جداسازی و اندازه گیری لانتانیدها و اکتینیدها با استفاده از روش های کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا و الکتروفورز موئین و پیش تغلیظ آن ها بر روی نانو ذرات

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.