Nghiên cứu điều kiện chiết Zr(IV) môi trường axit HCl bằng DI-2-EtylHexyl Photphoric axit trong n- Hexan

Bài báo thông báo các điều kiện tối ưu cho sự chiết Zr(IV) bằng D2EHPA (Di-2-etylhexyl photphoric axit) trong n-hexan. Đó là các điều kiện: nồng độ axit HCl khoảng 2M đến 3M, nồng độ của D2EHPA là 0,1M thì hiệu suất chiết một lần đạt trên 85%.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều kiện chiết Zr(IV) môi trường axit HCl bằng DI-2-EtylHexyl Photphoric axit trong n- HexanDương Thị Tú Anh và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ86(10): 115 - 119NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN CHIẾT Zr(IV) TRONG MÔI TRƯỜNGAXIT HCl BẰNG DI-2-ETYLHEXYL PHOTPHORIC AXIT TRONG n-HEXANDương Thị Tú Anh *, Chu Mạnh Nhương, Hứa Thị TuyếnTrường Đại học Sư phạm – ĐH Thái NguyênTÓM TẮTBài báo thông báo các điều kiện tối ưu cho sự chiết Zr(IV) bằng D2EHPA (Di-2-etylhexylphotphoric axit) trong n-hexan. Đó là các điều kiện: nồng độ axit HCl khoảng 2M đến 3M, nồngđộ của D2EHPA là 0,1M thì hiệu suất chiết một lần đạt trên 85%. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồngđộ muối đến sự chiết Zr(IV) cho thấy sự có mặt của các muối NaClO 3, KSCN có xu hướng làmtăng hiệu suất chiết Zr(IV) lên đặc biệt tăng mạnh khi nồng độ của NaClO 3là 0,005M và nồng độcủa KSCN là 0,1M. Nghiên cứu sự tách loại của Zr(IV) ra khỏi pha hữu cơ cho thấy: H 2SO4 ởkhoảng nồng độ từ 1M đến 2M không có khả năng tách loại Zr(IV) ra khỏi pha hữu cơ, còn hỗnhợp HNO3 2M-H2O2 9,8M có khả năng tách loại Zr(IV) tốt nhất.Từ khoá: chiết Zr(IV), alizarin S, D2EHPA, n-hexan, hiệu suất chiết.GIỚI THIỆUZirconi (Zr) là nguyên tố chuyển tiếp (thuộcnhóm IVB, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóahọc) được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnhvực, đặc biệt được dùng để chế tạo vỏ bọcthanh nhiên liệu hạt nhân (dưới dạng ZrO2).Tuy nhiên, để sử dụng được nó vào trong lĩnhvực này đòi hỏi Zr phải rất tinh khiết và vì thếcần phải loại bỏ các tạp chất đi kèm với nóđặc biệt là hafni (Hf)-nguyên tố có tính chấtrất giống và luôn đi kèm với Zr [9].Có thể tách loại Zr ra khỏi các tạp chất bằngphương pháp chiết dung môi. Trên thế giới ,các tác nhân chiết như D 2EHPA, PC88A,TBP, Cyanex...đang được nhiều tác giả quantâm nghiên cứu để chiết Zr (IV) trong các môitrường axit khác nhau [7,8,9]. Tuy nhiên phứcchất tạo ra giữa Zr (IV) và các tác nhân trênthường không có màu trong vùng UV -Vis, vìvậy việc sử dụng chúng trong nghiên cứuchiết Zr (IV) đòi hỏi phải sử dụng các máymóc khá hiện đại . Từ n hững năm 60 của thếkỷ trước, tác nhân alizarin S đã được sử dụngkhá phổ biến trong nghiên cứu xác định cáckim loại vì khả năng tạo ra phức màu của nóvới các ion kim loại [5]. Trong bài báo này ,chúng tôi sử dụng alizar in S để xác đị nhTel: 0988 760319, Email: haianhsptn@gmail.comSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái NguyênZr(IV) sau khi chiết nó bằng D 2EHPA trongmôi trường axit HCl.THỰC NGHIỆMThiết bị, dụng cụ, hoá chất- Máy quang phổ UV-Vis 1240 (Nhật bản).- Máy lắc, phễu chiết và các dụng cụ dùngtrong phân tích thể tích.- Muối ZrOCl2.8H2O, D2EHPA (Di-2-etylhexylphotphoric axit), HCl, alizarin S, n-hexan: đềucó độ tinh khiết phân tích.Phương phápTiến hành chiết Zr (IV) 91,224  g/mL trongmôi trường axit HCl bằng D 2EHPA trong nC6H14 với các điều kiện nghiên cứu khác nhaucủa mỗi thí nghiệm. Trong các thí nghiệm chiế,ttỉ lệ thể tích pha hữu cơ và pha nước là1:1; thờigian lắc và cân bằng hai pha đều là20 phút[1,2,3]. Sau khi tách hai pha, lấy pha nước thựchiện phản ứng tạo phức m àu với alizazin S(phức của Zr (IV)-alizarrin S có màu đỏ anhđào) và đo độ hấp thụ quang (A) của phức màuở bước sóng 535,5nm [5]. Các giá trị độ hấp thụquang được dùng để tí nh hiệu suất chiết(%Ex)và hệ số phân bố (D) của Zr(IV) trong hai phakhi chiết bằng D2EHPA.Chuẩn bị các dung dị ch phức của Zr (IV) vàalizarin S trong môi trường axit HCl2,5Mthu được phức màu đỏ anh đào . Đo độ hấpthụ quang của phức màu tại bước sóng115http://www.lrc-tnu.edu.vnDương Thị Tú Anh và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ535,5nm. Kết quả thu được dùng để xâydựng đường chuẩn xác đị nh Zr (IV) và chỉ raở bảng 1 và hình 1.Khảo sát các điều kiện tối ưu khi chiếtZr(IV) trong môi trường HCl bằngD2EHPA trong n-hexan.Các kết quả được chỉ ra từ bảng 2 đến bảng 6.Từ bảng 2 cho thấy: trong khoảng nồng độHCl từ 2M đến 3M thì hiệu suất chiết là lớnnhất. Do vậy khoảng nồng độ HCl từ 2M đến3M là tối ưu nhất khi chiết Zr(IV). Với cáckết quả trên và dựa vào tài liệu tham khảo [7]chúng tôi cho rằng cơ chế chiết Zr (IV) bằngD2EHPA (H2A2) trong môi trường axit HClnhư sau:- Ở miền axit thấp HCl (từ 0,1 đến 2M): xảyra các phản ứngChúng tôi tiến hành nghiên cứu các yếu tốnhư: ảnh hưởng của nồng độ HCl, ảnh hưởngcủa nồng độ D2EHPA, ảnh hưởng của một sốmuối như NaClO3, KSCN đến hiệu suất chiếtZr(IV). Nghiên cứu một số tác nhân tách loạiZr(IV) ra khỏi pha hữu cơ. Trong các thínghiệm nồng độ của Zr(IV) ban đầu là 91,224 g/mL.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNXây dựng đường chuẩn xác định Zr(IV)1.6[Zr8(OH)20(H2O)24Cl13]-(a) + H+ + 4H2A2(o) ⇌H3A2+[Zr8(OH)20(H2O)24Cl13.3H2A2](o) (1)[Zr(H2O)2Cl6]2-(a) + 2H+ + 4H2A2 (o)A1.4y = 0.0381x - 0.0597R2 = 0.9961.2⇌(2H3A2)2+[Zr(H2O)2Cl6.2H2A2]2-(o);(2)Các phản ứng (1), (2) có sự tiêu tốn ion H +,nên phần trăm chiết của Zr(IV) có xu hướngtăng theo nồng độ axit.- Ở miền axit cao HCl (từ 2 đến 3,5M): xảy raphản ứng:10.80.60.40.2[Zr(IV), ppm]0051015202586(10): 115- 1193035Hình 1. Đường chuẩn xác định Zr(IV) trong môi trường axit HClZrO22+(a) + 2HA(o) ⇌ ZrOA2(o) + 2H+(aq) (3)Phản ứng (3) sinh ra ion H+, nên khi nồng độaxit tăng thì hiệu suất chiết của Zr(IV) có xuhướng giảm.Đường chuẩn này được chúng tôi sử dụng đểxác định hàm lượng của Zr(IV) trong các thínghiệm tiếp theo.Bảng 1. Độ hấp thụ quang (A) của phức Zr(IV) trong môi trường HCl 2,5MTT[Zr(IV)](ppm)A (  max=535,5nm)136218314,4410,857,263,671,81,3340,6160,4760,3350,1960,0520,012Bảng 2. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến hiệu suất chiết (%Ex) và hệ số phân bố (D) của Zr(IV)CHCl(M)0,10,51,01,52,02,53,03,54,0A1,1051,0580,9380,6490,5290,5380,5 ...