Cuの分離に使用するCUレジンは、Cu選択性抽出系をベースとしています。

Figure 1 a～cは、酸濃度の違う3種類の酸の中での、様々な元素に対するCUレジンの抽出挙動について説明します。

Figure 1a: 塩酸のpH値とCUレジンに選択されたCuとその他元素のDw値（1）

Figure 1b: 硝酸のpH値とCUレジンに選択されたCuとその他元素のDw値（1）

Figure 1c: 硫酸のpH 値とCUレジンに選択されたCuとその他元素のDw 値（1）

全体的に、NiやZnを含む試験したすべての陽イオンにおいて、Cuに対する高い選択性を持つことが示されています。Cu回収率は一般的にpH値が2より大きい場合で高くなりますが、0.1M以上の鉱酸で容易に溶出できます。

CUレジンの主なアプリケーションは、Cu-64やCu-67等のCuアイソトープの被照射ターゲット（一般的にZnやNiターゲット）からの分離です。

NiやZnに比べてCuに対する高い選択性を持つことに加えて、ZnやNiが多く干渉する条件に対してレジンは堅牢である必要があります。Figure 2aおよび2bは、Cu抽出におけるZnとNiの影響についてまとめています。両元素を多量に含む場合でさえ、pH2の塩酸におけるCu回収への干渉はわずかであり、CUレジン1gあたりZnやNi が1g 存在する場合であっても、Dw値（Cu）は1000 超を維持します。

Figure 2a: 様々な量のNi存在下で、pH2の塩酸においてCUレジンに選択されたCuのDw値（1）

Figure 2b: 様々な量のZn存在下で、pH2の塩酸においてCUレジンに選択されたCuのDw値（1）

NiおよびZnターゲットからCuを分離する技法は、模擬ターゲット溶液を使用して最適化しました（1）。模擬Niターゲット溶液（Cu、Co、Znを各10μgと、Niを200mg含むpH2の塩酸5mL）と模擬Znターゲット溶液（Cu、Co、Niを各10μgと、Znを200mg含むpH2の塩酸5mL）の2種類の溶液を試験しました。

Figure 3aと3bは溶出試験の結果です。両方の模擬ターゲット溶液で、Ni、Zn、Coはサンプル溶液充填と洗浄の間にカラムから定量的に除去され、Cuは1～1.5mLの8M塩酸によって高い収率で回収されました（2, 3）。

Figure 3a: 溶出試験、350mg CUレジンと模擬Niターゲット溶液、真空補助による分離（2）

Figure 3b: 溶出試験、350mg CUレジンと模擬Znターゲット溶液、真空補助による分離（2）

溶出条件をさらに最適化した技法をFigure 4（2）に示します。この技法は、性能に影響なく流速の速い（例. Vacuum Boxを使用）条件で実施することができます。カラムへの充填とCu溶出を流速約1mL/分で実施し、カラム洗浄は6mL/分までの流速において実施可能です。3～5分で最終的なフラクションが得られます。

Figure 4: 最適化したCu分離技法（2, 3）

下記Table 1は、この技法を使用して得られた平均除染係数を示しています。

Table 1: 選択された元素の除染係数（3）

全体的に得られた除染係数は高く、Cu収率は順に、1mLの8mL塩酸において90%、1.5mLの8mL塩酸で95％以上でした。つまり、非常に少量であってもCuはほぼ定量的に回収されています。

濃縮Ni-64等の一部のターゲット元素は高価であるため、定量的な回収を確実にすることは非常に重要となります。Figure 3aおよび3bが示すように、サンプル充填時と最初の洗浄ステップで、溶出液にはほぼ100％のNiが含まれていることがわかります。つまり、Niは非常に少量から定量的に回収でき、必要に応じて容易に追加精製することができます。

Cu溶出液の酸性度が高すぎるといった特定のアプリケーションの場合、（Cuフラクションを蒸発させ、より適切な溶液で再溶解する方法の代わりに）、小さい陰イオン交換カラムを使用することでCu溶出液を置換することができます。Figure 5は陰イオン交換レジン（AIXレジン）を使用したこのような置換方法を図式化したものです。Cu溶出液を高酸性条件から低酸性条件または中性条件にするだけではなく、この置換ステップはCuをさらに濃縮させ、Ni、Zn、Auそして有機不純物の除去を促します。

Figure 5: 陰イオン交換レジンを使用した変換ステップ、A8レジン（米国Eichrom社製）100～200 mesh（2, 3）

開発した技法が他の元素やアプリケーションに適用できるかについて、追加試験を実施しました[3]。Cuは10mLの酸性化した海水（pH2.3）から定量的に抽出することができます。その後、Cuは1mLの8M塩酸において95％以上の収率で溶出され、非常に純粋なCuフラクションを得ることができます（Figure 6）。

Figure 6: 溶出試験、Cuを添加した海水サンプル（3）

1) C. Dirks, B. Scholten, S. Happel, A. Zulauf, A. Bombard, H. Jungclas: Characterisation of a Cu selective resin and its application to the production of 64Cu. J Radioanal. Nucl. Chem, 286 (2010) 671-674, DOI 10.1007/s10967- 010-0744-9, (2010). TrisKem Referenz: T-DC110.

2) C. Dirks, S. Happel: Characterization of a Cu selective resin and its application to the production of Cu-64. Presentation at the TrisKem International users group meeting, 14/09/2010, Chester (UK)

3) Diploma thesis C. Dirks: Charakterisierung eines extraktions chromatographischen Harzes zur selektiven Kupfer Trennung. PhilippsUniversity Marburg December 2010. TrisKem Referenz: T-DC210.