Phương pháp chiết lỏng-lỏng

5. Cấu trúc luận văn

1.3.2.3. Phương pháp chiết lỏng-lỏng

Phương pháp chiết lỏng-lỏng là mơ ̣t trong những phương pháp phở biến nhất để phân chia các nguyên tớ hiếm và các nguyên tớ thuơ ̣c ho ̣ Actinic [14]. Các tác nhân chiết được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong cơng nghệ tách, làm sạch NTĐH, Thori và Urani thuộc ba nhĩm chính: nhó m tác nhân trao đởi cation, nhóm tác nhân trao đởi anion và nhóm tác nhân solvat hóa [1].

 Nhó m tác nhân chiết trao đởi cation

Năm 2014, Mostaan Shaeri và cộng sự đã nghiên cứu chiết Th(IV) trong mơi trường axit HNO3 bằng tác nhân chiết bis(2,4,4-trimethylpentyl) photphinic axit (Cyanex 272) [70]. Ảnh hưởng của các yếu tố bao gồm thời gian, nồng độ axit pha nước (pH), nồng độ chất chiết và nhiệt độ đã được nghiên cứu. Bên cạnh đĩ nhĩm nghiên cứu cũng đồng thời đánh giá hiệu ứng tăng cường chiết xuất Th(IV) từ mơi trường axit nitric bằng hỗn hợp TBP và Cyanex 272. Hệ số cường chiết là 3,86 tại điều kiện tối ưu với tỷ lệ mol Cyanex 272/ TBP là 1:4.

Cuới năm 2014, Liangshi Wang và nhóm nghiên cứu thuơ ̣c trung tâm nghiên cứu năng lượng quớc gia Bắc Kinh Trung Hoa đã tính tốn được thơng sớ nhiê ̣t đơ ̣ng và đơ ̣ng ho ̣c quá trình chiết Th(IV) trong mơi trường axit sunfuric với tác nhân chiết là 2-ethylhexyl photphoric axit mono 2-ethylhexyl ester (HEH(EHP)) [80]. Một số ảnh hưởng bao gồm nhiệt độ, nồng độ Th(IV), nồng độ HEH(EHP) và pH đã được nghiên cứu.

Năm 2016, Gahada M. Hussein (viê ̣n cơng nghê ̣ ha ̣t nhân Cairo, Ai Câ ̣p) đã sử du ̣ng diethylhydroxydodecanoneoxim (LIX63) làm tác nhân chiết U(VI) thu đươ ̣c từ quá trình phân hủy quă ̣ng monazit bằng H2SO4 [45]. Ảnh hưởng của các yếu tớ pH, nồng độ LIX63, nhiệt độ, tác nhân giải chiết khác nhau, tỷ lệ pha và dung mơi pha lỗng đã được khảo sát. Kết quả cho thấy LIX63 10

%, giá tri ̣ pH ở pha nước là 5,5 và tỷ lệ pha hữu cơ:nước = 1/1 cho hiệu quả chiết U(VI) tớt nhất. Các dữ liệu nhiệt động lực học cho thấy rằng quá trình chiết là tỏa nhiệt, HNO3 4 M được sử du ̣ng để giải chiết, sau đó U(VI) được kết tủa bằng H2O2 hoă ̣c amoniac.

 Nhó m tác nhân trao đởi anion

Nếu cation kim loa ̣i ta ̣o phức chất âm với các anion, chúng có thể bi ̣ chiết bởi tác nhân trao đởi anion khác do hình thành că ̣p ion với các cation ankyl amoni trong dung mơi thích hơ ̣p [6].

Năm 2010, Janúbia C.B.S. Amaral và cơ ̣ng sự đã nghiên cứu chiết Th(IV), U(VI) trong monazit sunfat bằng Primene JM-T, Alamine 336 [9]. Các yếu tớ ảnh hưởng của quá trình chiết và giải chiết đã được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu cho thấy hỗn hợp của Primene JM-T và Alamine 336 cho khả năng chiết đồng thời Th(IV) và U(VI) rất tớt. Dung dịch axit clohydric đươ ̣c sử du ̣ng cho quá trình giải chiết. Tại điều kiện tối ưu, hỡn hợp Th, U thu được có đơ ̣ tinh khiết đa ̣t đến 99 %.

Năm 2016, G. M. Hussein và cơ ̣ng sự (viê ̣n cơng nghê ̣ ha ̣t nhân Cairo Ai Câ ̣p) đã chỉ ra tiềm năng của methyltrioctylammoni clorua (Aliquat-336) cho quá trình chiết chọn lọc U(VI) [45]. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã sử dụng 5 % Aliquat-336/dầu hỏa làm tác nhân chiết cho ̣n lo ̣c U(VI) ra khỏi Th(IV) và các nguyên tố đất hiếm (REEs (III)). Các yếu tố ảnh hưởng đến qua trình chiết U(VI) đã được xác định.

 Nhó m tác nhân chiết solvat hóa

Tác nhân chiết solvat hóa tớt nhất cho viê ̣c tinh chế NTĐH, Th(IV) và U(VI) là các hợp chất cơ photpho trung tính chứa nhóm P=O. Các chất này gờm tri-n-butyl photphat, triankylphotphat, diankylphotphat,…[1],[6]

Năm 2004, Nasser S. Awwad (phòng thí nghiê ̣m tro ̣ng điểm năng lượng nguyên tử Cairo Ai Câ ̣p) đã chỉ ra cân bằng và động học của quá trình chiết U(VI) từ mơi trường axit nitric với tác nhân chiết là triphenylphotphin oxit (TPPO) [16]. Kết qủ a cho thấy rằng hê ̣ sớ phân bớ của U(VI) tăng lên với sự tăng nờng đơ ̣ của tác nhân chiết TPPO. Toluen là dung mơi sử du ̣ng để hòa tan TPPO có khả năng chiết U(VI) trong mơi trường HNO3 2 M cao hơn hẳn so với dung mơi cyclohenxan, cloroform. Natri hydroxide là tác nhân giải chiết đươ ̣c lựa cho ̣n trong nghiên cứu này. Đơ ̣ng ho ̣c của quá trình chiết và giải chiết cũng được nghiên cứu.

Qúa trình chiết U(VI) trong mơi trường HNO3 bằng tác nhân TBP đã được nghiên cứu bởi nhóm tác giả Jamal Stas và Habib Shlewit (khoa hóa đa ̣i ho ̣c Syria) vào năm 2005 [75]. Ho ̣ đã chỉ ra được sự ảnh hưởng của nờng đơ ̣ axit, nờng đơ ̣ chất chiết, nhiê ̣t đơ ̣ và thời gian. Bên ca ̣nh đó, hằng sớ cân bằng chiết

của quá trình là 102,464; 102,668 L4/mol4, enthalpy củ a quá trình -16,47; -23,07 kcal/mol lần lượt tương ứng với HNO3 0,5 và 1 M.

Năm 2012, S. Michaud và các cơ ̣ng sự (Bagnols-sur-Cèze, Pháp) đã xây dựng mơ hình chiết Th(IV) bằng tác nhân TBP [58]. Nhóm tác giả đã đưa ra mơ hình dự đoán hê ̣ sớ phân bớ của Th(IV) và các nguyên tớ thuơ ̣c ho ̣ Actinide với tác nhân chiết là TBP 30 %.

Vào năm 2014, M. Eskandari Nasab đã sử du ̣ng tác nhân chiết là các hợp chất cơ photpho và amin để tách U(VI), Th(IV) [38]. Phương pháp của Taguchi được sử dụng để xác định điều kiện tối ưu cho việc tách Urani và Thori bằng cách sử dụng các chất chiết trung hịa. Các điều kiện thí nghiệm đã được nghiên cứu trong các khoảng nồng độ 0,01 - 5 M cho ba loại axit khác nhau (axit nitric, axit clohydric và axit sulfuric), tác nhân chiết sử dụng là tri n-butyl photphat (TBP), trioctylamin (TOA) và tricapryl methyl ammoni clorua (Aliquat 336).

Năm 2015, Diptendu Das (viê ̣n Khoa ho ̣c Ấn Dơ ̣) đã chỉ ra sự ảnh hưởng của các gớc ankyl trong hợp chất cơ photpho sử du ̣ng trong quá trình chiết U(VI) trong mơi trườ ng HNO3 [32]. Trong cơng trình này, nhóm tác giả đã so sánh khả năng chiết U(VI) trong mơi trường axit của các tác nhân tri-n-butyl photphat (TBP), tri-isoamyl photphat (TiAP), và tris (2-ethylhexyl) photphat (TEHP). Động học của quá trình chiết được mơ hình hố. Kết quả cho thấy mức đơ ̣ chiết U(VI) giảm theo thứ tự TiAP > TEHP > TBP, tác nhân TiAP là phù hợp nhất để chiết xuất U(VI) từ axit nitric.

Năm 2017, A. H. Ali (viê ̣n ha ̣t nhân, Cairo Ai Câ ̣p) đã nghiên cứu quá trình chiết cho ̣n lo ̣c Ce(IV) và Th(IV) trong dung di ̣ch thu được sau khi phân hủy quă ̣ng monazit bằng axit sunfuric, với tác nhân chiết được sử dụng đĩ TBP [8]. Kết quả cho thấy qúa trình chiết phu ̣ thuơ ̣c vào nồng độ TBP, dung mơi pha loãng, tỷ lệ pha hữu cơ/pha nước (O/A) và thời gian tiếp xúc. Hiệu suất quá trình chiết đạt 99,3 và 97,7 % đối với Ce và Th tương ứng với TBP 5 % trong dầu hỏa, tỷ lệ O/A=1/1 và thời gian tiếp xúc 5 phú t. H2O2 1,1 M được sử du ̣ng để khử Ce(IV) thành Ce(III), thời gian tiếp xúc 10 phút, tỷ lệ pha O/A=1/3 và nhiệt độ phịng (25 ± 2 °C). Sau khi loại bỏ Ce, pha hữu cơ cịn lại được tiếp xúc với H2O để tách Th ở điều kiê ̣n thời gian tiếp xúc 5 phút, tỷ lệ pha O/A= 2/1 và nhiệt độ phịng (25 ± 2 °C).

Năm 2017, Aditi Chandrasekar (Trung tâm Nghiên cứu Nguyên tử Indira Gandhi, Ấn Độ) đã nghiên cứu sự hình thành pha thứ 3 trong quá trình chiết Th(IV) bằng tri -sec-butyl photphat (TsBP), so sánh với tác nhân TBP [27]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tri-sec-butyl photphat là một tác nhân chiết tiềm năng để tách U/Th. Ngồi ra, xu hướng hình thành pha thứ ba của TsBP thấp hơn so với các đồng phân của nĩ đĩ là Tri-n-butyl photphat (TBP) và Tri-iso-butyl photphat (TiBP).