نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 پژوهشگاه علوم فنون هسته ای، پژوهشکده چرخه سوخت، گروه تبدیل شیمیایی و ساخت سوخت
2 هیات علمی
3 پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای
چکیده
استخراج حلالی مایع-مایع یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای خالص‌سازی توریم از محلولهای آبی چندجزیی است. در این مطالعه توانایی حلال‌های آلی مختلف شامل تری بوتیل فسفات، دی(2-اتیل هگزیل) فسفریک اسید و دی(4،2،2- تری متیل پنتیل) فسفینیک اسید برای جداسازی توریم از یک محلول آبی چندجزیی حاوی عناصر اورانیوم، وانادیم و آهن در یک محیط نیتراتی بررسی شد. نتایج تجربی نشان داد که ترتیب استخراج عناصر برای دو حلال تری بوتیل فسفات و دی 2-اتیل هگزیل فسفریک اسید بصورت اورانیوم>توریم>آهن>وانادیم و برای حلال سیانکس 272 بصورت توریم>اورانیوم>وانادیم>آهن می‌باشد. همچنین ضریب جداسازی توریم نسبت به اورانیوم، وانادیم و آهن توسط سیانکس 272 بترتیب برابر 4/63، 4/384 و 6/615 بدست آمد. بررسی عوامل مختلف بر فرایند استخراج حلالی نشان داد که در شرایط زمان تماس 15 دقیقه، pH فاز آبی برابر 5/0، نسبت فاز آبی به آلی برابر 1 و غلظت حلال سیانکس 272 برابر 1/0 مولار بیشترین درصد استخراج توریم بدست می‌آید و درصد استخراج توریم، اورانیوم، وانادیم و آهن بترتیب برابر 6/98، 8/37، 6/10 و 1/11 درصد می‌باشد. همچنین اسیدهای معدنی مختلف شامل محلولهای نیتریک اسید، سولفوریک اسید و کلریدریک اسید برای فرآیند تهی‌سازی عناصر از فاز آلی باردار مطالعه شد. نتایج فرآیند تهی‌سازی نشان داد که با استفاده از محلول سولفوریک اسید 4 مولار می‌توان به درصد بازیابی توریم بالاتر از91 درصد از فاز آلی باردار رسید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Separation of thorium from a multi-component aqueous solution by liquid-liquid extraction method: investigation and comparison of different solvents
نویسندگان [English]
- Fereshte Khanramaki 1
- Alireza Keshtkar 2
- Hozhabr Sohbatzadeh 3
1 Nuclear Science and Technology Research Institute, Nuclear Fuel Cycle Research School, Chemical conversion and fuel manufacturing group
2 Nuclear Science and Technology Research Institute Nuclear Fuel Cycle Research School
3 NSTRI
چکیده [English]
Liquid-liquid extraction is one of the most common methods for purifying thorium from multicomponent aqueous solutions. In this study, the ability of different organic solvents, including tributyl phosphate (TBP), di-2-ethylhexyl phosphoric acid (DEHPA), and di(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid (Cyanex 272), to separate thorium from a multicomponent aqueous nitrate solution containing uranium, vanadium, and iron elements was investigated. The experimental results showed that the extraction efficiency of elements for tributyl phosphate and di-2-ethylhexyl phosphoric acid is uranium > thorium > iron > vanadium and for Cyanex 272 is thorium > uranium > vanadium > iron, respectively. Also, the separation factor of thorium compared to uranium, vanadium, and iron by Cyanex 272 was obtained as 63.4, 384.4 and 615.6, respectively. The investigation of various process parameters on the solvent extraction process showed that in the contact time of 15 minutes, the pH of the aqueous phase equal to 0.5, the ratio of aqueous to organic phase equal to 1 and the concentration of Cyanex 272 equal to 0.1 M, the highest percentage of thorium extraction is obtained and the extraction efficiency of thorium, uranium, vanadium and iron is equal to 98.6, 37.8, 10.6 and 11.1 percent, respectively. Also, different mineral acids including nitric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid solutions were studied for the stripping process from the loaded organic phase. The results of the stripping process showed that by using 4 M sulfuric acid solution, the thorium stripping efficiency above 91% from the loaded organic phase can be reached.
کلیدواژه‌ها [English]
- Liquid-liquid Extraction
- Thorium Separation
- Multi-component solutions
- Nitrate Solution
- Stripping
)