پدر و مادر
گرامي‌ام.

چکيده
يک روش جديد مبتني بر استخراج نقطهي ابري به منظور استخراج اورانيم از نمونههاي آبي و اندازهگيري آن با استفاده از طيف سنجي آلفا بر پايه سوسوزني مايع مورد بررسي قرار گرفته است. استخراج اورانيم از نمونههاي آبي در حضور تعدادي از سورفکتانتها و معرفهاي کيليت ساز قابل دسترس با استفاده از اين روش انجام پذيرفته است. يونهاي کيليت ساز با تشکيل کمپلکس در دماي بالاي دماهاي بالاتر از نقطهي ابري به درون فاز غني از سورفکتانت استخراج گرديد. تفکيک کامل فازها با استفاده از سانتريفوژ به انجام رسيد. پس از جدايي فازها، ميزان اورانيم موجود در فاز آبي با استفاده از دستگاه شمارگر سوسوزن مايع اندازهگيري و به اين ترتيب راندمان استخراج محاسبه و ليگاند و سورفکتانت مناسب انتخاب گرديد. همچنين عوامل مؤثر بر فرآيند استخراج نقطهي ابري اورانيم شناسايي و ميزان تأثير اين عوامل (pH محيط، غلظت ليگاند، غلظت سورفکتانت، تداخل يونهاي مزاحم، دما و زمان تعادل، زمان ماند در سانتريفوژ) مورد ارزيابي قرار گرفت. شرايط بهينه براي استخراج اورانيم از محلولهاي آبي با بهرهگيري از روش استخراج نقطهي ابري تعيين گرديد. در شرايط بررسي شده راندمان استخراج بالا بوده (99%) ومنحني کاليبراسيون در گسترهي 4-10×25/6 تا 1/0 ميکروگرم بر ليتر خطي است. همچنين ضريب همبستگي 99/0 نشان دهندهي رابطهي خطي مناسب بين غلظت گونهها و سيگنال تجزيهاي ميباشد. حد تشخيص (LOD) محاسبه شده، که عبارت است از 3 برابر نسبت انحراف معيار شاهد به شيب منحني کاليبراسيون m)/ Sd3(، برابر 1/0 ميکروگرم بر ليتر به ازاي 50 ميليليتر نمونه ميباشد. ضريب پيشتغليظ که از نسبت غلظت گونهي مورد نظر در فاز سورفکتانتي به غلظت آن در فاز آبي محاسبه ميشود 5/48 بهدست آمد.
روش پيشنهاد شده، براي اندازهگيري اورانيم در نمونههاي حقيقي آب بهکار گرفته شد. دو نمونه آب شير و آب دريا مورد اندازهگيري قرار گرفت. آزمايشهاي افزايش و بازيابي نيز انجام شد و بازيابي بين 9/98 و 23/113 ذرصد بود. نتايج، دقت و عملي بودن روش براي تجزيهي نمونههايي از اين نوع را نشان داد.

فهرست مطالب

فصل 1: کليات 01
1-1. بيان مسئله02
1-2. اورانيم و ترکيبات آن در چرخهي سوخت هستهاي 03
1-2-1. مقدمه03
1-2-2. تاريخچه 04
1-2-3. خواص فيزيکي اورانيم05
1-2-4. خواص شيميايي اورانيم0 6
1-2-5. خواص هستهاي اورانيم 06
1-2-6. تنوع ايزوتوپي اورانيم07
1-2-7. پراکندگي کاني اورانيم 07
1-2-7-1. غلظت اورانيم در هوا 08
1-2-7-2. مقدار اورانيم در مواد غذايي 08
1-2-8.. راههاي ورود اورانيم به محيط 09
1-2-9. سميت اورانيم 09
1-2-10. اهميت اورانيم 011
1-2-11. کاربردهاي اورانيم011
1-2-12. روش تهيهي فلز اورانيم 012
1-2-12-1. اکسيد اورانيم طبيعي 012
1-2-12-2. اورانيل نيترات 012
1-2-12-3. آمونيم اورانيل کربنات 013
1-2-12-4. اورانيم تري اکسيد 013
1-2-12-5. اورانيم دياکسيد 014
1-2-12-6. اورانيم تترا فلوريد 014
1-2-12-7. اورانيم هگزا فلوريد 015
فصل 2: استخراج نقطهي ابري و پيشتغليظ 017
2-1. مقدمه018
2-2. استخراج نقطه ابري 019
2-2-1. مروري بر تاريخچهي روش استخراج نقطهي ابري (CPE)020
2-2-2. تاريخچهي مطالعاتي وتحقيقاتي استخراج نقطهي ابري 021
2-2-3. سيستمهاي ميسلي (سورفكتانتها)026
2-2-4 برهمكنش گونهها با ساختارهاي ميسلي 027
2-2-5. دسته بندي سورفکتانتها 028
2-2-5-1. سورفكتانتهاي آنيوني 028
2-2-5-2. سورفكتانتهاي كاتيوني 028
2-2-5-3. سورفكتانتهاي آمفوتري (دو خصلتي) 028
2-2-5-4. سورفكتانتهاي غيريوني 029
2-2-6. بررسي رفتار فازي سيستمهاي سورفكتانتي 029
2-2-7. مراحل انجام روش استخراج نقطهي ابري 031
2-2-8. عوامل موثر بر كارآيي استخراج نقطهي ابري 033
2-2-9. مزايا و معايب استخراج نقطه ابري 034
2-2-10. كاربردهاي روش استخراج نقطهي ابري 035
2-2-10-1. استخراج نقطهي ابري براي آناليز تركيبات آلي 036
2-2-10-2. نمونههاي محيطي 037
2-2-10-3. نمونههاي زيستي 037
2-2-10-4. گونههاي زيستي و باليني 037
2-2-10-5. نمونههاي جامد 039
2-2-10-6. آناليز يونهاي معدني 040
2-2-10-7. كاربرد صنعتي روش استخراج نقطهي ابري 041
فصل 3: روش کار 043
3- مواد و دستگاهها044
3-1. مواد 044
3-2. دستگاهها 044
3-3. روش کار044
3-3-1. بررسي فرآيند استخراج نقطهي ابري 044
3-3-2. کاليبراسيون سيستم تعيين غلظت نمونههاي آبي 045
3-3-3. بهينه سازي فرآيند 046
3-3-3-1. بررسي اثر نوع سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانيم 046
3-3-3-2. بررسي اثر نوع ليگاند بر راندمان استخراج اورانيم 046
3-3-3-3. بررسي اثر pH بر راندمان استخراج اورانيم 046
3-3-3-4. بررسي اثر غلظت سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانيم 047
3-3-3-5. بررسي اثر غلظت ليگاند بر ميزان استخراج اورانيم 047
3-3-3-6. بررسي اثر دماي تعادل بر راندمان استخراج اورانيم 047
3-3-3-7. بررسي اثر زمان تعادل بر راندمان استخراج اورانيم 047
3-3-3-8. بررسي اثر زمان ماند در سانتريفوژ بر راندمان استخراج اورانيم 048
3-3-3-9. بررسي اثر غلظت محلول اورانيم بر ميزان استخراج اورانيم 048
3-3-3-10. کارآيي تجزيهاي 049
3-3-3-10-1. بازيابي (درصد جداسازي) 049
3-3-3-10-2. فاکتور پيشتغليظ 049
3-3-3-10-3. حد تشخيص (LOD) و نحوهي محاسبه آن 050
فصل 4: بحث و نتيجهگيري 052
4. نتايج 053
4-1. کاليبراسيون سيستم تعيين غلظت نمونههاي آبي 053
4-2. تاثير نوع سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانيم 053
4-3. تاثير نوع ليگاند بر راندمان استخراج اورانيم 054
4-4. تأثير pH بر راندمان استخراج اورانيم 055
4-5. تأثير غلظت سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانيم 056
4-6. تأثير غلظت ليگاند بر ميزان استخراج اورانيم 057
4-7. تاثير دماي تعادل، زمان تعادل و زمان ماند در سانتريفوژ بر ميزان استخراج اورانيم 058
4-7-1. پارامترهاي ترموديناميکي 060
4-8. تأثير غلظت اوليهي اورانيم بر ميزان استخراج آن 061
4-9. اثر يونهاي مزاحم بر استخراج اورانيم 061
4-10. کارآيي تجزيهاي 062
4-11. کاربرد 062
فصل 5: بحث و نتيجهگيري 064
5-1. جمعبندي 065
5-2. پيشنهادات066
فهرست منابع 068
چکيده انگليسي076

فهرست جدولها
جدول 1-1 غلظت اورانيم در برخي سنگها، پوستهي زمين و آب درياها 08
جدول 2-1 مقايسهي تعدادي از روشهاي تجزيهاي 019
جدول 2-2 جداسازي تک عنصري با استفاده از روش استخراج نقطهي ابري 024
جدول 2-3 جداسازي دو عنصري با استفاده از روش استخراج نقطهي ابري 025
جدول 2-4 جداسازي سه عنصري با استفاده از روش استخراج نقطه ي ابري 026
جدول 2-5 طبقه بندي سورفکتانتها 029
جدول 2-6 CMC و CPT براي شماري از سورفكتانتهاي غيريوني030
جدول 2-7 برخي از كاربردهاي CPE در تجزيهي نمونههاي محيطي 038
جدول 2-8 برخي از كاربردهاي CPE در آناليز نمونههاي زيستي 038
جدول 2-9 کاربردهاي استخراج نقطهي ابري در استخراج و پيشتغليظ گونهها 042
جدول3-1 ساختار سورفکتانتها و ليگاندهاي استفاده شده 045
جدول4-1 پرتوزايي محلولهاي با غلظتهاي مختلف اورانيم053
جدول4-2 کميتهاي ترموديناميکي مربوط به استخراج نقطهي ابري يون اورانيل 061
جدول4-3 ميزان مزاحمت يونهاي فلزي غير از اورانيل 062
جدول4-4 نتايج تجزيه و تحليل نمونههاي حقيقي 063
جدول5-1 مقايسهي روش پيشنهادي با ساير روشها 067

فهرست شکلها
شکل1-1 شكافت هستهاي اورانيم 07
شکل 2-1 طرحوارهي استخراج نقطهي ابري يون روي 021
شکل 2-2 تعداد مقالات ساليانهي چاپ شده در زمينهي CPE.022
شکل 2-3 ساختار کلي يک سورفکتانت 027
شکل 2-4 تعادل بين منومرهاي سورفکتانت و ميسل در غلظتهاي بالاتر از غلظت بحراني ميسل 027
شکل2-5 ساختارهاي منظم مولکولي ايجاد شده توسط مولکولهاي سورفکتانت 027
شکل2-6 نمودار فازي براي سورفكتانتهاي غيريوني و سورفكتانتهاي دو خصلتي 029
شکل2-7 نمايش طرحوار استخراج نقطهي ابري، حل شدن آناليتها در مجموعهي ميسلي032
شکل2-8 طرحوارهاي از کاربرد صنعتي روش استخراج نقطهي ابري.041
شکل4-1 منحني تغييرات ميزان پرتوزايي بر حسب غلظت 053
شکل4-2 تاثير نوع سورفکتانت بر راندمان استخراج اورانيم 054
شکل4-3 اثر ترکيب سورفکتانتها بر راندمان استخراج اورانيم 054
شکل4-4 تغييرات راندمان استخراج اورانيم با نوع ليگاند 055
شکل4-5 توزيع کمپلکسهاي U(VI) -HQ 8 به صورت تابعي از pH 056
شکل4-6 راندمان استخراج اورانيم به صورت تابعي از pH محيط 056
شکل4-7 راندمان استخراج اورانيم به صورت تابعي از غلظت سورفکتانت 057
شکل4-8 راندمان استخراج اورانيم به صورت تابعي از غلظت ليگاند 058
شکل4-9 تغييرات راندمان استخراج اورانيم با دماي تعادلي 059
شکل4-10 راندمان استخراج اورانيم به صورت تابعي از زمان انکوباسيون 059
شکل4-11 راندمان استخراج اورانيم بر حسب زمان ماند در سانتريفوژ 059
شکل4-12 تغييرات لگاريتم ضريب پيشتغليظ با عکس دما 060
شکل4-13 راندمان استخراج اورانيم به صورت تابعي از غلظت اوليهي اورانيم 061

فصل 1
کليات

1-1- بيان مسئله
آب در صنعت، کشاورزي و محيط زيست نقش مهمي را بازي ميکند. اکثر مردم جهان از کمبود يا آلودگي آب رنج ميبرند[1].
آلودگي سامانههاي آبي به مواد آلي، فلزات سنگين و مواد پرتوزا يكي از مهمترين مشكلات جوامع صنعتي يا نيمه صنعتي است. براي رفع اين مشكل در طول سالهاي اخير تلاشهاي زيادي براي معرفي و توسعهي روشهايي براي حذف آلودگيها از منابع آبي انجام شده است. اما آلودگي آب مشكلي است كه با پيشرفت فعاليتهاي صنعتي و همچنين كشاورزي رو به گسترش و فزوني است. بسياري از آلايندهها حتي در غلظتهاي بسيار پايين اثرات زيانباري برروي سلامتي انسان و محيط زيست دارند .
در دهههاي اخير، توسعهي روشهاي استخراج و يا جداسازي مواد آلايندهي آلي كه به ميزان بسيار کمي در منابع زيست محيطي حضور دارند مورد توجه خاص قرار گرفته است. مسايل و معضلات فراواني كه حضور يونهاي فلزي در نمونهها به همراه دارد،بر ضرورت تشخيص واندازهگيري آنها در مقادير كم ميافزايد. از آنجاييكه در بسياري از موارد مقدار اين يونهاي فلزي کمتر از حد تشخيص دستگاههاي تجزيهاي است و به دليل پيچيده بودن بافت نمونه و حضور گونههاي مزاحم به ويژه در نمونههاي زيستي و زيست محيطي، اندازهگيري مستقيم يونهاي فلزي ميّسر نيست. لذا انجام عمليات آماده سازي نمونه از جمله عمليات استخراج و پيش تغليظ به منظور تغيير بافت نمونه و افزايش غلظت گونهي مورد نظر به نحوي كه قابل تشخيص و اندازه گيري با دستگا ههاي تجزيهاي باشد ضروري است.
طي سالهاي اخير تلاشهاي زيادي در جهت ابداع روشهاي نوين براي اندازهگيري مقادير اندك گونهها در نمونههاي مختلف انجام پذيرفته و در اين زمينه پيشرفتهاي چشمگيري حاصل شده است. آماده سازي نمونه که شامل تبديل بافت نمونهي حقيقي به بافتي است كه براي تجزيه با تكنيك جداسازي و يا روشهاي ديگر مناسب باشد، عموماً وقتگيرترين مرحلهي آناليز محسوب ميشود. آماده سازي نمونه ميتواند منشأ عمدهي پايين بودن دقت وصحت روش باشد. بهطور كل آمادهسازي نمونه به منظور تحقق اهداف زير صورت ميگيرد:
1- حذف مزاحمهاي بالقوه از نمونه با هدف افزايش گزينندگي روش،
2- پيشتغليظ گونهي مورد نظر ، افزايش حساسيت روش و در صورت لزوم تبديل گونه به شكلي كه براي جداسازي يا شناسايي مناسبتر باشد.
3- مهيا نمودن روشي تكرار پذير و قوي كه مستقل از تغييرات در بافت نمونه باشد.
اساسيترين

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید