Baki universitetiNİn xəBƏRLƏRİ №4 Təbiət elmləri seriyası
Yüklə 67,38 Kb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- İONLARINI SELEKTİV SORBSİYA EDƏN SORBENTLƏRİN SİNTEZİ C.Ə.NAĞIYEV*, A.A.QƏRİBOV*, R.M.ALOSMANOV**
- *** FHN, İzotop Xüsusi Kombinatı calalnaghiyev@mail.ru
- Nəticələr və onların müzakirəsi
- Modifikatların optimal pH-da sorbsiya göstəriciləri
- СИНТЕЗ СОРБЕНТОВ, СЕЛЕКТИВНО СОРБИРУЮЩИХ ИОНЫ УРАНА ИЗ СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
| BAKI UNİVERSİTETİNİN XƏBƏRLƏRİ №4 Təbiət elmləri seriyası 2010 NEFT VƏ KİMYA SƏNAYESİ TULLANTI SULARINDAN URANİL İONLARINI SELEKTİV SORBSİYA EDƏN SORBENTLƏRİN SİNTEZİ C.Ə.NAĞIYEV*, A.A.QƏRİBOV*, R.M.ALOSMANOV**, A.Ə.ƏZİZOV**, V.İ.HÜSEYNOV*** * AMEA Radiasiya Problemləri İnstitutu **Bakı Dövlət Universiteti *** FHN, İzotop Xüsusi Kombinatı calalnaghiyev@mail.ru Görülmüş işdə sellüloza əsasında sintez edilmiş yeni funksional qruplu sorbentlərin sulu məhluldan uranın seçici sorbsiyasının qanunauyğunluğu tədqiq edilmişdir. Sellüloza CCl 4 mühitində, molekulyar oksigen verməklə və PCl 3 -lə işlənilmişdir. Alınan modifikat su, tributil-fosfat, arsenazo III, trioktilfosfinoksid, orto-fosfat turşusu, Trilon B və 4-amino- antiprinlə işlənməklə modifikasiya edilmişdir. Alınan modifikatların sorbsiya tutumu və ura- nın seçici sorbsiyası tədqiq edilmişdir. CHCl 3 mühitində tributil-fosfatla işlənilmiş modifikat məhluldan iki- və üçvalentli ionların iştirakında belə uranil ionunu yüksək seçiciliklə sorbsiya etməsi müəyyənləşdirilmişdir.
Son illər sənayenin müxtəlif sahələrində tətbiq olunan sintetik sorbentlərin sintezində onların sorbsiya edəcəyi ionların çoxkomponentli sənaye tullantı suların- dan selektiv sorbsiya qabiliyyətlərinin olmasına diqqət yetirilir. Belə tip funksional qruplara malik sorbentlərlə bağlı elmi əsərlərə dövri elmi jurnallarda geniş rast gəlmək, sorbentlərin sintezi və sənayenin müxtəlif sahələrində tətbiqinin aktual olma- sını göstərir. Son 10 il ərzində bu sahədə aparılan tədqiqat işlərində sintez olunan sor- bentlərin yüksək sorbsiya tutumu ilə yanaşı, onların hər hansı iona qarşı seçici sorbsiya xassəsinə malik olmasına xüsusi diqqət yetirirlər. Artıq Eichrom Technolo- gies firması yüksək analitik xassələrə malik, molekulyar və struktur quruluşları “know-how” saxlanılan uran izotopları ( 238 U,
235 U,
234 U,
232 U) üçün “UTEVA Resin”, torium izotopları ( 232
Th, 230
Th, 228
Th) üçün “TEVA Resin”, bütün aktinoidləri birgə seçici sorbsiyası üçün “Actinide Resin*” markalı sorbentlər sintez edib [1-3]. Hazırda bu sorbentlər müasir radiokimyada aktinoidlərin torpaqda, suda, bitki və heyvan orqanizmlərində analitik vəsfi və miqdari təyini üçün tətbiq edilir. Qeyd edək ki, bu seçici sorbentlərin sintezi çoxmərhələli sintez, mürəkkəb sintez şəraiti, sintezdə istifadə edilən polimer və reaktivlərin bahalı olması və ən nəhayət, çox vaxt tələb etdiyindən bu sorbentlər yüksək maya dəyərinə malikdir. Bu səbəbdən belə seçici sorbentlər sənayedə istifadə edilmir. Beləliklə, təqdim olunan işin məqsədi respublikamızın neft sənayesinin problemlərindən biri olan neftlə birlikdə çıxan lay suyunun tərkibində olan radioaktiv
23
elementləri (uran, torium, radium və s.) lay sularından effektiv şəkildə təmizləmək üçün seçici sorbentlər sintez etməkdir [4]. Təcrübi hissə Tərkibi 98% sellülozadan ibarət olan 20 q süzgəc kağızı həcmi 500 ml olan kolbada bidistillə suyunda isladılır və mexaniki qarışdırıcı vasitəsilə 2 saat ərzində qarışdırılır. Alınan horranın üzərinə 80 ml aseton əlavə edilir və t<50° C şəraitində vakuumda sabit çəkiyə qədər qurudulur. Sonrakı mərhələdə sellülozanın modifikasi- yası məlum metodika üzrə aparılmışdır [4]. Belə ki, onun üzərinə 5 ml PCl 3 əlavə
etməlkə, CCl 4 mühitində, molukulyar oksigen verməklə 14 saat müddətində qara rəngli modifikat sintez edilmişdir. Alınmış hetrogen qarışıqdan bərk faza, yəni modi- fikat ayrılmışdır. Bu modifikatın su, tributil-fosfat, trioktilfosfinoksid, arsenazo-III, fosfat turşusu, trilon-B, 4-aminoantiprinlə kimyəvi modifikasiyası aparılmışdır. Mo- difikat su, orto-fosfat turşusu ilə birbaşa, digərləriylə isə CHCl 3 mühitində işlənilmiş- dir. Modifikatların müxtəlif reagentlərlə işlənməsi başa çatdıqdan sonra neytral mühit alınana kimi bidistillə suyu ilə yuyulmuşdur. Sorbentdə [~OPO(OH) 2 ] fosfat qrupu- nun olması potensiometrik titirləmə metodu ilə təsdiq olunmuşdur. Tədqiqat işində müxtəlif tərkibli sulu məhlullarda uranil ionunun qatılığı UO 2
4 duzu vasitəsilə yaradılmışdır. İstifadə edilən UO 2 SO
duzunda 235
U və 238
U izotoplarının kütlə faiz nisbəti uyğun olaraq 0,32:99,68 kimidir [5]. Sorbsiya prosesi 50 mq sorbentlə 50 ml həcmdə 235
U izotopunun 240,0 Bk/l həcmi aktivliyində (bu həcmi aktivlik 1060,0 mq/l UO 2 2+
uranil ionunun qatılığına ekvivalentdir) 25ºC temperaturda, 24 saat müddətində statik şəraitdə aparılmışdır. Məhlulda uranil ionunun qatılığı Canberra (ABŞ) firmasının istehsalı olan yüksək təmizlikli germanium detektorlu (HP Ge) qamma-spektrometrdə təyin edil- mişdir. Qamma-spektrometrdə uran izotoplarının aktivlikləri aşağıda göstərilən fotopiklərə əsasən təyin edilir.
235 U və
238 U radionuklidlərinin təyin olunduğu fotopiklər; 235 U
izotopu 186 KeV-ə görə, 238
U izotopu isə 1001 KeV-ə görə.
1-ci şəkildə göründüyü kimi, 235 U-in aktivliyi bu izotopun 185,7 keV enerjili 54% çıxımlı qamma pikinə əsasən, 238
U izotopunun aktivliyi isə onun parçalanma
24 məhsulu olan metastabil 234
Pa
izotopunun 1001,03 keV enerjili 0,59 % çıxımlı qamma pikinə əsasən təyin edilmişdir. Qeyd edək ki, qamma-spektrometrdə sorbsiyadan əv- vəlki məhlulda 238 U izotopunun aktivliyini təyin etmək mümkündür. Protaktinium və uran elementlərinin kimyəvi xassə və sorbsiya qabiliyyətlərinin fərqli olması filtratda 234
Pa(m) və 238
U izotopları arasında radioaktiv tarazlığın pozulması səbəbindən, 238
U- in aktivliyini 234 Pa(m) izotopunun aktivliyinə əsasən təyin etmək mümkün olmur. Nəticələr və onların müzakirəsi Modifikasiya olunmuş sellülozanın kimyəvi quruluşunun identifikasiyası infra- qırmızı spektroskopiya metodu ilə aparılmışdır. 2-ci şəkildə ilkin sellüloza və reak- siya nəticəsində alınan modifikatın infraqırmızı spekri göstərilib. Şəkildən göründüyü kimi ilkin sellülozanın İQ spektrində molekullararası və molekuldaxili hidrogen rabitəsinin siqnalı 3550–3100 sm -1 geniş udma zolağı var. Bu geniş udma zolağı iki qonşu qlükopiranoza həlqələrində (О 3 Н…О 5 ′) atomları arasında molekuldaxili hidro- gen rabitəsinin, (О 6 Н…О 1 ″, О
2 Н…О
6 ″) atomları ilə molekullararası hidrogen rabitəsi hesabına yaranır.
Şək. 2. CCl 4 mühitində PCl 3 və O
2 -lə işlənmiş su ilə hidroliz edilmiş modifikatın İQ spekri (2); İlkin sellülozanın İQ spektri (1).
Şəkildən göründüyü kimi modifikatın İQ spektrində 3550–3100 sm -1 geniş ud- ma zolağının intensivliyinin azalması sintezdən sonra sellüloza zəncirində molekul- lararası və molekuldaxili hidrogen rabitələrin azalmasını göstərir. Buna səbəb PCl 3 -ün
sellüloza zəncirini destruksiya etməsi, və [~C 6 H 2 OH] qrupuna [~C 6 H
-O-PO(OH) 2 ] fosfat qrupunun tikilməsi hesabına yaranan fəza çətinliyi hesabına molekullararası hidrogen rabitələrinin azalmasıdır. İlkin sellülozanın İQ spektrində 1630-1650 sm -1 udma zolağına malik H-O-H kristallaşma suyunun varlığını göstərən siqnal var. Şəkildən göründüyü kimi modifika- tın İQ spektrində bu zolağın intensivliyi artıb. Bu faktı sellüloza zəncirinə [~C 6 H
-O- PO(OH)
2 ] fosfat qrupunun tikilməsi hesabına hiqroskopikliyin artması ilə izah edirik. Şəkildən göründüyü kimi ilkin sellülozanın İQ spektrində (1) birli spirt qrupuna [~C
6 H 2 -OH] malik olan OH qrupunun rəqsi hesabına yaranan və mərkəzi 1159 sm -1 -ə düşən udma zolağı mövcudur. Modifikatın İQ spektrində (2) bu udma zolağının inten-
25 sifliyi kəskin azalmışdır. Həmçinin, modifikatın İQ spektrində (2) ilkin sellülozanın İQ spektrində olmayan mərkəzi 1280 sm -1 -ə düşən və assosasiya olunmuş fosfat qru- pun xarakterik udma zolaqı yaranmışdır. Mərkəzi 1159 sm -1
olan udma zolaqlı mo- difikatın İQ spektrində görünməməsinin səbəbi, [O=PCl 2 ]~ birləşməsinin qlükopira- noza həlqəsinə birbaşa deyil, məhz biratomlu spirt qrupundakı [~C 6 H 2 -OH] oksigen körpüsü vasitəsilə bilrəşməsini göstərir.
Şək. 3. CCl 4 mühitində, PCl 3 və molukulyar oksigen iştirakında sellülozanın modifikasiyası.
Alınan modifikat su [~PO(OH) 2 ]*, tributil-fosfat (R 1 )*, arsenazo-III (R 2 )*,
trioktilfisfinoksid (R 3 )*, orto-fosfat turşusu (R 4 )*, Trilon-B (R 5 )* və 4-aminoan- tiprinlə (R 6 )* işlənməklə modifikasiya edilmişdir. Alınmış modifikatlar sonra distillə suyu ilə neytral mühit alınana kimi yuyulmuşdur. Beləliklə, sellüloza zəncirinə ti- kilmiş ~[O=PCl 2 ] qrupu su ilə hidroliz edildikdə [~PO(OH) 2 ] funksional qrupuna, tributil-fosfatla işləndikdə ~[PO(OH) OR 1 ] funksional qrupuna və s. çevrilir [5]. İşində şərh edildiyi kimi fosforlaşdırılmış ağac kəpəyi ilə sulu məhluldan uranil ionunun sorbsiyası pH 5-də maksimum baş verdiyi müəyyən edilmişdir. Kütləsi 50 mq olan müxtəlif modifikatlarla 50 ml pH-ı 5 olan asetat-ammonium bufer məhlu- lunda,
235 U izotopunun 240,0 Bk/l həcmi aktivliyində (bu həcmi aktivlik 1060 mq/l UO 2
uranil ionunun qatılığına ekvivalentdir) 22ºC temperaturda, 24 saat müddətində statik şəraitdə aparılmış uranil ionunun sulu məhluldan sorbsiyasının nəticələri cədvəl 1-də verilmişdir. Cədvəldən göründüyü kimi su ilə hidroliz edilmiş modifikat [~PO(OH) 2 ]
sorbentin statik sorbsiya tutumu 494,7 mq/q olur. Qeyd edək ki, tributilfosfatla və trioktilfisfinoksidlə işlənmiş modifikat uranil ionunun qatılığı 1060 mq/l olan sulu məhluldan optimal pH-da uranil ionlarını praktik olaraq tam sorbsiya edir. R
=91,5
± 8,4 %; R TOFO =95,8 ± 9,4% Bu zaman statik sorbsiya tutumu müvafiq olaraq 969,5 ± 63,2 və 1015 ± 71 mq/q-a çatır.
26
Cədvəl 1 Modifikatların optimal pH-da sorbsiya göstəriciləri pH 5
Modifikatın adı Sorbsiya dərəcəsi,
Statik sorbsiya tutumu, mq/q Statik
sorbsiya tutumu, mq-ekv/q Sell~[PO(OH) 2 ]
494,7 ± 27,5 1,83 ± 0,10 Sell~[PO(OH) OR 1 ]* 91,5 ± 8,4 969,5 ± 63,2 3,59 ± 0,23 Sell~[PO(OH) OR 2 ]
818,9 ± 41,2 3,03 ± 0,15 Sell~[PO(OH) OR 3 ] 95,8 ± 9,4 1015 ± 71 3,76 ± 0,26 Sell~[PO(OH) OR 4 ]
225,3 ± 13,5 0,83 ± 0,05 Sell~[PO(OH) OR 5 ] 62,8 ± 4,9 666,0 ± 37,9 2,47 ± 0,14 Sell~[PO(OH) OR 6 ]
125,9 ± 7,8 0,47 ± 0,03 Uranil ionlarını sorbsiya etmiş sorbentlərin distillə suyu və NaNO 3 duz məhlulu ilə desorbsiyası etdikdə uranil ionunun desorbsiyası 5%-i keçməməsi müşahidə edil- mişdir. Bu fakt uranilhidroksi kationlarının sorbentin funksional qrupları ilə sadəcə ion mübadilə reaksiyası ilə qarşılıqlı təsirdə deyil, sorbentin aktiv mərkəzləri ilə da- vamlı xelat qurluşlu kompleks əmələ gətirməsini sübut edir. Lakin modifikatlardan uranil ionlarını mineral turşular vasitəsilə desorbsiya etmək münkündür. Nitrat tur- şusunun 1,0 M qatılığında uranil ionlarının maksimum desorbsiyası baş verərək 96,6 ± 5,4 %-ə, 1,0 M xlorid turşusu ilə isə 92,5 ± 8,4 %-ə çatır. Beləliklə, tədqiqat işində sintez edilmiş sellülozanın modifikatları Respublika- mızın neft sənayesinin problemlərindən biri olan neftlə birlikdə çıxan lay suyunun tərkibində olan radioaktiv elementləri (xüsusən uranın) lay sularından effektiv şəkildə təmizləmək üçün seçici sorbentlər kimi tətbiq edilə bilərlər.
1.
raction Chromatography //Analytica Chimica Acta. 1992, v 266, p. 25-37. 2.
Horwitz E.P., et al. Dipex: A new extraction chromatographic material fo rhte separation and preconcentration of acitnides from Aqueous solution //Reactive & Functiona Polymers, Separation Sci. and Tech., 1997, 16(4), p.403-416. 3.
Burnett W.C., P.H.Cable, and Russ Moser, Determination of Radium-228 in Natural Waters Using Extraction Chromatographic Resins //Radioactivity & Radiochemistry. 1995, v.6, № 3, p.36-43. 4.
Магеррамов А.М., Алосманов Р.М., Мамедов Г.Г., Азизов А.А. // Матераилы кон- ференции «ФАГРАН-2006». Cборник тезисов. Воронеж: 2006, т.2., с.847. 5.
water solutions phosphorylated wood sawdust //The Fifth Eurasian Conference Nuclear Sciences And Its Application Ankara: 2008, Oct 14-16, p.74. 6.
изотопов урана на примере одного из видов водных растений (Elodea Canadensis) реки Енисей //Вестник КрасГУ. Естественные науки, 2005, № 1, с. 70-73. 7.
montmorillonite; compositons and properties of uranyl montmorillonites //Clays and Clay Minerals, 1981, v. 29, №1, p. 10-16. 8.
водных растворов нитрата уранила на эффективность поглощения урана гидролизным лигнином древесины // Журн. Прикладной химии, 2004, т.77, в. 3, с.474-477.
27
СИНТЕЗ СОРБЕНТОВ, СЕЛЕКТИВНО СОРБИРУЮЩИХ ИОНЫ УРАНА ИЗ СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Дж.А.НАГИЕВ, А.А ГАРИБОВ, Р.М.АЛОСМАНОВ, А.А.АЗИЗОВ, В.И.ГУСЕЙНОВ РЕЗЮМЕ В данной работе были изучены закономерности селективной сорбции урана из водных растворов, сорбентов с новыми функциональными группами, синтезированных на основе целлюлозы. Целлюлоза подвергалась воздействию PCl 3 в присутствии мо- лекулярного кислорода в среде CCl 4 . Полученный раствор далее был модифицирован трибутил фосфатом, арсеназом-III, триоктилфосфиноксидом, орто-фосфатной кислотой, трилоном Б и 4-аминоантиприном. Для полученных модификатов были изучены сор- бирующая емкость и избирательные сорбирующие свойства. Была выявлена высокая избирательность сорбции ионов урана сорбентом-модифицирован трибутил фосфатом в среде CНCl 3 из растворов, содержащие 2 и 3-х валентные ионы. SORBENT SYNTHESIS FOR THE SELECTIVE SORBTION OF U IONS OUT OF OIL AND CHEMICAL INDUSTRY WASTE WATERS J.A.NAGHIYEV, A.A.GARIBOV, R.M.ALOSMANOV, A.A.AZIZOV, V.I.HUSEYNOV SUMMARY The paper studies the regularity of uranium ion selective sorbtion out of aqueous solutions, sorbents with new functional groups synthesized on the basis of cellulose. Celluloze undergoes the influence of PCl 3 at the presence of molecular oxygen in CCl 4 medium. The obtained solution was modified by tributil phosphate, arsenazo-III, trioctylphosphine oxide, orthophosphoric acid, trilon B and 4-aminoantipyrine. The sorbtion capacity and selectivity of the modified sorbents are investigated. It is established that the sorbent modified by tributil phosphate in CHCl 3 medium possesses high selective sorption properties and can select uranium ions out of solutions with 2-and 3-valent ions.
28 Yüklə 67,38 Kb. Dostları ilə paylaş:
|