Сорбційні властивості полімерних гранул та плівок, що містять тетраоктилдиглікольамід, по відношенню до йонів європію (III)
Анотація
У цій статті наведено результати дослідження вилучення йонів Eu(III) з водних розчинів плівками на основі триацетату целюлози і гранулами кополімеру стирену та дивінілбензену, що містять тетраоктилдиглікольамід (TODGA). Запропоновано простий спосіб отримання плівок триацетилцелюлози, що містять до 50 мас. % TODGA. Для вказаних матеріалів досліджено залежності ступеня вилучення йонів Eu(III) від кислотності розчинів. Максимальне вилучення йонів Eu(III) спостерігається у розчинах нітратної кислоти з концентраціями 1-6 моль/л. Крім того, збільшення ступеня вилучення європію відбувається також при pH > 2 для гранул, і в інтервалі pH від 2 до 4 для плівок. В першому випадку збільшення ступеня вилучення пояснюється збільшенням концентрації нітрат-іонів у розчині та утворенням комплексу Eu(NO3)3(TODGA)3, а у другому зменшенням ступеня протонування TODGA зі збільшенням рН. Характер залежностей вказує на ідентичність механізмів сорбції на поверхні досліджуваних матеріалів. Сорбційна рівновага йонів Eu(III) на гранулах кополімеру стирену та дивінілбензену, імпрегнованих TODGA, задовільно описується ізотермою адсорбції Ленгмюра. Максимальна сорбційні ємність такого матеріалу при вилученні йонів Eu(III) з розчинів з концентрацією нітратної кислоти 1 моль/л становить 7.4 мг/г. Встановлено, що максимальний ступінь вилучення йонів Eu(III) плівками на основі триацетилцелюлози досягається при вмісті в них TODGA ≥ 40 мас. %. Показано можливість селективної сорбції європію з природної води як з використанням гранул, так і плівок. Хоча катіони, що містяться у природній воді, не зв’язуються досліджуваними сорбентами, при переході від модельних розчинів до природної води тим не менше спостерігається незначне погіршення сорбційних властивостей. Повна десорбція йонів Eu(III) з поверхні плівок досягається при трикратному промиванні розчином ЕДТА з рН = 6.8. Отримані плівки можна удруге використовувати для вилучення йонів Eu(III).
Завантаження
Посилання
Chiarizia, R.; McAlister, D. R.; Herlinger, A. W. Trivalent Actinide and Lanthanide Separations by Dialkyl‐Substituted Diphosphonic Acids. Sep. Sci. Technol. 2005, 40 (1-3), 69–90. https://doi.org/10.1081/SS-200041762.
Chiarizia, R.; Gatrone, R. C.; Horwitz, E. P. Am(III) and Eu(III) Extraction by Aliquat-336 and Benzyl Substituted Quaternary Ammonium Salts from Nitrate and Thiocyanate Solutions. Solvent Extr. Ion Exch. 1995, 13 (4), 615–645. https://doi.org/10.1080/07366299508918295.
Landgren, A.; Liljenzin, J.-O. Extraction Behaviour of Technetium and Actinides in the Aliquat-336/Nitric acid system. Solvent Extr. Ion Exch. 1999, 17 (6), 1387–1401. https://doi.org/10.1080/07366299908934654.
Khopkar, P. K.; Mathur, J. N. Synergistic Extraction of Some Trivalent Actinides and Lanthanides by Thenoyltrifluoroacetone and Aliquat Chloride. J. Inorg. Nucl. Chem. 1977, 39 (11), 2063–2067. https://doi.org/10.1016/0022-1902(77)80548-4.
Yuan, L.; Sun, M.; Liao, X.; Zhao, Y.; Chai, Z.; Shi, W. Solvent Extraction of U(VI) by Trioctyl-phosphine Oxide Using a Room-Temperature Ionic Liquid. Sci. China Chem. 2014, 57 (11), 1432–1438. https://doi.org/10.1007/s11426-014-5194-8.
Kosyakov, V. N.; Yerin, E. A.; Vitutnev, V. M. The Use of Trioctylphosphine Oxide for Solvent Extraction Recovery and Purification of Transplutonium Elements. J. Radioanal. Chem. 1980, 56 (1-2), 83–92. https://doi.org/10.1007/BF02516940.
Antony, M. P.; Kumaresan, R.; Suneesh, A. S.; Rajeswari, S.; Robertselvan, B.; Sukumaran, V.; Manivannan, R.; Syamala, K. V.; Venkatesan, K. A.; Srinivasan, T. G.; Vasudeva Rao, P. R. De-velopment of a CMPO Based Extraction Process for Partitioning of Minor Actinides and Demon-stration with Geneuine Fast Reactor Fuel Solution (155 GWd/Te). Radiochim. Acta 2011, 99 (4), 207–215. https://doi.org/10.1524/ract.2011.1815.
Mathur, J. N.; Murali, M. S.; Iyer, R. H.; Ramanujam, A.; Dhami, P. S.; Gopalakrishnan, V.; Rao, M. K.; Badheka, L. P.; Banerji, A. Extraction Chromatographic Separation of Minor Actinides from PUREX High-Level Wastes Using CMPO. Nucl. Technol. 1995, 109 (2), 216–225. https://doi.org/10.13182/NT95-A35054.
Mathur, J. N.; Murali, M. S.; Natarajan, P. R.; Badheka, L. P.; Banerji, A.; Ramanujam, A.; Dhami, P. S.; Gopalakrishnan, V.; Dhumwad, R. K.; Rao, M. K. Partitioning of Actinides from High-Level Waste Streams of Purex Process Using Mixtures of CMPO and TBP in Dodecane. Waste Manag. 1993, 13 (4), 317–325. https://doi.org/10.1016/0956-053X(93)90060-A.
Dhami, P. S.; Chitnis, R. R.; Gopalakrishnan, V.; Wattal, P. K.; Ramanujam, A.; Bauri, A. K. Studies on the Partitioning of Actinides from High Level Waste Using a Mixture of HDEHP and CMPO as Extractant. Sep. Sci. Technol. 2001, 36 (2), 325–335. https://doi.org/10.1081/SS-100001082.
Prabhu, S. P.; Prasad, T. L.; Rao, D. D. Use of Solid Extraction Chromatography for Determina-tion of Uranium in Sea Water and Brine. Desalination Water Treat. 2016, 57 (55), 26845–26849. https://doi.org/10.1080/19443994.2016.1139104.
Skinner, M.; Knight, D. The Behaviour of Selected Fission Products and Actinides on UTEVA® Resin. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2016, 307 (3), 2549–2555. https://doi.org/10.1007/s10967-016-4706-8.
Panja, S.; Mohapatra, P. K.; Tripathi, S. C.; Gandhi, P. M.; Janardan, P. A Highly Efficient Sol-vent System Containing TODGA in Room Temperature Ionic Liquids for Actinide Extraction. Sep. Purif. Technol. 2012, 96, 289–295. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2012.06.015.
Gujar, R. B.; Ansari, S. A.; Prabhu, D. R.; Pathak, P. N.; Sengupta, A.; Thulasidas, S. K.; Moha-patra, P. K.; Manchanda, V. K. Actinide Partitioning with a Modified TODGA Solvent: Counter-Current Extraction Studies with Simulated High Level Waste. Solvent Extr. Ion Exch. 2012, 30 (2), 156–170. https://doi.org/10.1080/07366299.2011.609392.
Modolo, G.; Asp, H.; Schreinemachers, C.; Vijgen, H. Development of a TODGA Based Process for Partitioning of Actinides from a PUREX Raffinate Part I: Batch Extraction Optimization Studies and Stability Tests. Solvent Extr. Ion Exch. 2007, 25 (6), 703–721. https://doi.org/10.1080/07366290701634578.
Ansari, S. A.; Pathak, P. N.; Husain, M.; Prasad, A. K.; Parmar, V. S.; Manchanda, V. K. Extrac-tion of Actinides Using N,N,N′,N′-Tetraoctyl Diglycolamide (TODGA): A Thermodynamic Study. Radiochim. Acta. 2006, 94 (6-7). https://doi.org/10.1524/ract.2006.94.6.307.
Ansari, S. A.; Pathak, P. N.; Manchanda, V. K.; Husain, M.; Prasad, A. K.; Parmar, V. S. N,N,N′,N′‐Tetraoctyl Diglycolamide (TODGA): A Promising Extractant for Actinide‐Partitioning from High‐Level Waste (HLW). Solvent Extr. Ion Exch. 2005, 23 (4), 463–479. https://doi.org/10.1081/SEI-200066296.
Reilly, S. D.; Gaunt, A. J.; Scott, B. L.; Modolo, G.; Iqbal, M.; Verboom, W.; Sarsfield, M. J. Plutonium(IV) Complexation by Diglycolamide Ligands—coordination Chemistry Insight into TODGA-Based Actinide Separations. Chem. Commun. 2012, 48 (78), 9732. https://doi.org/10.1039/c2cc34967a.
Ansari, S. A.; Mohapatra, P. K.; Manchanda, V. K. Recovery of Actinides and Lanthanides from High-Level Waste Using Hollow-Fiber Supported Liquid Membrane with TODGA as the Carrier. Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48 (18), 8605–8612. https://doi.org/10.1021/ie900265y.
Iqbal, M.; Huskens, J.; Verboom, W.; Sypula, M.; Modolo, G. Synthesis and Am/Eu Extraction of Novel TODGA Derivatives. Supramol. Chem. 2010, 22 (11-12), 827–837. https://doi.org/10.1080/10610278.2010.506553.
Suzuki, H.; Sasaki, Y.; Sugo, Y.; Apichaibukol, A.; Kimura, T. Extraction and Separation of Am(III) and Sr(II) by N,N,N´,N´-Tetraoctyl-3-Oxapentanediamide (TODGA). Radiochim. Acta 2004, 92 (8). https://doi.org/10.1524/ract.92.8.463.39276.
Zhang, Y.; Liu, Z.; Fan, F.; Zhu, L.; Shen, Y. Extraction of Uranium and Thorium from Nitric Acid Solution by TODGA in Ionic Liquids. Sep. Sci. Technol. 2014, 49 (12), 1895–1902. https://doi.org/10.1080/01496395.2014.903279.
Apichaibukol, A.; Sasaki, Y.; Morita, Y. Effect of DTPA on the Extractions of Actinides(III) and Lanthanides(III) from Nitrate Solution into Todga/n‐Dodecane. Solvent Extr. Ion Exch. 2004, 22 (6), 997–1011. https://doi.org/10.1081/SEI-200037727.
Goldstein, S. J.; Rodriguez, J. M.; Lujan, N. Measurement and Application of Uranium Isotopes for Human and Environmental Monitoring. Health Phys. 1997, 72 (1), 10–18. https://doi.org/10.1097/00004032-199701000-00002.
Popov, L. Method for Determination of Uranium Isotopes in Environmental Samples by Liquid–liquid Extraction with Triisooctylamine/xylene in Hydrochloric Media and Alpha Spectrometry. Appl. Radiat. Isot. 2012, 70 (10), 2370–2376. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2012.05.019.
Chavan, V.; Paul, S.; Pandey, A. K.; Kalsi, P. C.; Goswami, A. Thin Extractive Membrane for Monitoring Actinides in Aqueous Streams. J. Hazard. Mater. 2013, 260, 53–60. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.05.007.
Gonzáles, E. R.; Peterson, D. S. Rapid Radiochemical Sample Preparation for Alpha Spectrometry Using Polymer Ligand Films. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2009, 282 (2), 543–547. https://doi.org/10.1007/s10967-009-0218-0.
Almeida, M. I. G. S.; Cattrall, R. W.; Kolev, S. D. Recent Trends in Extraction and Transport of Metal Ions Using Polymer Inclusion Membranes (PIMs). J. Membr. Sci. 2012, 415-416, 9–23. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2012.06.006.
Bell, K.; Geist, A.; McLachlan, F.; Modolo, G.; Taylor, R.; Wilden, A. Nitric Acid Extraction into TODGA. Procedia Chem. 2012, 7, 152–159. https://doi.org/10.1016/j.proche.2012.10.026.
Sengupta, A.; Ali, S. M.; Shenoy, K. T. Understanding the Complexation of the Eu3+ Ion with TODGA, CMPO, TOPO and DMDBTDMA: Extraction, Luminescence and Theoretical Investiga-tion. Polyhedron. 2016, 117, 612–622. https://doi.org/10.1016/j.poly.2016.06.037.
Adsorption from Solution at the Solid/liquid Interface; Parfitt, G. D., Rochester, C. H., Eds.; Aca-demic Press: London ; New York, 1983.
Foo, K. Y.; Hameed, B. H. Insights into the Modeling of Adsorption Isotherm Systems. Chem. Eng. J. 2010, 156 (1), 2–10. https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.09.013.
