چکیده Zr IV مقدمه. ppm

Transcript

1 ١٤٧ نشريه دانشکده فني جلد ۴۰ شماره ۲ تير ماه ۱۳۸۵ از صفحه ۱۴۷ تا ۱۵۵ جداسازی و خالص سازی کاتیونهای زیرکونیوم و هافنیوم از یکدیگر با استفاده از یک روش جدید کروماتوگرافی تبادل یون شهره فاطمی استاديار دانشکده مهندسي شيمي پرديس دانشكده هاي فني دانشگاه تهران علیرضا خانچی استاديار سازمان انرژي اتمي ايران ا زمايشگاه هاي جابر بن حيان سید مسعود کلانتری فارغ التحصيل كارشناسي ارشد دانشکده مهندسي شيمي پرديس دانشكده هاي فني دانشگاه تهران چکیده مقادير ضريب توزيع براي كاتيون هاي (تاريخ دريافت ۸۴/۲/۳ تاريخ تصويب ۸۴/۴/۱۱) Zr IV و Hf IV در محلول هاي حاوي اسيد سولفوريك با غلظت هاي مختلف و همچنين مخلوط حلال ها توسط رزين کاتيوني از نوع پلي استايرن سولفونه شده تعيين شد و بر اساس اين داده ها جداسازي كاتيون هاي مذكور از يكديگر با استفاده از روش كروماتوگرافي تبادل يون مورد بررسي و انجام قرار گرفت. اثر پارامترهاي مختلف مثل دما نوع و مقدار حلال در بستررزين کاتيوني از نوع پلي استايرن سولفونه شده ارزيابي و شرايط مطلوب جداسازي بررسي شد. در نتيجه اسيد سولفوريك ٠/ نرمال براي شستن عمدة زيركونيوم از بستررزين بارگذاري شده و سپس استفاده ازسيستم حلال تشكيل شده از اسيد سولفوريك يك نرمال (دو قسمت حجمي) و متانول (يك قسمت حجمي) براي رانش باقيماندة زيركونيوم موجود در ستون و در انتها اسيد سولفوريك دو نرمال براي خروج هافنيوم با خلوص هسته اي مورد استفاده قرار گرفت. مقدمه واژه های کلیدی: زيركونيوم هافنيوم كروماتوگرافي تبادل يون رزين پلي استايرن سولفونه شده زيركونيوم و هافنيوم عناصري هستند كه خواص شيميايي بسيار مشابهي با يكديگر دارند. اين دو عنصر در ١ معادن هميشه دركنار هم حضور دارند [١]. زيركون و ٢ بادليت كاني هاي مهم اين عناصر مي باشد كه نسبت هافنيوم به زيركونيوم در اين كاني ها بين دو تا سه درصد است [٢-٤]. با توجه به كاربردهاي مختلف زيركونيوم و هافنيوم در صنايع مختلف از جمله صنعت هسته اي تلاش هاي زيادي در جداسازي اين دو عنصر از يكديگر به كار گرفته شده است. بيشترين استفادة زيركونيوم در ساخت غلاف سوخت هسته اي است كه مقدار هافنيوم در ا ن بايستي كمتر از ٠ ppm علت استفاده از باشد. زيركونيوم با خلوص بسيار بالا را مي توان به سطح مقطع ٤ ٣ جذب نوتروني زياد هافنيوم ( بارن ( در مقايسه با زيركونيوم (٠/١٨ بارن) نسبت داد []. وجود مقدار كمي هافنيوم باعث افت شارنوتروني در راكتورهاي هسته اي مي شود. عنصر هافنيوم نيز با خلوص بالا در ساخت ميلة كنترلي راكتور ا ب سبك به كار مي رود كه در توليد انرژي بيشتر ناوهاي دريايي استفاده مي شود[ ٦ ]. تحقيقات برروي جداسازي و خالص سازي زيركونيوم و هافنيوم با تعيين خواص هسته اي اين عناصر از دهة ٠ تا ٦٠ ميلادي شتاب بيشتري به خود گرفت. در دهه هاي بعد خالص سازي هافنيوم نيز همچون زيركونيوم مورد توجه قرار گرفت. براي جداسازي و خالص سازي اين دو عنصر روش هاي ا زمايشگاهي و صنعتي گوناگوني در كشورهاي مختلف ابداع گرديد. به عنوان مثال در ايالات متحده از روش استخراج حلال در جداسازي اين دو عنصر استفاده مي شود[ ٧ ]. حلال هاي به كار رفته مي تواند متيل ايزوبوتيل كتون (MIBK) تري اكتيل ا مين

2 نشريه دانشکده فني جلد ۴۰ شماره ۲ تير ماه ۱۳۸۵ ١٤٨ (TOA) يا تري بوتيل فسفات (TBP) باشد كه اين فرا يند را مي توان توسط تجهيزاتي همچون مخلوط كننده- ته ٧ ٦ نشين كننده ستونهاي پر شده يا همزن دار انجام داد. روش هاي مختلف ديگري نيز در جداسازي اين دو عنصر پيشنهاد شده است كه از مهم ترين ا نها مي توان روش كريستاليزاسيون جزي ي تقطير جزي ي و استخراجي الكتروليز نمك مذاب فيبرهاي متخلخل و كروماتوگرافي تبادل يون را نام برد [٨-١٤]. استفاده از روش تبادل يون در جداسازي عناصر زيركونيوم و هافنيوم براي نخستين بار به دهة ٠ ميلادي ٨ بر مي گردد. استريت و سيبورگ از اسيد هيدروكلريك ٦ مولار براي شستن ستون كروماتوگرافي حاوي يون هاي ٩ Zr IV و Hf IV استفاده كردند [١]. كراوس و مور همين ا زمايش را توسط مخلوط اسيد هيدروفلوريك و اسيد كلريدريك به كمك مبادله كننده هاي ا نيوني مورد بررسي قرار دادند.[١٦] از ا نجا كه خلوص محصول به دست ا مده در روش هاي مذكور چندان مناسب نبود ليستر و دانكن شرح مبسوطي از فرا يندهاي ناپيوسته و نيمه پيوستة تبادل يون با استفاده از اسيدسولفوريك و ١٢ ١١ نيوهام هافمن و ليلي نيز روش هاي ديگر تبادل يون را در جداسازي زيركونيوم و هافنيوم اراي ه كردند كه خلوص زيركونيوم در اين فرا يندها مطلوب بود [١٧-]. در تمامي روش هاي مذكور مساي ل و معضلات متعددي از قبيل زمان طولاني پيچيدگي فرا يند و خلوص پاي ين زيركونيوم و هافنيوم از جنبة عملي انجام دادن اين روش ها را در مقياس صنعتي غير ممكن مي ساخت. به عنوان ١٣ مثال بنديكت و شومب تنها براي خالص سازي ٠/٢٧ گرم از زيركونيوم با خلوص ٩٩ درصد مجبور به استفاده از پنج ليتر شويندة نسبتا پر هزينه اي همچون مخلوط اسيد سيتريك و اسيد نيتريك [٢١]. شدند بررسي ها نشان داده است كه حضور حلال هاي مختلف در فرا يندهاي تبادل يون باعث تغيير و يا اصلاح مقادير ضريب توزيع عناصر مختلف مي شود [٢٢]. روش استفاده از حلال هاي ا لي و يا مخلوط حلال ا لي با فاز ا بي در فرا يندهاي تبادل يون به سالهاي ٦٠-١٩٠ ميلادي برمي گردد و تا كنون پيشرفت هاي چشم گيري در زمينة جداسازي يون هاي مختلف با اين روش حاصل شده است. حضور حلال هاي ا لي در فرا يندهاي تبادل يون باعث تغيير يافتن گزينش ١٤ پذيري يون ها در جذب برروي رزين هاي كاتيوني يا ا نيوني مي شود و بدين ترتيب فرا يند جداسازي به گونه اي اصلاح و مطلوب مي شود. اين پديده كه به اثر ١ CIESE معروف مي باشد درجة ا زادي بالايي را از جنبة اعمال فاز متحرك در بر دارد. حلال هاي ا لي كه معمو لا در اين روش به كار مي رود شامل الكل هاي ا ليفاتيك كتون ها اترها و اسيدهاي ا لي مي باشد. در اين روش يك رزين مبادله كنندة ا نيون يا كاتيون به عنوان فاز ثابت و يك سيستم حلال كه معمو لا شامل مخلوط حلال هاي ا بي و ا لي است به عنوان فاز متحرك به كار برده مي شود.[٢٤ ٢٣] هدف از اين طرح بررسي جداسازي كاتيون هاي Zr IV و Hf IV با استفاده از يك روش كروماتوگرافي جديد بوده و بدين منظور ا زمايش هاي مربوطه در قالب دو بخش جدا از هم انجام شده است. ابتدا با تعيين مقادير ضريب توزيع به روش ناپيوسته تا ثيرات متقابل يونهاي Zr IV و Hf IV در مقابل رزين مبادله كنندة كاتيون (فاز ساكن) از يك طرف و فاز حلال (فاز متحرك) از طرف ديگر در دماهاي مختلف به طور تجربي اندازه گيري شده و در بخش بعدي با طراحي ا زمايش هاي ديناميكي (ستون كروماتوگرافي) تفكيك اين دو عنصر از يكديگر با استفاده از فازهاي متحرك مختلف انجام گرفته است. ا زمایش های تجربی معرف ها و مواد شیمیایی رزين مبادله كنندة كاتيوني از نوع پلي استايرن سولفونه شدة Dowex 5WX8 با اندازة ٠-٠ مش محصول شركت Dow مي باشد كه توسط اسيدهيدروكلريك دو مولار فعال شده است. تمامي معرف هاي اسيدي و حلال هاي ا لي با خلوص بالا از شركت Fluka و Merck هاي تهيه شده است. همچنين براي تهية خوراك ستون و نيز تعيين ضراي ب تقسيم از محلول مادر با غلظت ٠٠ppm هافنيوم استفاده شده است. تجهیزات و وسایل از كاتيون هاي زيركونيوم و ستون هاي كروماتوگرافي با ارتفاع ١ و ٣٠ سانتي متر ١٦ و قطر ١ سانتي متر پمپ مكشي از نوع ISM9A ١٧ ساخت سوي يس لرزاننده حمام دار با حداكثر سرعت

3 ١٤٩ ٣٠٠ جداسازي و خالص سازي... دور بر دقيقه (rpm) داراي كنترل كنندة دما و دستگاه ا ناليز عنصري نشري ICP-AES از شركت واريان مدل 5AX Turbo در اين طرح استفاده شده است. تعیین ضراي ب توزیع در شرایط مختلف در ظروف ساخته شده از جنس پلي اتيلن به حجم ٠ ميلي ليتر مقدار ٢٩/ ميلي ليتر اسيد سولفوريك با غلظت هاي متفاوت ٢ ١ ٠/ ٠/٢ ٠/١ و ٤ نرمال به همراه ٠/ ميلي ليتر از محصول استاندارد Zr IV و Hf IV به طور جداگانه ريخته شد و مقدار ٠/ گرم از رزين به هر ظرف اضافه شده و پس از ساعت به هم خوردن مخلوط رزين و محلول در درون لرزاننده در سرعت دور بر دقيقه و دماي ثابت ضراي ب توزيع ) d K) و ضراي ب جداسازي (β) براي يونهاي Zr IV و Hf IV در دماهاي ٣ ٢ و ٤ درجة سانتي گراد با استفاده از روابط (١) و (٢) تعيين شدند [٢]. µ g element / gr resin K d, element = µ g element / ml solution (۱) β = K K d, Hf d, Zr (٢) استفاده از حلال های ا لی به عنوان فاز متحرک سه حلال استون متانول و ايزوپروپانول با ساختار قطبي مختلف در نظر گرفته شد و اثر اين سه نوع حلال در جذب يون هاي مذكور برروي رزين با تعيين ضراي ب توزيع بررسي شد. اين بخش از ا زمايش هاي تعادلي نيز همانند بخش قبل انجام شد با اين تفاوت كه به جاي استفاده از ٢٩/ ميلي ليتر اسيد سولفوريك با غلظت هاي متفاوت از مخلوط اسيد سولفوريك و حلال ا لي با نسبت هاي مختلف مندرج در جدول (۱) استفاده شد. ا زمایشهای دینامیک بسترکروماتوگرافی ا ماده سازی خوراک ستون مقدار ميلي ليتر از محلول استاندارد زيركونيوم (٢/٠٤ درصد هافنيوم) با غلظت ٠٠ با ppm ٠/ ميلي ليتر محلول استاندارد هافنيوم (٠/٤ درصد زيركونيوم) با غلظت ٠٠ ppm و ٠/ ميلي ليتر اسيد سولفوريك غليظ ١٨ مولار مخلوط شده و تا مرز خشك شدن حرارت داده شد تا گونه هاي فلوريدي ا ن خارج شود. سپس اين خوراك ساخته شده به بالاي ستون كروماتوگرافي منتقل شد. جدول : اتنخاب سیستم حلال های مختلف با نسبت های متفاوت از اسید و حلال ا لی. System No N Sulfuric acid +Acetone. N Sulfuric acid +Acetone.N Sulfuric acid +Acetone.5 N Sulfuric acid + Methanol.N Sulfuricacid + Methanol.N Sulfuricacid + Methanol (:) (:) (:) (:) (:) (:) (:) (٣:٢) (:) (:) (:) (:) (:5) (:7) نسبت هاي اراي ه شده به صورت حجمي مي باشند چيدمان وسايل و تجهيزات به كار رفته در ا زمايشهاي ديناميك ستون مطابق شكل (١) است. ١٨ رزين به شكل دوغاب داخل ستون ريخته شد و با حجم ٠ ميلي ليتر از اسيد سولفوريك يك مولار فعال شد.

4 نشريه دانشکده فني جلد ۴۰ شماره ۲ تير ماه ۱۳۸۵ ١٠ شکل : نمای کلی سیستم ا زمایش های دینامیک بستر. نتایج و بحث اثر دما و غلظت اسید در جذب و فاکتور جداسازی ا زمايش هاي تجربي نشان مي دهد كه براي غلظت هاي مختلف از اسيد سولفوريك با افزايش دما روند معني داري در رفتار جذب يونهاي Zr IV و Hf IV ديده نمي شود در حالي كه با افزايش غلظت براي تمام نمونه ها سير نزولي در ضريب توزيع K d مشاهده مي گردد (شكل ٢). اين پديده را مي توان به افزايش ميزان غلظت يون سولفات در محيط ارتباط داد كه با عوامل سولفونة رزين در جذب كاتيون هاي مذكور رقيب مي باشد. براي تحليل دقيق تر مقادير ضريب جداسازي اين دو يون در جدول (۲) نشان داده شده است. مطابق با اين جدول امكان تفكيك اين دو يون در غلظت هاي كمتر و بيشتر از اسيد ٠/ نرمال با مشكلاتي توا م خواهد بود. مناسب ترين شرايط طبق ا زمايش هاي انجام شده همچنان كه در جدول مذكور نشان داده شده است دماي ٢ درجة سانتيگراد و غلظت ٠/ نرمال مي باشد, زيرا بزرگترين مقدار عددي ضريب جداسازي به ا ن شرايط تعلق دارد. 9 اثر مخلوط حلال ها نتايج به دست ا مده براي مقادير ضريب جداسازي كاتيون هاي مذكور مطابق شرايط جدول (۱) در جدول (۳) گزارش شده است. در مقايسه با جدول (۲) مي توان نتيجه گرفت كه در اثر اضافه شدن حلال ا لي به شويندة اسيد سولفوريك ضراي ب توزيع و ضريب جداسازي مربوط به عناصر Zr IV و Hf IV تغيير كرده است. بدين ترتيب كه با افزايش مقدار حلال ا لي و كاهش قطبيت محلول ميزان جذب دو يون افزايش مي يابد. اين پديده را مي توان به پايداري بيشتر كمپلكس هاي كاتيوني تشكيل شده در محلول ارتباط داد [٢٦]. از طرف ديگر حضور حلال هاي به كار برده شده در كنار محلول شوينده شرايط تفكيك اين دو يون را تعديل و اصلاح مي نمايد. به عنوان مثال سيستم حلال مندرج در رديف شمارة ١٤ از جدول (٢) كه از دو قسمت اسيد سولفوريك نرمال و يك قسمت متانول (بر اساس حجمي) تشكيل شده است داراي ضريب جداسازي نزديك به اسيد سولفوريك ٠/ نرمال مي باشد با اين تفاوت كه مقادير عددي ضريب توزيع براي Zr IV و Hf IV در اسيد سولفوريك ٠/ نرمال به ترتيب ٣١ و ٧٧١ و براي سيستم شمارة باشد. و ۱۲,۷ به ترتيب ١٤ چنين شرايطي به معناي اين است كه مي ۱۳۱ مي توان زيركونيوم را با تا ثيرات متقابل كمتر رزين نسبت به حالت قبل از ستون كروماتوگرافي خارج نمود. هر چند كه ميزان جذب هافنيوم در ستون نيز به دليل افت مقدار ضريب توزيع كاهش مي يابد ولي در عوض عمليات عاري سازي بستر سريع تر مي شود. جدول : ضریب جداسازی Hf IV نسبت به Zr IV در شرایط ٣ ٤ مختلف دما و غلظت اسید. ٣/٦ ٢ ٠/٦ / ٢/٢ دما (سانتيگراد) نرماليته اسيد ٠/١ ٠/٢ ٠/ ٢/٠ ٤/٠ ٦/٦ ٧/٦ ١٧/٩ ٧/٢ ٦/٤ ٢٤/٦ ٩/٩ ٤/٩ ٦/٦ ٢/٤ ٢/٤ /٧ ٧/٧ - بررسی نتایج ستون کروماتوگرافی ا زمايش هاي جداسازي Zr IV و Hf IV با استفاده از رزين Dowex 5WX8 و شويندة اسيدسولفوريك ٠/ نرمال نتايج تحقيقات ديگران را تا ييد مي كند. همچنان كه جداول (۲) و (۳) نشان مي دهد بزرگ ترين مقادير عددي براي فاكتور جداسازي مربوط به اسيد سولفوريك ٠/ نرمال از جدول (۲) و سيستم حلال شمارة از ١٤ جدول (۳) مي باشد. هرچند كه اين دو كميت براي حلال هاي فوق به هم نزديك است ولي مقادير ضريب توزيع براي هر يك از سيستم هاي مذكور كاملا متفاوت از

5 جداسازي و خالص سازي... يكديگر مي باشد. ا زمايش ها نشان مي دهد كه استفاده از سيستم حلال شمارة ١٤ با ضريب توزيع براي کم زيركونيوم جهت جداسازي اين دو يون از يكديگر مناسب خواهد بود. زيرا در اين سيستم مقدار كمتر از محيط اسيد سولفوريك K d براي زيركونيوم ٠/ نرمال بوده اين مسا له باعث خروج تمامي زيركونيوم از ستون مي شود. به بيان دقيق تر از يك طرف شويندة اسيد سولفوريك ٠/ نرمال باعث خروج عمدة زيركونيوم از ستون و از طرف ديگر موجب تثبيت هافنيوم در ابتداي ستون مي شود. سيستم حلال شمارة ١٤ نيز به رانش سريع تر باقيماندة زيركونيوم موجود بر روي ستون كمك مي كند و اين در شرايطي است كه حركت تدريجي هافنيوم به سمت انتهاي ستون با توجه به مقدار محيط K d ٠/ كمتر ا ن نسبت به نرمال اسيد سولفوريك مزاحمتي در طول فرا يند خروج زيركونيوم به وجود نمي ا ورد. همان طور كه شكل (۳) نشان مي دهد افزايش سيستم حلال شماره ١٤ به خروج باقيماندة زيركونيوم موجود در ستون شتاب بيشتري داده است. ا ناليز برش هاي مختلف مربوط به نمونه هاي حاوي زيركونيوم مو يد اين موضوع است. توجييه به خروج زيركونيييوم در دو برش با (الف ( و (ب) جداسازي هافنيوم در مرحلة نهايي يعني برش (ج) امكان پذير مي شود كه براي خروج سريع تر هافنيوم از اسيد ١١ سولفوريك دو نرمال استفاده شده است. جدول (۴) مقادير ا ناليز برشهاي نشان داده شده در شكل( ۳ ) را نشان مي دهد. نتیجه گیری ا زمايش هاي مختلف انجام شده و نتايج حاصل از مقادير ضريب توزيع ضريب جداسازي و منحني شستشو نشان مي دهد كه با پديدة تبادل يون در حضور حلال هاي ا لي به كمك رزين هاي 5WX8 Dowex مي توان زيركونيوم را به صورت نيمه پيوسته خالص سازي كرد و همچنين هافنيوم را پس از عاري شدن ستون از زيركونيوم به صورت خالص از ستون خارج نمود. شوينده هاي مناسب به ترتيب اسيد سولفوريك ٠/ نرمال مخلوط دو قسمت حجمي اسيد سولفوريك يك نرمال و يك قسمت متانول و در نهايت اسيد سولفوريك دو نرمال مي باشد. دماي ا زمايش ٢ درجه سانتي گراد و شدت جريان هم ٠/٢ ميلي ليتر بر دقيقه در نظر گرفته مي شود. با توجه به اين شرايط, راندمان جداسازي زيركونيوم با خلوص ٩٩/٩ درصد بالاتر از ٨ درصد و راندمان جداسازي هافنيوم با خلوص ٩٩ درصد بالاتر از ٨٠ درصد مي باشد. جدول : مقادیر ضریب توزیع و فاکتور جداسازی مطابق با شرایط جدول () در دمای 5 c. No. 5 6 Zr Hf β No. Zr 788. ٦,٣ ,٩١ 8 67.,٩١ ٧,٧٩ ٨,٨٧ ٧,٨٠ ١٢,٧ ١٣١,٢ Hf β No ٨,٧١ 7,٤ 8 ٤,٧ 9 /٣٣ 6.8 Zr ١٨,٢ Hf β No. Zr Hf β ١٦٠,١ ٨ /٨ ٤,٣١.7 ٦,٠٤ ٣,١ 68.,٤٧ 789.5,٠-٤,٨٤

6 نشريه دانشکده فني جلد ۴۰ شماره ۲ تير ماه ۱۳۸۵ ١٢ Log k d Log K d Log K d Log K d Concentration of Sulfuric acid (N) T= C T= 5 C Concentration of Sulfuric acid (N) T=5 C Concentration of Sulfuric acid (N) Concentration of Sulfuric acid (N) T=5 C شکل : تغییرات مقادیر ضریب توزیع کاتیون های Zr IV و Hf IV نسبت به غلظت اسید سولفوریک در دماهای مختلف.

7 ١٣ جداسازي و خالص سازي... ٠/١ ٠/٢٨ ٠/٠٨ ٠/٠٦ ٧/٧٣ ٢/٧ ١٦ ١٧ جدول : ا نالیز برش های شستشوی ستون با اسید سولفوریک و سیستم حلال شمارۀ. ٠/٢٣ ٠/٣٦ ٠/٧١ ٠/ /٦٩ ١٨/٠٠ ١/٤٤ ٠/٤ ٧٨/٧٤ ٩٣/٢ ٩٨/١٦ ٩٩/٦ ٩٩/٠٩ ٩٧/٨٦ ٩٦/٧٩ ٩٨/٧٦ ٩٨/٦٢ ٠/٠ ٠/٠٤ ٠/٣١ ٠/٣٣ ٠/٨١ ١/٢٦ ١/٦٨ ٢/٤٨ ٣/٧٢ /٣٩ ٦/٨٦ ٣٤/٧ ٢٣/٩ /٦١ ٧/٠٩ ١/٩٨ ١/٩٤ ٠/٩٠ ٠/٦٣ ٠/٣٨ ٠/٢١ ٠/٦ ٠/٢٢ ٠/٠٧ ٠/٠٠٣ ٠/١١ ٠/١٢ ١ ٢ ١ ١٨ ١٩ ٢١ ٢٢ ٢٣ ٢٤ ٢ ٢٦ ٢٧ ٢٨ ٢٩ ٣٠ ٣١ ٣٢ ٣٣ ٣٤ مقدار Zr IV مقدار Hf IV مقدار Hf IV شماره برش حجم بازيافتي(%) بازيافتي(%) درنمونه(%) ٠/٧ ٠/٣٢ ٠/٠٦ ٠/١٧ ٠/٠٤ ٠/٠ ٠/١ ٠/٠٧ ٠/١٨ ٠/٠٦ ٠/٠٧ ٠/٠٧ ٠/٣١ ٠/٠٦ ٠/٠ ٠/ ٠/٠٤ ٠/ ٠/٤٢ ٢/٨٦ ١١/٣٢ ١٩/١٤ ٨/٢ ٣/٦٤ ٣/١ ٢/٦٠ ٢/٧٦ ٢/٩٢ ٣/٠٦ /٠٢ ٦/٢ /٩٩ ٤/٨٤ (ml) ١٣ ١ ٢ ٣ ٤ ٦ ٧ ٨ ٩ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١ 6 (???) (?) Concentration 5 Zr IV. ml /min. g resin Dowex 5 WX 8 Hf IV Volume of effluent ( ml ) شکل : منحنی جداسازی کاتیون های Zr IV و Hf IV در یک ستون با ارتفاع و قطر یک سانتی متری با استفاده از Concentration (ppm) (الف) /5 نرمال سولفوریک اسید و (ب) /5 مولار اکسالیک اسید. (ج) ) ب) ) الف).5 ml/min 6. g resin Volume of effluent (ml) شکل : منحنی جداسازی کاتیون های Zr IV و Hf IV در یک ستون با ارتفاع 5 و قطر یک سانتی متری با استفاده از (الف) /5 نرمال سولفوریک اسید و (ب) / نرمال سولفوریک اسید + متانول( : ) و (ج) / نرمال سولفوریک اسید.

8 نشريه دانشکده فني جلد ۴۰ شماره ۲ تير ماه ۱۳۸۵ ١٤ قدردانی و تشکر بدينوسيله نويسندگان اين مقاله از جناب اقاي دکتر قنادها رياست محترم سازمان انرژي اتمي تشکر مي نمايند.همچنين از صندوق حمايت از پژوهشگران رياست جمهوري به منظورانجام بخشي از حمايتهاي مالي پروژه قدرداني مي شود. مراجع - Nielsen, R. H. (). Ullmanns encyclopedia of industrial chemistry. Teledyne Wah Chang Albany, (Six edition ) Vol. 9, PP Nielsen, R. H. (). Ullmanns encyclopedia of industrial chemistry. Teledyne Wah Chang Albany, (Six edition ) Vol. 6, PP Johannes, W. D. (). Beneficiation of zircon. Europian Patents, International, Publication number WO Jenkins, D. H., Houchin, M. R. and Narayan, S. H. (986). Process for the production of high purity zirconia. EPO. Int., Pub. No. WO Pickles, C. A. and Flengas, S. N. (997). Separation of HfCl from ZrCl by reaction with solid and liquid alkali chlorides under nonequilibrium conditions. Canadian Metallurgical Quarterly, Vol. 6, No., PP Nielsen, R. H. (99). Encyelopedia of chemical technolagy. Kirk-Othmer, (Forth edition) Vol., PP Macdonald, D. J. (98). Separation of zirconium from hafnium by solvent extraction. USPTO, Pat. No.,, Van Arkel, A. E. and De Boer, G. H. (97). Process for dissolving a mixture of Hf and Zr phosphates and for separating Hf and Zr. United States patent office, Pat. No., 66, Philips, N. V. and Van Hevesy, G. (95). A process for separating Hf and Zr. EPO. Pat. No. GB Bromberg, M. L. (958). Purification of zirconium tetrachlorides by fractional distillation. USPTO, Pat. No.,85,6. - Ishizuka, H. (97). Method for preparing zirconium tetrachloride and hafnium tetrachloride. USPTO, Pat. No.,67,86. - Mc Laughlin, D. F. and Stoltz, R. A. (989). Molten salt extractive distillation process for Zr Hf separation. USPTO, Pat. No.,87,75. - Armand, M. and Moinard, P. (98). Process and cell for the preparation of polyvalent metals such as Zr or Hf by electrolysis of molten halides. USPTO. Pat. No.,666,. - Begovich, G. M. and Sisson, W. G. (98). Continuous ion exchange separation of Zr and Hf using an annular chromatograph. Hydrometallurgy, Vol., No., PP Street, K. and Seaborg, G. T. (98). The ion exchange separation of zirconium and hafnium. Journal of American Chemical Society, Vol. 7, PP Kraus, K. A. and Moore, G. E. (99). Separation of zirconium and hafnium with anion exchange resins. JACS, Vol. 7, PP Lister, B. A. J. and Duncan, J. F. (956). Separation of hafnium from zirconium. USPTO, Pat. No.,759,79.

9 ١ جداسازي و خالص سازي Lister, B. A. J. and Duncan, J. F. (956). Separating hafnium from zirconium. USPTO Pat. No.,759, Newnham, I. E. (95). Ion exchange separation of hafnium and zirconium. JACS, Vol. 7, PP Huffman, E. H. and Lilly, R. C. (99). The anion exchange separation of zirconium and hafnium. JACS, Vol. 7, PP Benedict, J. T., Schumb, W. C. and Coryell, C. D. (95). Distribution of Zr and Hf between cation exchange resin and acid solutions. JACS, Vol. 76, PP Korkish, J. (966). Combined ion exchange solvent extraction (CIESE) : a novel separation technique for inorganic ions. Separation Science, Vol., No. &, PP Korkish, J. (986). Recent developments in separation science. Vol. VIII, PP. 5, CRC Press., Boca Raton, Florida. - Heumann, W. R. and Fritz, J. S. (97). Ion exchange in nonaqueous and mixed media. CRC Critical Reviews in Analytical Chemistry." CRC Press., Canada, PP Husain, S. W., Marageh, M. G. and Khanchi, A. R. (99). Use of radionuclides in cation exchange studies of elements in mixed systems. Appl. Radiat. Isot., Vol., No. 7, PP Golabi, S. M. and Pournaghi Azar, M. U. (987). Principles of Analytical Chemistry. Vol. II, Taraghi Inc., Tabriz. واژه های انگلیسی به ترتیب استفاده در متن - Zircon - Buddelyte - Neutron adsorption cross section - Barn 5 - Mixer-Settler 6 - Packed 7 - Agitated 8 - Street and Seaborg 9 - Kraus and Moore - Lister and Duncan - Newnham - Huffman and Lilly - Benedict and Schumb - Selectivity 5 - Combined Ion Exchange and Solvent Extraction 6 - Peristaltic 7 - Shaker 8 - Slurry 9 - CIESE effect