مجله علوم، مهندسی و فناوری هسته‌ای

مطالعه خالص‌سازی و انتقال اورانیل از محیط کلرایدی با استفاده از غشای مایع توده‌ای حاوی کرون اتر DB18C6 به عنوان حامل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فرشته خان‌رمکی
فاضل ضحاکی‌فر
عفت ایروانی

پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران- ایران

https://doi.org/10.24200/nst.2024.1579
چکیده
در این مطالعه، بازیابی اورانیم از محیط کلرایدی توسط غشای مایع توده‌ای حاوی کرون اتر DB18C6 مورد بررسی قرار گرفت. اثر pH و غلظت کلراید در فاز دهنده، نوع رقیق‌کننده و غلظت حامل در فاز غشای مایع، نوع و غلظت فاز گیرنده و سینتیک انتقال بررسی شد. نتایج نشان داد که افزایش حضور کرون اتر در فاز غشای مایع تا حد مشخصی موجب افزایش انتقال یون شده و در ادامه به دلیل افزایش گران‌روی باعث کاهش انتقال یون می‌شود. رقیق‌کننده به تنهایی توانایی انتقال یون نداشت اما نوع رقیق‌کننده بر انتقال اثرگذار بود. فاز دهنده حاوی 2 مولار پتاسیم کلرید و با pH برابر با 4، حداکثر انتقال یون اورانیل را فراهم کرد. نوع و غلظت اسید معدنی به عنوان فاز گیرنده اثر چشم‌گیری بر انتقال داشته و بیشترین انتقال اورانیل با هیدروکلریک اسید 0/1 مولار انجام شد. بررسی سینتیک انتقال نشان داد که عامل کنترل‌کننده سرعت انتقال یون اورانیل، رهاسازی یون اورانیم از غشای مایع به داخل فاز گیرنده است. آزمایش‌های نهایی در شرایط بهینه نشان از انتقال انتخابی یون اورانیل در حضور عناصر مولیبدن، نئوبیم، تیتانیم، وانادیم و تنگستن داشت. در شرایط بهینه، انتقال یون اورانیم از فاز آبی دهنده به داخل فاز گیرنده به بیش از 91% درصد رسید.

کلیدواژه‌ها

جداسازی
اورانیم
غشای مایع توده‌ای
کرون اتر
محیط کلرایدی

عنوان مقاله English

Study purification and transfer of uranyl from chloride medium using bulk liquid membrane containing crown ether DB18C6 as a carrier

نویسندگان English

F. Khanramaki
F. Zahakifar
E. Iravani
Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 11365-8486, Tehran - Iran
چکیده English

This study investigates uranium recovery from a chloride medium using a bulk liquid membrane containing the crown ether DB18C6. The effects of pH and chloride concentration in the donor phase, diluent type and carrier concentration in the liquid membrane phase, and the type and concentration of the acceptor phase, along with transport kinetics, were examined. Results indicated that increasing the crown ether concentration in the liquid membrane phase initially enhanced ion transfer. However, beyond a certain point, further increases in crown ether concentration reduced ion transfer due to increased viscosity. While diluents alone could not transfer ions, the type of diluent influenced the transfer process. Optimal uranyl ion transfer was achieved with a donor phase containing 2 M potassium chloride at pH 4. The type and concentration of the mineral acid in the acceptor phase significantly affected the transfer efficiency, with 0.1 M hydrochloric acid facilitating the maximum transfer of uranyl ions. The study of transfer kinetics revealed that the rate-controlling step is the release of uranyl ions from the liquid membrane into the acceptor phase. Under optimal conditions, selective transfer of uranyl ions was achieved in the presence of molybdenum, niobium, titanium, vanadium, and tungsten. The uranium transfer rate from the donor to the receiving phase exceeded 91%.

کلیدواژه‌ها English

Separation
Uranium
Bulk liquid membrane
Crown ether
Chloride medium
  1. Todd T.A, Law J.D, Herbst R.S, Lumetta G.J, Moyer B.A. Treatment of radioactive wastes using liquid-liquid extraction technologies-fears, facts, and issues. Waste Management. 2000.

 

  1. Kumar J.R, Kim J.S, Lee J.Y, Yoon H.S. A brief review on solvent extraction of uranium from acidic solutions. Separation & Purification Reviews. 2011;40(2):77-125.

 

  1. Nasab M.E. Solvent extraction separation of uranium (VI) and thorium (IV) with neutral organophosphorus and amine ligands. Fuel. 2014;116:595-600.

 

  1. Yousif E.H. Extraction and purification of yellow cake. 2006.

 

  1. Radhika S, Kumar B.N, Kantam M.L, Reddy B.R. Liquid–liquid extraction and separation possibilities of heavy and light rare-earths from phosphoric acid solutions with acidic organophosphorus reagents. Separation and Purification Technology. 2010;75(3):295-302.

 

  1. Xie F, Zhang T.A, Dreisinger D, Doyle F. A critical review on solvent extraction of rare earths from aqueous solutions. Minerals Engineering. 2014;56:10-28.

 

  1. Havlík T. Hydrometallurgy: Principles and applications. 2014:Elsevier.

 

  1. Habashi F. A short history of hydrometallurgy. Hydrometallurgy. 2005;79(1-2):15-22.

 

  1. Singh H, Gupta C. Solvent extraction in production and processing of uranium and thorium. Mineral Processing and Extractive Metullargy Review. 2000;21(1-5):307-349.

 

  1. Pabby A.K, Rizvi S.S, Requena A.M.S. Handbook of membrane separations: chemical, pharmaceutical, food, and biotechnological applications. 2008:CRC Press.

 

  1. Zahakifar F, Charkhi A, Torab-Mostaedi M, Davarkhah R. Kinetic study of uranium transport via a bulk liquid membrane containing Alamine 336 as a carrier. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2018;316(1):247-255.

 

  1. Zahakifar F, Charkhi A, Torab-Mostaedi M, Davarkhah R. Performance evaluation of hollow fiber renewal liquid membrane for extraction of uranium (VI) from acidic sulfate solution. Radiochimica Acta. 2018;106(3):181-189.

 

  1. Sastre A.M, Kumar A, Shukla J.P, Singh R.K. Improved techniques in liquid membrane separations: an overview. Separation and Purification Methods. 1998;27(2):213-298.

 

  1. Sengupta A, Basu R, Sirkar K. Separation of solutes from aqueous solutions by contained liquid membranes. AIChE Journal. 1988;34(10):1698-1708.

 

  1. Ramkumar J, Nayak S, Maiti B. Transport of uranyl ion across a bulk liquid membrane using calixarene and synergistic agents as carriers. Journal of Membrane Science. 2002;196(2):203-210.

 

  1. Agrawal Y.K, Shrivastav P, Menon S.K. Solvent extraction, separation of uranium (VI) with crown ether. Separation and Purification Technology. 2000;20(2-3):177-183.

 

  1. Tachibana Y, Kalak T, Tanaka M. Chromatographic Purification of Lithium, Vanadium, and Uranium from Seawater Using Organic Composite Adsorbents Composed of Benzo-18-Crown-6 and Benzo-15-Crown-5 Embedded in Highly Porous Silica Beads. ACS Omega. 2022;7(31):27410-27421.

 

  1. Deshmukh S.K, Khopkar S.M. Crown Ethers, Cryptands and Calixarene in the Solvent Extraction Separation of Elements. GP GLOBALIZE Research Journal of Chemistry. 2021;93.

 

  1. Reddy M, Meera R. Crown ether as size selective synergist in the solvent extraction of thorium (IV) and uranium (VI) with 3-phenyl-4-(4-fluorobenzoyl)-5-isoxazolone. Radiochimica Acta. 2001;89(7):453-460.

 

  1. Takeda Y, Taguchi R, Katsuta S. Study on solute–solvent and solute–solute interactions for the dibenzo-24-crown-8-alkali metal picrate extraction system. Journal of Molecular Liquids. 2004;115(2-3): 139-147.

 

  1. Ramkumar J, Maiti B, Mathur P.K, DHOLE K. Crown ethers as carriers for the transport of anionic thiocyanate complex of uranyl ion across a bulk liquid membrane. Separation Science and Technology. 2000;35(15):2535-2541.

 

  1. Zhang W, Liu J, Ren Z, Wang S, Du C, Ma J. Kinetic study of chromium (VI) facilitated transport through a bulk liquid membrane using tri-n-butyl phosphate as carrier. Chemical Engineering Journal. 2009;150(1):83-89.

 

  1. Zaharia I, Aboul-Enein H.Y, Diaconu I, Ruse E, Bunaciu A.A, Nechifor G. Facilitated transport of

5-aminosalicylic acid through bulk liquid membrane. Journal of the Iranian Chemical Society. 2013;10(6):1129-1136.

 

  1. Nesterov S.V. Crown ethers in radiochemistry. Advances and Prospects. Russian Chemical Reviews. 2000;69(9):769-782.

 

  1. Yoshio M, Noguchi H. Crown ethers for chemical analysis: A Review. Analytical Letters. 1982;15(15):1197-1276.

 

  1. Shamsipur M, Davarkhah R, Khanchi A.R. Facilitated transport of uranium (VI) across a bulk liquid membrane containing thenoyltrifluoroacetone in the presence of crown ethers as synergistic agents. Separation and Purification Technology. 2010;71(1):63-69.

 

  1. Nguyen T.T.N, Lee M.S. Application of the data on dielectric constant and viscosity of binary mixtures to the selection of synergistic solvent extraction-binary mixtures of Cyanex and tertiary amine (TEHA). Journal of Molecular Liquids. 2019;289:111112.

 

  1. Milani S, Zahakifar F. Stoichiometry and thermodynamics of cerium (IV) solvent extraction from sulfuric acid solutions by CYANEX 301. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2022;39(2):553-560.

صفحه اصلی