5. Cấu trúc luận văn
3.2.1. Ảnh hưởng của chất giải chiết
Nhìn chung, trong quá trình giải chiết Th(IV), U(VI) từ pha hữu cơ, các chất giải chiết thường được sử dụng đĩ là các tác nhân bazơ (Na2CO3, NaOH) và tác nhân axit (HCl, HNO3, H2SO4) [14],[69],[71]. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này chúng tơi chỉ lựa chọn khảo sát các chất chiết axit nhằm đảm bảo độ tinh khiết của sản phẩm thu được.
Dựa vào một số cơng bố trước đây [66],[71] chúng tơi sử dụng HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH cùng nồng độ 4 M để đánh giá sự ảnh hưởng của các loại axit đến hiệu suất giải chiết Th(IV), U(VI). Các thơng số khác được cố định như sau tỉ lệ pha nước:hữu cơ (v/v) là 1:1, thời gian giải chiết 30 phút, thời gian cân bằng pha 5 phút, và các khảo sát đều thực hiện ở nhiệt độ phịng. Hiệu suất giải chiết Th(IV), U(VI) khi sử dụng các loại axit khác nhau được chỉ ra ở Bảng 3.17 và Hình 3.13.
Bảng 3.17. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của các loại axit đến hiệu suất giải chiết Th(IV), U(VI)
Tác nhân giải chiết Hiệu suất giải chiết (%)
Th(IV) U(VI)
HNO3 10,84 ± 1,07 2,85 ± 0,70
HCl 37,03 ± 1,12 32,69 ± 0,57
CH3COOH 57,30 ± 2,63 53,74 ± 2,29
0 20 40 60 80 100 S (%) Th(IV) U(VI) HCl HNO3 H2SO4 CH3COOH
Hình 3.13. Ảnh hưởng của các loại axit đến hiệu suất giải chiết Th(IV), U(VI).
Nhận thấy khi các tác nhân giải chiết ở cùng nồng độ 4 M thì hiệu suất giải chiết Th(IV), U(VI) đạt giá trị lớn nhất khi sử dụng H2SO4 và giảm dần theo thứ tự CH3COOH > HCl > HNO3.
Trong quá trình giải chiết, các phức Th(NO3)4.nTBP, UO2(NO3)2.mTBP tại bề mặt phân cách giữa hai pha bị phá vỡ để tạo các phức mang điện tích của Th4+, UO22+ với các anion SO42-, Cl-, CH3COO-, NO3-. Vì là phức tích điện nên chúng dễ dàng phân bố vào pha nước, do đĩ khả năng tạo phức tích điện càng cao thì hiệu suất giải chiết càng lớn.
Trong các loại tác nhân được lựa chọn cho quá trình giải chiết thì hằng số tạo phức giữa ion Th4+, UO22+ với ion SO42- > Cl- > NO3- [38]. Do đĩ khả năng giải chiết Th(IV), U(VI) của H2SO4 > HCl > HNO3.
Th(NO3)4.nTBP(o) + 3SO42-(aq) [Th(SO4)3]2-
(aq) + nTBP(o) + 4NO3-(aq) (3.7) UO2(NO3)2.mTBP(o) + 2SO42-(aq) [UO2(SO4)2]2-
(aq) + mTBP(o) + 2NO3-(aq)(3.8) Th(NO3)4.nTBP(o) + 6Cl-(aq) [ThCl6]2-(aq) + nTBP(o) + 4NO3-(aq) (3.9)
UO2(NO3)2.mTBP(o) + 4Cl-
(aq) [UO2Cl4]2-
(aq) + mTBP(o) + 2NO3-(aq) (3.10) Th(NO3)4.nTBP(o) + 2NO3-(aq) [Th(NO3)6]2-(aq) + nTBP(o) (3.11) UO2(NO3)2.mTBP(o) + 2NO3-(aq) [UO2(NO3)4]2-
(aq) +mTBP(o) (3.12) Th(NO3)4.nTBP(o) + 5CH3COO-
(aq) [Th(CH3COO)5]-
(aq) + nTBP(o) + 4NO3- (aq) (3.13) UO2(NO3)2.mTBP(o) + 3CH3COO-(aq) [UO2(CH3COO)3]-(aq) + mTBP(o)+ 2NO3-(aq) (3.14) Tuy nhiên điều đáng chú ý ở đây đĩ là mặc dù hằng số tạo phức giữa Th4+, UO22+ với anion CH3COO- > SO42-, nhưng hiệu suất chiết của axit CH3COOH kém hơn so với H2SO4 khi ở nồng độ 4 M. Điều này là do một phần phức được tạo thành giữa Th4+, UO22+ với CH3COO- là phức trung hịa, nên sẽ cĩ xu hướng tái phân bố vào pha hữu cơ. Bên cạnh đĩ khi ở nồng độ 4 M thì khả năng phân ly của axit axetic kém cho nên lượng phối tử CH3COO- thấp. Do đĩ hiệu suất giải chiết của axit axetic thấp hơn so với axit sunfuric. Mặc dù cĩ thể khắc phục bằng cách sử dụng nồng độ CH3COOH lỗng cho quá trình giải chiết, tuy nhiên khi sử dụng axit này cĩ hiện tượng xuất hiện pha thứ 3. Vì vậy axit H2SO4 được lựa chọn làm chất giải chiết Th(IV), U(VI) cho các khảo sát tiếp theo.