Lnレジンシリーズ（Ln, Ln2, Ln3レジン）

図1

他の Eichrom Technologies 社製品と同様、Ln レジン
は、選択的有機溶媒抽出剤を抽出クロマトグラフィーレジンに変換して作られました。Ln レジンでは、di（2-ethylhexyl）
orthophosphoric acid（HDEHP）を 抽 出 剤 に し て い ます。HDEHP を用いたクロマトグラフィーシステムは30年以上前から文献があり、Eichrom 社ウェブサイト www.
eichrom.com 内の Bibliography よりご覧になれます。
1975年、Horwitz 氏らは、初期の研究で、疎水性支持体上で HDEHP を用いて、様々な金属イオンにおける硝酸に対する分配係数（Kd）を求めました。このデータは図1として使用されており、今日用いられている数々の放射化学分離の最初の手順を考える上で使用されています。ここで留意すべき点は、Ln レジンは、Kd を4.33で割ることによって、分配係数 k’ 値（ピーク最大値に対する FCV の近似値）に変換できます。Ln レジンは、Ra、Nd、Pm の分析へ利用され、図1が示すように、さらに多くの分析応用が可能として、すでに利用されています。
1995年、Bill Burnett 氏らは、Ln レジンを使用した228Ra の測定に関する優れた論文を発表しました。この論文は、228Raをそのベータ線放射娘核種である228Ac から分離するのに、TRU レジンが使用できることを示しています。それだけでなく、米国環境保護庁（EPA）の混合有機廃棄物を発生させない科学物質分析法 Ra-05-1 (EPA Procedures Manual 520/ 5-84006) で使用されているものと同じ HDEHP 抽出剤に頼っていることから、Ln レジンがアメリカの規制当局から支持されていることも分かります。図2は Bill Burnett 氏らの分析法の概要です。硫酸バリウムの沈殿後、炭酸バリウムへ変換した後、0.095M硝酸（10ml）にサンプルを Ln レジンの充填済カラム（0.7g）に加えます。アルカリ土類、鉛や他の妨害元素を除去するため、濃度が同じ0.095M 硝酸（15mL）でカラムを洗浄します（通水後フラクションとリンスフラクションを採取して、ラドン放射能濃度によって226Ra を分析することができます）。最後に、0.035M 硝酸（10mL）を使用し、Ac を定量的に溶出します。この溶液を用いて比例計数管用の線源を調製することができます。ルーチン作業では、30分以内の測定、Ba 回収率80％の条件で、2L のサンプルでは1.0pCi/L（0.037Bq/L）以下の検出下限値を得ることができます。この分析法は、米国環境保護庁の研究所の228Ra サンプルの比較試験でも用いられ、すべての結果が期待値の95% の信頼区間に一致しました。

図2

Eichrom Technologies 社では、この分析法を改良し、陽イオン交換濃縮法を硝酸バリウム沈殿 / カーボネート転換に変更しました。
アルファ線スペクトロメトリーは、短半減期の224Ra と同様に226Raに用いられます。この分析法は「RAW03 Radium in Water」として発表され、www.eichrom.com 内の Method よりご覧になれます。その他の実施データは、2002年5月に開かれた Eichrom
Technologies 社の北米ユーザーズグループミーティングで紹介されました。
Ln レジンは、147Pm の分析においても有能です。原子力施設からの環境サンプルもしくは廃棄物サンプルを分析する際、他の核分裂生成物とアクチノイドから Pm を分離させなければ、正確な測定はできません。水サンプルの分析法は、Cable 氏らによって1997年に概説されています。0.5 〜 2L の水サンプルから、リン酸水素カルシウムの共沈もしくは蒸発で濃縮されます。得られた濃縮物は、アスコルビン酸存在下で0.2M 硝酸に溶解します。アスコルビン酸は、Fe（Ⅲ）を Fe（Ⅱ）に還元させます。55mg の Fe（Ⅱ）を含む溶液を用いたテストでは、0.2M 硝酸35mL を通過させても、Pm■ 13 ■

の溶出はありませんでした。一般的な手順において、Ln レジンの標準的な充填済カラムを導入する場合、洗浄には合計で18 〜20mL の硝酸が必要です。潜在的に干渉となる Am は、Sr と共にカラムから洗い流されます。Pm は、Bi、Y、そしてトレーサーとして用いられる Sm もまたは Gd とともにレジンに抽出され、保持されます。Pm は、Sm または Gd のトレーサーと共に1M硝酸（5mL）で溶離することができます。あるテストによると、148Gd を収率トレーサーとして使用した場合の147Pm の補正回収率は88% 以上でした。60Co、134/137Cs、そして89/90Sr の極めて高い汚染除去を達成することができました。もう1つの潜在的干渉物質はベータ線とガンマ線放射体である144Ce です。ガンマ線スペクトロメトリーを用いて、潜在的偽陽性としての144Ceを除去することができます。
図3

Christian Pin 氏らは、1996年にケイ酸塩岩内の Sm、Nd、Th、U の一連の分離の分析法を発表しました。この分析法は、Ln レジンと TRU レジンを使用して行うものです。玄武岩質サンプル等の鉄を多く含むサンプルの場合、50W ×4の強酸性陽イオン交換レジンのカラムをまず使用します。サンプルを溶解し、陽イオン交換レジンを用いて可能な限り処理した
後、このサンプルを1M 硝酸の入った TRU レジンのカラムに流し込みます。不要な陽イオンは同じ濃度の硝酸ですすぐことによって溶離・除去することができます。その後、軽希土類元素（LREE）は0.05M 硝酸で溶離します。TRU レジンのカラムからこのフラクションを Ln レジンのカラムへ直接導入することで、LREE を抽出することができます。Pin 氏らの方法では、Sグ レ ー ド（50 〜 100μ ）の Ln レ ジ ン を0.3g用いてカラムを作成します。図3は、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu の溶出挙動を示しています。La、Ce、Pr、Nd を抽出するのに0.25M 塩酸を計5.5mL 使用して溶離しますが、ここに含まれる Sm は、ID-TIMS 分析法で検出されない程度です。0.75M 塩酸0.75mL を通過した後、次の0.5mL で Sm は溶出され、Eu はさらに次の0.75M 塩酸0.5mL において最後に回収されました。ケイ酸塩岩の15種類の国際的な標準物質を用いて比較を行ったところ、十分に一致しました。元素濃度のレベルは mg/g からμ g/g です。
Ln レジンの Nd の最大容量は約22mg/mL と算出されています。実際の分析過程において、この量の10 〜 20% を超えることは好ましくありません。そのため、Ln レジンの実容量は Nd/mL が2 〜 4mL、または2mL の充填済カラムかカートリッジで4 〜 8mg です。
Dan McAlister 氏と Horwitz 氏は、新たな2種類の Ln レジンである Ln2 -2-ethyl-1-hexyl（2-ethyl-1-hexyl）phosphonicacid（HEH[EHP]）および L3 -bis（2,4,4-trimethyl-1-pentyl）phosphonic acid（H[DTMPP]）の特性データを2007年に発表しました。次のページの図4をご覧ください。エステル酸素が除去されるにつれ、抽出剤のイオン性陽子の酸度は低下します。
そのため、エステル酸素が2つの LN 抽出剤が最も酸性が強く、エステル酸素が1つの LN2とエステル酸素がない LN3がそれに続きます。結果として、この Ln シリーズのレジンの抽出基は比較的弱いので、目的元素の保持や溶離の条件を様々な系の水溶液で適切に調整することができます。

■ 14 ■

図4

右のランタノイド元素の例が示すように、Ln レジンシリーズのカートリッジを重ねて、異なる種類のランタノイドを同じ導入試料溶液から別々のカートリッジ内に抽出することができます。

Ln レジン粒径

容器

ボトル

100 ～ 150μm数量

商品番号25g

LN-B25-A50g

LN-B50-A100g

LN-B100-A200g

LN-B200-A20個入 50個入

LN-C20-A LN-C50-A

25g

LN-B25-S

50g

LN-B50-S

カートリッジ

50個入

LN-R50-S

ボトル

10g

LN-B10-F

20個入

L2-C20-A

50個入

L2-C50-A

ボトル

10g

L2-B10-S

カートリッジ

50個入

L2-R50-S

20個入

L2-C20-S

50個入

L2-C50-S

ボトル

10g

L2-B10-F

1ml

カートリッジ

50個入

L3-1ML-R50-S

2ml

カートリッジ

50個入

L3-R50-S

2ml カラムボトル

50 ～ 100μm
2ml
20 ～ 50μm
Ln2レジン
100 ～ 150μm

50 ～ 100μm

2ml カラム

2ml

2ml カラム
20 ～ 50μm
Ln3レジン
50 ～ 100μm■ 15 ■