T¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (1), Tr. 26 - 28, 2004<br />
<br />
<br />
<br />
c©n b»ng pha trong qu¸ tr×nh trÝch ly láng láng<br />
§Õn Tßa so¹n 2-1-2003<br />
NguyÔn Minh TuyÓn1, Ph¹m V¨n Thiªm2, Phan §×nh TuÊn3<br />
1<br />
Tr êng §¹i häc X©y dùng H( Néi<br />
2<br />
Tr êng §¹i häc B¸ch khoa H( Néi<br />
3<br />
Tr êng §¹i häc B¸ch khoa Tp Hå ChÝ Minh<br />
<br />
<br />
Summary<br />
The article exposes the investigation on equilibrium of axeton between water and<br />
toluen as well as of uranyl nitrate and nitric acid between nitric acid solution and tributyl<br />
phosphate in kerosin. The algorithm for calculating the equilibrium is also presented.<br />
<br />
<br />
I - C©n b»ng pha trong hÖ 2. Ph ¬ng ph¸p ph©n tÝch<br />
H20 - Axeton - toluen Nång ®é axeton trong pha n íc ® îc x¸c<br />
®Þnh b»ng ph ¬ng ph¸p ®o tû khèi ë 250C.<br />
1. Ph ¬ng ph¸p thùc nghiÖm<br />
§iÒu kiÖn c©n b»ng pha trong hÖ H20 - 3. KÕt qu¶<br />
axeton - toluen ® îc nghiªn cøu b»ng nh÷ng C¸c nghiªn cøu thùc nghiÖm n0y nh»m môc<br />
thùc nghiÖm trªn phÔu chiÕt. HÖ ® îc l¾c ®Òu ®Ých võa ®Ó kh¼ng ®Þnh ph ¬ng ph¸p ph©n<br />
trong kho¶ng thêi gian 30 phót, ®Ó t¸ch pha tÝch võa nghiªn cøu ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha.<br />
triÖt ®Ó v0 ph©n tÝch, x¸c ®Þnh nång ®é axeton C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ® îc chØ ra trong<br />
trong pha n íc. b¶ng 1 v0 2.<br />
B¶ng 1: Ph©n tÝch nång ®é axeton trong n íc b»ng ph ¬ng ph¸p ®o tû khèi<br />
Khèi l îng n íc (g) - 288,7268 250,7301 238,8822 242,4936<br />
Khèi l îng axeton (g) - 7,5122 13,4572 19,0622 26,1749<br />
Khèi l îng hçn hîp (g) - 296,2390 263,8873 257,9444 268,6685<br />
Nång ®é axeton (% khèi l îng) - 2,54 4,99 7,39 9,74<br />
1 (g/cm3) 0,9981 0,9947 0,9914 0,9884 0,9854<br />
C¸c 2 (g/cm3) 0,9982 0,9947 0,9914 0,9883 0,9854<br />
gi¸ trÞ ®o 3<br />
(g/cm ) 0,9981 0,9947 0,9914 0,9884 0,9854<br />
3<br />
khèi 3<br />
l îng 4 (g/cm ) 0,9981 0,9947 0,9914 0,9884 0,9854<br />
riªng 5 (g/cm3) 0,9981 0,9947 0,9914 0,9884 0,9854<br />
6 (g/cm3) 0,9981 0,9947 0,9914 0,9884 0,9854<br />
3<br />
Khèi l îng riªng trung b×nh (g/cm ) 0,9981 0,9947 0,9914 0,9884 0,9854<br />
Sai sè s (g/cm3) 4,1.10-5<br />
4,1.10 -5<br />
0 4,1.10 -5<br />
0<br />
<br />
26<br />
B¶ng 2: Nång ®é c©n b»ng cña axeton trong n íc x v0 trong toluen y ë 200C<br />
x (% khèi l îng) 0,81 1,29 2,34 4,42 5,60 7,61 10,30 13,60 15,2 19,7<br />
y (% khèi l îng) 0,62 0,99 1,81 3,21 4,35 6,00 8,51 13,50 14,2 20,3<br />
<br />
II - C©n b»ng pha trong hÖ<br />
kH =<br />
[HNO3 .TBP]<br />
[H + ] . [NO3 ] . [TBP]<br />
H20 + HNO3 - URAN - TBP + DÇu háa (4)<br />
1. Ph ¬ng ph¸p thùc nghiÖm<br />
§Ó nghiªn cøu c©n b»ng hÖ H20 + HNO3 - trong ®ã biÓu thøc trong ngoÆc chØ nång ®é cña<br />
uran - TBP, ph ¬ng ph¸p trÝch ly gi¸n ®o¹n trªn phÇn tö t ¬ng øng.<br />
phÔu chiÕt ® îc sö dông. Hçn hîp ® îc l¾c ®Òu Theo ®Þnh nghÜa hÖ sè ph©n bè, ta cã:<br />
trong thêi gian 30 phót, ®Ó ph©n pha tuyÖt ®èi v0<br />
HÖ sè ph©n bè cña uran:<br />
ph©n tÝch nång ®é uran, HNO3 trong pha n íc.<br />
2. Ph ¬ng ph¸p ph©n tÝch<br />
=<br />
[UO 2 (NO 3 )2 .2TBP]<br />
2<br />
<br />
<br />
[UO ]<br />
DU<br />
Uran trong pha n íc ® îc lÊy mÉu, pha 2+<br />
lo]ng, ®iÒu chØnh m«i tr êng ®Õn 1 - 2% HNO3 2<br />
<br />
= k u .[NO ] [TBP ]<br />
v0 ph©n tÝch b»ng ICP, HNO3 ® îc ph©n tÝch 2 2<br />
3 (5)<br />
b»ng ph ¬ng ph¸p chuÈn ®é.<br />
3. TÝnh to¸n ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha cho hÖ H20<br />
=<br />
[HNO3 .TBP] = k .[NO ] . [TBP]<br />
[H + ]<br />
DH H 3<br />
+ HN03 - uran - TBP + dÇu háa<br />
Theo Baumgarten [1], c¬ chÕ trÝch ly uran<br />
trong m«i tr êng HNO3 bëi TBP diÔn ra nh sau: (6)<br />
UO22+ + 2NO3- + 2TBP = UO2 (NO3)2 . 2TBP (1) Gäi nång ®é TBP ban ®Çu l0 [TBP]0 ta cã:<br />
H+ + NO3- + TBP = HNO3 . TBP (2) [TBP] = [TBP]0 - [HNO3 . TBP]<br />
Khi c¸c ph¶n øng ®¹t c©n b»ng, ta cã: - 2 [UO2 (NO3)2 . 2TBP] (7)<br />
<br />
kU =<br />
[UO 2 (NO 3 )2 .2TBP ] (3)<br />
ViÖc x¸c ®Þnh hÖ sè ph©n bè cña uran v0<br />
[UO ] . [NO ] . [TBP ]<br />
2+<br />
2 3<br />
2 2<br />
H+ thùc hiÖn ® îc b»ng c¸ch gi¶i hÖ ph ¬ng<br />
tr×nh (1) - (7):<br />
2<br />
<br />
<br />
1 + k H [H + ][NO 3 ] [TBP] 0 .8k U .[UO 22+ ]<br />
DU = .1 1+ . (8)<br />
4 k U [NO 3 ][UO 22+ ] 1 + k H [H + ][NO 3 ]<br />
[NO 3 ] 2<br />
<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
DH =<br />
[ ][<br />
1 + k H H + NO 3<br />
. 1<br />
] 1+<br />
[TBP ]0 .8k U .[UO 22+ ] (9)<br />
[ ] [ ] [ ][NO ]<br />
2<br />
kU 2+ +<br />
4 NO 3 UO 2 1+ kH H 3<br />
kH<br />
[NO ] 3<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
27<br />
C¸c h»ng sè c©n b»ng ch a biÕt ® îc x¸c l0 vïng nång ®é hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ trÝch ly<br />
®Þnh qua biÓu thøc kinh nghiÖm cña Baumgarten: ho¹t ®éng, c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n còng phï hîp<br />
rÊt tèt víi c¸c sè liÖu thùc nghiÖm, v0 n»m<br />
kU = 8,791 + 6,071 µ - 6,176 µ2 + 1,579 µ3 (10) trong ph¹m vi sai sè cña c¸c nguån t0i liÖu<br />
kH = 0,385 - 0,155 µ + 0,024 µ 2<br />
(11) c«ng bè kh¸c nhau [1].<br />
víi µ l0 lùc ion cña hçn hîp: Nh vËy thuËt to¸n v0 ch ¬ng tr×nh nªu trªn<br />
cã thÓ sö dông nh mét ®¬n vÞ ch ¬ng tr×nh c¬<br />
µ = [H+] + 3[UO22+] (12)<br />
së ®Ó tÝnh to¸n ®iÒu kiÖn c©n b»ng pha trong hÖ<br />
Trªn c¬ së c¸c biÓu thøc trªn, mét thuËt to¸n H20 + HNO3 - uran - TBP - mét trong nh÷ng<br />
v0 ch ¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®] ® îc lËp ra ®Ó x¸c ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt ®Ó tÝnh to¸n ®éng lùc v0 nhê<br />
®Þnh nång ®é c©n b»ng cña uran v0 HNO3 trong ®ã tÝnh to¸n qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt trong c¸c<br />
hÖ chiÕt uran b»ng TBP tõ m«i tr êng axit nitric. lo¹i thiÕt bÞ trÝch ly.<br />
III - So s¸nh c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm C«ng tr×nh n(y ® îc ho(n th(nh víi sù hç<br />
v> tÝnh to¸n víi t>i liÖu trî cña Ch ¬ng tr×nh nghiªn cøu c¬ b¶n trong<br />
tham kh¶o lÜnh vùc khoa häc tù nhiªn.<br />
§èi víi hÖ H20 - axeton - toluen, c¸c kÕt<br />
qu¶ thùc nghiÖm cho thÊy cã sù trïng hîp rÊt T>i liÖu tham kh¶o<br />
tèt víi c¸c sè liÖu cña Hackl v0 Schroeter [2]. 1. A. Nothaft. Modelbildung. Simulation und<br />
§iÒu ®ã chøng tá c¸c sè liÖu vÒ ® êng c©n Regelung von Fluessig - Fluessig - Extrak-<br />
b»ng còng nh ph ¬ng ph¸p ph©n tÝch th0nh phÇn toren - Dissertation, Stuttgart (1991).<br />
axeton l0 ho0n to0n ®ñ tin cËy cho viÖc sö dông 2. M. Lorenz. Untersuchungen zum fluiddyna-<br />
v0o c¸c tÝnh to¸n vÒ sau. Trªn c¬ së c¸c nghiªn mischen Verhalten von pulsierten Siebboden<br />
cøu trªn, chóng t«i ®] x¸c ®Þnh ® îc ph ¬ng tr×nh - Extraktionskolonnen - Dissertation. TU<br />
c©n b»ng cña hÖ n íc - axeton - toluen: Clausthal (1990).<br />
y* = 0,6795 x* + 0,0173 (x*)2 (13) 3. D. Niebur. Untersuchungen zur Fluiddyna-<br />
* *<br />
trong ®ã y v0 x l0 nång ®é c©n b»ng cña axeton mik in pulsierten Siebboden - Extraktions-<br />
trong pha h÷u c¬ v0 pha n íc t ¬ng øng. kolonnen - Dissertation. TU Clausthal (1982).<br />
§èi víi hÖ H20 + HNO3 - uran - TBP + dÇu 4. NguyÔn Minh TuyÓn, Ph¹m V¨n Thiªm, Phan<br />
háa, c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë vïng nång ®é axit §×nh TuÊn. B¸o c¸o khoa häc t¹i Héi nghÞ<br />
thÊp cho thÊy phï hîp ho0n to0n víi c¸c t0i liÖu ®] to0n quèc vÒ C¸c ®Ò t0i hãa lý v0 hãa lý<br />
c«ng bè. ë vïng nång ®é axit cao (trªn 200 g/l) thuyÕt, H0 Néi (1999).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
28<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
