استخراج نقطه ی ابری اورانیم و اندازه گیری آن در نمونه های آبی به ویژه آب دریا

توضیحات

چکیده
یک روش جدید مبتنی بر استخراج نقطه ی ابری به منظور استخراج اورانیم از نمونه های آبی و اندازه گیری آن با استفاده از طیف سنجی آلفا بر پایه سوسوزنی مایع مورد بررسی قرار گرفته  است. استخراج اورانیم از نمونه های آبی در حضور تعدادی از سورفکتانت ها و معرف های کی لیت ساز قابل دسترس با استفاده از این روش انجام پذیرفته است. یون های کی لیت ساز با تشکیل کمپلکس در دمای بالای دماهای بالاتر از نقطه ی ابری به درون فاز غنی از سورفکتانت استخراج گردید. تفکیک کامل فازها با استفاده از سانتریفوژ به انجام رسید. پس از جدایی فازها، میزان اورانیم موجود در فاز آبی با استفاده از دستگاه شمارگر سوسوزن مایع اندازه گیری و به این ترتیب راندمان استخراج محاسبه و لیگاند و سورفکتانت مناسب انتخاب گردید. هم چنین عوامل مؤثر بر فرآیند استخراج نقطه ی ابری اورانیم شناسایی و میزان تأثیر این عوامل (pH محیط، غلظت لیگاند، غلظت سورفکتانت، تداخل یون های مزاحم، دما و زمان تعادل، زمان ماند در سانتریفوژ) مورد ارزیابی قرار گرفت. شرایط بهینه برای استخراج اورانیم از محلول های آبی با بهره گیری از روش استخراج نقطه ی ابری تعیین گردید. در شرایط بررسی شده راندمان استخراج بالا بوده (۹۹%) ومنحنی کالیبراسیون در گستره ی ۴-۱۰×25/6 تا ۱/۰ میکروگرم بر لیتر خطی است. هم چنین ضریب همبستگی ۹۹/۰ نشان دهنده ی رابطه ی خطی مناسب بین غلظت گونه ها و سیگنال تجزیه ای می باشد. حد تشخیص (LOD) محاسبه شده، که عبارت است از ۳ برابر نسبت انحراف معیار شاهد به شیب منحنی کالیبراسیون m)/ Sd3(، برابر ۱/۰ میکروگرم بر لیتر  به ازای ۵۰ میلی-لیتر نمونه می باشد. ضریب پیش تغلیظ که از نسبت غلظت گونه ی مورد نظر در فاز سورفکتانتی به غلظت آن در فاز آبی محاسبه می شود ۵/۴۸ به دست آمد.
روش پیشنهاد شده، برای اندازه گیری اورانیم در نمونه های حقیقی آب به کار گرفته شد. دو نمونه آب شیر و آب دریا مورد اندازه گیری قرار گرفت. آزمایش های افزایش و بازیابی نیز انجام شد و بازیابی بین ۹/۹۸ و ۲۳/۱۱۳ ذرصد بود. نتایج، دقت و عملی بودن روش برای تجزیه ی نمونه هایی از این نوع را نشان داد.

فهرست مطالب

فصل ۱: کلیات     1
1-1. بیان مسئله    2
1-2. اورانیم و ترکیبات آن در چرخه ی سوخت هسته ای     3
1-2-1. مقدمه    3
1-2-2. تاریخچه     4
1-2-3. خواص فیزیکی اورانیم    5
1-2-4. خواص شیمیایی اورانیم     6
1-2-5. خواص هسته ای اورانیم     6
1-2-6. تنوع ایزوتوپی اورانیم    7
1-2-7. پراکندگی کانی اورانیم     7
1-2-7-1. غلظت اورانیم در هوا     8
1-2-7-2. مقدار اورانیم در مواد غذایی     8
1-2-8.. راه های ورود اورانیم به محیط     9
1-2-9. سمیت اورانیم     9
1-2-10. اهمیت اورانیم     11
1-2-11. کاربردهای اورانیم    11
1-2-12. روش تهیه ی فلز اورانیم     12
1-2-12-1. اکسید اورانیم طبیعی     12
1-2-12-2. اورانیل نیترات     12
1-2-12-3. آمونیم اورانیل کربنات     13
1-2-12-4. اورانیم تری اکسید     13
1-2-12-5. اورانیم دی اکسید     14
1-2-12-6. اورانیم تترا فلورید     14
1-2-12-7. اورانیم هگزا فلورید     15
فصل ۲: استخراج نقطه ی ابری و پیش تغلیظ     17
2-1. مقدمه    18
2-2. استخراج نقطه ابری     19
2-2-1. مروری بر تاریخچه ی روش استخراج نقطه ی ابری (CPE)    20
2-2-2. تاریخچه ی مطالعاتی وتحقیقاتی استخراج نقطه ی ابری     21
2-2-3. سیستم های میسلی (سورفکتانت ها)    26
2-2-4 برهم کنش گونه ها با ساختارهای میسلی     27
2-2-5. دسته بندی سورفکتانت ها     28
2-2-5-1. سورفکتانت های آنیونی     28
2-2-5-2. سورفکتانت های کاتیونی     28
2-2-5-3. سورفکتانت های آمفوتری (دو خصلتی)     28
2-2-5-4. سورفکتانت های غیریونی     29
2-2-6. بررسی رفتار فازی سیستم های سورفکتانتی     29
2-2-7. مراحل انجام روش استخراج نقطه ی ابری     31
2-2-8. عوامل موثر بر کارآیی استخراج نقطه ی ابری     33
2-2-9. مزایا و معایب استخراج نقطه ابری     34
2-2-10. کاربردهای روش استخراج نقطه ی ابری     35
2-2-10-1. استخراج نقطه ی ابری برای آنالیز ترکیبات آلی     36
2-2-10-2. نمونه های محیطی     37
2-2-10-3. نمونه های زیستی     37
2-2-10-4. گونه های زیستی و بالینی     37
2-2-10-5. نمونه های جامد     39
2-2-10-6. آنالیز یون های معدنی     40
2-2-10-7. کاربرد صنعتی روش استخراج نقطه ی ابری     41
فصل ۳: روش کار     43
3- مواد و دستگاه ها    44
3-1. مواد     44
3-2. دستگاه ها     44
3-3. روش کار    44
3-3-1. بررسی فرآیند استخراج نقطه ی ابری     44
3-3-2. کالیبراسیون سیستم تعیین غلظت نمونه های آبی     45
3-3-3. بهینه سازی فرآیند     46
3-3-3-1. بررسی اثر نوع سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانیم     46
3-3-3-2. بررسی اثر نوع لیگاند بر راندمان استخراج اورانیم     46
3-3-3-3. بررسی اثر pH بر راندمان استخراج اورانیم     46
3-3-3-4. بررسی اثر غلظت سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانیم     47
3-3-3-5. بررسی اثر غلظت لیگاند بر میزان استخراج اورانیم     47
3-3-3-6. بررسی اثر دمای تعادل بر راندمان استخراج اورانیم     47
3-3-3-7. بررسی اثر زمان تعادل بر راندمان استخراج اورانیم     47
3-3-3-8. بررسی اثر زمان ماند در سانتریفوژ بر راندمان استخراج اورانیم     48
3-3-3-9. بررسی اثر غلظت محلول اورانیم بر میزان استخراج اورانیم     48
3-3-3-10. کارآیی تجزیه ای     49
3-3-3-10-1. بازیابی (درصد جداسازی)     49
3-3-3-10-2.  فاکتور پیش تغلیظ     49
3-3-3-10-3. حد تشخیص (LOD) و نحوه ی محاسبه آن     50
فصل ۴: بحث و نتیجه گیری     52
4. نتایج     53
4-1. کالیبراسیون سیستم تعیین غلظت نمونه های آبی     53
4-2. تاثیر نوع سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانیم     53
4-3. تاثیر نوع لیگاند بر راندمان استخراج اورانیم     54
4-4. تأثیر pH بر راندمان استخراج اورانیم     55
4-5. تأثیر غلظت سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانیم     56
4-6. تأثیر غلظت لیگاند بر میزان استخراج اورانیم     57
4-7. تاثیر دمای تعادل، زمان تعادل و زمان ماند در سانتریفوژ بر میزان استخراج اورانیم     58
4-7-1. پارامترهای ترمودینامیکی     60
4-8. تأثیر غلظت اولیه ی اورانیم بر میزان استخراج آن     61
4-9. اثر یون های مزاحم بر استخراج اورانیم     61
4-10. کارآیی تجزیه ای     62
4-11. کاربرد     62
فصل ۵: بحث و نتیجه گیری     64
5-1. جمع بندی     65
5-2. پیشنهادات    66
فهرست منابع     68
چکیده انگلیسی    76