جداسازی برخی لانتانیدها با بعضی از تکنیک های کروماتوگرافی و اندازه گیری آنها با روش های نوین ولتامتری

در این تحقیق جداسازی و آشکارسازی یون های لانتانیدی برای نخستین بار با استفاده از جداسازی تبادل یون (کاتیون) و ولتامتری چرخه ای پیوسته تبدیل فوریه سریع (fft-ccv) در یک محلول جاری انجام گرفت که همین امر امکان آشکارسازی مستقیم این یون ها را فراهم ساخت. در آزمایش های انجام گرفته یون های لانتانیدی به سه گروه سبک، متوسط و سنگین طبقه بندی شدند. یون های لانتانیم (la)، سریم (ce)، پرازئودیمیم (pr) و نئودیمیم (nd) تشکیل دهنده لانتانیدهای سبک هستند. لانتانیدهای متوسط شامل ساماریم (sm)، یوروپیم (eu)، گادولینیم (gd)، تربیم (tb) و دیسپروسیم (dy) هستند و گروه لانتانیدهای سنگین نیز از هولمیم (ho)، اربیم (er)، تولیم (tm)، ایتربیم (yb) و لوتسیم (lu) تشکیل شده است. تمام یون های مذکور دارای بار الکتریکی 3+ هستند. یک اسید کربوکسیلیک به نام آلفا- هیدروکسی ایزوبوتیریک اسید (?-hiba) به عنوان شوینده مورد استفاده قرار گرفت. این اسید قادر است با یون های لانتانیدی کمپلکس هایی تشکیل دهد که این کمپلکس ها در مقایسه با شرایطی که یون های مذکور بدون hiba استفاده می شوند، تمایل کمتری به رزین تبادلگر کاتیون دارند. بررسی ها نشان داده اند که با افزایش جرم اتمی لانتانیدها، کمپلکس حاصل از آنها با اسید مورد استفاده پایدارتر خواهد شد. یون های لانتانیدی سنگین تر نظیر لوتسیم که کمپلکس پایدارتری را با hiba تشکیل می دهند، به علت داشتن حداقل تاثیرات متقابل با فاز ساکن، با سرعت بیشتری از ستون خارج می شوند. از طرف دیگر یون های لانتانیدی سبکتری همچون لانتانیم که کمپلکس حاصل از آنها با hiba ضعیف تر است بر همکنش بیشتری را با رزین تبادلگر کاتیونی دارند. در نتیجه چنین یون هایی در مدت زمان های طولانی تری از ستون خارج می شوند. بررسی انجام گرفته در مورد هر یک از گروه های لانتانیدی با استفاده از شویش ایزوکراتیک با محلولی از hiba با غلظت معین منجر به جداسازی مناسب یون ها از یکدیگر شد. غلظت اسید مورد استفاده برای جداسازی یون های لانتانیدی سبک 30/0 مولار در نظر گرفته شد، در حالیکه این مقدار در مورد یون های لانتانیدی متوسط و سنگین به ترتیب 25/0 و 20/0 مولار بود. ph محلول به کار رفته نیز باید برابر با 0/4 باشد چرا که در این شرایط میزان تفکیک این اسید برای انجام جداسازی های مورد نظر مطلوب است، ضمن آنکه اختلاف بین فاکتورهای بازداری یونها جهت جداسازی مناسب قابل قبول است. موج پتانسیل که شامل پله پتانسیل برای تمیز کردن سطح الکترود و تجمع آنالیت و روبش پتانسیل است، به‎طور پیوسته بر یک میکرو الکترود تخت طلا اعمال شده و تغییرات حاصل با بررسی تغییرات جریان ثبت شده حاصل از میکروالکترود طلا مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت دست یابی به بیشترین نسبت سیگنال به نویز، علاوه بر انتگرال گیری دو بعدی از جریان در پنجره زمانی و پتانسیلی انتخابی و کم کردن زمینه، پردازش اطلاعات توسط فرآیند تبدیل فوریه سریع جهت فیلتر کردن نویز نیز انجام گردید. مناسب ترین پتانسیل تجمع برای جداسازی مناسب (برای هر سه گروه از یون ها) برابر با 300- میلی ولت خواهد بود و زمان تجمع بهینه برای این جداسازی ها نیز 3/0 ثانیه می باشد. همچنین سرعت روبش پتانسیل مورد نیاز برای فرآیند جداسازی یون های لانتانیدی معادل با 30 ولت بر ثانیه است. این روش در محدوده غلظتهای µg/l 250 تاµg/l 21000 (در اسید فسفریک 05/0 مولار) برای یون های لانتانیدی سبک دارای پاسخ خطی بوده و حد تشخیص µg/l 90 را از خود نشان می دهد. دامنه خطی یون های لانتانیدی متوسط و سنگین به ترتیب µg/l 260 تا µg/l 23000 و µg/l 140 تا µg/l 18000 (در اسید فسفریک 05/0 مولار) است. همچنین حد تشخیص به دست آمده برای این یون ها نیز به ترتیب µg/l 80 و µg/l 50 می باشد. از آنجا که مطابقت خوبی بین نتایج حاصل از سیستم fft-ccv و نتایج به دست آمده از روش icp-aes وجود دارد، روش iec-fft-ccv مورد استفاده در این تحقیق می تواند دقت و صحت خوبی را برای جداسازی و تشخیص یون های لانتانیدی فراهم آورد.