بخشی از مقاله
چکیده
غلظت لیتیم در آب دریای خزر با استفاده از روش طیف سنجی نشر اتمی شعله ای تعیین شده است. در این تحقیق نمونه آب دریای خزر از ایستگاه بابلسر در فاصله های سطحی 1، 50 ، 100 و 500 متری، ساحل و مصب رودخانه بابلرود جمع آوری گردید و پس از فیلتراسیون و تغلیظ نمونه ها، در نهایت توسط دستگاه نشر اتمی میزان عنصر لیتیم در آب دریا اندازه گیری شد.
میانگین مقدار لیتیم در نمونه های مصب رودخانه و فاصله های سطحی 1، 50 ، 100 و 500 متری به ترتیب مقادیر 13/00 8/89، 206/89 11/66، 173/00 19/97، 116/67 30/55، 90/00 10/00 میکروگرم بر لیتر گزارش گردید. نتایج بررسی های انجام شده نشان می دهد که با افزایش فاصله از خط ساحلی، غلظت لیتیم کاهش می یابد.
.1 مقدمه
دریای خزر، پهنهای آبی است که از جنوب به ایران، از شمال به روسیه، از غرب به روسیه و جمهوری آذربایجان و از شرق به جمهوری های ترکمنستان و قزاقستان محدود میشود. دریای خزر بزرگترین پهنه آبی محصور در خشکی است. لیتیم1 عنصری تک ظرفیتی و جزء سبکترین فلزات است و چگالی آن نیز نصف چگالی آب است. این عنصر همانند همه فلزات قلیایی به راحتی در آب واکنش داده، به سبب فعالیتش هرگز در طبیعت بصورت آزاد یافت نمی شود و همیشه بصورت ترکیب با یک یا چند عنصر یا ترکیب دیگر دیده می شود.
لیتیم، به علت گرمای ویژه اش - بالاتر از تمامی جامدات - در انتقال حرارت مورد استفاده قرار می گیرد. نمکهای لیتیم از آب چشمه های معدنی، شورابه ها و رسوبات نمکی استخراج می شوند. این فلز بخش کوچکی از کلیه سنگهای آذرین را تشکیل داده و نیز در بسیاری از شورابهای طبیعی وجود دارد. به طور معمول این عنصر از شورابه های طبیعی به عنوان یک محصول فرعی همراه با سایر نمک های دیگر بازیابی و استخراج می شود.
شورابه های طبیعی حاوی مقادیر ناچیز از یون های لیتیم هستند - غلظت لیتیم در شورابه نودا %0/03 میلی گرم بر لیتر گزارش شده است - . مطالعات زیادی روی بازیابی نمک های پتاسیم و منیزیم از شورابه ها انجام شده است ولی در مورد نمک لیتیم این مطالعات به علت وجود مقادیر کم آن محدودتر است. به منظور استخراج این نمک از شورابه های طبیعی لازم است که مقادیر ناچیز لیتیم در شورابه های طبیعی که حاوی غلظت بالایی از نمک های دیگر می باشد، اندازه گیری شود.
اندازه گیری مقادیر کم لیتیم در محلول های حاوی کمتر از 7 گرم بر لیتر از نمک های دیگر امکان پذیر است و با توجه به اینکه شورابه های طبیعی حدود 50 برابر غلیظ تر از این مقدار هستند، مزاحمت های شدیدی را در اندازه گیری لیتیم ایجاد می کنند به طوری که اندازه گیری مقدار صحیح آن امکان پذیر نیست
نسبت مولی لیتیم به کل کاتیون های موجود در شورابه ها بسیار پایین و در حدود 0/1000 می باشد. بنابراین توسعه روشی مناسب و سریع به منظور حذف این مزاحمت ها و استخراج لیتیم و سپس اندازه گیری آن ضروری به نظر می رسد
ذخایر شناسایی لیتیم در سراسر جهان در سال 2008 توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده 13 میلیون تن تخمین زده شد. شیلی بزرگترین تولید کننده لیتیم، پس از آرژانتین است - دریاچه نمک Atacama در شیلی حاوی %0/15 لیتیم است - . در هر دو کشور لیتیم از استخراج آب نمک، بازیافت شده استاز. جمله مصارف لیتیم به ترتیبِ مصرف جهانی می توان، در تهیه سرامیک ها و شیشه ها، باتریها، گریس های روان کننده، متالورژی، تصفیه هوا، پلیمرها، تولید آلومینیم و داروسازی اشاره کرد.
این فلز بویژه به علت داشتن خاصیت الکترو شیمیایی1 ماده مهمی در آند باطریها محسوب می شود. همچنین در فضاپیماها و زیردریائی ها، برای خارج کردن دی اکسید کربن از هوا از هیدروکسید لیتیم استفاده می شود. یکی از زمینه های مطالعه در رشته ی ژئوشیمی دریا، مطالعهیِ چرخه های ژئوشیمیایی عناصر هستند، به ویژه آنهایی که در مقادیر کم در آب دریا به طور رایج وجود دارند. اطلاعات کمی از ژئوشیمی دریایی لیتیم وجود دارد
طی پژوهشی توماس2 و تامسون3 یک نمونه از آب دریای شمال 4 را جمع آوری کرده و سپس نمونه به روش تبخیر و رسوبگذاری در محلول الکلی تغلیظ شد. سرانجام اندازه گیری لیتیم با استفاده از روش طیف سنجی نشر شعله ای انجام پذیرفت. نتایج این پژوهش مقدار غلظت لیتیم در دریای شمال را 100 میکروگرم بر لیتر نشان داد .[4] طبق پژوهشی دیگر، رایلی5 و تونگودای6 ، لیتیم در 27 نمونه از آب اقیانوس ها با روش تبادل یونی تغلیظ شده و با طیف سنجی نشر شعله ای مقدار آن اندازه گیری شده است. نتایج این پژوهش میانگین مقدار لیتیم را 183 3 میکروگرم بر لیتر نشان داد
همانطوریکه بیان شد دریا منبع غنی از لیتیم است،بر این اساس آنالیز آن در دریای خزر، با روشِ طیف سنجی نشر شعله ای7 بعنوان روشی ساده، سریع و قابل اطمینان که دقت و حساسیت بالایی دارد، مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد. هدف از این پژوهش این است که به دلیل مصارف صنعتی و گران قیمت بودن لیتیم، آنالیز آن در آبهای سواحل جنوبی دریای خزر و مصب رودخانه ها مورد بررسی قرار گیرد. روشهای طیف سنجی شعله ای، می تواند روشینسبتاً سریع برای اندازه گیری لیتیم در نمونه های آبی باشد که با مزاحمت های کمتری از یون های اصلی موجود در دریا مانند سدیم، کلسیم و منیزیم همراه است.
خط اتمی طول موجی 670/8 نانومتر برای تعیین لیتیم استفاده می شود. در واقع این خط اتمی طول موج مخصوص عناصری است که غلظتی زیر 2 میکروگرم بر میلی لیتر دارند. با این ایده نمونه های آب دریای خزر از ایستگاه بابلسر در فاصله های سطحی 1،50 ، 100 و 500 متری از ساحل و مصب رودخانه بابلرود جمع آوری و آنالیز شدند.
.2 مواد و روش ها
2.1 نمونه برداری و آماده سازی
نمونه برداری در سال 1394 از سواحل استان مازندران شهرستان بابلسر با مختصات جغرافیایی، طول: 52 درجه و 39 دقیقه و عرض: 36 درجه و 42 دقیقه، در فواصل سطحی مختلف انجام پذیرفت - شکل . - 1 نمونه های آبی جمع آوری شده از این ایستگاه، به طور جداگانه درون ظروف پلاستیکی گذاشته شده، به آزمایشگاه انتقال یافتند و تا زمان آنالیز بعدی در یخچال نگهداشته شدند. سپس برای آماده سازی، 300 میلی لیتر از نمونه - آب دریا - را برداشته و با استفاده از کاغذ صافی آن را فیلتر می کنیم تا برای مرحله تغلیظ آماده شود. پس از تغلیظ و صاف کردن با آب دوبار تقطیر شده به حجم 100 میلی لیتر می رسانیم.
2.2 مواد و تجهیزات آزمایشگاهی
از محلول استاندارد لیتیم - 1000ppmآلمان، - Fluka، هیدروکلریک اسید %37 - آلمان، - Merck، کاغذصافی 0/7 میکرومتر - انگلستان - ، طیف سنج اتمی شعله ای، مدل دستگاه - Analytikjena novAA - 400p - آلمان - با سوخت استیلن/هوا و لامپ لیتیم با طول موج 670/8 نانومتر و جریان سوخت 70 استفاده شده است.
2.3 روش کار
با روش افزایش استاندارد و طیف سنجی نشر شعله ای، تعیین غلظت لیتیم صورت گرفت. در هر فاصله از ساحل، آزمایش 3 مرتبه تکرار شده و پس از آماده سازی، عنصر لیتیم موجود در نمونه ها بوسیله دستگاه نشر اتمی شعله ای آنالیز و میزان غلظت آن تعیین گردید.
شکل -1 مناطق نمونه برداری خط ساحلی جنوب مرکزی دریای خزر
