- Đánh giá độ chụm
3.4.3. Tách rubidi, stronti trên cột sắc ký trao đổi cation
Tách rubidi, stronti trên cột sắc ký trao đổi cation (cột Teflon, đường kính 1 cm, chiều dài 25cm) với nhựa trao đổi cationit Bio-Rad AG50W-X8, 200-400 mesh. Tách Rb, Sr theo cơ chế trao đổi ion. Rb, Sr có thể hấp thu trên cột sắc ký
nhựa trao đổi cation và có thể giải hấp khỏi cột sắc ký khi sử dụng dung mơi rửa giải axit có pH phù hợp. Do hằng số phân bố của Rb và Sr khác nhau nên khi điều chỉnh pH của dung mơi rửa giải có thể tách Rb ra khỏi Sr. Các cation kim loại thường hấp thu trên cột nhựa trao đổi cation trong môi trường axit với nồng độ thấp và để giải hấp chúng ra khỏi cột sắc ký cần dùng axit có nồng độ cao hơn. Do trong môi trường axit, ion kim loại nào có hằng số phân bố lớn thì cường độ hấp thu trên cột sắc ký lớn và do đó để giải hấp chúng ra khỏi cột thì cần dùng axit có nồng độ cao hơn các ion kim loại có hằng số phân bố thấp.
Trong nghiên cứu tách Rb, Sr, tác giả Lê Hồng Minh [2], đã sử dụng axit HCl (1,0M) và axit HNO3 (0,7M) để nạp mẫu vào cột sắc ký và tiến hành giải hấp hai nguyên tố Rb, Sr bằng axit HCl có nồng độ từ 1,5M đến 3M. Trong nghiên cứu tách Rb, Sr, chúng tôi cũng chọn môi trường để nạp mẫu (Rb, Sr) vào cột sắc ký là mơi trường axit nitric nhưng dùng chính axit này để rửa giải Rb, Sr ở các pH khác nhau. Môi trường nạp mẫu là axit HNO3 0,6M, giải hấp Rb, Sr bằng các axit HNO3 1M, 1,5M, 2M, 2,5M và 3M.
Tiến hành tách Rb, Sr như sau: 10 ml dung dịch dịch hỗn hợp rubidi, stronti (Rb: 0,1 mg; Sr: 0,01 mg) trong môi trường HNO3 0,6M được nạp lên cột sắc ký. Môi trường cột đã được cân bằng với dung dịch axit HNO3 0,6M. Các dung dịch chảy qua cột với tốc độ 0,6ml/ph.
Dung dich thu được sau khi nạp qua cột sắc ký khơng có mặt Sr, Rb, chứng tỏ cả hai nguyên tố hấp thu tốt trên nhựa.
Tiến hành rửa giải stronti, rubidi bằng 80ml dung dịch axit HNO3 1,0M; 1,5M; 2,0M; 2,5M; 3,0M với tốc độ 0,6 ml/ph. Các kết quả được trình bày trong các hình từ Hình 3.17 đến Hình 3.21 (mỗi phân đoạn giải hấp là 5ml).
Stronti được giải hấp tốt bằng dung dịch HNO3 2,0M trở lên. Đường cong giải hấp Sr bằng HNO3 1,5M; HNO3 2,0M có pic tù, đuôi pic kéo dài. Đường cong giải hấp Sr bằng HNO3 2,5M; HNO3 3,0M có pic nhọn, đối xứng. Cả Rb, Sr đều được giải hấp ra sớm hơn khi dùng dung dịch HNO3 có nồng độ lớn hơn.
Năm loại dung dịch axit HNO3 với nồng độ khác nhau ở trên đều có thể giải hấp Rb ra khỏi cột trong khi dung dịch axit HNO3 1,0M không giải hấp được Sr (khi dùng tới 16 phân đoạn rửa giải, mỗi phân đoạn 5ml). Có thể thu hồi hết lượng Rb sau 50ml dung môi rửa giải HNO3 1,0M. Hiệu suất thu hồi Rb đạt 92%.
Khi dùng dung dịch HNO31,5M; HNO3 2,0M, đường cong giải hấp Sr, Rb gần sát nhau (Rb giải hấp trước Sr) nên khó có thể tách riêng biệt hai nguyên tố ra khỏi nhau. Khi dùng dung dịch giải hấp là HNO3 2,5M; HNO3 3,0M, đường cong rửa giải Rb, Sr xen phủ với nhau, có pic nhọn đối xứng, nên cũng không thể tách hai nguyên tố ra khỏi nhau. Khi nồng độ dung dịch giải hấp HNO3 tăng độ xen phủ của hai phổ Rb, Sr cũng tăng. Như vậy, để tách riêng biệt hai nguyên tố Rb, Sr, phương án tốt nhất là sau khi nạp dung dịch mẫu lên cột, tiến hành giải hấp Rb trước bằng dung dịch HNO3 1,0M, sau đó giải hấp Sr bằng dung dịch HNO3 3,0M. Trong trường hợp này hiệu suất thu hồi Rb đạt 92,0%, hiệu suất thu hồi Sr cao nhất đạt đến 98,5%.
Hình 3.18. Đường cong rửa giải Rb, Sr bằng axit HNO3 1,5M
Hình 3.20. Đường cong rửa giải Rb, Sr bằng axit HNO3 2,5 M
Hình 3.21. Đường cong rửa giải Rb, Sr bằng axit HNO3 3M
Để kiểm tra khả năng tách Rb, Sr khi trong mẫu có mặt của Ca với hàm lượng lớn, dung dịch hỗn hợp chứa canxi, rubidi, stronti (Ca: 2mg, Rb: 0,2 mg; Sr: 0,02 mg) trong môi trường HNO3 0,6M được nạp lên cột sắc ký. Tiến hành giải hấp các nguyên tố bằng 80ml HNO3 1M (tương đương với 16 phân đoạn giải hấp) và 80ml
HNO3 2M. Kết quả các phân đoạn rửa giải được biểu diễn ở Hình 3.22 (mỗi phân đoạn giải hấp 5ml)
Hình 3.22. Đường cong rửa giải Ca, Rb, Sr bằng 80ml axit HNO31M và 80ml HNO3 2M
Khi rửa giải bằng 80ml HNO3 1M, Rb được giải hấp hồn tồn, trong khi đó Sr và Ca vẫn cịn ở lại trên cột nhựa, Rb được giải hấp là phù hợp với thí nghiệm trên nhưng do ảnh hưởng của Ca nên Rb giải hấp chậm hơn (2 phân đoạn giải hấp). Tiếp tục rửa giải cột bằng 80ml HNO3 2M thì cả canxi và stronti đều đươc giải hấp, đường cong giải hấp Ca và Sr có độ xen phủ nhau rất lớn. Vì vậy có thể tách Rb ra khỏi Sr và Ca nhưng khó có thể tách Ca ra khỏi Sr do hằng số cân bằng phân bố Kd của canxi và stronti gần bằng nhau, điều này phù hợp với tác giả Strelow [78].
Để kiểm tra khả năng tách Rb, Sr khi trong mẫu có mặt của Ca và Mg với hàm lượng lớn, dung dịch hỗn hợp magie, canxi, rubidi, stronti (Mg: 2mg; Ca: 2mg, Rb: 0,2 mg; Sr: 0,02 mg) trong môi trường HNO3 0,6M lên cột sắc ký. Tiến hành giải hấp các nguyên tố bằng 80ml HNO3 1M và 40ml HNO3 2,5M (Hình 3.23). Khi giải hấp các nguyên tố bằng 80ml HNO3 1M (mỗi phân đoạn giải hấp 5ml, tương đương với 16 phân đoạn giải hấp) thì Rb được giải hấp hồn tồn, Mg, Ca và Sr vẫn còn ở lại trên cột sắc ký. Tiếp tục giải hấp các nguyên tố còn lại bằng 40ml HNO3 2,5M (tương đương với 8 phân đoạn giải hấp) thì cả canxi, magie, stronti đều đươc giải hấp.
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên có thể nhận thấy, lượng lớn của Mg và Ca có mặt trong các mẫu khơng ảnh hưởng đến việc tách riêng biệt Rb, Sr.
Hình 3.23. Đường cong rửa giải Mg, Ca, Rb, Sr bằng 80ml axit HNO3 1M và 40ml HNO3 2,5M
Như vậy, có thể tách nguyên tố Rb ra khỏi Sr, Ca và Mg khi nạp dung dịch mẫu (chứa Rb, Sr, Ca, Mg) trong môi trường HNO3 0,6M lên cột sắc ký với nhựa trao đổi cationit Bio-Rad AG50W-X8, 200-400 messh, giải hấp Rb bằng HNO3 1,0M sau đó giải hấp Sr, Ca, Mg bằng HNO3 3,0M.