SrレジンやPbレジン（米国Eichrom Technologies社製）等のクラウンエーテルベースの抽出クロマトグラフィーレジンは、水溶性サンプル中のSr-90やPb-210の分離や、液体シンチレーションカウンター（LSC）やガス比例計数管（GPC）による定量に用いられます。

これらのレジンは、中～高濃度の酸性条件でのみSrとPbの保持に優れているため、ろ過した原水または酸性の水サンプルからの分析物の直接充填は向いていません。この場合は、イオン交換や共沈殿のような前濃縮のための追加ステップが必要になります。

Sr-90やPb-210の分離プロセスを簡略化するために2 種類の抽出クロマトグラフィーレジンが開発され、幅広いpH範囲で回収が可能になりました。水サンプル（pH2〜8）の直接充填が可能になり、同じカラム上で分析物の精製も行えるようになりました。

さらに、TK100レジンとTK101レジンは、Baからの分離を含むRaの分離にも使用されます。

TK100レジンは、Sr、Pb に対して選択性の優れたクラウンエーテルと、液体陽イオン交換体であるHDEHP によって構成されています（Figure 1参照）。

Figure 1: TK100レジンを用いた抽出系: Di-t-butyl dicyclohexyl-18-crown-6 および Di(2-ethyl-hexyl) phosphoric acid (HDEHP)(1)

ランカスター大学のJake Surman氏は、グラフ2～8の結果を経て、TK100レジンを特徴づけました。

このレジンの回収速度（Figure 2）はその他抽出クロマトグラフィーレジンのものと同等です。

Surman氏らは、pH2以上の異なるpH 値（Figure 3）、および0.01Mより高濃度の硝酸や塩酸条件（Figure 4）におけるSrのDw 値の点で、このレジンを特徴づけました。

様々なその他元素のDw値は、pH7において計測しました（Figure 7）。

Figure 2: TK100レジンのSr回収カイネティックス

Figure 3: TK100レジンのSrのDw値とpH値の変化

pH値2～8の間でSrに対するDw値は高くなります。

Figure 4: SrおよびYのDw値と硝酸および塩酸濃度の変化

Figure 4に示されているように、pH2におけるSr回収は特に硝酸において高くなります。つまり、水サンプルを直接処理できない場合は、水サンプルの保存のために硝酸を用いることが推奨されます。0.01Mと1Mまでの酸濃度の間で、SrよりもYの保持が高くなります。

このpH範囲において、SrとYの両方でDw値は急激に低下します。これは陽イオン交換メカニズムに典型的であり、HDEHPに起因する挙動と考えられます。酸濃度が高くなると、Ｙは塩酸と硝酸の両方において最大10でプラトーとなります。

Srは塩酸においてわずかなDw値の上昇が見られますが、最大30または40のDw値ではSr分離としての使用に不十分であることを示しています。一方、硝酸の場合は8～10Ｍの濃度でDw値が約100まで上昇していることがわかります。つまり、TK100レジンはこれらの条件でSrレジン（米国Eichrom Technologies社製）と非常に似た働きをすることがわかります。

水や希硝酸でSrを溶出することが不可能であることから、その他多数の溶離剤を試しました。Figure 5によると、2Ｍ塩酸、3M塩酸と0.1Mエチレンジアミン四酢酸の使用が、試験した中で最も適切であることがわかりました。

Figure 5: 溶出剤とSr回収

Surmanと共著者が示すように、TK100レジンによるSrとYの分離は可能であり（Figure 6）、2M塩酸が実際にSrに対する適した溶出溶液であることがわかります。

Figure 6: TK100レジンによるSrとYの分離

その他複数の元素もTK100レジンに対してpH7で親和性を示しており、きれいなSrフラクションを得るには分離化学が必要となります（Figure 7）。

Figure 7: TK100レジンに選択された元素のDw値

Srに対する選択性だけではなく、pH7でのTK100レジンの回収率において、様々な代表的マトリックス元素の影響を調査しました。結果をFigure 8~10に示します。

Figure 8: TK100レジンのSrに対するDw値と塩化ナトリウム濃度の関係

Figure 9: TK100レジンのSrに対するDw値とKおよびMg濃度の関係

塩含有量の多いものはSr回収の妨げになりますが、塩化ナトリウム濃度500mM、カリウム濃度400mg/L、マグネシウム濃度1300mg/L、カルシウム濃度500mg/Lでは、SrのDw値は100超を維持しました。

Figure 10: TK100レジンのSrに対するDw値とCa濃度の関係

干渉物の組み合わせによって限界濃度が低くなる場合でも、地表水や特に飲料水といった水サンプルにTK100レジンがとても適していると考えられます。

さらに、Ca、K、Mg、Ba、Co、Am、Cs、Pbのような元素からSrを分離できることを、Figure 11および12の溶出研究において示しています。設定した条件でPbが溶出していないことに注目してください。

Figure 11: 溶出試験、TK100レジンに選択された様々な元素

Dirks氏らの追加研究では、pH7の1Lのサンプルを2mL TK100 カラムに流速5mL/分で100mLずつ分注し、KとCaは充填中に保持されることなく破過することを確認しました（Figure 13）。

Figure 12: 溶出試験、TK100レジンに選択されたAmおよびCs

Srは充填量が約600mLを超えると破過を開始するため、2mLカラムでSr分析をする場合の充填可能なサンプル量は最大500mLとなることがわかります。一方、Y、Pb、U は、サンプルを1L充填した場合もしっかりと保持されます。

Yは8M硝酸を使用して定量的に除去できます。PbとUはSr溶出ステップ後も保持されたままとなり、6M塩酸で溶出して、α / β弁別液体シンチレーションカウンターによるPb-210 の定量が可能です。

Figure 13: 溶出試験、TK100レジンに1Ｌサンプルを1100mLずつ分注

TK100レジンを用いたPbとUの分離研究は継続中ですが、TK101という別のレジンを使用すると、他元素からPbを容易に分離することができます。

5〜10mL/分の流速でサンプル充填した場合でさえ、250mL（95.2% ±2.5%, N=3）～500mL（88.2%±4.3%, N=3）の水サンプルから、高い収率でSrを分離できることをDirks氏らが証明しました。

Van Es氏らは、TK100レジンによって、水サンプルからRaを濃縮、分離できることをさらに示しました。