镍同位素的分离方法与流程

1.本发明的实施例涉及同位素分离技术领域，具体涉及一种镍同位素的分离方法。


背景技术：

2.镍-63，尤其是高比活度的镍-63，在真空电子器件、气相色谱仪、毒剂报警、辐伏同位素电池等领域有广泛应用。目前，通常采用在反应堆中辐照高丰度的稳定同位素镍-62来产生放射性同位素镍-63，然而镍-62的天然丰度较低，因此需要分离富集镍元素中的镍-62。并且，根据镍-63的生产途径可知，目前市售的镍-63产品中必然含有镍-62和镍-64，因此需要对镍-63产品中的镍-63进行分离富集，以提高镍-63的比活度。
3.同位素分离基于同位素间由于质量不同而造成的化学或物理性质的差异而进行的。目前，对于镍-62的同位素分离方法常用的有离心法、电磁分离法等。然而，离心法由于对能耗较高、设备防护要求严等原因存在一定局限性。电磁分离法也同样存在设备庞大、效率和费用比低的问题。对于镍-63的同位素分离方法常用的有两步离心法。然而，两步离心法存在设备庞大、效率与费用比低以及含氟试剂具有腐蚀性等问题。需要寻找合适的方法以简单、高效地分离镍-62或镍-63。


技术实现要素：

4.本发明的实施例提供了一种镍同位素的分离方法，所述镍同位素为镍-62或镍-63，所述分离方法包括：将金属有机骨架多孔材料作为固定相，填充至色谱柱中；向所述色谱柱中进样，使样品溶液以预定速度流过所述色谱柱，样品溶液中的待分离镍同位素或者其他离子吸附于所述固定相，并收集残余液；使用洗脱剂对吸附后的所述色谱柱进行洗脱，并收集洗脱液；所述样品溶液中的待分离镍同位素在所述残余液或所述洗脱液中富集，以分离所述样品溶液中的待分离镍同位素；其中，当所述样品溶液为镍盐溶液时，所述待分离镍同位素为镍-62；当所述样品溶液为经辐照后含有镍-63的镍盐溶液时，所述待分离镍同位素为镍-63。
附图说明
5.通过下文中参照附图对本发明的实施例所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
6.图1是根据本发明一个实施例的镍同位素的分离方法的流程图。
7.图2是根据本发明一个实施例的采用单级色谱柱分离镍同位素的示意图。
8.图3是根据本发明另一个实施例的采用单级色谱柱分离镍同位素的示意图。
9.图4a-4e是根据本发明一个实施例的采用级联色谱柱分离镍同位素的示意图。
10.图5a和5b是根据本发明一个实施例的模拟移动床的结构示意图。
11.需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
12.附图标记说明：
13.10：色谱柱；20：泵；30：样品溶液；40：洗脱剂；50：洗脱液；60：残余液；70、恒温水；
14.1～8：色谱柱；1a～8a：吸附色谱柱；1b～8b：洗脱色谱柱；
15.100：流动方向；21：进样口；22：残余液出口；23：洗脱剂进口；24：洗脱液出口。
具体实施方式
16.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.需要说明的是，除非另外定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
18.镍-63在真空电子器件、气相色谱仪、毒剂报警以及辐伏同位素电池等领域均有广泛应用。获得镍-63的一种重要途径就是通过
62
ni(n,γ)
63
ni反应，在反应堆中辐照高丰度(≥90％)的稳定镍-62产生放射性镍-63。然而，镍-62的天然丰度仅为3.6％，因此需要对镍-62同位素进行分离，使镍-62富集。
19.同时，镍-63的应用领域对于镍-63的比活度要求较高。但目前镍-63产品比活度仅为10-16ci/g(对应丰度17.5％-28.1％)，距离无载体镍-63比活度57ci/g(对应丰度100％)，有极大地提升空间。因此，需要去除镍-63产品中的镍-62和镍-64，以提高镍-63的比活度。
20.本发明的实施例针对镍-62或镍-63的高效分离，首次提出了采用色谱法来分离镍-62或镍-63。采用色谱法分离镍-62或镍-63，无需昂贵的设备和较高的能耗，可以高效地分离出镍-62、镍-63，并且操作方法简单。
21.图1示出了根据本发明一个实施例的镍同位素的分离方法，其中，镍同位素为镍-62或镍-63。如图1所示，本实施例的分离方法主要包括以下步骤。
22.步骤s10，将金属有机骨架多孔材料作为固定相，填充至色谱柱中。
23.步骤s20，向所述色谱柱中进样，使样品溶液以预定速度流过所述色谱柱，样品溶液中的待分离镍同位素或者其他离子吸附于所述固定相，并收集残余液。
24.步骤s30，使用洗脱剂对吸附后的所述色谱柱进行洗脱，并收集洗脱液。所述样品溶液中的待分离镍同位素在所述残余液或所述洗脱液中富集，以分离所述样品溶液中的待分离镍同位素。其中，当所述样品溶液为镍盐溶液时，所述待分离镍同位素为镍-62；当所述样品溶液为经辐照后含有镍-63的镍盐溶液时，所述待分离镍同位素为镍-63。
25.具体地，当需要分离镍-62时，向色谱柱中进样，样品溶液为镍盐溶液，镍盐溶液以预定速度流过所述色谱柱，镍盐溶液中的镍-62或者其他离子吸附于所述固定相。使用洗脱剂对吸附后的色谱柱进行洗脱后，吸附于固定相的镍-62或其他离子可以解吸并随洗脱液流出。因此，镍盐溶液中的镍-62就可以富集于残余液或者洗脱液中，实现了镍盐溶液中镍-62的分离。
26.同样的，当需要分离镍-63时，向色谱柱中进样，样品溶液为经辐照后含有镍-63的镍盐溶液，经辐照后的镍盐溶液以预定速度流过所述色谱柱，经辐照后的镍盐溶液中的镍-63或者其他离子吸附于所述固定相。使用洗脱剂对吸附后的色谱柱进行洗脱后，吸附于固定相的镍-63或其他离子可以解吸并随洗脱液流出。因此，经辐照后的镍盐溶液中的镍-63就可以富集于残余液或者洗脱液中，实现了镍盐溶液中镍-63的分离。
27.在本实施例中，首次采用金属有机骨架多孔材料作为吸附剂，用于镍-62或镍-63的分离。金属有机骨架多孔材料具有结构可调、孔道尺寸可控、功能化容易且含有裸露的金属位点等优点，另外，其择形性、分子筛效应以及与目标物之间的主-客体相互作用使其可以应用于镍同位素的分离中。
28.其中，金属有机骨架多孔材料包括金属有机骨架材料(mofs)，或者，金属有机骨架与氧化铝的复合材料(mofs-γ-al2o3)。在分离镍-62或者分离镍-63时，可以使用相同的金属有机骨架多孔材料，也可以使用不同的金属有机骨架多孔材料。
29.例如，当分离镍盐溶液中的镍-62时，可以使用uio-66(zr)-2cooh、mil-101(cr)-nh2、mof-76、mof-5、zif-8、uio-68(zr)、uio-68(zr)-2cooh、uio-66(zr)-nh-(ch2)
2-so3h、mil-53(al)、mil-101(al)、mil-100(cr)-nh2、mil-101(al)-nh2、mil-100(al)-nh2、mil-127、mof-525、mof-801-sc、mof-804、pcn-225(fe)、pcn-250(fe)、pcn-224(h)、bio-mof-14以及与这些材料相应的mofs-γ-al2o3复合材料。
30.当分离经辐照后的镍盐溶液中的镍-63时，可以使用mil-101(cr)-2cooh、uio-67(zr)、hkust-1、cau-1、cu3(btc)
2-so3h、uio-66(zr)、uio-66(zr)-nh2、uio-66(zr)-cooh、mil-101(cr)、mil-101(fe)、mil-100(fe)、mil-101(fe)-nh2、mil-100(fe)-nh2、mil-125(ti)-nh2、mof-545、mof-801-p、mof-802、mof-841、nu-1000、pcn-777(zr)以及与这些材料相应的mofs-γ-al2o3复合材料。
31.在一些实施例中，所述金属有机骨架多孔材料的孔径大于或等于镍离子(ni
2+
)的直径使镍离子或者其水合离子可以进入该多孔材料的孔隙中，从而可以被吸附。另外，金属有机骨架多孔材料的粒径为0.05-100μm。
32.在步骤s10中，将所述金属有机骨架多孔材料装入色谱柱中，作为色谱分离的固定相。其中，色谱柱可以根据实际需要采用任意合适的规格，例如，本实施例的色谱柱的高与内径的比可以为20:1～70:1，色谱柱的高可以为0.2～2.1m。
33.在一些实施例中，向色谱柱中进样之前，需要将填充有所述金属有机骨架多孔材料的色谱柱保持预定温度下，使得固定相在恒定的温度下进行吸附，减少温度对吸附的影响。
34.具体地，在分离镍-62时，通过恒温循环系统将色谱柱保持在20～90℃，使得固定相在恒定的温度下对镍盐溶液中的镍-62进行吸附。在分离镍-63时，通过恒温循环系统将色谱柱保持在20～70℃，使得固定相在恒定的温度下对经辐照后的镍盐溶液中的镍-63进
行吸附。
35.在步骤s20中，可以将一定浓度的样品进样至色谱柱中。
36.具体地，在分离镍-62时，将镍盐溶液作为样品溶液，从而将镍盐溶液中的镍-62分离出来。其中，镍盐溶液可以为任何含有镍离子的盐溶液，例如nicl2、ni(so4)2或者ni(no3)2溶液。此外，镍盐溶液的浓度可以为10～100mg/l，可以根据固定相的不同，来选择合适的浓度。
37.在分离镍-63时，将经辐照后含有镍-63的镍盐溶液作为样品溶液，从而将所述镍盐溶液中的镍-63分离出来。其中，所述经辐照后含有镍-63的镍盐溶液可以为任何含有镍-63的盐溶液，例如经辐照后的nicl2、ni(so4)2或者ni(no3)2溶液。此外，经辐照后的镍盐溶液的浓度可以为10～100mg/l，可以根据固定相的不同，来选择合适的浓度。
38.在本实施例中，由于所使用的固定相不同，固定相对待分离镍同位素(镍-62或者镍-63)的吸附作用也有强弱的差别。
39.当固定相对待分离镍同位素有较强的吸附作用时，样品溶液中的待分离镍同位素较多地吸附于固定相，较少地待分离镍同位素随样品溶液的流动流出所述色谱柱。然后使用洗脱剂对吸附后的色谱柱进行洗脱，则吸附于色谱柱固定相上的待分离镍同位素由于洗脱剂的作用而解吸，使待分离镍同位素富集于流出的洗脱液中。
40.相反地，当固定相对待分离镍同位素的吸附作用弱，反而对其他离子有较强的吸附作用时，样品溶液中的其他离子吸附于固定相，而较多地待分离镍同位素随着样品溶液流动，从所述色谱柱中流出。此时，收集样品溶液通过所述色谱柱之后流出的残余液，残余液中富集有待分离镍同位素。
41.进一步地，样品溶液在色谱柱中以预定速度流过所述色谱柱。
42.在一些实施例中，在分离镍-62时，镍盐溶液可以以0.1～10cm/min的速度通过所述色谱柱，使镍盐溶液在固定相中的吸附时间为2～200小时。所述镍盐溶液的所述预定速度可以根据所述色谱柱的吸附时间进行调整，例如，根据所需要的吸附时间，来控制镍盐溶液在色谱柱的流动速度。
43.在分离镍-63时，经辐照后含有镍-63的镍盐溶液可以以0.5～10cm/min的速度通过所述色谱柱，使经辐照后含有镍-63的镍盐溶液在固定相中的吸附时间为2～200小时。同样的，所述经辐照后含有镍-63的镍盐溶液的所述预定速度可以根据所述色谱柱的吸附时间进行调整，例如，根据所需要的吸附时间，来控制经辐照后含有镍-63的镍盐溶液在色谱柱的流动速度。
44.在步骤s30中，在收集残余液之后，使用洗脱剂对吸附后的色谱柱进行洗脱，并收集流出的洗脱液。其中，所使用的洗脱剂可以为弱酸溶液或者其他合适的洗脱剂，例如0.01～0.5mol/l的hcl溶液。洗脱剂作为流动相，流过所述色谱柱时，吸附于固定相的待分离镍同位素或者其他离子可以在洗脱剂的作用下解吸附，从而随着洗脱剂流动进而流出所述色谱柱。收集流出的洗脱液(包括洗脱剂和溶解于洗脱剂中的待分离镍同位素或者其他离子)，当固定相吸附待分离镍同位素时，洗脱液中富集有待分离镍同位素。
45.一方面，本实施例采用色谱法分离镍盐溶液中的镍-62，使用金属有机骨架多孔材料作为固定相，洗脱剂作为流动相，使镍盐溶液中的镍-62和其他镍同位素分别存在于固定相和流动相中，使得镍-62富集于残余液或者洗脱液中，从而达到分离出镍-62的目的。
46.另一方面，本实施例采用色谱法分离经辐照后含有镍-63的镍盐溶液中的镍-63，同样使用金属有机骨架多孔材料作为固定相，洗脱剂作为流动相，使经辐照后的镍盐溶液中的镍-63和其他镍同位素分别存在于固定相和流动相中，即使得镍-63富集于残余液或者洗脱液中，从而达到分离出镍-63的目的。
47.本发明实施例中的分离方法操作简单，并且具有较高的分离效率，而且使用绿色、环保、易得的镍盐溶液介质，相比于离心法，不存在含氟试剂腐蚀设备等缺点，可大幅降低分离镍-62或镍-63的成本。
48.此外，在本实施例中，所述色谱柱使用完毕后，可以利用再生溶液对所述色谱柱清洗再生，以使所述色谱柱可循环使用。其中，所使用的再生溶液可以为弱酸溶液或者高纯水，例如可以使用0.01～0.5mol/l hcl再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
49.本实施例中的色谱分离方法中，构成材料仅包括金属有机骨架材料(mofs)或者其复合材料(mofs-γ-al2o3)，并且该材料可以循环利用，从而降低了分离ni-62或分离镍-63的成本。
50.需要说明的是，在一些实施例中，使用金属有机骨架多孔材料分离镍同位素时，首先还需要合成所需使用的金属有机骨架多孔材料。
51.可选的，可以将填充有所述金属有机骨架多孔材料的色谱柱应用于单级色谱柱、级联色谱法或者模拟移动色谱法中，来分离镍-62或镍-63。
52.当采用单级色谱柱进行分离时，将所述样品溶液进样至填充有所述金属有机骨架多孔材料的单级色谱柱中，使用所述洗脱剂对吸附后的所述单级色谱柱进行洗脱，以分离得到所述样品溶液中的待分离镍同位素。使用单级色谱柱可以简单高效地将样品溶液中的待分离镍同位素分离出来。
53.图2示出了根据本发明一个实施例的采用单级色谱柱分离镍同位素的示意图。图3示出了根据发明另一个实施例的采用单级色谱柱分离镍同位素的示意图。如图2和3所示，在本实施例中，单级的色谱柱10设置在恒温循环系统中，所述恒温循环系统中循环有恒温水70，以使色谱柱保持在恒定的预定温度下。
54.可选的，如图2所示，所述样品溶液在所述色谱柱中的流动方向与洗脱剂在所述色谱柱中的流动方向可以相同，即所述样品溶液与所述洗脱剂正向接触。所述色谱柱的进样口和洗脱剂进口在所述色谱柱的一端，所述残留液出口和所述洗脱液出口在所述色谱柱的另一端。
55.如图3所示，所述样品溶液在所述色谱柱中的流动方向与洗脱剂在所述色谱柱中的流动方向也可以相反，即所述样品溶液与所述洗脱剂逆流接触。所述色谱柱的进样口和洗脱剂进口分别在所述色谱柱的两端，所述残留液出口和所述洗脱液出口也分别设置在所述色谱柱的两端，并且所述进样口和所述洗脱液出口在同一端。
56.以分离镍-62为例，当采用正向接触的单级色谱柱时，首先使用恒温水70将所述色谱柱10保持在恒定的温度下。所述色谱柱10的顶端连接装有样品溶液30(即，镍盐溶液)和装有洗脱剂40的贮液瓶。将贮液瓶中的镍盐溶液连续加入至所述色谱柱10中，使镍盐溶液中的大部分镍-62吸附于色谱柱10中的固定相，残余液60从色谱柱10的底端流出。然后，将另一贮液瓶中的洗脱剂40连续加入至色谱柱10中，以对吸附后的色谱柱10进行连续洗脱。同时，收集从所述色谱柱10底端流出的洗脱液50，镍-62富集于所述洗脱液50中。
57.以分离镍-62为例，当采用逆流接触的单级色谱柱时，首先使用恒温水70将所述色谱柱10保持在恒定的温度下。所述色谱柱10的顶端连接装有洗脱剂40的贮液瓶，所述色谱柱10的底端连接装有样品溶液30(即，镍盐溶液)的贮液瓶。通过色谱柱10底部的泵20将贮液瓶中的镍盐溶液连续输送至所述色谱柱10中，使镍盐溶液中的大部分镍-62吸附于色谱柱10中的固定相，残余液60从色谱柱10的顶端流出。其中，通过泵20还可以控制镍盐溶液在色谱柱10中的流速。然后，将色谱柱10顶端另一贮液瓶中的洗脱剂40连续输送至色谱柱10中，以对吸附后的色谱柱10进行连续洗脱，使洗脱剂40与镍盐溶液逆流接触。同时，收集从所述色谱柱10底端流出的洗脱液50，镍-62富集于所述洗脱液50中。
58.在采用单级色谱柱分离镍-63时，与分离镍-62的不同之处在于将经辐照后含有镍-63的镍盐溶液输送至色谱柱中，以对其中的镍-63进行富集和分离，其他步骤和原理与分离镍-62相同，此处不再赘述。
59.当采用级联色谱法时，将多支填充有所述金属有机骨架多孔材料的色谱柱级联，形成级联色谱柱，然后采用级联色谱法对所述样品溶液进行动态地吸附和洗脱。
60.具体地，首先，可以将6～20支或者其他数量的色谱柱级联起来，形成级联色谱柱。可选的，通过恒温循环系统将多支色谱柱保持在预定温度下。在分离镍-62时，所述预定温度为20～90℃；在分离镍-63时，所述预定温度为20～70℃。在分离时，采用级联色谱柱的分离方法包括以下步骤。
61.步骤s11，向色谱柱中进样，具体地，可以将样品溶液以预定速度流过所述色谱柱，流出残余液，使所述待分离镍同位素吸附于所述固定相。
62.在本实施例中，向级联色谱柱中的各个色谱柱持续进样，直至各色谱柱流出的残余液的浓度与样品溶液的浓度相同，使得各个色谱柱中固定相吸附的待分离镍同位素达到饱和，使各个色谱柱的利用率达到最大。
63.步骤s12，将吸附后的所述多支色谱柱分为两部分，每部分中各色谱柱串联，使用所述洗脱剂对第一部分色谱柱进行洗脱，洗脱液从第一部分色谱柱的出口流出，直至待分离镍同位素的吸附带边界迁移至第一部分色谱柱的出口，停止加入洗脱剂。其中，所述洗脱剂在空白色谱柱中的线性流速与样品溶液的流速相同，为0.5～10cm/min。
64.需要说明的是，在该步骤中，第二部分色谱柱的进样口以及出口可以通过活塞等部件关闭，以使样品溶液保留在所述色谱柱中，而不从出口流出。
65.步骤s13，将所述两部分色谱柱串联形成回路，使各所述色谱柱的流出液流入至与该色谱柱连接的另一色谱柱中。
66.具体地，将所述两部分色谱柱串联形成回路后，未进行洗脱的吸附后的第二部分色谱柱的流出液从第一部分色谱柱的进样口流至所述第一部分色谱柱中，同时第一部分色谱柱中的洗脱液流至第二部分色谱柱中，使第一部分色谱柱作为吸附色谱柱，对所述第二部分色谱柱流出液中的待分离镍同位素进行吸附，使第二部分色谱柱作为洗脱色谱柱，进行洗脱。接着，第一部分色谱柱的流出液又流至所述第二部分色谱柱中，使第二部分色谱柱作为吸附色谱柱；同时，第二部分色谱柱流出的洗脱液又流至第一部分色谱柱中，使第一部分色谱柱作为洗脱色谱柱。
67.步骤s14，各部分色谱柱依次循环地进行吸附和洗脱后，收集多次循环吸附和洗脱后的残余液和洗脱液，所述待分离镍同位素富集于所述洗脱液中。
68.在一些实施例中，可以在所述样品溶液经过多支色谱柱的多次循环吸附和洗脱后，待分离镍同位素的吸附带边界累积迁移的距离达到预定迁移距离时，收集富集有所述待分离镍同位素的所述洗脱液。其中，预定迁移距离可以为20～200m中的任意值。
69.本实施例采用级联色谱柱对样品溶液进行多次循环吸附和洗脱，使得分离出来的待分离镍同位素(镍-62或者镍-63)的浓度得到大幅度的提升。在分离镍-62时，采用该方法可以得到高丰度的镍-62，实现了镍-62的有效富集。在分离镍-63时，采用该方法能够得到高比活度甚至无载体的镍-63，高效地实现了镍-63的分离。
70.图4a至图4e示出了根据本发明一个实施例的采用级联色谱柱分离待分离镍同位素的示意图。
71.以分离镍-62为例，所用样品溶液30为镍盐溶液。如图4a～4e所示，所述级联色谱柱包括多支色谱柱，例如，8支色谱柱(分别标记为1～8)，各色谱柱的顶部和底部均设置有阀门，各色谱柱之间可以相互连接。
72.在分离镍-62时，如图4a所示，首先向级联色谱柱中加入样品溶液30，直至流出的残余液中的镍浓度达到镍盐样品溶液的浓度，即从色谱柱流出的残余液中镍的浓度与所述样品溶液中镍的浓度相同，从而使色谱柱中吸附的镍-62达到饱和。此时，级联色谱柱中全部色谱柱均作为吸附色谱柱以吸附镍-62，各所述色谱柱标记为a。
73.需要说明的是，在图4a～4e中，为了区分吸附色谱柱和洗脱色谱柱，将吸附色谱柱标记为a，洗脱色谱柱标记为b。
74.然后将所述多支色谱柱分为两组，例如可以平均分为两组，如图4b所示，每组4支色谱柱，即洗脱部分(色谱柱1～4)和上样部分(色谱柱5～8)，每组中的各色谱柱串联连接，并且每组出口处可以安装泵20，所述泵20可以为蠕动泵。利用洗脱剂40对洗脱部分的色谱柱(即色谱柱1～4)进行洗脱，使其作为洗脱色谱柱，此时，该部分色谱柱分别标记为b。
75.具体地，可以将洗脱剂40送入色谱柱1，使洗脱剂40对色谱柱1至色谱柱4进行洗脱，洗脱后的洗脱液50从色谱柱4流出。
76.当镍同位素吸附带边界接近色谱柱4的底部时，通过旋转色谱柱顶部和底部的阀门重新排列连接各色谱柱，使洗脱部分和上样部分串联形成回路。即，如图4c所示，将色谱柱1与洗脱剂40分离，并将其连接到色谱柱8之后，同时，将色谱柱5连接到色谱柱4之后。
77.继续进行上样和洗脱操作，使色谱柱8中保留的样品溶液30流至色谱柱1，对色谱柱1进行上样，此时洗脱色谱柱1b又变为吸附色谱柱1a(如图4d所示)。同时，色谱柱4流出的洗脱液流至色谱柱5，以对色谱柱5进行洗脱，此时，吸附色谱柱5a变为洗脱色谱柱5b(如图4d所示)。如此循环操作，使得多支色谱柱以旋转木马的方式运行，如图4d-4e所示，各所述色谱柱依次循环作为吸附色谱柱和洗脱色谱柱使用。最后，收集经过多支色谱柱的多次循环吸附和洗脱后的洗脱液50，所述镍-62富集于所述洗脱液50中。
78.本实施例通过多级级联色谱柱分离镍-62，能够得到高丰度的镍-62，丰度可以达到90％以上，实现了有效地富集镍-62。
79.当采用多级级联色谱柱分离镍-63时，所使用的样品溶液30为经辐照后含有镍-63的镍盐溶液，其他步骤和原理与分离镍-62的相同，此处不再赘述。
80.当采用模拟移动床色谱法时，将所述金属有机骨架多孔材料填充至模拟移动床的色谱柱中，然后采用模拟移动床色谱法对所述镍盐溶液中的镍-62进行动态分离。
81.图5a和5b示出根据本发明一个实施例的模拟移动床的结构示意图。如图5a所示，模拟移动床包括多个串联的分区，各个分区均包括多支色谱柱。其中，分区的数量可以根据实际需要进行设置，例如3个或4个等，各分区中色谱柱的数量也可以根据实际需要进行设置，例如2～10支。各分区中的色谱柱数量可以相同，也可以不同。在本实施例中，模拟移动床包括4个分区，各分区包括3支色谱柱。
82.进一步地，所述样品溶液30的进样口21、残余液出口22、洗脱剂进口23以及洗脱液出口24分别连接在各分区之间的端口处。在进行分离时，可选的，首先通过恒温循环系统将多支色谱柱保持在预定温度下。具体地，在分离镍-62时，所述预定温度为20～90℃；在分离镍-63时，所述预定温度为20～70℃。接着可以将所述样品溶液30从所述进样口21连续加入到所述色谱柱中，使所述待分离镍同位素吸附于所述固定相，并将所述洗脱剂40从所述洗脱剂进口23加入至所述色谱柱中，使吸附于所述固定相的待分离镍同位素随所述洗脱剂流动。在一定时间后，可以切换各分区之间的端口，使所述进样口21、残余液出口22、洗脱剂进口23以及洗脱液出口24依次序沿所述洗脱剂40的流动方向100移动，切换后的各端口位置如图5b所示，相当于使固定相与流动相沿相反的方向相对运动，进而使待分离镍同位素与其他离子分别随流动相和固定相沿相反的方向流动，从而达到富集待分离镍同位素的目的，加快了待分离镍同位素的分离速度。最后，可以在所述模拟移动床的洗脱液出口24收集所述洗脱液50，得到富集有待分离镍同位素的洗脱液。
83.具体地，在分离镍-62时，所使用的样品溶液30为镍盐溶液，所述模拟移动床各个分区的流动速度可以设为10～1000ml/min中的任意流速。在分离镍-63时，所使用的样品溶液30为经辐照后含有镍-63的镍盐溶液，所述模拟移动床各个分区的流动速度可以设为10～800ml/min中的任意流速。另外，各个分区的流动速度可以相同。
84.可选的，所述端口以预定切换时间进行切换，以达到待分离镍同位素与其他离子分别随流动相和固定相沿相反的方向流动的目的。其中，预定切换时间可以为10～100min。
85.通过模拟移动床色谱柱分离镍-62，能够得到高丰度的镍-62，丰度可以达到90％以上，实现了有效地富集镍-62。通过模拟移动床色谱柱分离同位素，能够得到高比活度的镍-63，甚至是无载体的镍-63。下面以具体实施例说明本发明分离镍-62的方法。
86.实施例1
87.第一步，合成uio-66(zr)-2cooh。
88.第二步，将uio-66(zr)-2cooh材料装入色谱柱中。其中，色谱柱的高和内径比为20:1，色谱柱的高为0.2m，通过恒温循环系统将色谱柱保持在30℃。
89.第三步，将50mg/l的金属镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)以5cm/min的流速通过色谱柱，吸附时间为2h，并收集流出的残余液。接着，用0.25mol/l hcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂进行洗脱，收集洗脱液，从而得到富集镍-62的洗脱液。
90.在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
91.当采用模拟移动床色谱法时，将uio-66(zr)-2cooh材料装入模拟移动床色谱柱中，模拟移动床包括4个区，例如，
ⅰ‑ⅳ
区，每个区由5支色谱柱组成。设定
ⅰ‑ⅳ
区流速为60ml/min，端口切换时间为80min，通过恒温循环系统将色谱柱保持在30℃。接着，将50mg/l的金属镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)连续加入色谱柱中，再用
0.5mol/l hcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂洗脱。最后，在模拟移动床出洗脱液出口收集流出液体，从而得到富集镍-62的洗脱液。
92.另外，在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
93.实施例2
94.第一步，合成mil-101(cr)-nh2。
95.第二步，将mil-101(cr)-nh2材料装入色谱柱中。其中，色谱柱的高和内径比为50:1，色谱柱的高为1m，通过恒温循环系统将色谱柱保持在50℃。
96.第三步，将100mg/l的金属镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)以3cm/min的流速通过色谱柱，吸附时间为20h，并收集流出的残余液。接着，用0.5mol/l hcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂进行洗脱，收集洗脱液，从而得到富集镍-62的洗脱液。
97.在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
98.在采用级联色谱法进行分离时，将8根色谱柱级联起来，通过恒温循环系统将色谱柱保持在50℃，将100mg/l的金属镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)以2cm/min的流速通过色谱柱，用0.5mol/l hcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂进行洗脱。其中，洗脱剂的空柱线性流速为1cm/min，每一支柱可以循环地作为吸附柱和洗脱柱用，经过20-200m累积的预定迁移距离后，收集流出液体，从而得到富集镍-62的洗脱液。
99.另外，在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
100.实施例3
101.第一步，合成zif-8-γ-al2o3复合材料。具体地，室温下，将200℃下预活化2h的3.0gγ-al2o3(粒径为0.05-5mm)浸渍到zif-8的合成母液中，即浸渍到溶解0.956g zn(no3)2·
6h2o(3.2mmol)、0.24g 2-甲基咪唑(3.4mmol)的60ml的dmf-甲醇-水混合溶液中，其中dmf-甲醇-水的体积比为1:1:1。浸渍3h后，将产物从浸渍液中取出并用甲醇冲洗，然后置于110℃烘箱中干燥2h。将上述浸渍、清洗、干燥过程作为一个循环，将上述得到的产物重复这个循环，循环10-20次，产物在110℃下干燥12h，得到zif-8-γ-al2o3复合材料。
102.第二步，将zif-8-γ-al2o3复合材料装入色谱柱中。其中，色谱柱的高和内径比为70:1，色谱柱的高为2.1m，通过恒温循环系统将色谱柱保持在70℃。
103.第三步，将20mg/l的金属镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)以1cm/min的流速通过色谱柱，吸附时间为200h，并收集流出的残余液。接着，用0.01mol/l hcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂进行洗脱，收集洗脱液，从而得到富集镍-62的洗脱液。
104.在色谱柱使用完毕后，通过高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
105.本发明的实施例采用色谱法，以金属有机骨架多孔材料作为固定相，分离镍-62，该分离方法能够高效地将镍-62分离出来，具有操作简单、能耗小、环保等优势。
106.下面以具体实施例说明本发明分离镍-63的方法。
107.实施例4
108.第一步，合成uio-66(zr)-cooh。
109.第二步，将uio-66(zr)-cooh材料装入色谱柱中。其中，色谱柱的高和内径比为50:1，色谱柱的高为1m，通过恒温循环系统将色谱柱保持在25℃。
110.第三步，将100mg/l经辐照后含有镍-63的镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)以1cm/min的流速通过色谱柱，吸附时间为5h，并收集流出的残余液。接着，用0.25mol/lhcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂进行洗脱，收集洗脱液，从而得到富集镍-63的洗脱液。
111.在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
112.在采用级联色谱法进行分离时，将8根上述色谱柱级联起来，其中，色谱柱的高和内径比为50:1，色谱柱的高为1m。通过恒温循环系统将色谱柱保持在25℃，将100mg/l的所述经辐照后含有镍-63的镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)以1cm/min的流速通过色谱柱，用0.25mol/l hcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂进行洗脱。其中，洗脱剂的空柱线性流速为1cm/min，每一支柱可以循环地作为吸附柱和洗脱柱用，经过40-100m累积的预定迁移距离后，收集流出液体，从而得到富集镍-63的洗脱液。
113.另外，在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
114.实施例5
115.第一步，合成mil-101(cr)-2cooh。
116.第二步，将mil-101(cr)-2cooh材料装入色谱柱中。其中，色谱柱的高和内径比为20:1，色谱柱的高为0.2m，通过恒温循环系统将色谱柱保持在40℃。
117.第三步，将50mg/l经辐照后含有镍-63的镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)以0.5cm/min的流速通过色谱柱，吸附时间为2h，并收集流出的残余液。接着，用0.5mol/l hcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂进行洗脱，收集洗脱液，从而得到富集镍-63的洗脱液。
118.在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
119.当采用模拟移动床色谱法时，将mil-101(cr)-2cooh材料装入模拟移动床色谱柱中，模拟移动床包括
ⅰ‑ⅳ
区，每个区由3支色谱柱组成。设定
ⅰ‑ⅳ
区流速为40ml/min，端口切换时间为100min，通过恒温循环系统将色谱柱保持在40℃。接着，将50mg/l经辐照后含有镍-63的镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)连续加入色谱柱中，再用0.5mol/l hcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂洗脱。最后，在模拟移动床出洗脱液出口收集流出液体，从而得到富集镍-63的洗脱液。
120.另外，在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
121.实施例6
122.第一步，合成uio-67(zr)-γ-al2o3复合材料。具体地，室温下，将200℃下预活化2h的3.0gγ-al2o3(粒径为0.05-5mm)浸渍到uio-67(zr)的合成母液中，即浸渍到溶解有0.932g(4mmol)zrcl4、2.107g(8.7mmol)的4,4
’‑
联苯二甲酸和0.67ml的浓盐酸的30ml的dmf-乙醇-水混合溶液中，其中dmf-乙醇-水的体积比为1:1:1。浸渍3h后，将产物从浸渍液
中取出并用乙醇冲洗，然后置于110℃烘箱中干燥2h。将上述浸渍、清洗、干燥过程作为一个循环，将上述得到的产物重复这个循环，循环10-20次，产物在150℃下干燥8h，得到uio-67(zr)-γ-al2o3复合材料。
123.第二步，将uio-67(zr)-γ-al2o3复合材料装入色谱柱中。其中，色谱柱的高和内径比为70:1，色谱柱的高为2.1m，通过恒温循环系统将色谱柱保持在30℃。
124.第三步，将70mg/l经辐照后含有镍-63的镍盐溶液(包括但不限于nicl2、ni(so4)2、ni(no3)2等镍盐)以2cm/min的流速通过色谱柱，吸附时间为30h，并收集流出的残余液。接着，用0.5mol/lhcl洗脱剂或其他合适的洗脱剂进行洗脱，收集洗脱液，从而得到富集镍-63的洗脱液。
125.在色谱柱使用完毕后，通过0.01-0.5mol/l hcl和高纯水再生色谱柱，以循坏利用色谱柱。
126.本发明的实施例采用色谱法，以金属有机骨架多孔材料作为固定相，分离镍-63，该分离方法能够高效地将镍-63分离出来，具有操作简单、能耗小、环保等优势。同时，采用该分离方法革新了镍-63同位素制备技术，无需在高通量热中子反应堆中长期辐照ni-62产生ni-63，只需在一般通量的热中子反应堆中短期辐照，后续进行ni-63同位素分离即可得到高比活度甚至无载体的ni-63。
127.对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
128.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。