جداسازی درون گروهی و میان گروهی لانتانیدها و اکتنیدها از فرایندهای مهم در مدیریت و انبار کردن ضایعات رادیواکتیو صنایع هسته ای محسوب می گردند. در آزمایشگاه های معمولی اغلب جهت مطالعه ی این گونه جداسازی ها یون اروپیم(?) به عنوان الگویی از اکتنیدهای سه ظرفیتی و لانتانیدها و یون توریم(iv) به عنوان الگویی از اکتنیدهای چهار ظرفیتی بررسی می شود. در این مطالعه ابتدا اکسیم های 3‚5-دی ترشیوبوتیل-2-هیدروکسی-بنزآلدهید اکسیم (l1) و 5- ترشیوبوتیل-2-هیدروکسی-بنزآلدهید اکسیم (l2) سنتز و با روش های طیف سنجی uv-vis، ir، 1h nmr و 13c nmr ساختار آن ها مورد تأیید قرار گرفت. خواص یون دوستی لیگاندهای سنتز شده با انجام آزمایش های استخراج یون های لانتانیم(?)، اروپیم(?)، اربیم(?) و توریم(iv) به صورت تابعی از ph مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان دهنده ی جداسازی میان گروهی بین دو یون اروپیم و توریم با اختلاف ph حدوداً دو واحد (2=2/1ph?) در مورد هر دو لیگاند بود. به کمک دو روش تحلیل داده های لگاریتمی و رسم منحنی ایزوترم استوکیومتری کمپلکس های استخراج شونده به صورت 1:1 (فلز به لیگاند) برای یون های اربیم(?) و اروپیم(?) و 3:1(فلز به لیگاند) برای یون های توریم(iv) و لانتانیم(?) گزارش شد. در ادامه تأثیر پارامترهای موثر در بهبود کارایی استخراج از قبیل اثر حلال، اثر الکترولیت برای یون های اروپیم و توریم بررسی شد. اثر دما بر فرایند استخراج و کمپلکس شدن این دو یون فلزی در آب توسط هر دو لیگاند اکسیمی 1l و 2l مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی توابع ترمودینامیکی ?h?،?g?،?s? به دست آمده نشان داد که استخراج دو یون اروپیم و توریم در حلال دی کلرو متان توسط لیگاند l1 گرمازا بوده و در مورد لیگاند l2 گرماگیر می باشد.

جداسازی درون گروهی و میان گروهی لانتانیدها و اکتنیدها از فرآیندهای مهم در مدیریت و انبار کردن ضایعات رادیواکتیو صنایع هسته ای محسوب می گردند. در آزمایشگاه های معمولی اغلب جهت مطالعه ی این گونه جداسازی ها، یون یوروپیم(iii) به عنوان الگویی از اکتنیدهای سه ظرفیتی و لانتانیدها و یون توریم(iv) به عنوان الگویی از اکتنیدهای چهار ظرفیتی بررسی می شود. مایع های یونی با داشتن خواص منحصر بفرد، جایگزین مناسبی برای حلال های آلی در فرآیندهای مختلف جداسازی و استخراج هستند. در این مطالعه ابتدا اثر ph در استخراج یون های یوروپیم(iii) و توریم(iv) با استفاده از لیگاند فسفریله جدید با نام بیس(کلروفسفریلات)دکاهیدرو-4،2-دی(2-هیدروکسی-فنیل)بنزو[دسیل][6،3،1]اگزا دی آزپین (dpo) و دو حلال یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئورو فسفات، [c4mim][pf6] (1il)، و 1-هگزیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئورو فسفات، [c6mim][pf6] (2il)، از فاز آبی مورد بررسی قرار گرفت. به کمک روش تحلیل داده-های لگاریتمی، کمپلکس های استخراج شونده برای یون های یوروپیم به صورت 1:1 (فلز به لیگاند) با 1il و 2il و برای یون های توریم به صورت 3:1 (فلز به لیگاند) با 1il (در 2ph=) و 2il می-باشد. در ادامه تأثیر پارامترهای موثر در بهبود کارآیی استخراج از قبیل زمان تعادل، غلظت لیگاند، غلظت الکترولیت مورد بررسی قرار گرفت و خواص استخراجی مایع های یونی با حلال های آلی و لیگاند dpo با دیگر لیگاندهای فسفریله مقایسه شد. اثر دما نیز بر فرآیند استخراج مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی توابع ترمودینامیکی h،?g،?s? به دست آمده نشان داد فرآیند استخراج هر دو یون فلزی در مایع یونی il2 و یون های یوروپیم در il1 گرماگیر و استخراج یون های توریم به درون فاز il1 گرمازا می باشد. همچنین استخراج رقابتی یون های مورد مطالعه و لانتانیدها به درون فاز آلی مطالعه شد.این بررسی نشان داد که il2 نسبت به یون های توریم کاملا گزینشی عمل می کند.

در بخش اول از این مطالعه به بررسی جداسازی یون های لانتانیم، سریم، ساماریم، یوروپیم، دیسپروزیم، هولمیم، اربیم، توریم و اورانیل با استفاده از روش الکتروفورز مویین پرداخته شد. 2-تنوییل تری فلوئورو استن به عنوان لیگاند اصلی و ?-هیدروکسی ایزوبوتریک اسید به عنوان لیگاند کمکی مورد استفاده قرار گرفتند. در شرایط بهینه نسبت به ph، غلظت لیگاند، زمان تزریق، قدرت یونی، ولتاژ و دما، جداسازی کامل یون های مورد مطالعه در کمتر از 15 دقیقه با استفاده از محلول های 1 میلی مولار لیگاند اصلی، 5 میلی مولار لیگاند کمکی، 5 میلی مولار سدیم نیترات و 5% (حجمی/حجمی) متانول در 2/5ph=، دمایoc 25 با ولتاژ اعمالیkv 25، زمان تزریق s 6 و شناسایی در طول موجnm 210 برای نمونه صورت گرفت. بخش دوم به مطالعه جداسازی عناصر مورد اشاره بالا با استفاده از روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا پرداخته است. این جداسازی با استفاده از ستون فاز معکوس و با به کار بردن لیگاند 2-تنوییل تری فلوئورو استن به عنوان عامل کمپلکس کننده مورد بررسی قرار گرفت. اثر غلظت شوینده، ph، دما، سرعت جریان فاز متحرک مطالعه و بهینه شدند. در شرایط بهینه ابتدا لانتانیدها در سه گروه سبک، متوسط و سنگین جدا و سپس دو پیک مستقل برای یون های توریم و اورانیل دیده شد. بخش دیگری از مطالعات انجام شده، به کارگیری نانوسیلیکای اصلاح شده با لیگاند باز شیف برای جداسازی یون های یوروپیم، توریم و اورانیل اختصاص داده شده است. میزان جذب این یون ها بر سطح نانو سیلیکای اصلاح نشده وابسته به ph بوده و در phهای 4 و 5/4 به ترتیب قادر به جذب کامل یون های توریم و اورانیل می باشد. در همین شرایط جذب یون یوروپیم از محلول آبی ناچیز بود. با اصلاح سطح نانو سیلیکا با باز شیف ضمن جذب یون های توریم و اورانیل در phهای پایین تر، جذب یون های یوروپیم نیز افزایش یافت. بررسی داده های تجربی با مدل های سینتیکی مطابقت خوبی را با معادله ی شبه مرتبه دوم نشان داد. مطالعه هم دماهای جذب حاکی از آن بود که مدل های لانگ مویر، فرندلیش و تمکین به ترتیب با داده های تجربی جذب یون های توریم، اورانیل و یوروپیم مطابقت دارند. یکی از محورهای مطالعه شده در این رساله به استفاده از روش استخراج مایع-مایع اختصاص داده شده است. در این بخش ابتدا سه لیگاند باز شیف نوع 4n سنتز و شناسایی شدند. سپس خواص یون دوستی این لیگاندها جهت استخراج یون-های لانتانیم، یوروپیم، اربیم و توریم به صورت تابعی از ph مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد علاوه بر جداسازی درون گروهی لانتانیدها با هر سه لیگاند، جداسازی بین گروهی بین دو یون یوروپیم و توریم با افزایش میزان آلی دوستی لیگاندها با اختلاف 2/1ph حدود 4/0، 1 و 8/2 به ترتیب برای لیگاندهای 1l، 2l و 3l افزایش می یابد. به کمک روش تحلیل داده های لگاریتمی استوکیومتری کمپلکس های استخراج شونده به صورت نسبت لیگاند به فلز برای یون لانتانیم 3، 1، 2؛ یون یوروپیم 1، 2، 2؛ یون اربیم 1، 1، 2 و برای یون توریم 1، 1، 1 به ترتیب با لیگاندهای 1l، 2l و 3l محاسبه شد. در بخش دیگر، به کاربرد مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئورو فسفات در استخراج یون های یوروپیم و توریم از محیط سدیم نیترات با استفاده از لیگاندهای فسفریله تری-n-اکتیل فسفین اکسید به عنوان استخراج کننده پرداخته شد. نتایج حاصل با دی کلرومتان مقایسه شده است. نتایج استخراج با لیگاند تری-n-اکتیل فسفین اکسید نشان داد که یون-های یوروپیم با مکانیسم حلال پوشی و تشکیل گونه های [eu(topo)33+](no-3)3 در مایع یونی و دی کلرومتان استخراج شده است. این پژوهش مکانیسم های مختلفی را برای استخراج یون های توریم نشان داد. استخراج در دی کلرومتان به صورت گونه های [th(topo)34+](no-3)4 بوده در حالی که استخراج این یون به درون مایع یونی تحت تاثیر حضور topo قرار نگرفته است. این نتیجه نشان دهنده این است که فرایند استخراج بر اساس مکانیسم تبادل کاتیونی اتفاق افتاده است اما استخراج این یون در محیط اسیدی به مایع یونی نشان داد لیگاند تری-n-اکتیل فسفین اکسید در استخراج تاثیر داشته و مکانیسم استخراج به صورت ترکیبی از تبادل یون-حلال پوشی با تشکیل گونه های [th(topo)4+](no3-) (pf6-)3 می-باشد. سپس به بررسی خواص استخراجی یک لیگاند سالن فسفریله جدید در مایع های یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئورو فسفات و 1-هگزیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئورو فسفات در استخراج یون های یوروپیم و توریم از محیط نیترات پرداخته شد. در این مایع های یونی یون های یوروپیم در phهای بالاتری نسبت به یون های توریم استخراج و گزینش-پذیری مناسبی برای یون های توریم حاصل شد. این در حالی است که استخراج یون توریم در 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئورو فسفات (2ph>) تحت تاثیر حضور لیگاند فسفریله و یون نیترات قرار نمی گیرد. این نتایج می تواند به تفاوت در مکانیسم فرایند استخراج نسبت داده شود. روش تحلیل لگاریتمی نیز نسبت استوکیومتری 1:1 (فلز:لیگاند) برای یون های یوروپیم در هر دو مایع یونی و 3:1 (فلز:لیگاند) برای یون های توریم در 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئورو فسفات (2ph=) و 1-هگزیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئورو فسفات بوسیله لیگاند مورد مطالعه را نشان داد.

به علاوه متغیرهای موثر بر کارایی فرآیند از قبیل ph فاز آبی، نوع حلال، غلظت لیگاند و نوسانات امواج فراصوت بر روی نمونه ارزیابی شد. هم چنین عامل های تاثیرگذار با روش طراحی آزمایش مورد بررسی قرار گرفت. مقدارهای بهینه به دست آمده از این روش با مقدارهای بهینه به دست آمده از روش یک متغیر در زمان مقایسه شد، داده ها نشان داد که متغیرها برهم کنش نداشته و مستقل از هم عمل می کنند. روش پیش تغلیظ ارایه شده با موفقیت برای برخی نمونه های حقیقی استفاده شد.

در کار حاضر ابتدا کلینوپتیلولیت طبیعی منطقه جنوب سمنان تهیه و تعیین ساختار شد. سپس لیگاندهای باز شیف بیس(2-هیدروکسی بنزآلدهید) 1و2 - دی آمینو اتان (h2l1) و بیس(2-هیدروکسی-بنزآلدهید)1و3 -دی آمینوپروپان(h2l2) سنتز و شناسایی گردید. در ادامه کار برای بررسی خواص جذبی کلینوپتیلولیت تهیه شده نسبت به یون های یوروپیم و توریم از محلول آبی پارامتر ph مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج حاصل، برای بهبود کارایی جاذب جهت جذب کامل یون های مورد مطالعه به کپسوله کردن لیگاندهای باز شیف سنتز شده درون حفرات زئولیت که به اختصار با h2l1/y و h2l2/y نشان داده می شود،پرداخته شد و پارامترهایی هم چون، اثر ph، زمان تماس، جرم جاذب، غلظت اولیه فلز و دما مورد بحث و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان جذب وابسته به ph بوده و با به کار بردن لیگاندهای باز شیف در ساختار زئولیت به میزان قابل توجهی جذب یون های فلزی افزایش یافته است به طوری که در شرایط بهینه تقریبا جذب کاملی در phهای 4 و 5/5 به ترتیب برای یون های توریم و یوروپیم مشاهده گردید. بررسی داده های تجربی با مدل های سینتیکی مطابقت خوبی را با معادله ی شبه مرتبه دوم نشان داد. مطالعه هم دماهای جذب حاکی از آن بود که مدل لانگ مویر برای هر دو یون یوروپیم و توریم با داده های تجربی جذب یون های مورد مطالعه مطابقت خوبی دارند. اثر دما نیز بر فرآیند جذب مورد مطالعه قرار گرفت و بررسی توابع ترمودینامیکی ?h?،?s? و ?g? به دست آمده نشان داد فرآیند جذب یون های فلزی روی جاذب جامد جز جذب یون توریم بر روی جاذب h2l2/y، گرماگیر می باشد. بنابراین درصد جذب بالای یون های فلزی مورد نظر توسط کلینوپتیلولیت باعث شده تا این گونه به عنوان یک جاذب کارآمد برای حذف یون های فلزی رادیواکتیو از نمونه های فاز آبی مورد استفاده قرار گیرد.

چکیده ندارد.