、又はそれらの組み合わせが、イオン交換生成物溶液である。
ｉ．ある体積の塩酸溶液を生成溶液に添加して、酸性化された溶液を形成することと、
ｉｉ．水銀イオンが陰イオン交換樹脂に吸着して、溶解された生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンを含む還元水銀溶液を形成するように、酸性化された溶液を陰イオン交換樹脂を含むイオン交換カラムに通過させることと、
ｉｉｉ．酸性化された溶液の通過後に、すすぎ液をイオン交換カラムに通過させて、イオン交換カラム内の生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びリチウムの残量を収集することと、を含み、
還元水銀溶液、当該通過したすすぎ液、又はそれらの組み合わせが、イオン交換生成物溶液である。
【0062】
例えば、塩酸溶液は、およそ１１．５Ｍの濃縮されたＨＣｌ水溶液であり得る。陰イオン交換樹脂は、スチレン－ジビニルベンゼン系樹脂であり得る。すすぎ液は、０．１５ＭのＨＣｌ水溶液であり得る。
【0063】
カラムは、１ｃｍの内径、１０ｃｍの長さを有し、周囲温度で３ｍＬ／分の速度で動作したが、これは経験的最適化によって得られた。
【0064】
イオン交換の２つ以上のステップは、並行して、又は順番に実行され得るが、本開示による方法は、１つのイオン交換カラムに基づいて、イオン交換の単一のステップを１つだけ実行して十分な水銀分離を達成するべきである。したがって、ある特定の実施形態では、イオン交換のステップは、１０ｐｐｂ以下である水銀の濃度を有し得るイオン交換生成物溶液を提供する。
【0065】
クロマトグラフィー分離のステップ
特定の実施形態では、本開示の方法は、アルカリ金属イオン、非生成物ランタニド、及び水銀イオンの濃度を低減するためのクロマトグラフィー分離のステップを更に含み得る。
特定の実施形態では、本開示の方法は、アルカリ金属イオン、非生成物ランタニド、及び水銀イオンの濃度を低減するためのクロマトグラフィー分離のステップを更に含み得る。
【0066】
好ましい実施形態では、クロマトグラフィーのステップに供される溶液は、イオン交換ステップで最終的に得られるイオン交換生成物溶液であり得る。上記に示されるように、イオン交換生成溶液は、還元水銀溶液、通過したすすぎ液、又はそれらの組み合わせは、イオン交換生成物溶液であり得る。一実施形態では、還元水銀溶液及び通過したすすぎ液が組み合わされ、組み合わせがクロマトグラフィー分離に供される。別の実施形態では、還元水銀溶液及び通過したすすぎ液は、（例えば、イオン交換及びクロマトグラフィーカラムを直列に配置することによって）順次クロマトグラフィー分離に供される。
【0067】
典型的には、クロマトグラフィー分離のステップは、
ｉ．イオン交換生成物溶液を、リチウムイオンを吸着させずに生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着させることができるクロマトグラフィー樹脂を含むクロマトグラフィーカラムに充填し、それによって生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着させることと、
ｉｉ．充填されたクロマトグラフィーカラムをクロマトグラフィー洗浄溶液で洗浄して、クロマトグラフィー樹脂から生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを脱着させることなく、クロマトグラフィーカラムからアルカリ金属イオンを除去することと、
ｉｉｉ．クロマトグラフィー溶離溶液を、吸着された生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを有する洗浄されたクロマトグラフィーカラムに通過させることであって、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドが、クロマトグラフィー樹脂から脱着し、カラムのそれぞれの分布係数に従って、異なる速度でクロマトグラフィー溶離溶液中のカラムを通って移動するときに分離し、それによって、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを、それぞれ、生成物ランタニド含有溶出液及び非生成物ランタニド含有溶出液に分離する、通過させることと、を含み得る。
ｉ．イオン交換生成物溶液を、リチウムイオンを吸着させずに生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着させることができるクロマトグラフィー樹脂を含むクロマトグラフィーカラムに充填し、それによって生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着させることと、
ｉｉ．充填されたクロマトグラフィーカラムをクロマトグラフィー洗浄溶液で洗浄して、クロマトグラフィー樹脂から生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを脱着させることなく、クロマトグラフィーカラムからアルカリ金属イオンを除去することと、
ｉｉｉ．クロマトグラフィー溶離溶液を、吸着された生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを有する洗浄されたクロマトグラフィーカラムに通過させることであって、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドが、クロマトグラフィー樹脂から脱着し、カラムのそれぞれの分布係数に従って、異なる速度でクロマトグラフィー溶離溶液中のカラムを通って移動するときに分離し、それによって、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを、それぞれ、生成物ランタニド含有溶出液及び非生成物ランタニド含有溶出液に分離する、通過させることと、を含み得る。
【0068】
クロマトグラフィー樹脂は、不活性支持体上にリン酸のアルキル誘導体を含み得る。リン酸のアルキル誘導体は、ジ（２－エチルヘキシル）オルトリン酸（ＨＤＥＨＰ）、２－エチルヘキシルホスホン酸モノ－２－エチルヘキシルエステル（ＨＥＨ［ＥＨＰ］）、及びジ－（２，４，４－トリメチルペンチル）ホスフィン酸（Ｈ［ＴＭＰｅＰ］）からなる群から選択され得る。
【0069】
クロマトグラフィー樹脂は、代替的に、不活性支持体上にアルキルリン酸アルキルエステルを含み得る。クロマトグラフィー樹脂は、不活性支持体上に（２－エチルヘキシル）ホスホン酸－（２－エチルヘキシル）－エステル（ＨＥＨ［ＥＨＰ］）を含み得る。
【0070】
クロマトグラフィー洗浄溶液は、０．１５ＭのＨＣｌ水溶液であり得、クロマトグラフィー溶離溶液は、１．４～１．５ＭのＨＣｌ水溶液であり得、クロマトグラフィーカラムは、クロマトグラフィー分離プロセス中に、約４０℃～約５５℃、好ましくは約４５℃～約５０℃の範囲の温度であり得る。
【0071】
クロマトグラフィー分離のステップは、イオン交換のステップの後に実施され得、本方法のステップ（ｃ）で最終的に得られた生成物溶液が上記のステップｉのクロマトグラフィーカラムに充填され得、次いでイオン交換が実行され得るように、クロマトグラフィー分離が、代替的に、最初に実施され得る。好ましくは、クロマトグラフィー分離は、イオン交換のステップの後に実施される。
【0072】
クロマトグラフィー分離の２つ以上のステップは、並行して、又は順番に実行され得るが、本開示による方法は、１つのクロマトグラフィーカラムに基づいて、クロマトグラフィー分離の単一のステップを１つだけ実行して、優れた分離を達成する。
【0073】
クロマトグラフィー分離のステップは、イオン交換生成物溶液に含有される水銀を追加的に分離し、１ｐｐｂ以下である水銀濃度を有する生成物ランタニド含有溶出液を提供する。
【0074】
得られた１７７Ｌｕ生成物は、＞２９００ＧＢｑ／ｍｇの比活性、高い放射化学純度（ＲＣＰ）（＞９９％）、及び放射性核種純度（ＲＮＰ）（＞９９．９％）を有する。
【0075】
再配合のステップ
本開示の方法は、クロマトグラフィー／イオン交換後に得られた溶液を再配合するステップを更に含み得る。
本開示の方法は、クロマトグラフィー／イオン交換後に得られた溶液を再配合するステップを更に含み得る。
【0076】
再配合のステップは、不活性雰囲気下で生成物ランタニド含有溶出液を加熱して、生成物ランタニドを含む固体残渣を形成することによって、クロマトグラフィー分離のステップで最終的に得られた生成物ランタニド含有溶出液を再配合することを含む。
【0077】
特定の実施形態では、固体残渣の生成物ランタニドは、生成物ランタニド塩化物水和物であり得る。典型的には、固体残渣の生成物ランタニドは、１７７ＬｕＣｌ３・ｎＨ２Ｏであり得る。１７７ＬｕＣｌ３・ｎＨ２Ｏは、約２９００ＧＢｑ／ｍｇ～約４０７０ＧＢｑ／ｍｇの範囲の比活性を有する。
【0078】
固体残渣は、（例えば、０．０５ＭのＨＣｌ溶液を使用して）所望の活性濃度に再溶解され得る。
【0079】
非生成物ランタニドの回収のステップ
本開示の方法は、
－水銀陰極及び電気化学セルを酸性溶液と接触させて、その中で非生成物ランタニドを抽出して、非生成物ランタニド含有溶液を形成すること、
－非生成物ランタニドを、精製された非生成物ランタニド含有溶液からシュウ酸で沈殿させて、非生成物ランタニドシュウ酸塩を形成するステップ、並びに
－非生成物シュウ酸ランタニド塩を熱分解して、回収された非生成物酸化ランタニドを形成すること、によって非生成物ランタニドを回収するステップを更に含む。
本開示の方法は、
－水銀陰極及び電気化学セルを酸性溶液と接触させて、その中で非生成物ランタニドを抽出して、非生成物ランタニド含有溶液を形成すること、
－非生成物ランタニドを、精製された非生成物ランタニド含有溶液からシュウ酸で沈殿させて、非生成物ランタニドシュウ酸塩を形成するステップ、並びに
－非生成物シュウ酸ランタニド塩を熱分解して、回収された非生成物酸化ランタニドを形成すること、によって非生成物ランタニドを回収するステップを更に含む。
【0080】
特定の実施形態では、酸性溶液は、塩酸及びトリフルオロメタンスルホン酸からなる群から選択され得る。
【0081】
特定の実施形態では、熱分解することは、約８００℃～約８５０℃の範囲で実行され得る。
【0082】
特定の実施形態では、塩を空気中で熱分解する前に、沈殿された非生成物ランタニドシュウ酸塩を徹底的に洗浄して、沈殿物中に存在し得るリチウムを除去し得る。
【0083】
特定の実施形態では、非生成物ランタニドシュウ酸塩は、１７６Ｙｂ２（Ｏｘ）３であり、回収された非生成物酸化ランタニドは、１７６Ｙｂ２Ｏ３である。
【0084】
生成物ランタニドの溶液を生成する方法
本開示はまた、生成物ランタニド、好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕである、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液の溶液を生成する方法に関する。本方法は、
－生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物を提供することと、－生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを上記のステップに従って分離することと、を含み、
－クロマトグラフィー分離ステップの後に、生成物ランタニドを含む溶出液を不活性雰囲気中で濃縮し、
－生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕを含む溶液を回収する。
本開示はまた、生成物ランタニド、好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕである、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液の溶液を生成する方法に関する。本方法は、
－生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物を提供することと、－生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを上記のステップに従って分離することと、を含み、
－クロマトグラフィー分離ステップの後に、生成物ランタニドを含む溶出液を不活性雰囲気中で濃縮し、
－生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕを含む溶液を回収する。
【0085】
クロマトグラフィー分離後に得られた溶出液を濃縮するステップは、アルゴンの流れの下で溶液を加熱することによる蒸発などの穏やかな条件を含み得る。不活性雰囲気は、アルゴン又は窒素によって提供され得る。
【0086】
特定の実施形態では、プロセスの生成物として回収される溶液は、９８％を超える非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド、好ましくは９９％を超えるｎ．ｃ．ａ．１７７Ｌｕを含み得る。特に、プロセスの生成物として回収される溶液は、９８％を超える非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド、好ましくは≧２９００ＧＢｑ／ｍｇの比活性を有する９９％を超えるｎ．ｃ．ａ．１７７Ｌｕを含み得る。
【0087】
特定の実施形態では、上記の生成する方法は、約０．５～１０ｇかつ約５５５ＧＢｑ～１５０００ＧＢｑの生成物ランタニド及び非生成物ランタニドの混合物を提供することを含み得る。生成物ランタニド及び非生成物ランタニドの混合物は、中性子照射を１７６Ｙｂ、好ましくは酸化イッテルビウムのターゲットに適用して、放射性同位体１７７Ｙｂを生成することと、ターゲットが、ベータ崩壊後に崩壊して、１７７Ｙｂから１７７Ｌｕを生成することを可能にすることと、によって、生成され得る。
【実施例】
【0088】
化学プロセスの目的は、（ａ）微量（ｍｇ）レベルのＬｕをバルク（グラム）レベルのＹｂから分離すること、及び（ｂ）プロセスからＹｂを高収率で回収することである。分離は、Ｙｂを水銀陰極に還元し、次いでクロマトグラフィーを使用して、電解質溶液中の微量のＹｂをＬｕから分離することによって達成される。Ｙｂターゲット材料は、トリフル酸で抽出し、続いてシュウ酸で沈殿し、シュウ酸化合物をＹｂ酸化物に灰化することによって、水銀陰極から回収される。
【0089】
電気化学セル（ＥＣ）は、水銀陰極、白金陽極、及び０．１６Ｍのクエン酸リチウム電解質で構成されていた。酸素を除去するためにアルゴンで十分にパージした後、ＥＣセルを８．０Ｖで３０分間動作させ、ＬｉＯＨ添加によってｐＨを６．５に制御して、リチウム水銀アマルガムを作製する。Ｙｂ２Ｏ３ターゲットをトリフル酸に溶解させ、次いで、ＥＣセルに添加し、Ｙｂ濃度が還元アマルガム化によって少なくとも９９％低減するまで、電気分解を継続する。電気分解中、ＥＣセルは、摂氏２０度の温度に維持され、陰極の表面は、連続的に撹拌され、溶液のｐＨは、ＬｉＯＨの連続的な添加により、６．５に維持され、ＥＣは、アルゴンガスで連続的にパージされる。
【0090】
所望のＹｂ分離が達成されると、電解質溶液がＥＣから除去される。電解質溶液を濾過し、ＨＣｌ酸の添加により酸性化させる。次いで、電解質溶液を、ＨＣｌで予備平衡化された陰イオン交換樹脂に通過させ、溶液から微量の水銀を除去する。
【0091】
次いで、陰イオン交換樹脂からの溶液をＬＮ２樹脂に充填し、溶液中の微量のＹｂを、１．４ＭのＨＣｌで溶出することによって溶液中のＬｕから分離させる。ＬＮ２カラムは、分離プロセスのために５０℃の温度に維持される。Ｙｂが最初にカラムから溶出し、次にＬｕが溶出されて収集される。
【0092】
Ｌｕ溶出液を乾燥させ、０．０５Ｍ ＨＣｌ中に再構成して、生成物に所望の活性濃度を作製する。濃縮されたＹｂターゲット材料は、トリフル酸で洗浄することによって水銀陰極から回収される。トリフル酸回収溶液中のＹｂは、シュウ酸の添加により沈殿する。シュウ酸イッテルビウムは、沈殿物を８５０℃に灰化（又は熱分解）することによって、酸化イッテルビウムターゲット材料に戻される。
【0093】
装置、材料、及び詳細なステップ：
１０００ｍＬの体積及び１０ｃｍの直径を有する電気化学セルを提供した。電気化学セルは、丸底を有し、ウォータージャケットが付いていた。約１３６０ｇの水銀（陰極）及びＮｄＢＦｅ磁石を保持していた。それは、継手Ｐｔ（白金）電極（陽極及び陰極接触）を備えたＰＥＥＫ蓋、ｐＨ再循環リザーバ及びチューブ、アルゴンバブラー、ＬｉＯＨ（水酸化リチウム）分注ライン、及び通気／アクセス穴を装備した。
１０００ｍＬの体積及び１０ｃｍの直径を有する電気化学セルを提供した。電気化学セルは、丸底を有し、ウォータージャケットが付いていた。約１３６０ｇの水銀（陰極）及びＮｄＢＦｅ磁石を保持していた。それは、継手Ｐｔ（白金）電極（陽極及び陰極接触）を備えたＰＥＥＫ蓋、ｐＨ再循環リザーバ及びチューブ、アルゴンバブラー、ＬｉＯＨ（水酸化リチウム）分注ライン、及び通気／アクセス穴を装備した。
【0094】
０．１５ＭのＨＣｌ中で平衡化したＤｏｗｅｘ １×８（Ｃｌ－）カラム（直径１ｃｍ、長さ１０ｃｍ）を、イオン交換に使用した。
【0095】
０．１５ＭのＨＣｌ中で平衡化したウォータージャケット付きのＬＮ２カラム（直径１．１ｃｍ、長さ４０ｃｍ）を、クロマトグラフィー分離に使用した。ＬＮ２カラムは、固定相として不活性支持体上に（２－エチルヘキシル）ホスホン酸－（２－エチルヘキシル）－エステル（ＨＥＨ［ＥＨＰ］）を含有する。
【0096】
１．ターゲット溶解：
ａ．照射されたＹｂ２Ｏ３ターゲットを石英ターゲットバイアルからターゲット溶解バイアルに移した。
ｂ．３．４Ｍのトリフル酸（トリフルオロメタンスルホン酸）を溶解バイアルに添加した。ターゲット試料溶液を、ターゲット材料が完全に溶解するまで、連続撹拌下で約１００℃で加熱した。
ｃ．溶解したら、ターゲット溶液を室温に冷却した。
ａ．照射されたＹｂ２Ｏ３ターゲットを石英ターゲットバイアルからターゲット溶解バイアルに移した。
ｂ．３．４Ｍのトリフル酸（トリフルオロメタンスルホン酸）を溶解バイアルに添加した。ターゲット試料溶液を、ターゲット材料が完全に溶解するまで、連続撹拌下で約１００℃で加熱した。
ｃ．溶解したら、ターゲット溶液を室温に冷却した。
【0097】
２．電気化学セル調製
ａ．サーモスタット再循環器を２０℃に設定し、ジャケット付き電気化学セルへの流れを開始した。
ｂ．１８７グラムの０．１６Ｍクエン酸リチウム電解質溶液を電気化学セルに添加した。
ｃ．電気化学セルの遅いアルゴンパージを開始し、水銀陰極の表面の撹拌を開始した。
ｄ．蠕動ポンプを回して、電解質をｐＨループを通ってゆっくり再循環させた。流量は、戻り電解質が電気化学セルに着実に滴下するが、連続した流れを形成しないように調整した。
ｅ．電気分解中、３．０ＭのＬｉＯＨを連続的に添加することによって、ｐＨを６．５に維持した。
ｆ．電解質溶液を、電気分解開始の少なくとも３０分前に、電気化学プロセスを通して連続的にアルゴンでパージした。
ａ．サーモスタット再循環器を２０℃に設定し、ジャケット付き電気化学セルへの流れを開始した。
ｂ．１８７グラムの０．１６Ｍクエン酸リチウム電解質溶液を電気化学セルに添加した。
ｃ．電気化学セルの遅いアルゴンパージを開始し、水銀陰極の表面の撹拌を開始した。
ｄ．蠕動ポンプを回して、電解質をｐＨループを通ってゆっくり再循環させた。流量は、戻り電解質が電気化学セルに着実に滴下するが、連続した流れを形成しないように調整した。
ｅ．電気分解中、３．０ＭのＬｉＯＨを連続的に添加することによって、ｐＨを６．５に維持した。
ｆ．電解質溶液を、電気分解開始の少なくとも３０分前に、電気化学プロセスを通して連続的にアルゴンでパージした。
【0098】
３．電気分解
ａ．少なくとも３０分間のアルゴンパージ後、８．０～８．１Ｖの電位で予備電気分解を開始した。
ｂ．予備電気分解の間、アルゴンパージを継続し、３．０ＭのＬｉＯＨを増分添加することによってｐＨを６．５に維持した。
ｃ．予備電気分解を約３０分間継続した。
ｄ．３０分間の予備電気分解の後、電気分解を停止させることなく、ターゲット溶液を添加した。
ｅ．電気分解を、電解質溶液中の＞９９％のＹｂ低減が達成されるまで継続した。ＬｉＯＨ添加により、電気分解中のｐＨを６．５に維持した。
ｆ．電気分解の完了時に、以下のステップを迅速に実行した：
１．ＬｉＯＨの添加を停止する。
２．ｐＨループシッパーチューブを電気化学セル内の液位より上に上げ、ポンピングでラインがクリアになるようにする。
３．アルゴンパージラインを液位より上に上げる。
４．マグネチックスターラを停止する。
５．溶液で水銀を吸引しないように注意しながら、電解質を電気化学セルからレシーバーボトルに迅速に真空移送する。
ｇ．次いで、０．２ミクロンのＰＥＳ膜を通して、２５０ｍＬのＮａｌｇｅｎｅボトルに移した電解質を濾過した。
ｈ．７．０ｍＬの濃ＨＣＬを、濾過した電解質に添加した。
ａ．少なくとも３０分間のアルゴンパージ後、８．０～８．１Ｖの電位で予備電気分解を開始した。
ｂ．予備電気分解の間、アルゴンパージを継続し、３．０ＭのＬｉＯＨを増分添加することによってｐＨを６．５に維持した。
ｃ．予備電気分解を約３０分間継続した。
ｄ．３０分間の予備電気分解の後、電気分解を停止させることなく、ターゲット溶液を添加した。
ｅ．電気分解を、電解質溶液中の＞９９％のＹｂ低減が達成されるまで継続した。ＬｉＯＨ添加により、電気分解中のｐＨを６．５に維持した。
ｆ．電気分解の完了時に、以下のステップを迅速に実行した：
１．ＬｉＯＨの添加を停止する。
２．ｐＨループシッパーチューブを電気化学セル内の液位より上に上げ、ポンピングでラインがクリアになるようにする。
３．アルゴンパージラインを液位より上に上げる。
４．マグネチックスターラを停止する。
５．溶液で水銀を吸引しないように注意しながら、電解質を電気化学セルからレシーバーボトルに迅速に真空移送する。
ｇ．次いで、０．２ミクロンのＰＥＳ膜を通して、２５０ｍＬのＮａｌｇｅｎｅボトルに移した電解質を濾過した。
ｈ．７．０ｍＬの濃ＨＣＬを、濾過した電解質に添加した。
【0099】
４．クロマトグラフィー精製
ａ．ＬＮ２カラムジャケットを通る水の再循環を５０℃に設定して、Ｄｏｗｅｘ－ＬＮ２カラムシリーズに電解質が入力される前にカラムを加熱した。
Ｄｏｗｅｘイオン交換カラムの出力は、ＬＮ２カラムの入力に直列に接続されている。
ｂ．ｐＨ調整電解質溶液をＤｏｗｅｘ １ｘ８カラムに充填し、２～３ｍＬ／分の流量でＬＮ２カラムに通した。
ｃ．クロマトグラフィーシステムを、２～３ｍＬ／分の流量で７０ｍＬの０．１５ＭＨＣｌですすいだ。
ｄ．ＬＮ２カラムを、２～３ｍＬ／分の流速で１５０ｍＬの０．１５Ｍ ＨＣｌですすいだ。
ｅ．微量のＹｂ及びＬｕ生成物を、１．４Ｍ ＨＣｌを使用してＬＮ２カラムから溶出させた。最初の約２００ｍＬでＹｂが溶出し、続いてＬｕが溶解し、それによって溶解されたルテチウムを含む生成物溶液を得る。
ａ．ＬＮ２カラムジャケットを通る水の再循環を５０℃に設定して、Ｄｏｗｅｘ－ＬＮ２カラムシリーズに電解質が入力される前にカラムを加熱した。
Ｄｏｗｅｘイオン交換カラムの出力は、ＬＮ２カラムの入力に直列に接続されている。
ｂ．ｐＨ調整電解質溶液をＤｏｗｅｘ １ｘ８カラムに充填し、２～３ｍＬ／分の流量でＬＮ２カラムに通した。
ｃ．クロマトグラフィーシステムを、２～３ｍＬ／分の流量で７０ｍＬの０．１５ＭＨＣｌですすいだ。
ｄ．ＬＮ２カラムを、２～３ｍＬ／分の流速で１５０ｍＬの０．１５Ｍ ＨＣｌですすいだ。
ｅ．微量のＹｂ及びＬｕ生成物を、１．４Ｍ ＨＣｌを使用してＬＮ２カラムから溶出させた。最初の約２００ｍＬでＹｂが溶出し、続いてＬｕが溶解し、それによって溶解されたルテチウムを含む生成物溶液を得る。
【0100】
５．電気分解後のＹｂ回収
ａ．２００ｍＬの１．０Ｍトリフル酸を電気化学セルに添加し、穏やかに撹拌して、陽極電極をきれいにした。
ｂ．陽極電極をＥＣセルの上部に上げ、次いで酸抽出剤を約３０分間激しく撹拌した。
ｃ．ＥＣセルから５００ｍＬのＮａｌｇｅｎｅボトルへのトリフリック酸回収溶液の真空移送を実施した。このボトルには、Ｙｂターゲット材料が含有されていた。
ｄ．１００ｍＬの０．０５Ｍトリフル酸すすぎ溶液を電気化学セルに添加し、約１０分間激しく撹拌した。
ｅ．トリフル酸すすぎ溶液のトリフル酸回収溶液への真空移送を実施した。
ｆ．合わせたトリフル酸回収／すすぎ溶液を、０．２μｍのＰＥＳフィルターを通して濾過し、Ｎａｌｇｅｎｅフィルターボトルに入れた。
ａ．２００ｍＬの１．０Ｍトリフル酸を電気化学セルに添加し、穏やかに撹拌して、陽極電極をきれいにした。
ｂ．陽極電極をＥＣセルの上部に上げ、次いで酸抽出剤を約３０分間激しく撹拌した。
ｃ．ＥＣセルから５００ｍＬのＮａｌｇｅｎｅボトルへのトリフリック酸回収溶液の真空移送を実施した。このボトルには、Ｙｂターゲット材料が含有されていた。
ｄ．１００ｍＬの０．０５Ｍトリフル酸すすぎ溶液を電気化学セルに添加し、約１０分間激しく撹拌した。
ｅ．トリフル酸すすぎ溶液のトリフル酸回収溶液への真空移送を実施した。
ｆ．合わせたトリフル酸回収／すすぎ溶液を、０．２μｍのＰＥＳフィルターを通して濾過し、Ｎａｌｇｅｎｅフィルターボトルに入れた。
【0101】
６．Ｙｂターゲットリサイクル
ａ．十分な崩壊後、トリフル酸回収／すすぎ溶液からのＹｂを、５０％モル過剰のシュウ酸を溶液に添加することによって沈殿させた。
ｂ．沈殿物懸濁液を無灰濾紙を通して濾過し、次いで、沈殿物を水で洗浄した。
ｃ．沈殿物及び濾紙を石英バイアルに入れ、約８５０℃に加熱して、濾紙を分解し、Ｙｂ２（Ｃ２Ｏ４）３をＹｂ２Ｏ３に変換した。
ａ．十分な崩壊後、トリフル酸回収／すすぎ溶液からのＹｂを、５０％モル過剰のシュウ酸を溶液に添加することによって沈殿させた。
ｂ．沈殿物懸濁液を無灰濾紙を通して濾過し、次いで、沈殿物を水で洗浄した。
ｃ．沈殿物及び濾紙を石英バイアルに入れ、約８５０℃に加熱して、濾紙を分解し、Ｙｂ２（Ｃ２Ｏ４）３をＹｂ２Ｏ３に変換した。
【0102】
以下の図に示されるように、電解質溶液からのＹｂの電気化学的分離は、一次速度則に従う。電気化学分離プロセスパラメータの多くは、電気化学分離の時間を最小限に抑えるために、分離プロセスの最大速度を達成するように最適化されている。分離時間を最小限に抑えることは、プロセスからの全体的なＬｕ収率を増加させ（放射性崩壊による損失を低減させることによって）、分離プロセスの効率に対する放射線分解の影響を最小限に抑える。分離プロセスの速度定数ｋは、時間に対する電解質溶液中のＹｂ濃度の自然対数の傾きから決定される。例えば、９９％の分離は、０．１０ｍｉｎ－１の速度定数を有するプロセスでは４６分で達成されるのに対し、０．０５ｍｉｎ－１の速度定数では９２分で達成される。
【0103】
１．ベースライン
プロセスの初期の開発作業は、私たちがプロトタイプＥＣセル：電極、ｐＨ再循環ループ、ＬｉＯＨ投与、及びアルゴンパージのための圧縮継手を備えた製造されたクロージャーを備えた、温度制御用４５０ｍＬＡｃｅジャケット付きビーカー７．４８ｃｍＩＤ（４３．９ｃｍ２Ｈｇ表面積）と呼んだものを利用した。
・プロセスを大まかにするための多数の小規模試験の後、Ｙｂ２Ｏ３／ＨＯＴｆとしての２．５ｇＹｂが、プロトタイプセルにおける最適化のための通常のスケールとなった。全てのプロセスについて、トレーサー１７５Ｙｂ（約３７０ＭＢｑ）を、高純度ガンマ分光法によって反応進行をモニタリングするために使用した。トレーサーＬｕ－１７７は、必要に応じて、プロセスにおける完全な回収を確認するためにも使用された。
・８．０Ｖ Ｄ．Ｃ．の定電位は、プロトタイプシステムにおける最良のＹｂ分離に最適であることが見出された。
・容易に入手可能なＰｔワイヤを使用して、陽極及び陰極接触電極を製造した。Ｐｔワイヤループ陽極（直径１ｍｍ×約５０ｃｍ）、Ｐｔワイヤループ接触を有する約９０８ｇ Ｈｇ陰極（直径１ｍｍ×約２５ｃｍ）（陽極／陰極間隔を約１．５ｃｍに維持した）
・初期の試験は、以下のようにプロセス化学を最適化した：１８７ｍＬ０．１６Ｍクエン酸リチウム電解質、１時間の予備電気分解及び約２時間のＹｂ電気分解により、電解質中で＞９９Ｙｂの枯渇を達成し、ｐＨを、プロセス全体を通して、３．０Ｍ ＬｉＯＨを用いて６．５で制御した。
・プロセスに先立ち、かつ全体にわたって連続して、電気化学セルを高純度アルゴンでパージした。
・冷水再循環システムを使用して、プロセス中に温度を２０℃に維持した。
・予備電気分解後のターゲット添加に続いて、最適なクエン酸塩／Ｙｂ比を達成するために１０．０ｇの１．３３ＭのＬｉＣｉｔ、及びＹｂ２Ｏ３ターゲットの溶解に必要な過剰なトリフルオロメタンスルホン酸を中和するために６．７５ｇの３．０ＭのＬｉＯＨを添加した。
・一次速度定数（ｌｎ（Ｙｂ－１７５）対時間のプロットから導き出される）ｋ＝０．０４６２ｍｉｎ－１（１１回の実行の平均）－１００分で約９９％のＹｂ低減に相当する。
プロセスの初期の開発作業は、私たちがプロトタイプＥＣセル：電極、ｐＨ再循環ループ、ＬｉＯＨ投与、及びアルゴンパージのための圧縮継手を備えた製造されたクロージャーを備えた、温度制御用４５０ｍＬＡｃｅジャケット付きビーカー７．４８ｃｍＩＤ（４３．９ｃｍ２Ｈｇ表面積）と呼んだものを利用した。
・プロセスを大まかにするための多数の小規模試験の後、Ｙｂ２Ｏ３／ＨＯＴｆとしての２．５ｇＹｂが、プロトタイプセルにおける最適化のための通常のスケールとなった。全てのプロセスについて、トレーサー１７５Ｙｂ（約３７０ＭＢｑ）を、高純度ガンマ分光法によって反応進行をモニタリングするために使用した。トレーサーＬｕ－１７７は、必要に応じて、プロセスにおける完全な回収を確認するためにも使用された。
・８．０Ｖ Ｄ．Ｃ．の定電位は、プロトタイプシステムにおける最良のＹｂ分離に最適であることが見出された。
・容易に入手可能なＰｔワイヤを使用して、陽極及び陰極接触電極を製造した。Ｐｔワイヤループ陽極（直径１ｍｍ×約５０ｃｍ）、Ｐｔワイヤループ接触を有する約９０８ｇ Ｈｇ陰極（直径１ｍｍ×約２５ｃｍ）（陽極／陰極間隔を約１．５ｃｍに維持した）
・初期の試験は、以下のようにプロセス化学を最適化した：１８７ｍＬ０．１６Ｍクエン酸リチウム電解質、１時間の予備電気分解及び約２時間のＹｂ電気分解により、電解質中で＞９９Ｙｂの枯渇を達成し、ｐＨを、プロセス全体を通して、３．０Ｍ ＬｉＯＨを用いて６．５で制御した。
・プロセスに先立ち、かつ全体にわたって連続して、電気化学セルを高純度アルゴンでパージした。
・冷水再循環システムを使用して、プロセス中に温度を２０℃に維持した。
・予備電気分解後のターゲット添加に続いて、最適なクエン酸塩／Ｙｂ比を達成するために１０．０ｇの１．３３ＭのＬｉＣｉｔ、及びＹｂ２Ｏ３ターゲットの溶解に必要な過剰なトリフルオロメタンスルホン酸を中和するために６．７５ｇの３．０ＭのＬｉＯＨを添加した。
・一次速度定数（ｌｎ（Ｙｂ－１７５）対時間のプロットから導き出される）ｋ＝０．０４６２ｍｉｎ－１（１１回の実行の平均）－１００分で約９９％のＹｂ低減に相当する。
【0104】
２．プロセス能力
・プロトタイプＥＣ、増加したターゲット（５．０ｇのＹｂ）及びトレーサーＹｂ－１７５を有する上記ベースラインシステム。
‐約１４２分で９９％のＹｂ低減に相当する速度定数ｋ＝０．０３２４ｍｉｎ－１
‐最初の５．０ｇの試験は、Ｙｂ低減に成功したが、水銀副産物の合併症に苦しんだ。
・プロトタイプＥＣ、２５％余分なＬｉＣｉｔ、２５％余分なＨｇ、及びＹｂ－１７５トレーサーを含む５．０ｇＹｂを含むベースラインシステム。
・速度定数ｋ＝０．０３３３ｍｉｎ－１本質的に同等のＹｂ低減であるが、水銀副産物が著しく抑制されている。
・プロトタイプＥＣ、増加したターゲット（５．０ｇのＹｂ）及びトレーサーＹｂ－１７５を有する上記ベースラインシステム。
‐約１４２分で９９％のＹｂ低減に相当する速度定数ｋ＝０．０３２４ｍｉｎ－１
‐最初の５．０ｇの試験は、Ｙｂ低減に成功したが、水銀副産物の合併症に苦しんだ。
・プロトタイプＥＣ、２５％余分なＬｉＣｉｔ、２５％余分なＨｇ、及びＹｂ－１７５トレーサーを含む５．０ｇＹｂを含むベースラインシステム。
・速度定数ｋ＝０．０３３３ｍｉｎ－１本質的に同等のＹｂ低減であるが、水銀副産物が著しく抑制されている。
【0105】
３．予備電気分解
・プロトタイプＥＣベースラインシステムを使用する最初の高活性プロセス（１５Ｃｉ Ｌｕ－１７７及び０．５ｇ Ｙｂ）
・必要な９９％のＹｂ低減を達成できなかった。最大わずか８９．４％の－ΔＹｂに達した。仮説：過酸化水素などの放射線分解生成物からの干渉。
・高活性（１５Ｃｉ Ｌｕ－１７７及び約０．５ｇＹｂ）が、（１）ターゲット導入に先立つ１時間の予備電気分解ステップの組み込み、（２）追加のクエン酸リチウムポストターゲットの添加、及び（３）過酸化水素分解を触媒するためのＰｔメッシュの設置によって修飾されたプロトタイプＥＣベースラインシステムで再現された。
・３つの別々の実験で２時間で９９％のＹｂ分離を達成した、一次速度定数ｋ≒０．０５５ｍｉｎ－１
・仮説：（１）リチウムアマルガムは、Ｙｂの還元及びアマルガム化に重要な役割を果たすため、ターゲット添加前にアマルガムを予備充填することは、Ｙｂ反応を著しく加速する。これは、Ｙｂ電気分解の開始中のより高い速度定数の観察によって支持される。（２）ターゲット添加の直後に添加される追加のクエン酸リチウムは、Ｙｂ電気分解を有利にするクエン酸－Ｙｂ複合体の形成を助ける。（３）添加されたＰｔメッシュは、放射線分解生成物からの干渉を最小限に抑えるのに潜在的に役立つ可能性がある。私たちは、リチウムアマルガムの予備充填がプロセスの成功の主な理由であると考えている。この観察は文献に報告されていない。
・プロトタイプＥＣベースラインシステムを使用する最初の高活性プロセス（１５Ｃｉ Ｌｕ－１７７及び０．５ｇ Ｙｂ）
・必要な９９％のＹｂ低減を達成できなかった。最大わずか８９．４％の－ΔＹｂに達した。仮説：過酸化水素などの放射線分解生成物からの干渉。
・高活性（１５Ｃｉ Ｌｕ－１７７及び約０．５ｇＹｂ）が、（１）ターゲット導入に先立つ１時間の予備電気分解ステップの組み込み、（２）追加のクエン酸リチウムポストターゲットの添加、及び（３）過酸化水素分解を触媒するためのＰｔメッシュの設置によって修飾されたプロトタイプＥＣベースラインシステムで再現された。
・３つの別々の実験で２時間で９９％のＹｂ分離を達成した、一次速度定数ｋ≒０．０５５ｍｉｎ－１
・仮説：（１）リチウムアマルガムは、Ｙｂの還元及びアマルガム化に重要な役割を果たすため、ターゲット添加前にアマルガムを予備充填することは、Ｙｂ反応を著しく加速する。これは、Ｙｂ電気分解の開始中のより高い速度定数の観察によって支持される。（２）ターゲット添加の直後に添加される追加のクエン酸リチウムは、Ｙｂ電気分解を有利にするクエン酸－Ｙｂ複合体の形成を助ける。（３）添加されたＰｔメッシュは、放射線分解生成物からの干渉を最小限に抑えるのに潜在的に役立つ可能性がある。私たちは、リチウムアマルガムの予備充填がプロセスの成功の主な理由であると考えている。この観察は文献に報告されていない。
【0106】
４．より高い濃度の放射線分解性生成物
・１５Ｃｉ Ｌｕ－１７７、０．５ｇ Ｙｂ試験で明らかな放射線分解の問題があるため、より高い活性（７０Ｃｉ Ｌｕ－１７７、２．３５ｇ Ｙｂ）にスケールアップすることは、完全な商業プロセスに向けた重要なステップであった。
・リチウムアマルガムの予備電気分解充填で利用される小規模プロトタイプＥＣセルベースラインシステム
・９９％Ｙｂ分離は、電気分解を４時間に延長することによって達成された。
・得られた速度定数（ｋ＝０．０１６２ｍｉｎ－１）は、以前の１５Ｃｉ Ｌｕ－１７７プロセスの場合よりも著しく低く、高い活性ターゲットに関する懸念を確認した。リマインダー：速度定数のそのような低下は、広範囲のターゲットサイズにわたる低活性トレーサー試験では観察されなかった。
・１５Ｃｉ Ｌｕ－１７７、０．５ｇ Ｙｂ試験で明らかな放射線分解の問題があるため、より高い活性（７０Ｃｉ Ｌｕ－１７７、２．３５ｇ Ｙｂ）にスケールアップすることは、完全な商業プロセスに向けた重要なステップであった。
・リチウムアマルガムの予備電気分解充填で利用される小規模プロトタイプＥＣセルベースラインシステム
・９９％Ｙｂ分離は、電気分解を４時間に延長することによって達成された。
・得られた速度定数（ｋ＝０．０１６２ｍｉｎ－１）は、以前の１５Ｃｉ Ｌｕ－１７７プロセスの場合よりも著しく低く、高い活性ターゲットに関する懸念を確認した。リマインダー：速度定数のそのような低下は、広範囲のターゲットサイズにわたる低活性トレーサー試験では観察されなかった。
【0107】
５．プロセスｐＨの最適化
・小規模プロトタイプベースラインシステムを使用して、Ｙｂ電気分解のための最適なｐＨを決定するために実験を実施した。
・制御された低ｐＨでは、Ｙｂ還元アマルガム化効率が低下した、例えば、ｐＨ６．０では、電解質中の最大Ｙｂ枯渇は９５％であった。
・より高いｐＨ（例えばｐＨ７．０）では、水銀化合物からの干渉がプロセスを危険にさらした。
・小規模プロトタイプベースラインシステムを使用して、Ｙｂ電気分解のための最適なｐＨを決定するために実験を実施した。
・制御された低ｐＨでは、Ｙｂ還元アマルガム化効率が低下した、例えば、ｐＨ６．０では、電解質中の最大Ｙｂ枯渇は９５％であった。
・より高いｐＨ（例えばｐＨ７．０）では、水銀化合物からの干渉がプロセスを危険にさらした。
【0108】
６．クエン酸リチウム濃度最適化
・小規模プロトタイプベースラインシステムを使用して、クエン酸リチウム濃度を０．１６Ｍ～０．３２Ｍに変化させた。
・速度定数は、０．１６Ｍのクエン酸リチウム濃度で最良であった。［ＬｉＣｉｔ］＝０．１６Ｍ ｋ＝０．０４８２ｍｉｎ－１、［ＬｉＣｉｔ］＝０．２４Ｍ ｋ＝０．０２４９ｍｉｎ－１、［ＬｉＣｉｔ］＝０．３２Ｍ ｋ＝０．０１８９ｍｉｎ－１
・小規模プロトタイプベースラインシステムを使用して、クエン酸リチウム濃度を０．１６Ｍ～０．３２Ｍに変化させた。
・速度定数は、０．１６Ｍのクエン酸リチウム濃度で最良であった。［ＬｉＣｉｔ］＝０．１６Ｍ ｋ＝０．０４８２ｍｉｎ－１、［ＬｉＣｉｔ］＝０．２４Ｍ ｋ＝０．０２４９ｍｉｎ－１、［ＬｉＣｉｔ］＝０．３２Ｍ ｋ＝０．０１８９ｍｉｎ－１
【0109】
７．電気化学セル電位最適化
・小規模プロトタイプベースラインシステムを使用して、セル電位を７．０Ｖから９．０Ｖまで変化させた。
・速度定数は、８．０Ｖの電位が理想的であることを示した。７．０Ｖ ｋ＝０．０２３６ｍｉｎ－１、８．０Ｖ ｋ＝０．０４８２ｍｉｎ－１、９．０Ｖ ｋ＝０．０３１７ｍｉｎ－１
・プロセス効率、すなわち速度定数に加えて、８．０Ｖを超える電位は、水銀副産物の問題を引き起こした。
・小規模プロトタイプベースラインシステムを使用して、セル電位を７．０Ｖから９．０Ｖまで変化させた。
・速度定数は、８．０Ｖの電位が理想的であることを示した。７．０Ｖ ｋ＝０．０２３６ｍｉｎ－１、８．０Ｖ ｋ＝０．０４８２ｍｉｎ－１、９．０Ｖ ｋ＝０．０３１７ｍｉｎ－１
・プロセス効率、すなわち速度定数に加えて、８．０Ｖを超える電位は、水銀副産物の問題を引き起こした。
【0110】
８．ベータベースライン
・少量のプロトタイプ電気化学セルの限界により、日常の生産に適したバージョンを探索し、プロセス効率、すなわちより大きなＹｂ枯渇速度定数を改善した。
・検索の結果は、ベータ版ＥＣセル：より大きな体積及びより大きな水銀陰極表面積（７８．５ｃｍ２）を有する１０００ｍＬＡｃｅジャケット付き丸底フラスコ１０．０ｃｍ ＩＤであった。
・プロセス及び関連装置を改良するために、複数のトレーサー試験（３７０ＭＢｑの１７５Ｙｂを有する、Ｙｂ２Ｏ３／ＨＯＴｆとして２．５ｇのＹｂ）を実施した。
・ベータ版ＥＣセルパラメータ：
ｏ電極：幅６ｍｍのＰｔリボン陽極（直径約７．６ｃｍ）、約５ｃｍの長さのＰｔワイヤ接触を備えた約１３００ｇのＨｇ陰極（陽極／陰極間隔約１．２５ｃｍ）
ｏＰＥＥＫカプセル化ＲＥ磁石で２７０ｒｐｍで撹拌する陰極表面
・プロセスパラメータ：
ｏ１８７ｍＬ ０．１６ＭのＬｉＣｉｔ、３０分間の予備電気分解、ｐＨは３．０ＭのＬｉＯＨで６．５で制御
ｏ予備処理及び連続アルゴンパージ、温度は２０℃に維持された。
ｏＹｂターゲット添加に続いて、適切なクエン酸／Ｙｂ比を維持するために１０．０ｇ １．３３Ｍ ＬｉＣｉｔ、及び過剰な酸を中和し、システムを適切なｐＨに調整するために６．７５ｇ ３．０Ｍ ＬｉＯＨを添加。
・速度定数は、プロトタイプシステム実験と比較して著しく改善された ｋ＝０．１２４±０．００５ｍｉｎ－１（ｎ＝６）
・仮説：速度定数の著しい増加は、主に、Ｅセルのベータ版における水銀陰極の表面積が大きいことの結果である。
・少量のプロトタイプ電気化学セルの限界により、日常の生産に適したバージョンを探索し、プロセス効率、すなわちより大きなＹｂ枯渇速度定数を改善した。
・検索の結果は、ベータ版ＥＣセル：より大きな体積及びより大きな水銀陰極表面積（７８．５ｃｍ２）を有する１０００ｍＬＡｃｅジャケット付き丸底フラスコ１０．０ｃｍ ＩＤであった。
・プロセス及び関連装置を改良するために、複数のトレーサー試験（３７０ＭＢｑの１７５Ｙｂを有する、Ｙｂ２Ｏ３／ＨＯＴｆとして２．５ｇのＹｂ）を実施した。
・ベータ版ＥＣセルパラメータ：
ｏ電極：幅６ｍｍのＰｔリボン陽極（直径約７．６ｃｍ）、約５ｃｍの長さのＰｔワイヤ接触を備えた約１３００ｇのＨｇ陰極（陽極／陰極間隔約１．２５ｃｍ）
ｏＰＥＥＫカプセル化ＲＥ磁石で２７０ｒｐｍで撹拌する陰極表面
・プロセスパラメータ：
ｏ１８７ｍＬ ０．１６ＭのＬｉＣｉｔ、３０分間の予備電気分解、ｐＨは３．０ＭのＬｉＯＨで６．５で制御
ｏ予備処理及び連続アルゴンパージ、温度は２０℃に維持された。
ｏＹｂターゲット添加に続いて、適切なクエン酸／Ｙｂ比を維持するために１０．０ｇ １．３３Ｍ ＬｉＣｉｔ、及び過剰な酸を中和し、システムを適切なｐＨに調整するために６．７５ｇ ３．０Ｍ ＬｉＯＨを添加。
・速度定数は、プロトタイプシステム実験と比較して著しく改善された ｋ＝０．１２４±０．００５ｍｉｎ－１（ｎ＝６）
・仮説：速度定数の著しい増加は、主に、Ｅセルのベータ版における水銀陰極の表面積が大きいことの結果である。
【0111】
９．水銀陰極からＹｂを回収するために使用される酸
・ベータ版ＥＣセルを用いたベースライン研究では、２．２５Ｍ ＨＣｌを用いた抽出により、プロセスの終了時にＹｂターゲット材料を水銀陰極から回収した。ベータベースライン、２．２５ＭＨＣｌを使用したＹｂ回収、リサイクル水銀
・小規模プロトタイプ試験と同様に、水銀を各プロセスの後に回収し、水ですすぎ、次いでその後の試験のためにリサイクルする前にきれいにした。
・ベースラインベータ版試験では、リサイクルされた水銀は、４回連続して実行された過程で塩化水銀及び水銀白金化合物の蓄積によって目に見えて分解された。これは、劣化した外観で明らかであり、４つの連続したプロセスの速度定数に反映された。
・実行１ ｋ＝０．１０４ｍｉｎ－１、実行２ ｋ＝０．１３１ｍｉｎ－１、実行３ ｋ＝０．０８３ｍｉｎ－１、実行４ ｋ＝０．０６６ｍｉｎ－１
・塩酸がこれらの有害な影響を引き起こしているのは、水銀及び白金陽極と反応して、酸化生成物を形成する塩素の形成によるものであると仮定した。
・続いて、Ｙｂターゲット回収のためのトリフルオロメタンスルホン酸の置換を評価し、それが、リサイクルされた水銀の汚染及び白金陽極の分解を排除したことを見出した。酸の濃度を１．０Ｍに低下させることができることも、徹底的な試験によって発見された。
２．５ｇのＹｂターゲットを用いた１２回の連続トレーサー試験では、水銀の目に見える分解は観察されず、速度定数は、高い再現性を示した ｋ＝０．１２５±０．００６ｍｉｎ－１（ｎ＝１２）
・ベータ版ＥＣセルを用いたベースライン研究では、２．２５Ｍ ＨＣｌを用いた抽出により、プロセスの終了時にＹｂターゲット材料を水銀陰極から回収した。ベータベースライン、２．２５ＭＨＣｌを使用したＹｂ回収、リサイクル水銀
・小規模プロトタイプ試験と同様に、水銀を各プロセスの後に回収し、水ですすぎ、次いでその後の試験のためにリサイクルする前にきれいにした。
・ベースラインベータ版試験では、リサイクルされた水銀は、４回連続して実行された過程で塩化水銀及び水銀白金化合物の蓄積によって目に見えて分解された。これは、劣化した外観で明らかであり、４つの連続したプロセスの速度定数に反映された。
・実行１ ｋ＝０．１０４ｍｉｎ－１、実行２ ｋ＝０．１３１ｍｉｎ－１、実行３ ｋ＝０．０８３ｍｉｎ－１、実行４ ｋ＝０．０６６ｍｉｎ－１
・塩酸がこれらの有害な影響を引き起こしているのは、水銀及び白金陽極と反応して、酸化生成物を形成する塩素の形成によるものであると仮定した。
・続いて、Ｙｂターゲット回収のためのトリフルオロメタンスルホン酸の置換を評価し、それが、リサイクルされた水銀の汚染及び白金陽極の分解を排除したことを見出した。酸の濃度を１．０Ｍに低下させることができることも、徹底的な試験によって発見された。
２．５ｇのＹｂターゲットを用いた１２回の連続トレーサー試験では、水銀の目に見える分解は観察されず、速度定数は、高い再現性を示した ｋ＝０．１２５±０．００６ｍｉｎ－１（ｎ＝１２）
【0112】
１０．水銀陰極の表面の撹拌速度
・制御された撹拌による水銀陰極の表面の更新は、ベータ版ＥＣセルにおける処理効率の重要なパラメータであることが判明した、一例として、撹拌速度が２７０ｒｐｍから１９０ｒｐｍに低下すると、Ｙｂ枯渇速度定数はｋ＝０．１２５ｍｉｎ－１からｋ＝０．０５８ｍｉｎ－１に減少した
・水銀の表面で撹拌が起こる必要があることに注意されたい。撹拌速度が高すぎると、撹拌棒は水銀に浸漬し、したがって、表面の下に形成されたアマルガムを乱す可能性がある。
・制御された撹拌による水銀陰極の表面の更新は、ベータ版ＥＣセルにおける処理効率の重要なパラメータであることが判明した、一例として、撹拌速度が２７０ｒｐｍから１９０ｒｐｍに低下すると、Ｙｂ枯渇速度定数はｋ＝０．１２５ｍｉｎ－１からｋ＝０．０５８ｍｉｎ－１に減少した
・水銀の表面で撹拌が起こる必要があることに注意されたい。撹拌速度が高すぎると、撹拌棒は水銀に浸漬し、したがって、表面の下に形成されたアマルガムを乱す可能性がある。
【0113】
実施形態
１．混合物中にある生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する方法であって、方法が、
ａ．電気化学セルを提供することであって、電気化学セルが、
ｉ．水銀陰極、
ｉｉ．陽極、並びに
ｉｉｉ．水を含む初期溶媒中に溶解されたアルカリ金属塩からのアルカリ金属イオンを含む初期電解質溶液であって、初期電解質溶液が、水銀陰極及び陽極と接触している、初期電解質溶液を含む、提供すること、
ｂ．電気化学セル内の初期電解質溶液に別の溶液を添加して、水銀陰極並びに陽極と接触している分離電解質溶液を形成することであって、別の溶液が、
ｉ．生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物、並びに
ｉｉ．陽極及び水銀陰極と反応することなく、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を溶解することができる第２の溶媒を含む、形成すること、
ｃ．非生成物ランタニドを分離電解質溶液から分離することであって、当該分離することが、電気化学セルを動作させて、
ｉ．非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元すること、
ｉｉ．還元された非生成物ランタニドを水銀陰極の水銀とアマルガム化させること、並びに
ｉｉｉ．溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収すること、を含む、分離すること、を含み、
それによって生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する、方法。
１．混合物中にある生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する方法であって、方法が、
ａ．電気化学セルを提供することであって、電気化学セルが、
ｉ．水銀陰極、
ｉｉ．陽極、並びに
ｉｉｉ．水を含む初期溶媒中に溶解されたアルカリ金属塩からのアルカリ金属イオンを含む初期電解質溶液であって、初期電解質溶液が、水銀陰極及び陽極と接触している、初期電解質溶液を含む、提供すること、
ｂ．電気化学セル内の初期電解質溶液に別の溶液を添加して、水銀陰極並びに陽極と接触している分離電解質溶液を形成することであって、別の溶液が、
ｉ．生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物、並びに
ｉｉ．陽極及び水銀陰極と反応することなく、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を溶解することができる第２の溶媒を含む、形成すること、
ｃ．非生成物ランタニドを分離電解質溶液から分離することであって、当該分離することが、電気化学セルを動作させて、
ｉ．非生成物ランタニドの少なくとも一部分の酸化状態を還元すること、
ｉｉ．還元された非生成物ランタニドを水銀陰極の水銀とアマルガム化させること、並びに
ｉｉｉ．溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液を回収すること、を含む、分離すること、を含み、
それによって生成物ランタニド並びに非生成物ランタニドを分離する、方法。
【0114】
２．電気化学セルを提供するステップ（ａ）が、電気化学セルを調節して、アルカリ金属イオンの少なくとも一部分の酸化状態を還元し、水銀陰極がアルカリ金属アマルガムを追加的に含むように、還元されたアルカリ金属を水銀陰極の水銀とアマルガム化させるステップを含む、実施形態１に記載の方法。
【0115】
３．生成物ランタニドが、ルテチウムであり、非生成物ランタニドが、イッテルビウムである、実施形態１又は２に記載の方法。
【0116】
４．生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂである、実施形態１～３のいずれか一つに記載の方法。
【0117】
５．水銀陰極が、実施形態２又は実施形態１のステップ（ｂ）による電気化学セルを調節する前に、約９９．９９９％の水銀である、実施形態１～４のいずれか一つに記載の方法。
【0118】
６．陽極が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金、混合物、又は組み合わせからなる群から選択される金属を含む、実施形態１～５のいずれか一つに記載の方法。
【0119】
７．陽極が、白金を含む、実施形態６に記載の方法。
【0120】
８．陽極が、約１０ｃｍ２～約４０ｃｍ２の範囲、好ましくは、約２５ｃｍ２～約３５ｃｍ２の範囲の表面積を有する、実施形態６又は７に記載の方法。
【0121】
９．陰極が、４０ｃｍ２～１２０ｃｍ２、好ましくは６０ｃｍ２～１００ｃｍ２、より好ましくは７０ｃｍ２～９０ｃｍ２、最も好ましくは７５ｃｍ２～８５ｃｍ２の表面積を有する、実施形態１～８のいずれか一つに記載の方法。
【0122】
１０．陰極が、２００～４００ｒｐｍ、好ましくは２５０～３５０ｒｐｍ、より好ましくは２６０～３２０ｒｐｍ、最も好ましくは２８０～３００ｒｐｍの速度で撹拌される、実施形態１～９のいずれか一つに記載の方法。
【0123】
１１．初期電解質溶液が、約０．１５Ｍ～約０．９０Ｍ、より好ましくは０．３０Ｍ～０．７５Ｍ、最も好ましくは０．４０Ｍ～０．６０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有する、実施形態１～１０のいずれか一つに記載の方法。
【0124】
１２．アルカリ金属イオンが、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンからなる群から選択され、好ましくはリチウムイオンである、実施形態１～１１のいずれか一つに記載の方法。
【0125】
１３．アルカリ金属イオンが、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるアルカリ金属塩に由来する、実施形態１～１２のいずれか一つに記載の方法。
【0126】
１４．アルカリ金属塩が、クエン酸リチウムである、実施形態１～１３のいずれか一つに記載の方法。
【0127】
１５．当該ステップ（ａ）が、電気化学セルを不活性雰囲気下で調節することを含む、実施形態２～１４のいずれか一つに記載の方法。
【0128】
１６．当該ステップ（ａ）が、陰極をかき混ぜながら、約６．０～約７．０の範囲にある調節ｐＨ、約１０℃～約３０℃の範囲の調節温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の調節電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約２時間の範囲の調節持続時間、電気化学セルを調節することを含む、実施形態２～１５のいずれか一つに記載の方法。
【0129】
１７．第２の溶媒が、トリフルオロメタンスルホン酸である、実施形態１～１６のいずれか一つに記載の方法。
【0130】
１８．第２の溶媒の濃度が、２Ｍ～４Ｍ、好ましくは３～３．５Ｍである、実施形態１７に記載の方法。
【0131】
１９．ステップ（ｃ）が、陰極をかき混ぜながら、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、実施形態１～１８のいずれか一つに記載の方法。
【0132】
２０．ステップ（ｃ）が、６．０～７．０の範囲にある、好ましくは６．５である分離ｐＨで電気化学セルを動作させることを含む、実施形態１～１９のいずれか一つに記載の方法。
【0133】
２１．ステップ（ｃ）が、約６．０～約７．０の範囲にある分離ｐＨで、約１０℃～約３０℃の範囲の分離温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の分離電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の分離電流で、約０．５時間～約４時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを動作させることを含む、実施形態１～２１のいずれか一つに記載の方法。
【0134】
２２．
生成物ランタニドが、ルテチウムであり、
非生成物ランタニドが、イッテルビウムであり、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
陽極が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金、混合物、又は組み合わせからなる群から選択される金属を含み、
初期電解質溶液が、約０．１５Ｍ～約０．９０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、アルカリ金属塩が、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約６．０～約７．０の範囲にある調節ｐＨ、約１０℃～約３０℃の範囲の調節温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の調節電位で、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約２時間の範囲の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、
第２の溶媒が、トリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、陰極を撹拌しながら、約６．０～約７．０の範囲にある分離ｐＨで、約１０℃～約３０℃の範囲の分離温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の分離電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の分離電流で、約０．５時間～約４時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを動作させることを含む、実施形態１に記載の方法。
生成物ランタニドが、ルテチウムであり、
非生成物ランタニドが、イッテルビウムであり、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
陽極が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、及びそれらの合金、混合物、又は組み合わせからなる群から選択される金属を含み、
初期電解質溶液が、約０．１５Ｍ～約０．９０Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、アルカリ金属塩が、アルカリ金属酒石酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属クエン酸塩、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約６．０～約７．０の範囲にある調節ｐＨ、約１０℃～約３０℃の範囲の調節温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の調節電位で、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約２時間の範囲の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、
第２の溶媒が、トリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、陰極を撹拌しながら、約６．０～約７．０の範囲にある分離ｐＨで、約１０℃～約３０℃の範囲の分離温度、約５Ｖ～約１０Ｖの範囲の分離電位、及び約１アンペア～約４アンペアの範囲の分離電流で、約０．５時間～約４時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを動作させることを含む、実施形態１に記載の方法。
【0135】
２３．
生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、
非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであり、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
陽極が、白金を含み、陽極が、約１０ｃｍ２～約４０ｃｍ２の範囲の表面積を有し、
初期電解質溶液が、約０．３０Ｍ～約０．７５Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、アルカリ金属塩が、クエン酸リチウムであり、初期溶媒が、水であり、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲にある調節ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の調節電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約１．５時間の範囲の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、第２の溶媒が、約２Ｍ～約４Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲にある分離ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の分離電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の分離電流で、約１．５時間～約２．５時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、実施形態１に記載の方法。
生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、
非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであり、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
陽極が、白金を含み、陽極が、約１０ｃｍ２～約４０ｃｍ２の範囲の表面積を有し、
初期電解質溶液が、約０．３０Ｍ～約０．７５Ｍの範囲のアルカリ金属イオン濃度を有し、アルカリ金属塩が、クエン酸リチウムであり、初期溶媒が、水であり、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲にある調節ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の調節電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の調節電流で、約０．５時間～約１．５時間の範囲の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、第２の溶媒が、約２Ｍ～約４Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、陰極をかき混ぜながら、約６．３～約６．７の範囲にある分離ｐＨ、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約７Ｖ～約９Ｖの範囲の分離電位、及び約１．５アンペア～約３．５アンペアの範囲の分離電流で、約１．５時間～約２．５時間の範囲の分離持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、実施形態１に記載の方法。
【0136】
２４．
生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、
非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであり、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
陽極が、白金であり、陽極が、約２５ｃｍ２～約３５ｃｍ２の範囲の表面積を有し、
初期電解質溶液が、０．４０Ｍ～約０．６０Ｍの範囲のリチウムイオン濃度でアルカリ金属塩としてクエン酸リチウムを有し、初期溶媒が、水であり、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約６．５である調節ｐＨ、約８Ｖの調節電位、及び約２アンペアの調節電流で、約１時間の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、
第２の溶媒が、約３Ｍ～約３．５Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約６．５である分離ｐＨで、約２時間の分離持続時間、並びに約８Ｖの分離電位及び約２．５アンペアの分離電流で、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、実施形態１に記載の方法。
生成物ランタニドが、１７７Ｌｕであり、
非生成物ランタニドが、１７６Ｙｂであり、
電気化学セルを調節する前の水銀陰極が、約９９．９９９％の水銀であり、
陽極が、白金であり、陽極が、約２５ｃｍ２～約３５ｃｍ２の範囲の表面積を有し、
初期電解質溶液が、０．４０Ｍ～約０．６０Ｍの範囲のリチウムイオン濃度でアルカリ金属塩としてクエン酸リチウムを有し、初期溶媒が、水であり、
当該調節することが、陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の調節温度、約６．５である調節ｐＨ、約８Ｖの調節電位、及び約２アンペアの調節電流で、約１時間の調節持続時間、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含み、
第２の溶媒が、約３Ｍ～約３．５Ｍの範囲の濃度のトリフルオロメタンスルホン酸であり、
ステップ（ｃ）が、陰極をかき混ぜながら、約１５℃～約２５℃の範囲の分離温度、約６．５である分離ｐＨで、約２時間の分離持続時間、並びに約８Ｖの分離電位及び約２．５アンペアの分離電流で、電気化学セルを不活性雰囲気下で動作させることを含む、実施形態１に記載の方法。
【0137】
２５．調節ステップ（ａ）中の調節ｐＨ、若しくは分離ステップ（ｃ）中の分離ｐＨ、又は調節ｐＨ及び分離ｐＨが、塩基の添加によって制御される、実施形態１５～２４のいずれか一つに記載の方法。
【0138】
２６．塩基が、アルカリ金属水酸化物である、実施形態２５に記載の方法。
【0139】
２７．塩基が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選択され、好ましくは水酸化リチウムである、実施形態２６に記載の方法。
【0140】
２８．分離ｐＨを制御することが、周期的又は連続的である、実施形態２５～２７のいずれか一つに記載の方法。
【0141】
２９．分離ｐＨを制御することが、水酸化リチウム溶液の増分添加によるものである、実施形態２５～２８のいずれか一つに記載の方法。
【0142】
３０．水酸化リチウム溶液が、約３Ｍの濃度を有する、実施形態２９に記載の方法。
【0143】
３１．不活性雰囲気が、約大気圧でのアルゴンパージである、実施形態１５～３０のいずれか一つに記載の方法。
【0144】
３２．アルゴンパージが、陰極を調節する直前の少なくとも３０分間実行される、実施形態１５～３１のいずれか一つに記載の方法。
【0145】
３３．調節ステップの直後に、陰極が、水銀に対して約５０ｐｐｍ～約１，０００ｐｐｍの範囲にある濃度で、還元されたアルカリ金属、好ましくはリチウムを含む、実施形態２～３２のいずれか一つに記載の方法。
【0146】
３４．調節ステップの直後に、陰極が、水銀に対して約１００ｐｐｍ～約８００ｐｐｍの範囲にある濃度で、還元されたアルカリ金属、好ましくはリチウムを含む、実施形態２～３２のいずれか一つに記載の方法。
【0147】
３５．調節ステップの直後に、陰極が、水銀に対して約１５０ｐｐｍ～約５００ｐｐｍの範囲にある濃度で、還元されたアルカリ金属、好ましくはリチウムを含む、実施形態２～３２のいずれか一つに記載の方法。
【0148】
３６．生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物が、当該混合物を酸化物として含む照射されたターゲットからのものであり、好ましくは、照射されたターゲットが、約０．５ｇ～約１０ｇの範囲の質量及び約５５５Ｇｂｑ～約１５０００Ｇｂｑの範囲の放射能を有する、実施形態１～３５のいずれか一つに記載の方法。
【0149】
３７．溶解容器内の第２の溶媒中に、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む当該混合物を溶解することを更に含み、他の溶液を初期電解質溶液に添加するステップが、溶解容器の内容物を初期電解質溶液に添加することを含む、実施形態３６に記載の方法。
【0150】
３８．溶解容器をある体積のすすぎ溶液ですすぐことを更に含み、すすぎ溶液が、酒石酸リチウム、酢酸リチウム、クエン酸リチウム、及び組み合わせからなる群から選択される溶解されたリチウム塩を含み、
他の溶液を初期電解質溶液に添加するステップが、溶解容器をすすぐために使用された当該体積のすすぎ溶液を初期電解質溶液に添加することを更に含む、実施形態３７に記載の方法。
他の溶液を初期電解質溶液に添加するステップが、溶解容器をすすぐために使用された当該体積のすすぎ溶液を初期電解質溶液に添加することを更に含む、実施形態３７に記載の方法。
【0151】
３９．すすぎ溶液が、１．０～１．５Ｍのクエン酸リチウム水溶液である、実施形態３８に記載の方法。
【0152】
４０．他の溶液が、約１０００：１～約４０００：１の範囲にある非生成物ランタニド対生成物ランタニドの質量比を有する、実施形態１～３９のいずれか一つに記載の方法。
【0153】
４１．分離ステップ（ｃ）が、分離電解質溶液中の非生成物ランタニドの少なくとも９０％が、還元され、水銀陰極とアマルガム化されるまでの、電気化学セルの単一の連続動作である、実施形態１～４０のいずれか一つの方法。
【0154】
４２．分離ステップ（ｃ）が、分離電解質溶液中の非生成物ランタニドの少なくとも９９％が、還元され、水銀陰極とアマルガム化されるまでの、電気化学セルの単一の連続動作である、実施形態１～４０のいずれか一つの方法。
【0155】
４３．溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液が、２０ｐｐｍ以下の水銀を含む、実施形態４２に記載の方法。
【0156】
４４．陰イオン交換樹脂を使用して、溶解された生成物ランタニドを含む生成物溶液のイオン交換を行い、それによって、生成物溶液中の溶解された水銀を還元し、イオン交換生成物溶液を回収するステップを含む、実施形態１～４３のいずれか一つの方法。
【0157】
４５．イオン交換のステップが、塩酸水溶液の使用を含む、実施形態４４に記載の方法。
【0158】
４６．イオン交換のステップが、
ｉ．ある体積の塩酸溶液を生成溶液に添加して、酸性化された溶液を形成することと、
ｉｉ．水銀イオンが陰イオン交換樹脂に吸着して、溶解された生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンを含む還元水銀溶液を形成するように、０．１５ＭのＨＣｌで予備平衡化された陰イオン交換樹脂を含むイオン交換カラムを通過させることと、
ｉｉｉ．酸性化された溶液の通過後に、０．１５ＭのＨＣｌすすぎ液をイオン交換カラムに通過させて、イオン交換カラム内の生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンの残量を収集することと、を含み、
還元水銀溶液、当該通過したすすぎ液、又はそれらの組み合わせが、イオン交換生成物溶液である、実施形態４４又は４５に記載の方法。
ｉ．ある体積の塩酸溶液を生成溶液に添加して、酸性化された溶液を形成することと、
ｉｉ．水銀イオンが陰イオン交換樹脂に吸着して、溶解された生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンを含む還元水銀溶液を形成するように、０．１５ＭのＨＣｌで予備平衡化された陰イオン交換樹脂を含むイオン交換カラムを通過させることと、
ｉｉｉ．酸性化された溶液の通過後に、０．１５ＭのＨＣｌすすぎ液をイオン交換カラムに通過させて、イオン交換カラム内の生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンの残量を収集することと、を含み、
還元水銀溶液、当該通過したすすぎ液、又はそれらの組み合わせが、イオン交換生成物溶液である、実施形態４４又は４５に記載の方法。
【0159】
４７．
塩酸溶液が、濃縮されたＨＣｌ水溶液（約１１．５Ｍ）であり、
陰イオン交換樹脂が、スチレン－ジビニルベンゼン系樹脂であり、
すすぎ液が、０．１５ＭのＨＣｌ水溶液である、実施形態４６に記載の方法。
塩酸溶液が、濃縮されたＨＣｌ水溶液（約１１．５Ｍ）であり、
陰イオン交換樹脂が、スチレン－ジビニルベンゼン系樹脂であり、
すすぎ液が、０．１５ＭのＨＣｌ水溶液である、実施形態４６に記載の方法。
【0160】
４８．イオン交換生成物溶液が、１０ｐｐｂ以下である水銀の濃度を有する、実施形態４６又は４７に記載の方法。
【0161】
４９．イオン交換生成物溶液のクロマトグラフィー分離を実施して、生成物ランタニド、非生成物ランタニド、及びアルカリ金属イオンを分離することを更に含む、実施形態１～４８のいずれか一つに記載の方法。
【0162】
５０．
ｉ．イオン交換生成物溶液を、アルカリ金属イオンを吸着せずに生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着することができるクロマトグラフィー樹脂を含むクロマトグラフィーカラムに充填し、それによって生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着させることと、
ｉｉ．充填されたクロマトグラフィーカラムをクロマトグラフィー洗浄溶液で洗浄して、クロマトグラフィー樹脂から生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを脱着させることなく、クロマトグラフィーカラムからアルカリ金属イオンを除去することと、
ｉｉｉ．クロマトグラフィー溶離溶液を、吸着された生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを有する洗浄されたクロマトグラフィーカラムに通過させることであって、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドが、クロマトグラフィー樹脂から脱着し、カラムのそれぞれの分配係数に従って、異なる速度でクロマトグラフィー溶離溶液中のカラムを通って移動するときに分離し、それによって、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを、それぞれ、生成物ランタニド含有溶出液及び非生成物ランタニド含有溶出液に分離する、通過させることと、を含む、実施形態４９に記載の方法。
ｉ．イオン交換生成物溶液を、アルカリ金属イオンを吸着せずに生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着することができるクロマトグラフィー樹脂を含むクロマトグラフィーカラムに充填し、それによって生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを吸着させることと、
ｉｉ．充填されたクロマトグラフィーカラムをクロマトグラフィー洗浄溶液で洗浄して、クロマトグラフィー樹脂から生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを脱着させることなく、クロマトグラフィーカラムからアルカリ金属イオンを除去することと、
ｉｉｉ．クロマトグラフィー溶離溶液を、吸着された生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを有する洗浄されたクロマトグラフィーカラムに通過させることであって、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドが、クロマトグラフィー樹脂から脱着し、カラムのそれぞれの分配係数に従って、異なる速度でクロマトグラフィー溶離溶液中のカラムを通って移動するときに分離し、それによって、生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを、それぞれ、生成物ランタニド含有溶出液及び非生成物ランタニド含有溶出液に分離する、通過させることと、を含む、実施形態４９に記載の方法。
【0163】
５１．クロマトグラフィー樹脂が、不活性支持体上にリン酸のアルキル誘導体を含む、実施形態５０に記載の方法。
【0164】
５２．リン酸のアルキル誘導体が、ジ（２－エチルヘキシル）オルトリン酸（ＨＤＥＨＰ）、２－エチルヘキシルホスホン酸モノ－２－エチルヘキシルエステル（ＨＥＨ［ＥＨＰ］）、及びジ－（２，４，４－トリメチルペンチル）ホスフィン酸（Ｈ［ＴＭＰｅＰ］）からなる群から選択される、実施形態５１に記載の方法。
【0165】
５３．クロマトグラフィー樹脂が、不活性支持体上にアルキルリン酸アルキルエステルを含む、実施形態５０に記載の方法。
【0166】
５４．クロマトグラフィー樹脂が、不活性支持体上に（２－エチルヘキシル）ホスホン酸－（２－エチルヘキシル）－エステル（ＨＥＨ［ＥＨＰ］）を含む、実施形態５０に記載の方法。
【0167】
５５．
クロマトグラフィー洗浄溶液が、０．１５ＭのＨＣｌ水溶液であり、
クロマトグラフィー溶離溶液が、１．４～１．５ＭのＨＣｌ水溶液であり、
クロマトグラフィーカラムは、クロマトグラフィー分離プロセス中に約４０℃～約５５℃の範囲の温度にある、実施形態５０～５４のいずれか一つに記載の方法。
クロマトグラフィー洗浄溶液が、０．１５ＭのＨＣｌ水溶液であり、
クロマトグラフィー溶離溶液が、１．４～１．５ＭのＨＣｌ水溶液であり、
クロマトグラフィーカラムは、クロマトグラフィー分離プロセス中に約４０℃～約５５℃の範囲の温度にある、実施形態５０～５４のいずれか一つに記載の方法。
【0168】
５６．イオン交換のステップが、クロマトグラフィー分離のステップの前又は後に実行される、実施形態４９～５５のいずれか一つに記載の方法。
【0169】
５７．イオン交換のステップが、クロマトグラフィー分離のステップの前に実行される、実施形態４９～５５のいずれか一つに記載の方法。
【0170】
５８．クロマトグラフィー分離プロセスが、イオン交換生成物溶液内で水銀を更に分離し、それによって、１ｐｐｂ以下である水銀濃度を有する生成物ランタニド含有溶出液をもたらす、実施形態５７に記載の方法。
【0171】
５９．不活性雰囲気下で生成物ランタニド含有溶出液を加熱して、生成物ランタニドを含む固体残渣を形成することによって、生成物ランタニド含有溶出液を再配合するステップを更に含む、実施形態５７又は５８の方法。
【0172】
６０．固体残渣の生成物ランタニドが、生成物ランタニド塩化物水和物である、実施形態５９に記載の方法。
【0173】
６１．固体残渣の生成物ランタニドが、１７７ＬｕＣｌ３・ｎＨ２Ｏである、実施形態５９に記載の方法。
【0174】
６２．１７７ＬｕＣｌ３・ｎＨ２Ｏが、Ｌｕ－１７７ １ｍｇ当たり約２７７５ＧＢｑ～約４０７０ＧＢｑ／ｍｇの範囲の比活性を有する、実施形態６１に記載の方法。
【0175】
６３．非生成物ランタニドを、以下のステップ：
水銀陰極及び電気化学セルを酸性溶液と接触させて、その中で非生成物ランタニドを抽出して、非生成物ランタニド含有溶液を形成すること、
非生成物ランタニドを、精製された非生成物ランタニド含有溶液からシュウ酸で沈殿させて、非生成物ランタニドシュウ酸塩を形成すること、並びに
非生成物シュウ酸ランタニド塩を加熱して、回収された非生成物酸化ランタニドを形成すること、によって回収することを更に含む、実施形態１～６２のいずれか一つに記載の方法。
水銀陰極及び電気化学セルを酸性溶液と接触させて、その中で非生成物ランタニドを抽出して、非生成物ランタニド含有溶液を形成すること、
非生成物ランタニドを、精製された非生成物ランタニド含有溶液からシュウ酸で沈殿させて、非生成物ランタニドシュウ酸塩を形成すること、並びに
非生成物シュウ酸ランタニド塩を加熱して、回収された非生成物酸化ランタニドを形成すること、によって回収することを更に含む、実施形態１～６２のいずれか一つに記載の方法。
【0176】
６４．非生成物ランタニドシュウ酸塩が、１７６Ｙｂ２（Ｏｘ）３であり、回収された非生成物酸化ランタニドが、１７６Ｙｂ２Ｏ３である、実施形態６３に記載の方法。
【0177】
６５．生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ．１７７Ｌｕの溶液を生成する方法であって、当該方法が、
生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物を提供すること、
実施形態４９～６４のいずれか一つに従って生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離すること、を含み、
クロマトグラフィー分離ステップの後に、生成物ランタニドを含む溶出液を不活性雰囲気中で濃縮し、
生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕを含む溶液を回収する、方法。
生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを含む混合物を提供すること、
実施形態４９～６４のいずれか一つに従って生成物ランタニド及び非生成物ランタニドを分離すること、を含み、
クロマトグラフィー分離ステップの後に、生成物ランタニドを含む溶出液を不活性雰囲気中で濃縮し、
生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド溶液、より好ましくはｎ．ｃ．ａ１７７Ｌｕを含む溶液を回収する、方法。
【0178】
６６．生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニドを含む回収された溶液が、９８％を超える非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド、好ましくは９９％を超えるｎ．ｃ．ａ．１７７Ｌｕを含む、実施形態６５に記載の方法。
【0179】
６７．生成物ランタニド、好ましくは非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニドを含む回収された溶液が、９８％を超える非担体添加（ｎ．ｃ．ａ）生成物ランタニド、好ましくは≧２９００ＧＢｑ／ｍｇの比活性を有する９９％を超えるｎ．ｃ．ａ．１７７Ｌｕを含む、実施形態６５又は６６に記載の方法。
【0180】
６８．方法が、約０．５～１０ｇかつ約５５５ＧＢｑ～１５０００ＧＢｑの生成物ランタニド及び非生成物ランタニドの混合物を提供することを含む、実施形態６５～６７のいずれか一つに記載の方法。
【0181】
６９．生成物放射性ランタニド及び非生成物ランタニドの当該混合物が、中性子照射を１７６Ｙｂ、好ましくは酸化イッテルビウムのターゲットに適用して、放射性同位体１７７Ｙｂを生成することと、標的が、ベータ崩壊後に崩壊して、１７７Ｙｂから１７７Ｌｕを生成することを可能にすることと、によって、生成された、実施形態６６～６８のいずれか一つに記載の方法。
【図1】
【図2】
【国際調査報告】