5. Cấu trúc luận văn
3.1.1.2. Ảnh hưởng của axit
Trong quá trình chiết lỏng-lỏng ion Th(IV), U(VI) việc sử dụng các axit khác nhau sẽ làm thay đổi thành phần các cấu tử và cơ chế quá trình chiết, vì vậy sẽ gây ảnh hưởng đến hiệu suất chiết các ion kim loại này [72]. Dựa trên các cơng bố trước đây [44],[66],[71], nồng độ axit H2SO4 0,5 M; HCl và HNO3
1 M được lựa chọn để nghiên cứu sự ảnh hưởng của các loại axit đến khả năng chiết Th(IV), U(VI). Các thơng số khác được giữ cố định như sau: nồng độ ban đầu Th(IV), U(VI) 20 (mg/L) trong các mơi trường axit khảo sát tương ứng; TBP 0,5 M trong dầu hỏa; thời gian chiết 30 phút; thời gian cân bằng pha 5 phút; tỉ lệ pha hữu cơ:nước (v/v) 1:1; các thí nghiệm thực hiện ở nhiệt độ phịng. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các loại axit đến hiệu suất chiết hai ion kim loại được chỉ ra ở Bảng 3.2 và Hình 3.2.
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của các axit khác nhau đến hiệu suất chiết Th(IV), U(VI)
Loại axit Hiệu suất chiết (%)
Th(IV) U(VI)
H2SO4 4,73 ± 1,89 12,03 ± 2,39
HCl 12,05 ± 2,25 20,41 ± 3,12
0 20 40 60 80 100 E (%) Th(IV) U(VI) HNO3 HCl H2SO4
Hình 3.2. Ảnh hưởng của các loại axit khác nhau đến hiệu suất chiết Th(IV), U(VI).
Từ các kết quả thu được, dễ dàng nhận thấy khi thay đổi loại axit khác nhau trong pha nước thì hiệu suất chiết Th(IV), U(VI) cĩ sự khác biệt rõ ràng. Hình 3.2 cho thấy hiệu suất chiết Th(IV), U(VI) từ mơi trường axit HNO3
(62,34; 71,08 %) lớn hơn nhiều so với trong mơi trường HCl (12,05; 20,41 %) và H2SO4 (4,73; 12,03 %). Điều này được lý giải là do năng lượng hydrat hĩa của ion SO42- > Cl- > NO3- [35], do đĩ khả năng phá vỡ lớp hydrat để tạo phức với ion Th4+, UO22+ sẽ giảm theo thứ tự NO3- > Cl- > SO42-.
Bên cạnh đĩ để giải thích một cách chi tiết hơn về cơ chế chiết, chúng tơi cịn xác định dạng tồn tại của ion Th(IV), U(VI) trong các mơi trường axit khác nhau bằng phần mềm Visual MINTEQ 3.1. Kết quả cho thấy rằng trong mơi trường axit HNO3 1 M, hai ion trên tạo phức trung hịa [Th(NO3)4]; [UO2(NO3)2] với ion NO3- vì vậy quá trình chiết bằng tác nhân TBP sẽ dễ dàng.
Tuy nhiên, trong mơi trường axit H2SO4 0,5 M và HCl 1 M, cả hai ion phần lớn sẽ tồn tại dưới dạng phức mang điện [Th(SO4)3]2-, [UO2(SO4)2]2-,
ThCl3+, [UO2Cl3]-,… nên sẽ khĩ đi vào pha hữu cơ, do đĩ hiệu suất chiết thấp khi sử dụng tác nhân chiết TBP. Vì vậy trong nghiên cứu này, axit HNO3 được sử dụng cho quá trình chiết Th(IV), U(VI) bằng tác nhân TBP.