دانلود مقاله جداسازی یون اورانیل در حضور سایر فلزات با استفاده از توده غشاء مایع

بخشی از مقاله

مقدمه

انتقال یون هاي فلزي از غشاء حاوي لیگاند آلی نقش مهمی در بسیاري از فرآیندهاي بیولوژیکی بـازي مـیکنـد.[1] فرآیند اغلب در حضور ترکیبات استخراجکننده1 در فاز غشاء به آسانی انجام میگیرد. یک احتمال قوي براي انتقـال یونهاي فلزي شامل تبدیل یون فلزي به کمپلکس آنیونی در فاز خوراك میباشد، در نتیجه کمپلکس تشکیل شده از میان توده غشاء مایع عبور می کند.[2-4]بطور کلی سه نوع مختلف از غشاء مایع وجود دارد: (1) توده غشـاء مـایع2 (BLM) که در این نوع غشاء فاز آلی که دانسیته کمتري دارد در زیر فاز خوراك قرار می گیرد، (2) امولسیون غشاء مایع(ELM) 3، (3) غشاء مایع حمایت شده5](SLM) 4،[6توده غشاء مایععبارت است از فاز آلی با دانسـیته کمتـر که فازهاي آبی بالاي آن قرار می گیرند،چون سرعت انتقال بصورت نفوذي کنترل می شود بنابراین ضخامت غشاء یا فاصله بین فاز خوراك و دریافت کننده باید بحدي باشد که سرعت هم زدن یکنواخت، پدیده انتقال جزء موردنظر را بهبود بخشد. هم خوردن مؤثر به همراه کاهش ضخامت غشاء میتواند سرعت انتقال مناسـبی بـراي جـزء مـوردنظر ایجاد کند.Nandaو همکارانش [7] بر روي سیستم انتقال انتخابی یون اورانیل در حضور برخی فلـزات و تـوریم از

Carrier ١
Bulk Liquid Membrane٢ Emulsion Liquid Membrane ٣ Supported Liquid Membranes ٤
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

توده غشاء مایع مطالعه نمودهاند. در این مطالعه غشاء حاوي دي -2)اتیل هگزیل) فسفریک اسید در حلال کلروفرم و فاز اصلی خوراك حاوي یون اورانیل و سایر فلزات همراه بوده است که با تنظیم PH فازخوراك وبا بهینه سازي پارامترهاي مؤثر انتقال بیش از %98 یون اورانیل در مدت زمان کمتر از 3 ساعت انجام گرفت

Ramkumar و همکارانش [8] در مطالعهاي در مورد جداسازي به روش توده غشاء مایع، نشـان دادنـد کـه کـرون اترها استخراج کننده مناسب براي انتقال کمپلکس آنیونی یون اورانیل از توده غشاء مایع میباشند. در این کار تجري با انجام یکسري آزمایشات براي بهینه سازي شرایط آزمایش مقدار انتقال یون اورانیل تحت شرایط اعمـال شـده را بیش از %89 گزارش داده شد.

شمسی پور و همکارانش [9] مطالعهاي بر روي انتقال اورانیوم به روش تودة غشاء مایع بـه کمـک انحـلال بنزوئیـل تري فلوئورو استن5 در کربن تتراکلرید بعنوان غشاء انجام دادند. با بهینهسـازي پارامترهـاي مـؤثر بـر انتقال،درصـد انتقال یون اورانیل در این تحقیق بیش از %99 گزارش شد.

مواد و تجهیزات

مواد مورد استفاده: نیترات اورانیل ششآبه، پودر جامد، با فرمـول شـیمیاییUO2(NO3)2.6 H2O و خلـوص %99، کلرید پتاسیم، جامدبا خلوص %99/5،EDTA با فرمول شیمیایی C10H16N2O8 و خلوص %99، هیدروکلریک اسید با خلوص %37،DB18C6با فرمول شیمیایی C20H24O6 و خلوص %99/9، کلروفرم با خلوص ) .%99/8 تمام مواد تولید شرکت (Merck
دستگاه ها:pHمتر دیجیتال با الکترود جیوه و شیشه اي (مدل (CG-841 ، دستگاه اسپکترومتر پلاسـماي کوپـل شـدة القایی -ICP- (مدل (Perkin-Elmer , 7300DV، سلهاي شیشهاي دو جداره براي مجاور کردن همزمان فازهـا، مگنت با پوشش تفلونی (با قطر 1cm × 3mm و همزن6 مدل IKA®RH basic 2، براي همزدن غشاء.

روش کار در محیط شبیهسازي شده

مطالعات انتقال با استفاده از نوعی سل بنام سل انتقال [10] که در شکل ( 1) نشان داده شده است، انجام شد و کلیه آزمایشات انتقال در دماي اتاق انجام پذیرفت. محلول خوراك به حجم 5 میلیلیتر حاوي یون اورانیل بـا غلظـت -3 210 مولار یا ترکیبی از یونهاي فلزي با غلظت مشخص به همراه یون اورانیل بود. علاوه بر این غلظت KCl در محلول خوراك برابر با 2 مولار و pH آن برابر با 4 بود . فاز غشـاء بـا حجـم 20 میلـیلیتـر و حـاوي حمـلکننـدة DB18C6 در رقیق کنندة کلروفرم با غلظت 10-3 مولار تهیه شد. 10 میلی لیتر هیدروکلریک اسید رقیـق بـا غلظـت 0/1 مولار (pH = 1) بعنوان فاز دریافتکننده بکار گرفته شد . سل انتقال استفاده شده در این تحقیق از یک اسـتوانه داخلی با قطر 2 سانتی متر در داخل ظرف استوانهاي خارجی با قطر 4 سانتیمتـر تشـکیل شـده اسـت. دورة زمـانی

تقریباً 8 ساعت در این مطالعه براي رسیدن به حداکثر میزان انتقال انتخابی یون اورانیل انتخـاب شـد. بـراي انتقـال انتخابی یون اورانیل از غشاء مایع و حذف اثر تداخل سایر یونهاي فلزي در محـیط کـه شـامل مولیبـدن، نئوبیـوم، تیتانیوم، وانادیم و تنگستن با غلظت 210-4 مولار بودند، محلول EDTA با غلظت510-4 مولار بعنـوان عامـل پوشانندة یونهاي مزاحم در فاز خوراك بکار گرفته شد.

HBTA٥ Stirrer٦
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan

شکل :1 تصویر سل انتقال

نتایج و بحث

مکانیسم انتقال

کرون اترها نوعی ترکیبات ماکروسیلیک7 هستند. فعالیت حمل کنندگی ترکیبات ماکروسیلیک همانطور کـه در شـکل (2) دیده می شود به گیراندازي کاتیون ها در حفره این ترکیبات و تشکیل کمپلکسهاي پایدار نسـبت داده مـیشـود 12]،11،.[8

شکل :2 ساختار حملکنندة کروناتر نوع DB18C6

مکانیسم انتقال اورانیوم در تودة غشاء مایع بصورت شماتیکی در شکل (3) نشان داده شده است.مطابق این مکانیسم در سطح مشترك فاز خوراك / غشاء، یونهاي اورانیوم بعلت تشکیل کمپلکس قوي با کلرید به داخـل غشـاء مـایع جذب می شوند.کمپلکس کلرید اورانیوم وارد حفره کروناتر شده و کمـپلکس تشـکیل شـده بـا کـاتیون متنـاظر در اطراف آن عرض غشاء را طـی کـرده حـال در طـرف دیگـر غشـاء بعلـت عملکـرد تهـیسـازي یـون H+ در فـاز دریافت کننده، کمپلکس کلرید اورانیوم به داخل فاز آبی دریافت کننده تخلیه می شود.حملکنندة پروتونه شدة آزاد در مرز مشترك فاز غشاء/دریافت کننده بصورت برگشتی عرض غشاء را طی کرده و درسطح مشترك از خوراك/غشـاء تجمع میکند و این سیکل مرتب تکرار میشود.