LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Huỳnh Đăng Chính PGS.TS Lê Bá Thuận giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn, động viên giúp đỡ em hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lƣu Xuân Đĩnh, P Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu chuyển giao Công nghệ đất đƣa nhận xét, góp ý kịp thời cho suốt thời gian làm luận văn Tôi xin cảm ơn Ban chủ nhiệm Bộ môn Hóa Vô cơ, Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội; tập thể cán Trung tâm Công nghệ nhiên liệu hạt nhân, Trung tâm Nghiên cứu chuyển giao công nghệ đất – Viện Công nghệ xạ tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên Lê Hải Sơn LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ MỤC LỤC DANH SÁCH ĐỒ THỊ VÀ BẢNG SỬ DỤNG MỞ ĐẦU NỘI DUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan thori 1.1.1 Nguồn thori tự nhiên 1.1.2 Tính chất hóa lý thori .10 1.2 Các phƣơng pháp tách loại thori khỏi dung dịch đất .11 1.2.1 Phƣơng pháp thủy phân .11 1.2.2 Phƣơng pháp kết tủa chọn lọc 11 1.2.3 Phƣơng pháp chiết tách dung môi .12 1.3 Phƣơng pháp điều chế ứng dụng hạt alginate chứa dung môi amin khả ứng dụng để tách loại thori khỏi dung dịch đất 14 1.3.1 Phƣơng pháp điều chế ứng dụng hạt alginate .14 1.3.2 Khả ứng dụng hạt alginate - N1923 để tách thori khỏi dung dịch đất sunphat 16 1.4 Quá trình hấp phụ[3] .17 1.4.1 Những nguyên lý chung phƣơng pháp hấp phụ 17 1.4.2 Các đặc tính chất hấp phụ .17 1.4.3 Cân trình hấp phụ dung dịch .20 CHƢƠNG HÓA CHẤT VÀ THỰC NGHIỆM .24 2.1 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 24 2.1.1 Hóa chất 24 2.1.2 Dụng cụ thí nghiệm 24 2.2 Phƣơng pháp phân tích 24 2.3 Thực nghiệm 25 2.3.1 Quy trình tạo hạt alginate có chứa amin bậc N1923 25 2.3.2 Ứng dụng hạt NAC xử lý thori từ dung dịch 27 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Nghiên cứu trình tạo hạt alginate đặc tính hạt (NAC) .29 3.1.1 Hạt alginate không chứa amin N1923 29 3.1.2 Hạt alginate có chứa amin N1923 .33 3.2 Nghiên cứu ứng dụng hạt NAC để hấp phụ thori từ dung dịch 42 3.2.1 Khảo sát lựa chọn môi trƣờng hấp phụ thori từ dung dịch 42 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ amin N1923/AG đến khả hấp phụ thori hạt NAC .42 3.2.3 Ảnh hƣởng thời gian lên trình tách loại thori từ dung dịch 44 3.2.4 Ảnh hƣởng nồng độ [H+] lên trình tách loại thori từ dung dịch 46 3.3 Nghiên cứu trình giải hấp phụ hạt NAC đánh giá khả tái sử dụng hạt NAC 48 3.3.1 Ảnh hƣởng thời gian lên trình giải hấp phụ thori khỏi hạt NAC 48 3.3.2 Ảnh hƣởng nồng độ HCl lên trình giải hấp phụ thori từ hạt NAC 50 3.3.3 Khảo sát số lần giải hấp phụ hạt NAC tốt 51 3.3.4 Đánh giá độ bền hạt NAC khả tái sử dụng 52 3.4 Nghiên cứu ứng dụng hạt NAC cho tách loại thori dung dịch đất .54 3.4.1 Hấp phụ thori ung ịch chứa nguyên tố đất 54 3.4.2 Hấp phụ thori ung ịch chứa đa ngu n tố đất 55 3.4.3 Ứng dụng hấp phụ thori từ dung dịch đất thực 57 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ BẢNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT TT Ký hiệu viết tắt Nghĩa đầy đủ NAC N9123 - natri alignate capsules AG Alginate natri N Amin bậc N1923 DANH SÁCH ĐỒ THỊ VÀ BẢNG SỬ DỤNG Danh mục hình: TT Danh mục hình: Trang Hình 1: Đƣờng cong hấp phụ Langmuir 22 Hình 2: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 22 Hình 3: Đƣờng cong hấp phụ Freundlich 23 Hình 4: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Frieundlich 23 Hình 5a,b: Sơ đồ trình, thiết bị thực chế tạo hạt 25 Hình 6: Sơ đồ hệ thiết bị chế tạo hạt 26 Hình 7: Ảnh hƣởng thời gian lên trình hình thành hạt 32 Hình 8: Hỗn hợp CaCl2 N1923 trƣớc sau trình đồng hóa 35 Hình 9: Hỗn hợp N1923 AG trƣớc sau trình đồng hóa 35 10 11 Hình 10: Ảnh hƣởng tỷ lệ N1923/AG (g/g) lên thời gian nhũ tƣơng hóa hỗn hợp Hình 11: Ảnh hƣởng tỷ lệ N1923/AG (g/g) lên thời gian bền hạt 37 37 12 Hình 12: Phổ IR alginate canxi 39 13 Hình 13: Phổ IR hạt alginate canxi chứa amin N1923 40 14 Hình 14a,b: Ảnh SEM hạt NAC sau đƣợc hoạt hóa H2SO4 40 15 Hình 15: Hạt alginate không chứa amin N1923 41 16 Hình 16: Hạt alginate chứa amin N1923 41 17 Hình 17: Lƣợng thori hạt NAC hấp phụ theo tỷ lệ N1923/AG 43 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 18 Hình 18: Ảnh hƣởng tỷ lệ N1923/AG đến lƣợng hạt tạo 43 19 Hình 19: Hiệu suất tách thori theo thời gian từ dung dịch 45 20 21 22 Hình 20: Ảnh hƣởng nồng độ H+ lên trình hấp phụ thori từ dung dịch Hình 21: Ảnh hƣởng thời gian lên trình giải hấp phụ thori khỏi hạt NAC Hình 22 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch HCl lên trình giải hấp phụ thori 47 49 50 23 Hình 23a,b: Ảnh SEM hạt NAC trƣớc hấp phụ thori 53 24 Hình 24a,b: Ảnh SEM hạt NAC sau hấp phụ 10 lần 53 25 Hình 25: Hạt NAC trƣớc sau hấp phụ dung dịch hỗn họp Th Nd 55 Danh mục bảng sử dụng: TT Danh mục bảng: Trang 10 Bảng 1: Các số vật lý thori Bảng 2: Đặc điểm hạt NAC ảnh hƣởng nồng độ dung dịch AG Bảng Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng thời gian lên kích thƣớc hạt Bảng 4: Ảnh hƣởng tỷ lệ khối lƣợng N1923 AG lên thời gian nhũ tƣơng hóa Bảng Ảnh hƣởng môi trƣờng đến khả tách loại thori dung dịch Bảng 6: Ảnh hƣởng tỷ lệ N1923/AG theo khối lƣợng đến khả hấp phụ hạt NAC 29 32 36 42 42 Bảng 7: Lƣợng hạt NAC tạo theo tỷ lệ N1923/AG theo khối lƣợng 44 Bảng 8: Biến thiên nồng độ dung dịch thori theo thời gian 45 Bảng 9: Ảnh hƣởng nồng độ [H+] lên trình xử lý hấp phụ từ dung dịch 47 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 10 11 12 13 Bảng 10: Ảnh hƣởng nồng độ thori lên trình hấp phụ thori từ dung dịch Bảng 11 Ảnh hƣởng nồng độ thori theo thời gian tiếp xúc hạt NAC dung dịch HCl Bảng 12: Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch HCl lên khả giải hấp phụ hạt Bảng 13: Ảnh hƣởng số lần giải hấp phụ đến khả giải hấp phụ hạt NAC 48 49 50 51 14 Bảng 14: Khảo sát khả tái sử dụng hạt NAC 52 15 Bảng 15: Ảnh hƣởng Nd lên trình hấp phụ thoir từ dung dịch 54 16 Bảng 16: Thành phần nguyên tố mẫu giả 55 17 Bảng 17 Thành phần mẫu giả mẫu xử lý hạt NAC 56 18 Bảng 18 Thành phần mẫu giả mẫu xử lý hạt NAC 56 19 Bảng 19: Thành phần tinh quặng sau hòa tách (mẫu thực) 57 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ MỞ ĐẦU Đất nguồn tài nguyên có giá trị cao giới, với nhiều ứng dụng nhiều ngành khác nhƣ điện tử, y học, vật liệu…Ngày này, ngành công nghiệp ngày phát triển, nhu cầu sản phẩm đất ngày nhiều Tuy nhiên, trình sản xuất tinh chế đất luôn có mặt tạp chất, đặc biệt tạp chất phóng xạ nhƣ U Th Trong đó, thori có hàm lƣợng lớn kèm với sản phẩm đất suốt trình sản xuất Việc loại bỏ thori khỏi dung dịch đất giai đoạn tiền chiết tách tinh chế đất có vai trò quan trọng Quá trình giúp cho trình chiết tách tinh chế diễn dễ dàng hơn, suất cao hơn, hiệu tốt hơn, mà giúp cho trình quản lý chất thải phóng xạ dễ dàng hơn, tránh phát tán môi trƣờng gây ảnh hƣởng cho ngƣời lao động Có nhiều phƣơng pháp để loại bỏ Th khỏi dung dịch đất nhƣ: kết tủa chọn lọc; trao đổi ion; hấp phụ; chiết tách dung môi…Mỗi phƣơng pháp có ƣu nhƣợc điểm riêng nhƣ: phƣơng pháp hấp phụ có chi phí thấp nhƣng hiệu lại không tốt; hay phƣơng pháp chiết tách dung môi có hiệu suất tách loại cao nhƣng chi phí lớn, vận hành phức tạp; nhƣ phƣơng pháp trao đổi ion đạt chi phí thấp, hiệu cao nhƣng khó áp dụng công nghiệp Việc tìm phƣơng pháp đạt đƣợc ba điều việc làm quan trọng Ngày nay, giới nghiên cứu tìm loại vật liệu gel alginate có chứa tác nhân Loại vật liệu kết hợp hài hòa đƣợc tính chọn lọc tác nhân có khả hấp phụ nhƣ vật liệu hấp phụ thông thƣờng Đây hƣớng triển vọng cho việc tách loại thori khỏi dung dịch đất Qua khảo sát, loại vật liệu cho thấy vƣợt trội khả tách loại Th so với phƣơng pháp chiết tách dung môi phƣơng pháp hấp phụ Vì vậy, khóa luận mình, xin trình bày nghiên cứu việc tách loại thori khỏi dung dịch đất hiếm, giai đoạn tiền tinh chế đất việc sử dụng hạt hấp phụ: Alginate chứa amin N1923 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ NỘI DUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan thori 1.1.1 Nguồn thori tự nhiên Theo nguồn tài liệu “Thori, tài nguyên nhiên liệu , hóa học công nghệ” M.Atomizdat năm 1960 đặc điểm địa hóa khóa vật thori lần đƣơc V.I Vernatski nghiên cứu năm 1924-1934, phổ biến thori tự nhiên đứng vị trí số 35 vỏ trái đất, nhỏ khoảng lần so với kim loại thông thƣờng nhƣ chì, nhƣng nhiều nhiều lần so với kim loại nhƣ Sb, Bi, Hg, Mo Ag Hàm lƣợng trung bình thori vỏ trái đất theo đánh giá nhà nghiên cứu khác đạt từ đến 1,5x10-3% Theo K.Frondel [26] hàm lƣợng trung bình thori phần vỏ trái đất xấp xỉ ngƣỡng 1,2x10-3% Trong tự nhiên, thori không nằm riêng biệt dạng định nào, thƣờng nằm phân tán dải rác khoáng vật tập trung trở thành thành phần khoáng vật phụ nhƣ quặng monazite, ortit, zircon, thorit, apatit, bastnasite, xenotime… Thori quặng đất nhƣ monazite, bastnasite xenotime có thành phần không đồng Tùy vào đặc điểm phong hóa loại mà hàm lƣợng thori khoáng vật khác Hiện tại, có khoảng 120 loại khoáng vật thori chứa thori đƣợc tìm chủ yếu khoáng vật silicat, oxit đơn giản phức hợp (niobo-tantalat, titanat, titano-nioba tantalat), photphat cacbonat (flocacbonat).Thori không tạo hợp chất sunfua, selenna, florua, vanadat, wolfamat Phần lớn khoáng vật chứa thori thuộc loại Các loại hoáng v t chứa thori h nh sau: - Monazite: (La, Ce, Nd Th )PO4 đó: chứa 2,5-12% REEs, 28% photphat 3,5-10% ThO2, 1% UO2 Nguyên nhân giao động hàm lƣợng thori uran monazite chƣa đƣợc giải thích cụ thể Tuy nhiên, tƣơng quan hàm lƣợng hai thành phần thori uran đƣợc giải thích yếu tố điều kiện địa hóa học Trong tự nhiên, monazite đƣợc tạo thành magma granit, hàm lƣợng thori cao hàm lƣợng uran từ 10-60 lần LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ - Treralit phát năm 1952 Ấn Độ nhƣng đƣợc khai thác sử dụng công nghiệp Treralit đƣợc xem nhƣ dạng monazite giàu Th, U Hàm lƣợng ThO2 lên đến 19-33%, UO2 hàm lƣợng đạt 4-6 Treralit có công thức khoáng học (Th,Ca,Ce)(PO4, SiO4 theo Frondel Theo E.Heinrich treralit silicophotphat kiểu ABO4 Trong A Th,RE,Ca, U, Fe, Al, Pb H2O; B P, Si - Thorit: công thức ThSiO4 chứa 70 ThO2 tạp chất nhƣ Fe, U, RE lƣợng nhỏ Ca, Mg, Pb, P, Ta, Ti, Zr, Al, Sn Thorit có dạng khác nhƣ: uranothorit chứa 5-20% U, Ferithorit, oranfit, hydrothorit ThSiO4.4H2O, thoriunit Th2U(SiO4).6H2O Theo C.F Davidson[26] Thorit khoáng vật phụ đặc trƣng penratit, ganit migmatit Thori có mặt granit chứa thiếc granit chứa Columbit Nigieria Syenit nephelin Thorit tồn granitoit Trung Thiên Sơn, Alasca Một số cacbonatit tạo thành biến chất trao đổi-tiếp xúc, mạch nhiệt dịch sa khoáng - Thoriamit: (Th,U)O2 chứa 45-93% ThO2 đồng hình với uraninit Đặc trƣng thoriamit tỷ lệ ThO2 UO2 giao động từ 5-20% Dạng uranothriamit chứa 50% UO2, aldamit chứa 15-20% UO2 (ThO2:UO2 từ 5-6) Nguồn quặng thoriamit Th U ra, chứa lƣợng từ 8-13 đất hiếm, 13% chì Ngoài có Fe, Zr, Ca, Mg, Mn, He Thoriamit chứa nhiều uran bền có tƣợng oxi hóa uran từ U4+ thành U6+ Thoriamit thƣờng gặp pecnazite có liên quan đến synenit, có cacbonatit, scano sa khoáng - Ngoài có: bastnasite, xenotime, zircon… Ở Việt Nam, thori kèm chủ yếu khoáng vật monazite có sa khoáng ven biển từ Thanh Hóa đến Bình Thuận Thori với Uran mỏ đất Nậm Xe, Đông Pao, Mƣờng Hum Thori có khoáng vật Ortit mỏ Đông Sơn Quyền, zirtholit, uranit…ở Thanh Sơn- Phú Thọ… Sự kèm thori với nguyên tố đất đƣợc diễn toàn trình tinh chế tinh quặng đất hiếm, nhƣ trình tinh thu hồi đất riêng rẽ nguyên tố Quá trình gồm giai đoạn sau: LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ - Giai đoạn phân hủy tinh quặng thu nhận hợp chất chứa thori đất dạng muối dễ hòa tan; - Chuyển dạng muối dễ hòa tan thori đất vào dạng dung dịch cách hòa tách với nƣớc; - Tách thori đất khỏi photpho - Tách, phân chia thori đất 1.1.2 Tính chất hóa lý thori a Tính chất vật lý[4] Các số vật lý quan trọng thori: Bảng Các số vật lý thori Tính chất Đơn vị Số thứ tự nguyên tử Giá trị 90 Trọng lƣợng nguyên tử ĐvC 232,05 Thể tích nguyên tử 25oC cm3/g 19,84 Đƣờng kính nguyên tử Å 3,59 Số phối trí 12 Cấu hình electron 6d27s2 Tiết diện ngang hấp phụ notron nhiệt Barn 7,57 Nhiệt độ nóng chảy o 1750 Nhiệt độ sôi o 3500 Nhiệt lƣợng nóng chảy Kcal/mol 4,6 Nhiệt lƣợng bay Kcal/mol 130-177 Nhiệt dung riêng Kcal/mol.độ 6,5-6,61 Entropi Cal/mol 13,6±0,8 Độ dẫn nhiệt Cal/cm.s.độ 0,090-0,106 C C b Tính chất hóa học[4] Trƣớc đây, thori đƣợc xếp vào phân nhóm 2, nhóm IV hệ thống tuần hoàn nguyên tố, thấy giống nhƣ Ti, Zr, Hf Những nghiên cứu tính chất hóa học thori xác định vị trí nguyên tố hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học thuộc nhóm actinoit với số thứ tự 90 Thori đất có tính chất hóa lý 10 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 0,1 đến 0,5 M Nồng độ [H+] 1,3 M lƣợng thori đƣợc tách khỏi dung dịch giảm mạnh, nồng độ axit cao khả tách k m Điều giải thích nồng độ axit tăng dẫn đến lƣợng ion SO42- dung dịch tăng, làm tăng trình tạo phức amin N1923 thori dung dịch Khi nồng độ axit từ 0,5 đến 1,0 M có trình bão hòa tạo phức thori N1923 Khi nồng độ [H+] từ 1,0 đến 1,3 M có cạnh tranh trình tạo phức phá bỏ dạng phức bền với N1923.Cơ chế nhƣ sau: 4[RNH3]4Th(SO4)4 H+ 4[RNH3+]HSO4- + Th(SO4)44- (19) Hình 20: Ảnh hƣởng nồng độ [H+] lên trình xử lý thori từ dung dịch Bảng 9: Ảnh hƣởng nồng độ [H+] lên trình xử lý thori từ dung dịch Nồng độ [H+] (M) Lƣợng Th hấp phụ cho 1ml N1923 (mg) 0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 48,56 49,28 51,32 62,48 65,66 40,15 10,36 3.2.5 Ảnh hƣởng nồng độ thori lên trình hấp phụ thori từ dung dịch Nồng độ dung dịch thori yếu tố quan trọng trình xử lý Kết cho thấy ml amin N1923, nồng độ H+ đạt 0,5 M, thời gian hấp phụ 60 phút, nhiệt độ môi trƣờng từ 25-30 oC lƣợng thori hấp phụ vào hạt hầu nhƣ biến đổi, lƣợng thori hấp phụ vào hạt đạt cỡ 62±3 mg thori/N1923 Kết đƣợc thể bảng 10 nhƣ sau: 47 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ Bảng 10 Ảnh hƣởng nồng độ thori lên lƣợng thori đƣợc hấp phụ hạt NAC Nồng độ Th (mg/L 100 200 300 500 1000 1500 65,85 65,55 63,98 64,41 65,50 Lƣợng thori bị hấp phụ tính cho 1ml N1923 62,55 (mg) Kết luận ta thu đƣợc điều kiện làm việc tốt hạt NAC nhƣ sau: - Thời gian cân bằng: 60 phút; - Nồng độ H tốt nhất: 0,5 – 1M; - Nồng độ thori ảnh hƣởng đến trình hấp phụ 3.3 Nghiên cứu trình giải hấp phụ hạt NAC đánh giá khả tái sử dụng hạt NAC Nhƣ thể mục 3.2.1 môi trƣờng sử dụng để giải hấp phụ thori từ hạt NAC môi trƣờng clorua Do đó, ta sử dụng dung dịch axit clohidric để giải hấp phụ thori từ hạt NAC Quá trình giải hấp phụ thori khỏi hạt NAC diễn theo chế trình giải hấp phụ Quá trình diễn nhƣ sau:  Quá trình khuấy trộn đƣa axit HCl tiến tới bề mặt biên hạt NAC;  HCl (ion H+, Cl- đƣợc tiến tới bề mặt hạt NAC;  Ion H+, Cl- tiến vào lỗ hạt NAC;  Tại lỗ mao quản hạt NAC, ion H+, Cl- tiếp xúc với phức Th-N1923-SO42phá vỡ liên kết Tạo thành ThCl4 dạng dung dịch;  ThCl4 đƣợc đƣa đến bền mặt hạt NAC;  ThCl4 từ bề mặt hạt NAC di chuyển đến vùng biên quanh hạt NAC;  ThCl4 môi trƣờng 3.3.1 Ảnh hƣởng thời gian lên trình giải hấp phụ thori khỏi hạt NAC Điều kiện thí nghiệm: - Tốc độ khuấy trộn 100-200 vòng/phút; - Thể tích dung dịch HCl 1M: lít; - Hạt NAC 12 g/L có tỷ lệ theo khối lƣợng N1923 AG 2/5 (2,5 ml N1923) hấp phụ bão hòa thori dung dịch; - Nhiệt độ thí nghiệm: nhiệt độ phòng < 30 oC 48 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ ết đƣợc hình 21 nhƣ sau: - Thời gian tiếp xúc từ đến 30 phút, lƣợng thori đƣợc giải hấp phụ khỏi hạt tăng mạnh Quá trình giải hấp phụ diễn thuận lợi - Thời gian tiếp xúc từ 30 phút đến 120 phút, lƣợng thori đƣợc đƣa khỏi hạt diễn chậm, thay đổi không nhiều - Thời gian tiếp xúc ≥ 120 phút, lƣợng thori đƣợc giải hấp khỏi hạt NAC hầu nhƣ hoàn toàn Nhƣ vậy, sau 120 phút tiếp xúc pha hạt NAC dung dịch HCl, lƣợng thori đƣợc giải hấp phụ khỏi hạt NAC gần nhƣ hoàn toàn, đạt cực đại Hình 21: Ảnh hƣởng thời gian lên trình giải hấp phụ thori khỏi hạt NAC Bảng 11 Ảnh hƣởng thời gian tiếp xúc hạt NAC dung dịch HCl lên lƣợng thori đƣợc giải hấp phụ khỏi hạt NAC Thời gian(phút) Nồng độ thori (mg/L) 10 20 30 60 120 180 240 300 360 420 55,4 72,3 78,9 83,3 86,9 87 87,6 87,6 87,5 86,4 11,8 144,6 157,8 166,6 173,8 174 175,2 175,2 175 172,8 Lƣợng thori giải hấp phụ (mg) 49 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 3.3.2 Ảnh hƣởng nồng độ HCl lên trình giải hấp phụ thori từ hạt NAC Nồng độ dung dịch HCl ảnh hƣởng nhiều đến trình giải hấp phụ thori từ hạt Hình 22 rằng: - Khi nồng độ dung dịch HCl tăng từ 0,1 M đến 0,3 M: lƣợng thori đƣợc giải hấp phụ khỏi hạt NAC không đáng kể; - Nồng độ dung dịch HCl từ 0,3 đến M: lƣợng thori đƣợc giải hấp phụ khỏi hạt NAC tăng mạnh; - Nồng độ dung dịch HCl từ đến 1,5 M: lƣợng thori đƣợc giải hấp phụ khỏi hạt NAC giữ ổn định, nhiều biến động; - Nồng độ axit HCl >1,5 M: lƣợng thori giải hấp phụ khỏi hạt NAC giảm dần Nhƣ vậy, nồng độ axit HCl tốt cho trình giải hấp phụ từ đến 1,5M Kết cụ thể đƣợc bảng 10 hình 22 Hình 22 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch HCl lên trình giải hấp phụ thori Bảng 12: Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch HCl lên khả giải hấp phụ hạt CHCl(M) 0,1 mTh (mg) 1,26 0,2 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 1,70 2,14 7,75 10,93 11,10 10,45 50 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 3.3.3 Khảo sát số lần giải hấp phụ hạt NAC tốt Tƣơng tự nhƣ trình khác, với hạt NAC, ta cần xác định số lần giải hấp phụ phù hợp Hạt NAC trƣớc hấp phụ có kích thƣớc 2±0,5 mm Hạt sau hấp phụ, kích thƣớc hạt giảm dần, hạt trở nên biến dạng kích thƣớc thu nhỏ 1,5±0,5 mm Hạt trở nên khô cứng trƣớc Sau hấp phụ, hạt trở nên đục dần Axit có nồng độ cao, hạt trở nên trắng, hạt cứng, dễ bị phá hủy Vì vậy, tiến hành thử nghiệm với việc sử dụng axit HCl có nồng độ thấp để tiến hành giải hấp phụ Ta sử dụng dung dịch HCl 0,5 M để tiến hành trình Kết bảng 13 nhƣ sau: (hạt NAC – dung dịch AG 12 g/L, tỷ lệ N1923/AG (g/g): 2/5 đƣợc hấp phụ thori từ dung dịch thori sunphat) Bảng 13: Ảnh hƣởng số lần giải hấp phụ đến khả giải hấp phụ hạt NAC Tồng lƣợng Lƣợng thori Lƣợng thori Lƣợng thori thori hạt NAC giải hấp phụ giải hấp phụ giải hấp phụ hấp phụ (mg) lần 1(mg) lần 2(mg) lần 3(mg) Nồng độ HCl 0,5M 12,3 8,64 1,25 0,74 Nồng độ HCl 1,0M 12,3 11,95 0,3 Nồng độ HCl 1,5M 12,3 12,05 0,2 Hạt NAC - Dung dich HCl 0,5 M: sau lần giải hấp phụ lƣợng thori đƣợc giải hấp phụ khỏi hạt đạt: 10,65 mg (86,58 - lƣợng thori đƣợc hấp phụ vào hạt NAC); Dung dịch HCl 1,0 M: sau lần giải hấp phụ lƣợng thori giải đƣợc khỏi hạt đạt 11,95 mg (97,15% so với lƣợng thori đƣợc hấp phụ vào hạt NAC), Sau lần giải hấp phụ thứ lƣợng thori đƣợc giải hấp đạt 11,95 0,3= 12,25 (đạt 99,96% so với lƣợng thori đƣợc hấp phụ vào hạt), - Với dung dịch HCl 1,5 M: sau lần giải hấp phụ, lƣợng thori đƣợc giải hấp đạt 12,05 mg (đạt 97,97 lƣợng thori hấp phụ vào hạt), Sau lần giải hấp phụ thứ lƣợng thori đƣợc giải hấp đạt 12,05 0,2= 12,25 mg (đạt 99,96% so với lƣợng thori đƣợc hấp phụ vào hạt ban đầu) Kết luận: Dung dịch HCl có nồng độ thấp < M, giải hấp phụ hoàn toàn thori từ hạt NAC Dung dịch HCl M đến 1,5 M tốt để giải hấp phụ, giải hấp phụ từ lần đầu tiên, đạt > 97 51 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 3.3.4 Đánh giá độ bền hạt NAC khả tái sử dụng Hạt NAC đƣợc chế tạo từ dung dịch AG 12 g/L, tỷ lệ amin N1923/AG (g/g) 2/5 đƣợc đánh giá có độ bền học tốt, bền hóa học tốt Để đánh giá mức độ thành công việc chế tạo hạt, ta cần kiểm tra khả tái sử dụng hạt Hạt NAC đƣợc tiến hành cho hấp phụ thori từ dung dịch thori sunphat giải hấp phụ liên tục axit HCl 1,5 M Kết đƣợc bảng số 14 nhƣ sau: Bảng 14: Khảo sát khả tái sử dụng hạt NAC STT Hạt NAC Lƣợng thori Lƣợng thori giải Lƣợng thori hấp phụ (mg) hấp phụ (mg) hạt (mg) NAC chứa 0,2 ml N1923 12,54 12,22 0,32 NAC chứa 0,2 ml N1923 12,34 12,00 0,34 NAC chứa 0,2 ml N1923 11,82 11,68 0,16 NAC chứa 0,2 ml N1923 11,57 11,33 0,24 NAC chứa 0,2 ml N1923 10,94 10,78 0,17 NAC chứa 0,2 ml N1923 10,42 10,7 -0,28 NAC chứa 0,2 ml N1923 9,20 9,63 -0,43 NAC chứa 0,2 ml N1923 9,83 10,00 -0,17 NAC chứa 0,2 ml N1923 9,33 9,47 -0,14 10 NAC chứa 0,2 ml N1923 10,05 10,08 -0,03 Nhƣ sau 10 lần hấp phụ tổng lƣợng thori đƣợc hấp phụ vào hạt NAC là: mhấp phụ = 12,54+12,34+11,82+11,57+10,94+10,42+9,20+9,83+9,33+10,05=108,04 mg Sau 10 lần giải hấp phụ, tổng lƣợng thori đƣợc giải hấp phụ khỏi hạt NAC là: mghp = 12,22+12,00+11,68+11,33+10,78+10,70+9,63+10,00+ 9,47+10,08= 107,89 mg, Nhƣ vậy, sau 10 lần hấp phụ giải hấp phụ liên tục, lƣợng thori lại hạt ∆m = 108,04-107,89= 0,15 mg, Tuy nhiên, sau 10 lần hấp phụ, dung lƣợng hạt lại là: H m10 10 ,05 100 %  100 %  80 ,14 % m1 12 ,54 52 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ Sau 10 lần, dung lƣợng hấp phụ lại hạt NAC đạt 80% so với dung lƣợng hấp phụ ban đầu Trong đó, lƣợng thori lại hạt 0,15 mg (1,2 % so với lƣợng thori ban đầu đƣợc hấp phụ vào hạt) Vì vậy, nguyên nhân khác dẫn đến giảm dung lƣợng hấp phụ hạt NAC, Hạt sau hấp phụ đƣợc đƣa kiểm tra việc chụp SEM Kết nhƣ sau: (a) (b) Hình 23a,b: Ảnh SEM hạt NAC trƣớc hấp phụ thori (a) (b) Hình 24a,b: Ảnh SEM hạt NAC sau hấp phụ 10 lần Từ hình 23và 24 ta thấy, sau 10 lần hấp thụ, bề mặt hạt NAC trở nên mịn Bề mặt hạt bị biến dạng, lỗ mao quản bề mặt hạt trở nên biến dạng nên ảnh hƣởng đến trình hấp phụ hạt tạo phức bền N1923 với thori Hạt NAC sau sử dụng sử dụng nhƣ loại vật liệu lƣu trữ, cố định thori, với mục đích quản lý chất thải phóng xạ Tuy nhiên, nhƣ dẫn đến 53 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ tƣợng mát amin Do vậy, tiến hành thử nghiệm thu hồi dung môi amin N1923 có hạt cách: hạt sau hấp phụ giải hấp phụ đƣợc ngâm phá hủy axit HCl 5M (hạt trở nên cứng giòn), nghiền nhỏ hạt ngâm chiết axit HCl 1M, Kiểm tra lƣợng amin thu lại đƣợc, amin thu hồi đạt 80 lƣợng amin ban đầu 3.4 Nghiên cứu ứng dụng hạt NAC cho tách loại thori dung dịch đất 3.4.1 Hấp phụ thori ung ịch chứa nguyên tố đất Nguyên tố Nd tinh khiết (99,9%) đƣợc sử dụng để khảo sát Nd đƣợc thêm vào dung dịch thori tinh khiết để khảo sát ảnh hƣởng đơn nguyên tố Kết đƣợc bảng 15 nhƣ sau: Bảng 15: Ảnh hƣởng Nd lên trình hấp phụ thori từ dung dịch Hạt NAC - Tỷ lệ Lƣợng Th Lƣợng Nd Lƣợng Th Lƣợng Nd N1923/AG theo khối hấp thụ hấp thụ rửa hấp thụ rửa hấp thụ lƣợng (g/g) (mg) (mg) (mg) (mg) – hấp phụ Th 1,7 1,7 2/5– hấp phụ Th 7,2 0,05 – hấp phụ Nd 31,70 31,50 2/5- hấp phụ Nd 22,50 22,50 1,55 30,52 1,53 30,5 2/5 7,02 22,24 0,36 21,76 STT Bảng 15 cho ta thấy: Hạt NAC có khả hấp phụ nhiều cấu tử khác Với nguyên tố đất hiếm, dung lƣợng hạt NAC với Th không ảnh hƣởng Tuy nhiên, trình xử lý thori lƣợng tƣơng đối lớn Nd đƣợc hạt hấp phụ gây thất thoát Nd dung dịch, làm ảnh hƣởng đến trình thu hồi xử lý Nd nhƣ thori sau Do vậy, ta tiến hành rửa hạt NAC axit sunphuric M Kêt cho ta thấy: với hạt amin N1923, Nd thori đƣợc rửa khỏi hạt NAC gần nhƣ hoàn toàn Hạt có amin, Nd đƣợc rửa gần nhƣ hoàn toàn đồng thời thori hầu nhƣ không đƣợc rửa khỏi hạt Có thể khẳng định N1923 có tính chọn lọc cao với Th, tƣơng tác với Nd phức liên kết Th N1923 bền vững 54 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ (a) (b) Hình 25a,b: Hạt NAC trƣớc vào sau hấp phụ dung dịch hỗn hợp Th Nd Từ hình 25a,b ta thấy rõ biến đổi hạt NAC sau hấp phụ hỗn hợp Th Nd từ dung dịch, hạt ngả màu tím nhạt- màu đặc trƣng Nd dung dịch 3.4.2 Hấp phụ thori ung ịch chứa đa ngu n tố đất Dung dịch giả gồm Sm, Eu, Gd thori đƣợc chuẩn bị việc pha trộn dung dịch SEG ( độ 99,9%, đƣợc lấy từ hệ chiết tách tinh chế đất – RTTC – Viện Công nghệ xạ hiếm) thori (đƣợc lấy từ trung tâm Công nghệ Nhiên liệu phóng xạ- Viện Công nghệ xạ hiếm) – MG1 Mẫu giả thứ hai gồm nhiều nguyên tố đƣợc chuẩn bị tƣơng tự nhƣ trên, SEG có lƣợng nguyên tố khác nhƣ La, Ce, Nd bên cạnh thori (MG2- nguyên tố gần nhƣ tƣơng tự với mẫu thực) Thành phần mẫu giả nhƣ sau: Bảng 16: Thành phần nguyên tố mẫu giả Thành phần La Ce Pr Nd MG1(mg/L) MG2(mg/L) 1.2 1993.2 Sm Eu Gd Th 3826 886.1 1537 105 666.3 150.6 306.4 103.2 Quá trình hấp phụ diễn nhƣ bình thƣờng, thời gian hấp phụ 60 phút, thời gian rửa hạt 120 phút thời gian giải hấp phụ 120 phút Ta thu đƣợc kết nhƣ sau:  Với mẫu giả 1: Bảng 17 Thành phần mẫu giả mẫu xử lý hạt NAC 55 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ Thành phần Sm Eu Gd Ca U Th Feed (mg/l) 3826 886,1 1537 6,5 1,5 105 B31(mg/l) 1633,1 361,2 623,6 167,9 19,1 B32(mg/l) 221,2 39,3 75 21,6 0,4 B33(mg/l) 24 4,5 7,9 79,6 m0(mg) 191,3 44,305 76,85 0,325 0,075 10,5 m1(mg) 163,31 36,12 62,36 16,79 1,91 m2(mg) 22,12 3,93 7,5 2,16 0,04 m3(mg) 2,4 0,45 0,79 0,6 7,96 mhp(mg) 24,52 4,38 8,29 2,76 mhp0(mg) 27,99 8,185 14,49 -16,465 0,075 8,59 Các ký hiệu: - Feed: mẫu đầu dùng để xử lý (mg/L); - B (B31, B32, B33): Mẫu thí nghiệm lần lƣợt từ sau hấp phụ, sau rửa hấp phụ sau giải hấp phụ (mg/L); - m0, m1, m2, m3: khối lƣợng thành phần tính có dung dịch từ feed, B31, B32, B33 (mg); - mhp, mhp0: lƣợng thori hấp phụ vào hạt tính sau rửa giải hấp phụ lƣợng thori hấp phụ vào hạt ban đầu (mg) Từ bảng 17, ta thấy rằng, lƣợng thori đƣợc hấp phụ vào hạt rửa hấp phụ khỏi hạt hầu nhƣ không khác biệt so với hấp phụ đơn nguyên tố thori hấp phụ thori có Nd  Với mẫu giả 2: Bảng 18 Thành phần mẫu giả mẫu xử lý hạt NAC Thành phần La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Ca U Th Feed(mg/l) 1,2 1993,2 666,3 150,6 306,4 10,3 103,2 B21(mg/l) 0,3 0,7 1,7 680,6 235,8 47,9 106,3 190,4 21,9 B22(mg/l) 1,3 2,5 0,6 94,2 35 7,1 14,1 18,5 0,4 B23(mg/l) 0 11,8 4,5 0,9 1,8 5,4 79,1 0,06 0,15 0,3 99,66 33,315 7,53 15,32 0,515 10,32 (mg/L) m0(mg) 56 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ m1(mg) 0,03 0,07 0,17 68,06 23,58 4,79 10,63 19,04 2,19 m2(mg) 0,13 0,25 0,06 9,42 3,5 0,71 1,41 1,85 0,04 m3(mg) 0 1,18 0,45 0,09 0,18 0,54 7,91 mhp(mg) 0,13 0,25 0,06 10,6 3,95 0,8 1,59 2,39 7,95 mhp0(mg) 0,03 0,08 0,13 31,6 9,735 2,74 4,69 -18,525 8,13 Các ký hiệu tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp mẫu giả Đây mẫu đƣợc pha có nguyên tố nhƣ mẫu thực.Theo bảng 18, ta dễ dàng nhận rằng, dung lƣợng hạt thori hầu nhƣ không đổi Các cấu tử khác đƣợc rửa khỏi hạt gần nhƣ hoàn toàn 3.4.3 Ứng dụng hấp phụ thori từ dung dịch đất thực Hệ dung dịch thực đƣợc chuẩn bị để sử dụng dung dịch đất thu đƣợc từ trình thủy luyện quặng monazit Dung dịch có mặt ions SO42- có mặt ion PO43-, Với môi trƣờng photphat, nồng độ H+ dung dịch < 0,3 M có tƣợng kết tủa đất photphat thori photphat Do vậy, nồng độ H+ dung dịch nằm khoảng nồng độ H+ tốt để hạt NAC làm việc Thành phần dung dịch gồm: Bảng 19: Thành phần tinh quặng sau hòa tách (mẫu thực) Thành La Ce Pr Nd Sm Eu Gd 15237,6 25485,1 3022,7 9396,9 1806,7 76,2 1405,4 459 1559 BM11 5930 10943,6 1307 4285,2 854,7 29,7 597,7 214 664 BM12 525,6 1114,2 130 472,4 85,5 3,4 57,9 18,6 21,6 BM13 68,9 115,2 13,1 39,6 8,3 0,5 5,9 1,8 64,8 m0 761,88 1274,25 151,13 469,84 90,33 3,81 70,27 22,95 77,95 m1 593 1094,36 130,7 428,52 85,47 2,97 59,77 21,4 66,4 m2 52,56 111,42 13 47,24 8,55 0,34 5,79 1,86 2,16 m3 6,89 11,52 1,31 3,96 0,83 0,05 0,59 0,18 6,48 mhp0 168,88 179,89 20,43 41,32 4,86 0,84 10,5 1,55 11,55 mhp 59,45 122,94 14,31 51,2 9,38 0,39 6,38 2,04 8,64 phần C (mg/l) U Th Theo bảng 19, ta thấy dung lƣợng hạt NAC không bị ảnh hƣởng nguyên tố khác dung dịch nhƣ có mặt môi trƣờng photphat Tuy nhiên, lƣợng thori giải hấp phụ khỏi hạt lại giảm đột ngột Nguyên nhân tƣợng thori đất bị kết tủa dạng photphat bên hạt 57 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, thu đƣợc số kết nhƣ sau: Đã chế tạo đƣợc hạt alginate chứa amin N1923 (NAC) với chế độ nhƣ sau: - Thời gian hình thành hạt: 30 phút sau nhỏ hạt hoàn thành; - Nồng độ dung dịch alginate (AG) tốt nhất: 12 g/L; - Tỷ lệ theo khối lƣợng N1923 AG tốt nhất: 2/5; - Nhiệt độ tốt cho trình chế tạo nhƣ sử dụng hạt 300 m2/g AG; Tìm đƣợc điều kiện làm việc tốt cho hạt NAC với điều kiện sau: - Thời gian cân hấp phụ thori hạt đạt 60 phút; - Nồng độ [H+] tốt từ 0,5 đến M; - Dung lƣợng hạt không ảnh hƣởng tác nhân bên nhƣ nguyên tố tạp chất, hay anion khác môi trƣờng Dung lƣợng cực đại hạt đạt > 60 mgTh/1 ml N1923 cao nhiều so với phƣơng pháp chiết tách dung môi sử dụng amin N1923: 18-20 mgTh/1 mL N1923 Tìm đƣợc điều kiện giải hấp phụ tốt nhất: - Thời gian giải hấp phụ tốt 120 phút; - Nồng độ HCl tốt cho trình giải hấp: đến 1,5 M Lƣợng thori đƣợc giải hấp khỏi hạt NAC > 93 % so với lƣợng thori đƣợc hấp phụ vào hạt - Hạt có độ bền học hóa học tốt Có khả tái sử dụng cao, dung lƣợng hạt ổn định Sau 10 lần liên tục sử dụng tái sinh, dung lƣợng hạt >80% Hạt sau xử lý thu hồi dung môi thu lại đƣợc 80 lƣợng dung môi amin ban đầu sử dụng để tạo hạt - Dung lƣợng hạt NAC hầu nhƣ không bị ảnh hƣởng tác nhân khác dung dịch nhƣ (tạp chất, nguyên tố đất ) Các tạp chất nguyên tốc khác đƣợc hấp phụ vào hạt liên kết amin N1923, chúng dễ dàng đƣợc rửa để tách khỏi hạt axit H2SO4 Qua đó, mở triển vọng tinh chế thori sạch, sử dụng cho công nghệ hạt nhân tƣơng lai 58 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Lê Bá Thuận Xử lý ch bi n quặng đất hi m Việt Nam Báo cáo tổng kết kết thực đề tài hợp tác KHCN theo nghị định thƣ Việt Nam – Hàn Quốc, Hà Nội, 2007 Lê Bá Thuận Nghiên cứu công nghệ xử lý tinh quặng đất hi m Yên Phú phương pháp iềm phân chia số nguyên tố đất hi m nặng ch y u từ tổng đất hi m Yên Phú phương pháp hi t Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ, BO/01/03-03, Hà Nội, 2003 Nguyễn Bin Các trình thi t bị công nghệ hóa chất thực phẩm, t p NXB khoa học kỹ thuật Phạm Đức Roãn, Nguyễn Thế Ngôn Hóa học nguyên tố hi m hóa phóng xạ Nhà xuất Đại học Sƣ phạm, Hà Nội, 2008 Tài liệu tiếng Anh Adavan Kiliyankil Vipin, Baiyang Hu, Bunshi Fugetsu Prussian blue caged in alginate/calcium beads as adsorbents for removal of cesium ions from contaminated water.Journal of Hazardous Materials 258– 259 (93– 101), 2013 Duong.T.T.Trang, Lee Byeong Kyu Determining contamination level of heavy metals in road dust from busy traffic areas with different characteristics J Environ.Manage, 2011 Googerdchian Fahimeh, Moheb Arman, Emadi Rahmatollah Lead sorption properties of nanohydroxyapatiteealginate composite adsorbents Chem Eng J 200e202, 471e479, 2012 Haghseresht.F, Lu.G.Q Adsorption characteristics of phenolic compounds onto coal-reject-derived adsorbents, Energy Fuel 12,1998 Hitoshi Mimura Development of Selective Separation method of Nuclear Rare Metals by Highly Functional Xerogels Tohoku University, 2014 10 Ho.Y.S, Huang.C.T, Huang.H.W Equilibrium sorption isotherm for metal ions on tree fern, Process Biochem 37, 1421e1430, 2002 59 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 11 Hyun Gyu Park, Myeong Yun Chae, Novel type of alginate gel-based adsorbents for heavy metal removal, Journal of Chemical Technology and Biotechnology Volume 79, Issue 10, pages 1080–1083, October 2004 12 Ibáñez.J.P, Umetsu.Y Potential of protonated alginate beads for heavy metals uptake Hydrometallurgy 64, 89e99, 2002 13 Idris.A, Ismail.N.S.M, Hassan.N, Misran.E, Ngomsik.A.F Synthesis of magnetic alginate beads based on maghemite nanoparticles for Pb(II) removal in aqueous solution J Ind Eng Chem 18, 1582e1589, 2012 14 Issabayeva.G, Aroua.M.K, Sulaiman.N.M.N Removal of lead from aqueous solutions on palm shell activated carbon Bioresour Technol 97, 2350e2355, 2006 15 Ji Yun Wang, Yao Jin, Rui Xie, Jie Yi Liu, Xiao Jie Ju, Tao Meng, Liang Yin Chu Novel calcium-alginate capsules with aqueous core and thermo-responsive membrane Journal of Colloid and Interface Science 353 (61–68), 2011 16 Jeon.C, Park.J.Y, Yoo.Y.J Characteristics of metal removal using carboxylated alginic acid, Water Res 36, 1814e1824, 2002 17 Jeon.C, Park.J.Y, Yoo.Y.J Novel immobilization of alginic acid for heavy metal removal Biochem, Eng J 11, 159e166, 2002 18 Jian Ping Wang, Xing Xiang Zhang, Xue Chen Wang Preparation, characterization and permeation kinetics description of calcium alginate macro – capsules containing shape-stablize phase change materials Renewable Energy 36, 984e2991, 2011 19 K R Hall, L C Eagleton, Andreas Acrivos, Theodore Vermeulen Pore- and solid-diffusion kinetics in fixed-bed adsorption under constant-pattern conditions, Ind Eng Chem Fund 5,1966 20 Khoo.K.M, Ting.Y.P Biosorption of gold by immobilized fungal biomass, Biochem Eng J 8, 51e59, 2001 21 Koyama K, Seki.M Cultivation of yeast and plant cells entrapped in the lowviscous liquid-core of an alginate membrane capsule prepared using polyethylene glycol J Biosci Bioeng 97, 111e118, 2004 60 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ 22 Lacour.S, Bollinger.J.C, Serpaud.B, Chantron P, Arcos.R Removal of heavy metals in industrial wastewaters by ion-exchanger grafted textiles Anal Chim Acta 428, 121e132, 2001 23 Liu.Z, Zhang F.S Removal of lead from water using biochars prepared from hydrothermal liquefaction of biomass J Hazard Mater 167, 933e939, 2009 24 M.Atomizdat Thorium, Resource of material, chemistry and technology 1960 25 M Eskandari Nasab Solvent extraction of uraium (VI) and thorium (IV) with neutral organophosphorus and amine ligands Fuel 116, (595-600), 2014 26 Soosan Hadjialirezaei, Berit Lokensgard Strand Coating of alginate capsules Norwegian University of Science and Technology, Faculty of Natural Sciences and Technology Department of Biotechnology, Trondheim, June 2013 27 Takeshi Gotoh, Keiei Matsushima, Ken-Ichi Kikuchi Preparation of alginate echitosan hybrid gel beads and adsorption of divalent metal ions Chemosphere, 2004 28 Xuan-Huong Do, Byeong-Kyu Lee, Removal of Pb2+ using a biochair-alginate capsule in aqueous solution and capsule regeneration, Journal of Environmental Management 131, 375-382, 2013 29 Wilson.K, Yang.H, Seo.C.W, Marshall.W.E Select metal adsorption by activated carbon made from peanut shells Bioresour Technol 97, 2266e, 2270, 2006 30 Zhaowu Zhu, Yoko Pranolo, Chu Yong Cheng Separation of uranium and thorium from rare earths for rare earth production Minerals Engineerig 77 (185-196), 2015 61 [...]... Phƣơng pháp điều chế và ứng dụng hạt alginate chứa dung môi amin và khả năng ứng dụng để tách loại thori khỏi dung dịch đất hiếm 1.3.1 Phƣơng pháp điều chế và ứng dụng hạt alginate Phƣơng pháp sử dụng alginate natri (AG để tạo hệ gel cho việc xử lý, tinh chế các kim loại đã và đang đƣợc nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trên thế giới gin t g [27] Alginate là một polysaccarit anionic đƣợc chiết tách từ tảo... phƣơng án tạo hệ nhũ tƣơng nhƣ sau: - Phƣơng án 1: dung dịch cố định là dung dịch alginate natri, hỗn hợp dung dịch động là hỗn hợp của CaCl2 và amin N1923 Hỗn hợp đƣợc nhỏ vào trong dung dịch alginate và theo nguyên lý thì CaCl2 bao bọc amin N1923 sẽ đƣợc dung dịch AG từ từ đồng hóa và phản ứng để tạo thành lớp vỏ bọc amin ở trong - Phƣơng án 2: dung dịch cố định là dung dịch CaCl2, dung dịch động... Đánh giá tính bền và khả năng tái sử dụng của hạt d Ứng dụng hạt NAC cho hấp phụ thori từ dung dịch đất hiếm Khảo sát ảnh hƣởng của các nguyên tố đất hiếm lên quá trình tách loại thori từ dung dịch - Tiến hành khảo sát thori với đơn nguyên tố (tại đây ta sử dụng Nd); - Tiến hành khảo sát đa nguyên tố (sử dụng dung dịch hỗn hợp thori với các nguyên tố trong nhóm trung SEG) Dung dịch đất hiếm đƣợc chuẩn... Các phƣơng pháp tách loại thori khỏi dung dịch đất hiếm Có ba phƣơng pháp chính tách loại thori khỏi dung dịch đất hiếm đƣợc sử dụng: - Dựa vào sự khác nhau về tính chất thuỷ phân của thori và đất hiếm; - Dựa vào sự khác nhau về độ hoà tan của một số muối; - Quá trình chiết tách và hấp phụ 1.2.1 Phƣơng pháp thủy phân[2] Do thori dễ bị thủy phân hơn các nguyên tố đất hiếm nên có thể tách các hydroxit,... ta sẽ tiến hành tạo hạt alginate chứa amin N1923 bằng phƣơng án 2 tức CaCl2 làm dung dịch cố định và dung dịch hỗn hợp nhũ tƣơng của natri alginate (AG) với amin N1923 sẽ đƣợc nhỏ từ từ vào trong dung dịch để tạo hạt b Tỷ lệ amin N1923 thích hợp cho quá trình tạo hạt Điều kiện thí nghiệm nhƣ sau: 35 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ - Nồng độ dung dịch AG: 12g/L; - Tốc độ khuấy trộn dung dịch: 100-200 vòng/phút;... 2,0 M Dung dịch sau hấp phụ đƣợc tách hạt và đem đi phân tích kiểm tra lƣợng thori còn lại trong dung dịch bằng phƣơng pháp ICP-OES  Ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch thori và đất hiếm lên quá trình hấp phụ 27 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ Khảo sát sự thay đổi của nồng độ thori và dung dịch đất hiếm lên quá trình tách loại Nhƣ trên, dung dịch đất hiếm đƣợc chuẩn bị kỹ lƣỡng trƣớc khi làm thí nghiệm Hạt. .. của hạt đƣợc đánh giá bằng việc hạt alginate chứa dung môi đƣợc hấp phụ và giải hấp phụ liên tục 28 LÊ HẢI SƠN LUẬN VĂN THẠC SỸ CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu quá trình tạo hạt alginate và đặc tính của hạt (NAC) 3.1.1 Hạt alginate không chứa amin N1923 Hạt đƣợc tạo ra đơn thuần theo phản ứng giữa alginate natri và canxi clorua tạo thành canxi alginate và natri clorua: 2Na-alg + CaCl2... đều có những ƣu điểm và nhƣợc điểm riêng, tùy trƣờng hợp tác nhân cũng nhƣ điều kiện thí nghiệm mà ta sử dụng phƣơng pháp nào cho phù hợp 1.3.2 Khả năng ứng dụng hạt alginate - N1923 để tách thori khỏi dung dịch đất hiếm sunphat ơ ch hoạt động c a hạt alginate Hạt alginate kích thƣớc cỡ milimet có cơ chế hoạt động nhƣ các hạt hấp phụ cơ bản Đặc điểm của các loại hạt này [27]: - Hạt có cấu trúc lỗ mao... p đất hiếm trong dung dịch thì một lƣợng khoảng 50 lƣợng thori có trong dung dịch ban đầu sẽ đi vào kết tủa cùng đất hiếm Nhƣ vậy, quá trình tách không triệt để - Kết tủa oxalat 1.2.3 Phƣơng pháp chiết tách dung môi[1],[2] Phƣơng pháp chiết dung môi đƣợc sử dụng để tách loại các tạp chất phóng xạ thori ra khỏi dung dịch hòa tách hỗn hợp sau nung Trong môi trƣờng axit sunfuric thori đƣợc chiết bởi amin. .. của hạt các hạt đƣợc phân thích theo phƣơng pháp BET 2.3 Thực nghiệm 2.3.1 Quy trình tạo hạt alginate có chứa amin bậc 1 N1923 a Quá trình tạo hạt alginate không chứa amin N1923  Điều kiện tạo hạt - Máy khuấy từ có tốc độ từ 100 đến 200 vòng /phút; - Tốc độ nhỏ hạt: 10 mL/phút; - Thời gian tiếp xúc pha: 30 phút sau khi hạt cuối cùng đƣợc nhỏ vào trong dung dịch CaCl2 0,5 M - Sơ đồ quá trình tạo hạt: