I. Giới thiệu chung về nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào quy trình tách Thori (Th) và Urani (U) từ quặng monazite Nam Đề Gi bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng. Monazite là nguồn tài nguyên quan trọng chứa các nguyên tố đất hiếm và các nguyên tố phóng xạ như Thori và Urani. Việc tách và tinh chế các nguyên tố này không chỉ có ý nghĩa kinh tế mà còn giảm thiểu tác động môi trường. Phương pháp chiết lỏng-lỏng được lựa chọn do hiệu quả cao và khả năng tự động hóa.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là tách sơ bộ Thori và Urani khỏi các nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp kết tủa, sau đó tinh chế bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng sử dụng tác nhân chiết Tri-n-Butyl Photphat (TBP). Nghiên cứu cũng nhằm tối ưu hóa các điều kiện chiết để đạt hiệu suất cao nhất.
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là Thori và Urani trong quặng monazite Nam Đề Gi. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các phương pháp phân hủy quặng, tách và tinh chế các nguyên tố phóng xạ, đồng thời đánh giá hiệu quả của phương pháp chiết lỏng-lỏng.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp chiết lỏng-lỏng với tác nhân chiết TBP để tách Thori và Urani. Các phương pháp phân tích bao gồm ICP-MS để xác định hàm lượng các nguyên tố, phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) để phân tích thành phần, và phương pháp quy hoạch thực nghiệm để tối ưu hóa quy trình.
2.1. Quy trình chiết lỏng lỏng
Quy trình chiết lỏng-lỏng dựa trên nguyên tắc phân bố giữa hai pha lỏng không trộn lẫn. TBP được sử dụng làm tác nhân chiết do khả năng tạo phức với Thori và Urani. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết như nồng độ TBP, loại dung môi, nồng độ axit, và thời gian chiết được khảo sát và tối ưu hóa.
2.2. Phương pháp phân tích
Phương pháp ICP-MS được sử dụng để xác định hàm lượng Thori và Urani trong các giai đoạn chiết và giải chiết. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) giúp phân tích thành phần nguyên tố trong các sản phẩm trung gian và cuối cùng. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm được áp dụng để xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình chiết.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp chiết lỏng-lỏng với TBP đạt hiệu suất cao trong việc tách Thori và Urani. Các yếu tố như nồng độ TBP, nồng độ axit HNO3, và tỉ lệ pha hữu cơ:nước có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chiết. Quá trình tối ưu hóa bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) đã xác định được các điều kiện tối ưu cho quá trình chiết.
3.1. Tối ưu hóa quá trình chiết
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết được khảo sát bao gồm nồng độ TBP, nồng độ axit HNO3, tỉ lệ pha hữu cơ:nước, và thời gian chiết. Kết quả cho thấy nồng độ TBP 30%, nồng độ HNO3 3M, và tỉ lệ pha hữu cơ:nước 1:1 là điều kiện tối ưu, đạt hiệu suất chiết trên 90%.
3.2. Đặc trưng sản phẩm
Sản phẩm thu được sau quá trình chiết và giải chiết được phân tích bằng SEM-EDX để xác định thành phần nguyên tố. Kết quả cho thấy sản phẩm cuối cùng có độ tinh khiết cao, đáp ứng yêu cầu sử dụng trong các ứng dụng công nghệ cao.
IV. Kết luận và ứng dụng
Nghiên cứu đã thành công trong việc tách và tinh chế Thori và Urani từ quặng monazite Nam Đề Gi bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn có khả năng tự động hóa, phù hợp với quy mô sản xuất lớn. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc khai thác và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên đất hiếm và nguyên tố phóng xạ.
4.1. Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu góp phần vào việc phát triển công nghệ tách và tinh chế các nguyên tố phóng xạ, giảm thiểu tác động môi trường trong quá trình khai thác và chế biến quặng. Thori và Urani thu được có thể ứng dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao như năng lượng hạt nhân, vật liệu chịu nhiệt, và xúc tác công nghiệp.
4.2. Hướng phát triển
Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến quy trình chiết để tăng hiệu suất và giảm chi phí, đồng thời nghiên cứu các phương pháp xử lý chất thải phóng xạ để đảm bảo an toàn môi trường.
