5. Cấu trúc luận văn
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ axit H2SO4 đến hiệu suất giải chiết
Nồng độ axit H2SO4 tác động mạnh đến hiệu suất giải chiết, bởi vì nĩ ảnh hưởng đến khả năng hình thành phức với Th(IV), U(VI) trong pha nước. Hiệu ứng này được nghiên cứu bằng cách thay đổi nồng độ axit từ 0,5 đến 8,0 M và 3,0 đến 8,0 M tương ứng lần lượt cho Th(IV) và U(VI). Các yếu tố khác được giữ cố định như sau: tỷ lệ pha nước:hữu cơ (v/v) 1:1; thời gian giải chiết 30 phút và tất cả các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ phịng. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 đến hiệu suất giải chiết Th(IV), U(VI) được thể hiện ở Bảng 3.18 và Hình 3.14.
Bảng 3.18. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 đến hiệu suất giải chiết Th(IV), U(VI)
Nồng độ H2SO4
Hiệu suất giải
chiết Th(IV) (%) Nồng độ H2SO4
Hiệu suất giải chiết U(VI) (%) 0,5 26,42 ± 2,51 3,0 61,20 ± 1,99 1,0 29,68 ± 1,93 3,3 71,43 ± 2,02 1,5 48.16 ± 1.82 3,6 76,11 ± 2,12 2,0 68,08 ± 3,29 4,0 89,80 ± 1,23 2,5 83,22 ± 2,23 4,3 82,05 ± 1,93 3,0 84,65 ± 1,50 4,6 76,50 ± 2,16 3,5 82,03 ± 1,90 5,0 67,35 ± 2,56 4,0 80,01 ± 2,12 6,0 63,67 ± 1,73 4,5 76,03 ± 1,59 7,0 55,36 ± 1,68 5,0 74,94 ± 2,46 8,0 49,92 ± 2,02 6,0 67,13 ± 2,48 7,0 63,78 ± 2,02 8,0 54,57 ± 3,26 0 1 2 3 4 5 6 7 8 20 40 60 80 100 S (%) C H 2SO 4 (M) Th(IV) U(VI)
Rõ ràng, hiệu suất giải chiết Th(IV) tăng khi nồng độ axit H2SO4 tăng từ 0,5 đến 3,0 M. Khi tiếp tục khảo sát ở khoảng nồng độ axit lớn hơn thì hiệu suất giải chiết Th(IV) giảm dần. Xu hướng này cũng diễn ra tương tự đối với U(VI), hiệu suất giải chiết U(VI) đạt cực đại khi sử dụng axit H2SO4 4,0 M và sau đĩ giảm dần khi sử dụng H2SO4 ở các mức nồng độ lớn hơn.
Điều này là do ban đầu khi nồng độ axit tăng dẫn đến khả năng tạo phức [Th(SO4)3]2-, [UO2(SO4)2]2- lớn, các phức này xu hướng phân bố vào pha nước do đĩ hiệu suất giải chiết tăng. Tuy nhiên, khi H2SO4 ở các mức nồng độ lớn thì khả năng phân ly tạo ion SO42- kém dần, lúc này trong pha nước chỉ tồn tại chủ yếu anion HSO4-. Chính vì vậy, khả năng tạo phức mang điện tích với Th(IV), U(VI) tại bề mặt phân cách giữa hai pha kém, dẫn đến hiệu suất giải chiết giảm.
Đáng chú ý đĩ là mặc dù Th(IV) cĩ khả năng tạo phức với TBP bền hơn so với U(VI), tuy nhiên hiệu suất giải chiết Th(IV) cao nhất tại H2SO4 3,0 M trong khi đĩ đối với U(VI) là 4,0 M. Bởi vì hằng số bền tạo phức của Th(IV) với ion SO42- (logK ([Th(SO4)3]2-) = 10,75) lớn hơn so với U(VI) (logK([UO2(SO4)2]2-) = 4,14) do đĩ khả năng hình thành phức anion của Th với SO42- lớn hơn so với U(VI), dẫn đến khả năng giải chiêt Th(IV) ở nồng độ H2SO4 thấp hiệu quả hơn so với U(VI).
Để đảm bảo hiệu suất giải chiết tốt, chúng tơi chọn axit H2SO4 với nồng độ 3,0 M và 4,0 M là điều kiện tối ưu cho quá trình giải chiết tương ứng với Th(IV) và U(VI) để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.