ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ MAI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TẠP CHẤT
TRONG VẬT LIỆU ZIRCONI ĐỘ SẠCH CAO
SAU KHI TÁCH NỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
CHIẾT DUNG MÔI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

THÁI NGUYÊN - 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ MAI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TẠP CHẤT
TRONG VẬT LIỆU ZIRCONI ĐỘ SẠCH CAO
SAU KHI TÁCH NỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
CHIẾT DUNG MÔI
Hóa phân tích
Mã ngành: 8.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Chu Mạnh Nhương


trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Hóa học,
các thầy cô đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học
tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận văn khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo và các cán bộ phòng thí nghiệm
Hoá phân tích - Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và
các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu
của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp
và những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong luận văn, để luận văn
được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 06 năm 2018
Tác giả

Nguyễn Thị Mai Phương

ii


DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết
tắt
EDX
FT-IR
ICP-MS

Tiếng anh

Tiếng việt

2-ethyl hexyl phosphonic acid

Di-2-etyl hexyl

mono-2-ethyl hexyl ester

photphonic axit

TBP

Tri butyl phosphat

Tributyl photphat

UV – Vis

Ultraviolet –Visble

Phổ tử ngoại - khả kiến

Va

The volume of aqueous phase

Thể tích pha nước

Vo

The volume of the organic phase



Nồng độ của Zr ở pha hữu
cơ

PC88A

iii


MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa

Lời cam đoan ...................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................ ii
Danh mục kí hiệu và chữ viết tắt ..................................................................... iii
Mục lục ............................................................................................................. iv
Danh mục bảng biểu.......................................................................................... v
Danh mục các hình ........................................................................................... vi
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 3
1.1. Giới thiệu về Zr và hợp chất của nó ........................................................... 3
1.1.1. Giới thiệu về Zr ....................................................................................... 3
1.1.2. Hợp chất của zirconi ............................................................................... 7
1.2. Tình hình nghiên cứu tách Zr(IV) bằng chiết dung môi ............................ 9
1.2.1. Tình hình nghiên cứu tách Zr(IV) trên thế giới ...................................... 9
1.2.2. Tình hình nghiên cứu tách Zr(IV) ở Việt Nam ..................................... 11
1.3. Giới thiệu về tác nhân chiết ....................................................................... 12
1.4. Các phương pháp nghiên cứu................................................................... 13
1.4.1. Phương pháp phổ hồng ngoại và phổ tử ngoại ..................................... 13

3.1.2. Với dung môi chiết TBP-toluen ............................................................ 39
3.2. Nghiên cứu các điều kiện chiết Zr(IV) bằng TBP và PC88A ................. 43
3.2.1. Ảnh hưởng của loại axit đến hiệu suất chiết Zr(IV) .......................... 43
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ axit đến hiệu suất chiết Zr(IV) ........................ 44
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất chiết Zr(IV) ............. 46
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc pha đến hiệu suất chiết Zr(IV) ..... 49
3.2.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích hai pha đến hiệu suất chiết Zr(IV) .......... 50
3.2.6. Xác định dung lượng chiết Zr(IV) của dung môi chiết......................... 51
3.3. Phân tích tạp chất trong mẫu chuẩn Zircaloy 360b.................................. 53
3.3.1. Phá mẫu Zircaloy 360b ......................................................................... 53

v


3.3.2. Đánh giá quy trình phân tích ................................................................. 53
3.4. Phân tích Ims trong mẫu ZrO2 Viện Công nghệ xạ hiếm (CNXH) ......... 56
3.4.1. Chuẩn bị phá mẫu ZrO2......................................................................... 56
3.4.2. Kết quả xác định tạp chất trong ZrO2 bằng ICP-MS ............................ 57
3.4.3. Xác định thành phần sản phẩm ZrO2 sau khi giải chiết ........................ 59
3.5. Đề xuất sơ đồ phân tích tạp chất trong vật liệu zirconi ........................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 64
PHỤ LỤC

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1. Một số đặc điểm, tính chất vật lí quan trọng của Zr ...................................4
Bảng 1.3. Tần số dao động hóa trị của các nhóm nguyên tử thường gặp (cm-1) ......14


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Kim loại zirconi...........................................................................................3
Hình 1.2. Cấu trúc tinh thể của ZrO2 ..........................................................................8
Hình 1.3. Bột ZrO2 ......................................................................................................8
Hình 1.4. Các bộ phận chính của máy ICP-MS ........................................................20
Hình 2.1. Chén teflon ................................................................................................25
Hình 2.2. Vỏ thép ......................................................................................................25
Hình 2.3. Sự thay đổi đổi màu của dung dịch trước (a) và ngay sau khi kết thúc
chuẩn độ (b) ...........................................................................................27
Hình 2.4. Phổ UV- Vis của XO và ZrXO .................................................................28
Hình 2.5. Đường chuẩn xác định Zr(IV) bằng XO ở bước sóng 536 nm .................28
Hình 2.6. Sơ đồ chung quá trình tách nền Zr(IV) và xác định tạp chất ....................31
Hình 3.1. Phổ IR của dung dịch Zr(IV)-HNO3 3,0M ...............................................35
Hình 3.2. Phổ IR của dung môi PC88A ....................................................................36
Hình 3.3. Phổ IR của phức Zr(IV)-HNO3-PC88A-toluen ........................................36
Hình 3.4. Phổ UV-Vis của Zr(IV)-HNO3 3,0M ........................................................38
Hình 3.5. Phổ UV-Vis của PC88A-toluen.................................................................38
Hình 3.6. Phổ UV-Vis của Zr-HNO3-PC88A-toluen ................................................38
Hình 3.7. Phổ IR của dung dịch Zr(IV)-HNO3 8,0M ...............................................39
Hình 3.8. Phổ IR của dung môi TBP-toluen .............................................................40
Hình 3.9. Phổ IR của dung dịch phức Zr(IV)-HNO3 -TBP-toluen ...........................40
Hình 3.10. Phổ UV-Vis của dung dịch Zr(IV)-HNO3 8,0M .....................................42
Hình 3.11. Phổ UV-Vis của dung môi TBP-toluen ...................................................42
Hình 3.12. Phổ UV-Vis của phức Zr(IV)-HNO3 -TBP-toluen ..................................42
Hình 3.13. Ảnh hưởng của loại axit đến hiệu suất chiết Zr(IV) 5.10-3M bằng
PC88A 0,01M-toluen ............................................................................44
Hình 3.14. Ảnh hưởng của loại axit đến hiệu suất chiết Zr(IV) 5.10-3M bằng
TBP 0,01M-toluen .................................................................................44



MỞ ĐẦU
Sự phát triển của kinh tế xã hội, nông nghiệp và công nghiệp dẫn đến nhu cầu
sử dụng năng lượng tăng lên một cách nhanh chóng trên toàn thế giới. Trong khi các
nguồn nhiên liệu thông dụng như than đá, dầu mỏ, khí đốt,…đang dần cạn kiệt và
gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho môi trường thì các nguồn năng lượng mới
trong đó có năng lượng hạt nhân đang được coi là giải pháp thay thế hàng đầu. Hiện
nay, năng lượng hạt nhân có thể coi là một giải pháp kinh tế, hiệu quả và là nguồn
năng lượng sạch đảm bảo sự phát triển bền vững của nhiều quốc gia, trong đó có cả
Việt Nam.
Một vấn đề hết sức quan trọng được đặt ra là để có thể xây dựng các nhà máy
điện hạt nhân cần chủ động sản xuất và kiểm soát chất lượng của các vật liệu hạt nhân
(nhiên liệu, vỏ bọc thanh nhiên liệu, thanh điều khiển,…). Kim loại zirconi (Zr) có
nhiều ưu điểm nổi bật như: nhiệt độ nóng chảy cao, khả năng chống ăn mòn và độ
bền cao, đặc biệt là có tiết diện bắt nơtron nhiệt rất nhỏ (gần như là nhỏ nhất). Chính
vì thế, Zr và hợp kim của nó được sử dụng chủ yếu để chế tạo vỏ bọc thanh nhiên liệu
trong lò phản ứng hạt nhân.
Tuy nhiên, chỉ các vật liệu Zr có độ sạch hạt nhân mới được sử dụng trong chế
tạo vỏ bọc thanh nhiên liệu. Như vậy, chúng ta có thể hiểu rằng, với các vật liệu Zr
độ sạch cao, nhưng chúng vẫn chứa các tạp chất (Ims) với số lượng và hàm lượng
khác nhau, nhất là sự có mặt của các tạp chất với tiết diện bắt nơtron nhiệt lớn sẽ làm
giảm hiệu suất của lò phản ứng hạt nhân. Do đó, việc xác định các tạp chất trong vật
liệu Zr độ sạch cao nhằm kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm là một yêu cầu
cấp thiết hàng đầu. Các nhà hóa học thường quan tâm chú ý phân tích xác định các
tạp chất có tiết diện bắt nơtron nhiệt lớn như: Gd, Sm, Cd, B, Hf… và các nguyên tố
đất hiếm khác.
Các phương pháp có thể được sử dụng để phân tích xác định Ims như: quang
phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ nguyên tử (AES), phân tích kích
hoạt nơtron (NAA), phổ phát xạ nguyên tử plasma cảm ứng(ICP-OES), phổ khối

Zr là một kim loại chuyển tiếp màu trắng bạc bóng láng, mềm, có độ dẻo cao,
dễ gia công cơ học, độ tinh khiết thấp Zr trở nên cứng và giòn. Ở dạng bột, Zr dễ cháy
nhưng ở dạng khối rắn thì khó bắt lửa hơn. Hình ảnh của kim loại Zr được đưa ra ở
hình 1.1.

Hình 1.1. Kim loại zirconi
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao lần lượt là 1855৹C, 4330৹C. Độ âm
điện bằng 1,33 (theo thang Pauling) và trong số các nguyên tố họ d, Zr có độ âm điện
thấp hàng thứ tư sau yttri, luteti, hafni [8].
Zr thuộc nguyên tố phân tán, chiếm khoảng 4.10-3 % khối lượng vỏ Trái Đất. Tuy
nhiên nó còn phổ biến hơn Cu, Ni,…. Zr có trữ lượng khá lớn trong lòng đất nhưng lượng
khai thác được trong các mỏ rất thấp và thường bị lẫn các tạp chất rất khó tách rời. Zr là
một nguyên tố hiếm và nó đã được sản xuất thương mại với số lượng lớn từ khoảng
những năm 1950. Sản xuất kim loại Zr chủ yếu đi từ việc xử lý các khoáng vật của zirconi
như: zircon (ZrSiO4) thường chứa gần 49% Zr và từ 0,4-1,5% Hf hoặc badeleyite (ZrO2)
chứa 73% Zr và từ 0,4-1,7% Hf. Khoáng vật zircon chủ yếu có ở Australia, Ấn Độ, Nga,
Brazil,… Sản phẩm này ở Việt Nam có trữ lượng khá lớn tới hàng triệu tấn nằm dọc bờ
biển miền Trung. Do đó đây là yếu tố rất thuận lợi để Việt Nam chế biến và sử dụng các
sản phẩm từ Zr [11].

3


Zr được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: công nghệ hạt nhân, công
nghiệp quốc phòng, điện, điện tử, chế tạo máy, hàng không, vũ trụ, luyện kim và hoá
chất. Đặc biệt, do có nhiệt độ nóng chảy cao, tiết diện bắt nơtron nhiệt thấp, khả năng
chống ăn mòn tuyệt vời và độ phóng xạ thấp sau khi tiếp xúc với tia bức xạ, nên các
hợp kim Zr chứa rất ít hafni (Hf

-1,43 V

Độ âm điện và độ dẫn điện

1,33 và 2,3

Khối lượng riêng

6,49 g/cm3

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi

18520C và 35800C

1.1.1.2. Tính chất hóa học
 Ở điều kiện thường, Zr bền với không khí và nước nhờ có màng oxit ZrO2
bền bảo vệ, nên nó không bị mờ đục trong không khí.
 Ở nhiệt độ cao, Zr rất hoạt động hóa học:
+ Tác dụng với oxi tạo thành oxit ZrO2, với halogen tạo thành halogenua ZrX4
(X là halogen), với lưu huỳnh tạo thành sunfua ZrS2, với nitơ tạo thành nitrua, với
cacbon tạo thành cacbua ZrC, với bo tạo thành borua ZrB2. Những hợp chất nitrua,
4


cacbua, borua thường là hợp chất kiểu xâm nhập, có thành phần biến đổi, cứng, rất
bền nhiệt, khó nóng chảy [8].
+ Ở dạng bột mịn, Zr có thể phản ứng với dung dịch HF nóng, axit H2SO4 đặc,
nước cường thủy:
Zr + 6HF

khử, phương pháp điện phân, phương pháp phân hủy nhiệt [17].
 Phương pháp khử
Khử ZrCl4 bằng Na, Ca, Mg: Phương pháp này của D. Lely và Hamburger vào
năm 1914 chế tạo ra Zr dẻo đầu tiên bằng cách dùng Na khử ZrCl4, kim loại thu được
là những viên nhỏ ở dạng hạt rời rạc trộn lẫn với các sản phẩm khử khác. Phản ứng
này xảy ra trong bình áp suất kín hoặc trong một bom áp suất.
Khử clorua hoặc clorua kiềm kép bằng Mg:
700 C
 Zr + 2MgCl2
ZrCl4 + 2Mg 
0

Khử natri zirconi florua bằng kali, natri hoặc nhôm: Phương pháp này được
Bezerlius sử dụng, ông đã trộn K2ZrF6 với K và đun nóng hỗn hợp trong chén sắt.
Sau khi để nguội và đập ra, sản phẩm khử được hòa tách bằng axit HCl loãng, amoni
clorua và cuối cùng là bằng nước và cồn. Phương pháp đã tạo ra được sản phẩm đạt
93 - 98% Zr và tạp chất chính là oxi đi vào sản phẩm trong quá trình rửa các hạt kim
loại mịn.
Khử ZrO2 bằng Ca, Mg, Al hoặc C: Khử ZrO2 bằng Ca đã được nghiên cứu
nhiều và người ta đã thu được kim loại đạt 99,5% Zr
2ZrO2 + 2Ca → CaZrO3 + Zr + CaO

5


Sau đó, zirconat sẽ bị khử theo phương trình sau:
1050° 𝐶

CaZrO3 + 2Ca →



K2SiF6 → K2[ZrF6]

6

+

2SiO2


 Phương pháp trao đổi cation
Khi cho dung dịch muối ZrCl4 và HfCl4 của zirconi và hafni trong HCl 6N
(lượng HCl cần thiết để ngăn cản sự polime hóa của các hợp chất trong dung dịch) đi
qua cột nhựa cationit, các ion kim loại được nhựa hấp thụ. Zr(IV) tạo trong HCl 6N
để rửa cột nhựa đã hấp thụ Zr và Hf, Zr được axit citric rửa nhanh khỏi cationit ở
dạng ZrO(H2Cit)2 còn Hf ở lại lâu hơn trên cationit. Lặp lại một số lần quá trình trao
đổi ion như vậy sẽ thu được muối tinh khiết của riêng từng kim loại.
 Phương pháp chiết lỏng - lỏng
Một trong những tác nhân chiết dùng để tách Hf khỏi Zr hiệu quả nhất và
được xem như có tính chất kinh điển đó là tributyl photphat (TBP). TBP là tác nhân
chiết solvat hóa, hoạt động mạnh trong môi trường axit cao và giá thành tương đối
hợp lý [9].
Dựa vào khả năng chiết dung dịch nước muối nitrat của Zr và Hf bằng TBP,
Zr(IV) có khả năng tạo phức mạnh hơn Hf(IV) nên chủ yếu đi vào dung môi TBP ở
dạng ZrO(NO3)2.2TBP còn Hf ở lại chủ yếu trong dung dịch nước. Lặp đi lặp lại quá
trình đó hàng chục lần sẽ thu được muối tinh khiết của riêng từng kim loại [8].
Phương pháp chiết dung môi đã được sử dụng phổ biến trên thế giới để nghiên
cứu chiết tách Zr(IV). Một số công trình tiêu biểu về nghiên cứu tách chiết Zr(IV)
bằng phương pháp này sẽ được trình bày ở phần tình hình nghiên cứu chiết tách
zirconi.

chảy cao là 2850ºC. ZrCl4 tồn tại trong tự nhiên dưới dạng một số tinh thể khác nhau.
Tinh thể đơn tà của ZrO2 đồng hình với một số dạng tinh thể của HfO2 và đều có cấu
trúc không gian đều đặn, trong đó Zr và Hf có số phối trí 8 [8]. Cấu trúc tinh thể và
bột ZrO2 và cấu trúc tinh thể của nó được chỉ ra ở hình 1.2 và 1.3.

Hình 1.2. Cấu trúc tinh thể của ZrO2

Hình 1.3. Bột ZrO2

Zirconi đioxit có tính chất lưỡng tính, tuy nhiên nó khá trơ về mặt hóa học. Ở
điều kiện thường, ZrO2 không tác dụng với nước và dung dịch loãng của axit (trừ axit
HF) và kiềm, chỉ tác dụng với axit khi đun nóng lâu và tác dụng với kiềm nóng chảy
[8], [17].
ZrO2.nH2O → ZrO(OH)2 + (n - 1)H2O
𝑡°

ZrO2 + 4HF → H2[ZrOF4] + H2O
𝑡°

ZrO2 + 2H2SO4 (60%) → Zr(SO4)2 + 2H2O
10001100 C
 Na2ZrO3 + H2O
ZrO2 + 2NaOH 
0

8


Do khả năng trơ về mặt hóa học và khó nóng chảy nên ZrO2 được dùng làm
chén nung, lớp lót trong lò của lò đốt ở nhiệt độ cao, làm lớp che phủ cản nhiệt và

ZrO2.H2O →

ZrO2 + H2O

1.2. Tình hình nghiên cứu tách Zr(IV) bằng chiết dung môi
1.2.1. Tình hình nghiên cứu tách Zr(IV) trên thế giới
Trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tách chiết Zr(IV) bằng
phương pháp chiết lỏng - lỏng của các tác giả khác nhau.
Theo thông tin từ tài liệu [24], tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của các tác
nhân như: TOPO (TrisOctyl Phosphin Oxide) , TPPO (TrisPhenyl Phosphin Oxide),
TBPO (TrisButyl Oxide Phosphin), TOA (TrisOctyl Ammin), TBP và amberlite LA2 đến hiệu suất chiết Zr(IV). Kết quả cho thấy với nồng độ mỗi tác nhân 2.10-4 - 8.104

mol/L, Zr(IV) 1,1.10-3 mol/L, các tác nhân amin chiết tốt hơn (95%) so với các tác

nhân cơ photpho (88%) khi sử dụng chất đánh dấu là 95Zr.
Nhóm tác giả Reddy B. R. và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu chiết Zr(IV)
trong môi trường HCl bằng tác nhân PC88A. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, phức
chất bị chiết lên pha hữu cơ có dạng ZrO(H2O)nCl2.2PC88A. Trong hệ chiết HCl
0,3M – PC88A 0,005M, khi thêm các muối NaCl, Na2SO4, NaNO3 trong khoảng nồng
9


độ (0,5 - 2M) đã làm tăng hiệu suất chiết Zr(IV) lần lượt từ 46, 50, 91% lên 66, 58,
99% tương ứng. Khi sử dụng các chất pha loãng khác nhau cho các giá trị hệ số phân
bố khác nhau và giảm theo thứ tự sau: xiclohexan C6H12 (D = 9) > CCl4; n-C6H14 (D
= 5,4) > C6H5NO2 (D = 3,7) > C6H6 (D = 2,5) > C6H5CH3 (D = 1,9) > kerosen;
C6H4(CH3)2 (D = 1,7) > CHCl3 (D = 1) > benzonitril (D = 0,8). Khi tăng nhiệt độ từ
30 lên 40, 50, 600C đã làm tăng giá trị D lần lượt từ 1,65 lên 3,05; 5,5 và 9,8. Khi
chiết Zr(IV) cùng với các ion khác như Hf(IV), Ti(IV), Al(III), Fe(III) đã cho thấy
hiệu suất chiết Zr(IV) và Hf(IV) tăng lên, còn hiệu suất chiết Ti(IV) và Fe(III) giảm

HNO3 >2M [33].
1.2.2. Tình hình nghiên cứu tách Zr(IV) ở Việt Nam
Ở Việt Nam, nghiên cứu về tách chiết Zr(IV) còn chưa được công bố nhiều.
Tác giả Hoàng Nhuận và tập thể cán bộ nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ Xạ hiếm,
Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu quy trình công nghệ
thu nhận zirconi tinh khiết từ ZrSiO4 bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng với tác nhân
TBP. Kết quả đã chỉ ra điều kiện để tách Hf(IV) ra khỏi hỗn hợp Zr(IV) và Hf(IV)
bằng TBP gồm: nồng độ HNO3 6 ÷ 7M trong dung dịch nguyên liệu đầu, nồng độ
dung dịch (Zr, Hf) ban đầu 30 ÷ 40 g/L, tỉ lệ thể tích pha hữu cơ (TBP)/pha nước =
1/1, số bậc chiết là 6, số bậc rửa là 1, số bậc giải chiết là 3. Với hỗn hợp chứa (Zr 30
g/L + Hf 30 g/L) trong HNO3 6M qua 4 bậc chiết, 1 bậc rửa chiết, đã tách được Hf(IV)
gần như hoàn toàn và hiệu suất thu hồi Zr(IV) đạt 90% [9].
Tác giả Chu Mạnh Nhương (2015) đã tiến hành nghiên cứu tách zirconi ra khỏi
các tạp chất bằng tributylphotphat để xác định chúng bằng ICP - MS. Một phần kết
quả đã chỉ ra các điều kiện tối ưu khi chiết hệ Zr(IV) 20,5 mg/mL bằng TBP như sau:
môi trường chiết HNO3 (8 - 12M); dung môi TBP/toluen nồng độ 50%, thời gian tiếp
xúc pha là 60 phút, cân bằng pha 30 phút, dung lượng chiết cực đại của TBP 50%
toluen là 20,43 mg/mL Zr(IV); để chiết được 98,75% lượng Zr(IV) bằng TBP 50%
toluen cần thực hiện 2 hoặc 3 bậc chiết với Vo/Va = 2/1 hoặc 1/1 tương ứng [10], [11].
Ở nước ta hiện nay, chưa có nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề xác định
các tạp chất có trong các vật liệu Zr độ sạch cao và sạch hạt nhân bằng phương pháp
phân tích hóa lý hiện đại như ICP-MS, nhằm kiểm tra đánh giá chất lượng của các
vật liệu này trong quá trình sản xuất, góp phần từng bước nội địa hóa vật liệu và thúc
đẩy việc xây dựng, vận hành nhà máy điện hạt nhân ở nước ta đến 2030.
Dựa trên những kết quả về việc nghiên cứu chiết Zr(IV) trên thế giới và Việt
Nam đã trình bày ở trên chúng tôi nhận thấy có thể lựa chọn nhiều tác nhân chiết khác
nhau và với mỗi tác nhân chiết hiệu suất chiết Zr(IV) thu được khác nhau. Trong đề

11


O

C2 H5

Giới thiệu về TBP
TBP là tác nhân chiết solvat có hiệu quả nhất và được xem như có tính chất kinh
điển trong chiết tách các nguyên tố đất hiếm và các nguyên tố khác như U, Th, Pu, Zr,

12


Hf. Thuộc loại hợp chất cơ photpho, có công thức phân tử là (CH3CH2CH2CH2O)3PO,
M = 266,32 g/mol, d = 0,977 g/mL. TBP là chất lỏng không màu, không mùi, độ tan
trong nước rất nhỏ là 0,388g/L, phân hủy ở 289ºC.
Công thức cấu tạo của TBP [7], [9], [11]:
H3C(H2C) 2H2C

O

O

CH2(CH2)2CH3

P
H3C(H2C) 2H2C

O

O


giản là phổ hồng ngoại.
Các đám phổ khác nhau có mặt trong phổ IR tương ứng với các nhóm chức
đặc trưng và các liên kết có trong phân tử hợp chất hóa học. Từ đó, có thể căn cứ vào
phổ IR của một hợp chất hóa học để nhận dạng chúng.
Ở phổ IR, trục nằm ngang biểu diễn bước sóng (tính ra μm) hoặc số sóng hay
vẫn quen gọi là tần số (tính ra cm-1), trục thẳng đứng biểu diễn cường độ hấp thụ.
Bảng 1.3 dưới đây sẽ chỉ ra tần số đặc trưng của một số nhóm nguyên tử
thường gặp, ở đó cường độ vân phổ được viết tắt như sau: m (mạnh), tb (trung bình),
y (yếu), bđ (biến đổi) [4].
Bảng 1.3. Tần số dao động hóa trị của các nhóm nguyên tử thường gặp (cm-1)
Nhóm

 (cm-1 )

-OH (tự do)

3650 - 3590, bđ

-OH (liên kết hiđro)

3600 - 3200, m

-OH ( liên kết hiđro nội phân tử)

3200 - 2500, bđ

C-H

3800 - 2700, bđ


1650 - 1600, m

14