title: Development of methods for the selective separation of scandium, zirconium and tin for radiopharmaceutical applications
title: Entwicklung von Methoden zur selektiven Trennung von Scandium, Zirkonium und Zinn für radiopharmazeutische Anwendungen
title: Entwicklung von Methoden zur selektiven Trennung von Scandium, Zirkonium und Zinn für radiopharmazeutische Anwendungen
Creators: name: Dirks-Fandrei, Carina
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2014
Subjects: method development
Trennung
Chemie
Extraktionschromatograpie
Extraktionschromatograpie,Nanotubes
Zinn
Methodenentwicklung
Zirkonium
Scandium
Separation
Nanotube

description: The subject of the present work is
      the development of fast and highly selective methods for the
      separation and purification of scandium, zirconium and tin
      radionuclides from potential target materials for use in
      nuclear medicine. A number of selected resins (TrisKem
      International) were first characterized with respect to their
      extraction behaviour towards a large number of cations.
      Characterization studies were performed in batch experiments
      by determination of weight distribution ratios Dw and further
      the influence of interferences on the uptake of these
      elements was evaluated. Weight distribution ratios were
      determined in different acids and acid concentrations with
      main focus on scandium, tin or zirconium. The interference of
      macro amounts of Calcium and Ti on the Sc extraction was
      evaluated as well as the interference of macro amounts of Y
      on the Zr extraction. Best suited uptake conditions were
      found for Scandium on DGA were determined to be 2.5 M HNO3
      for Ti-Targets and 0.1 M HNO3 for Calcium-Targets. Otherwise
      it is also possible to extract Sc with TRU Resin. High
      uptakes were obtained at 2.5 M HNO3 for simulated Ti- and
      Calcium-targets. Separation methods were developed using
      elution studies; employed conditions were chosen according to
      parameters evaluated in the batch-experiment. The developed
      methods allowed separating Sc very rapidly in high purity
      very rapidly from Ti- or Calcium-targets. For Zr a separation
      method based on UTEVA Resin has been developed. Following
      results of batch experiments simulated Y-target solution were
      loaded onto a UTEVA resin column from 6 M HNO3; the elution
      of Zr could be performed in 0.01 M oxalic acid.
      Decontamination factors in the order of 10^4-10^5 could be
      obtained applying the developed method; the method thus
      allowed separating Zr in a high purity. Initial testing of a
      method for the separation of Sn from Cd targets based on the
      use of TBP Resin showed that the TBP resin seems to have a
      goof potential for this use. Another part of this work is
      dealing with the preparation and application of an extraction
      chromatographic resin based on the use of multi-walled
      nanotubes. It could be shown that resins based on nanotubes
      do have some interesting properties; but it could also be
      shown that of such resins have some distinct disadvantages
      especially with respect to their practical use. Packing a
      column with nanotubes based materials is far more challenging
      then packing a column with classical resin. Achieving flow
      rates sufficiently high for their foreseen use turned out to
      be difficult to achieve.
description: Die vorliegende Arbeit befasst sich
      mit der Entwicklung von schnellen und hoch selektiven
      Methoden für die Trennung und Aufreinigung von Scandium,
      Zirkonium und Zinn. Diese Radionuklide können aus
      potentiellen Targetmaterialien gewonnen werden und können
      Anwendung in der Nuklearmedizin finden. Es wurden
      verschiedene Resins (von TrisKem International) auf ihre
      Extraktionsfähigkeit im Hinblick auf eine breite Anzahl von
      Kationen untersucht. Für die selektive Trennung von Sc, Zr
      und Sn wurden Verteilungskoeffizienten bestimmt, auch der
      Einfluss von Interferenzen bei der Extraktion der relevanten
      Elemente wurde untersucht. Es wurden Verteilungskoeffizienten
      in verschiedenen Säuren und Säurekonzentrationen
      experimentell bestimmt, mit dem Fokus auf Sc, Zr und Sn. Es
      wurden geeignete Bedingungen für die Scandium Trennung
      mittels DGA Resin bei 2,5 M HNO3, ausgehend von einem
      Ti-Target und 0,1 M HNO3, ausgehend von einem Calcium-Target
      gefunden. Auch basierend auf TRU konnten geeignete
      Bedingungen evaluiert werden für eine selektive Trennung von
      Sc. Für Ti- und Calcium- Targets stellte sich 2,5 M HNO3 als
      sehr vielversprechend heraus. Basierend auf den
      durchgeführten batch-Experimenten wurde Elutionsstudien
      durchgeführt und durch Variation verschiedener Parameter
      wurde eine selektive und schnelle Methode entwickelt, um Sc
      ausgehend von einem Ti- oder Calcium- Target zu trennen. Die
      entwickelten, optimierten Bedingungen für die Trennung von Sc
      wurden auf ihre Robustheit und Dekontaminationsfaktoren
      untersucht. Für die Zr Trennung aus einem Y-Target ist es
      möglich, ausgehend von UTEVA eine selektive Aufreinigung
      durchzuführen. Den batch-Experimente zu folge kann eine
      simulierte Y-Target-Lösung aus 6 M HNO3 auf die UTEVA Säule
      geladen werden und die anschließende Elution von Zr kann
      mittels 0,01 M Oxalsäure durchgeführt werden. Es wurden
      Dekontaminationsfaktoren ermittelt, diese liegen im Bereich
      von 10^4-10^5, so dass von einer reinen Zr-Fraktion
      ausgegangen werden kann. Erste Experimente zur Trennung von
      Zinn aus einem Cd-Target wurden mittels TBP Resin
      durchgeführt. TBP scheint ein geeigneter Kandidat für die
      selektive Trennung von Sn zu sein. Ein weiterer Teilaspekt
      der Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines
      extraktionschromatographischen Resins auf Basis von
      Kohlenstoffnanoröhrchen. Es konnte gezeigt werden, dass diese
      Art von Resins sehr interessante Eigenschaften besitzt,
      allerdings auch, dass es bei der Anwendung einige Nachteile
      gibt. Es kristallisierte sich heraus, dass es sich wesentlich
      schwieriger gestaltet eine Säule mit Resin auf
      Kohlenstoffnanoröhrchen basierend zu packen, als es bei
      klassischen Resins der Fall ist. Auch das Erreichen eines
      adäquaten Flusses erwies sich als etwas
      problematisch.