Tinh chế nano zro2 độ sạch cao và xác định tạp chất trên cơ sở tách ZR(IV) bằng chiết dung môi với PC88A - PTL - Nguyễn Thị Ánh Tuyết

Nguyễn Thị Ánh Tuyết và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 43 - 50 43 TINH CHẾ NANO ZrO2 ĐỘ SẠCH CAO VÀ XÁC ĐỊNH TẠP CHẤT TRÊN CƠ SỞ TÁCH Zr(IV) BẰNG CHIẾT DUNG MÔI VỚI PC88A - PTL Nguyễn Thị Ánh Tuyết1, Chu Mạnh Nhương2* 1Trường Đại học Y dược - ĐH Thái Nguyên 2*Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Các kết quả nghiên cứu đo phổ hồng ngoại (IR), phổ hấp thụ phân tử UV-Vis của dung dịch Zr(IV)-HCl, dung môi PC88A-petrolium (PTL) và phức chất Zr(IV)-HCl-PC88A-PTL đã cho thấy, tác nhân PC88A-PTL có khả năng chiết Zr(IV) trong môi trường HCl. Điều kiện tối ưu chiết Zr(IV) là: nồng độ axit HCl 3,0M, nồng độ PC88A 2.10-2 M-PTL, thời gian tiếp xúc pha 20 phút, tỷ lệ thể tích hai pha 1/1 và dung lượng chiết của PC88A 2.10-2 M-PTL sau 4 lần tiếp xúc pha đạt 0,909 g/L Zr(IV). Xác định tạp chất trong ZrO2 bằng ICP-MS sau khi tách nền Zr(IV) bằng PC88A-PTL cho kết quả với RSD < 7,9% và độ tin cậy, độ chính xác cao. Tinh chế được vật liệu ZrO2 có dạng hình cầu, phân bố đồng đều, kích thước < 30 nanomet. Từ khóa: chiết, Zr(IV), HCl, PC88A, ICP-MS, nanomet MỞ ĐẦU* Hiện nay, năng lượng hạt nhân đang là sự lựa chọn của nhiều quốc gia nhằm đảm bảo an ninh năng lượng, môi trường và sự phát triển bền vững. Việt Nam đang trong lộ trình chuẩn bị xây dựng và vận hành 2 nhà máy điện hạt nhân ở Ninh Thuận. Do đó, để hỗ trợ cho việc nghiên cứu sản xuất, kiểm tra chất lượng cũng như sử dụng vật liệu Zr ở Việt Nam phục vụ cho lĩnh vực hạt nhân và một số lĩnh vực khác, nhiệm vụ phân tích tạp chất trong Zr có độ sạch hạt nhân, độ sạch cao là rất cần thiết. Kim loại và các hợp kim zirconi sạch hạt nhân được sử dụng làm vỏ bọc thanh nhiên liệu và là vật liệu chế tạo bộ phận trao đổi nhiệt của lò phản ứng hạt nhân. Ứng dụng này dựa trên cơ sở các hợp kim Zr rất bền, khả năng chống ăn mòn cao, độ nhiễm phóng xạ thấp sau khi tiếp xúc với tia bức xạ và dòng nơtron, khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có độ dẻo cao, dễ gia công cơ học và có nhiệt độ nóng chảy rất cao khoảng 22000C. Trên thế giới có khoảng 80 - 90% Zr kim loại sản xuất ra được dùng vào lĩnh vực công nghiệp hạt nhân và 10% Zr còn lại được dùng trong các lĩnh vực khác [1]. * Tel: 0911 231878, Email: chumanhnhuong@dhsptn.edu.vn Thực tế cho thấy, trong các vật liệu Zr độ sạch cao và sạch hạt nhân vẫn còn khá nhiều tạp chất với hàm lượng khác nhau và chúng gây hại cho các tính chất quý báu của Zr, nhất là tạp chất Hf. Vì vậy, vấn đề tinh chế Zr sạch hạt nhân là vấn đề được các nhà hóa học trên thế giới cũng như ở Việt Nam đặc biệt quan tâm nghiên cứu, tiêu biểu như các công trình số [1-2, 4-8]. Có nhiều tác nhân được sử dụng trong chiết tách Zr(IV) như D2EHPA, TBP, PC88A, Cyanex 272,...trong đó PC88A - một tác nhân chiết khá mới đang được quan tâm nghiên cứu. Một số thông số của PC88A như sau: tên gọi 2-etylhexyl photphonic axit mono-2- etylhexyl este; công thức phân tử C16H35PO2(OH), M = 306,43 g/mol, d = 0,961 g/mL, độ tan trong nước 0,00031 mol/L, pK1 = 4,1 (trong metanol), công thức cấu tạo như sau [5]: CH3(CH2)3CHCH2 CH3(CH2)3CHCH2O C2H5 C2H5 P OH O Từ các lý do nêu trên, bài báo này tập trung nghiên cứu chỉ ra các điều kiện tối ưu khi chiết Zr(IV) trong môi trường HCl bằng tác nhân PC88A nhằm phân tích tạp chất vàkiểm tra đánh giá độ sạch của vật liệu Zr. Nguyễn Thị Ánh Tuyết và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 43 - 50 44 THỰC NGHIỆM Hóa chất, thiết bị Các hóa chất có độ tinh khiết phân tích đã được sử dụng như: axit HCl 37%, muối ZrCl4, ZrO2 (rắn), tác nhân chiết PC88A (lỏng), NH3 đặc, petrolium (PTL), xylen da cam (XO). Máy đo quang phổ hồng ngoại FT/IR (Affinity - 1S, Shimadzu), Khoa Hóa học - Đại học KHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội (HUS - VNU). Máy đo quang phổ UV-Vis 1700 (Shimadzu, Khoa Hóa học - ĐHSP - ĐHTN) trong vùng bước sóng từ 200 - 800 nm. Máy khối phổ cảm ứng plasma ICP-MS (Nexion 300Q) hãng PerkinElemr Mỹ. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) JEM1010 (JEOL-Nhật Bản) tại Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương. Thực nghiệm Để chụp phổ IR, các mẫu lỏng được tạo thành màng trên viên KBr. Để chụp phổ UV-Vis, ban đầu ghi đo đường nền baseline của dung dịch HCl, sau đó ghi đo phổ các mẫu với 1 cuvet chứa nền và 1 cuvet chứa mẫu đo. Phương pháp chiết Zr(IV) bằng dung môi PC88A-PTL. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis nhằm xác định Zr(IV) sau các phép chiết: Thêm 0,5 mL XO 0,05% vào bình định mức loại 10,0 mL; Cô cạn từ từ các pha nước sau chiết đến khan; Dùng HClO4 0,5M để hòa tan muối trong cốc và chuyển toàn bộ vào bình định mức đến vạch để được 10,0 mL dung dịch phức ZrXO (màu đỏ mận). Mẫu đối chứng được chuẩn bị tương tự như trên nhưng không có muối Zr(IV). Tiến hành đo độ hấp thụ quang của các dung dịch ở bước 549 nm. Phương pháp ICP-MS để xác định tạp chất sau khi tách nền Zr(IV). Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để nghiên cứu hình thái cấu trúc của sản phẩm ZrO2 sau khi chiết dung môi. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis của XO và ZrXO Theo tài liệu [1], chúng tôi nhận thấy môi trường HClO4 0,5-1M tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp thụ màu của thuốc thử XO và phức ZrXO. Kết quả đo phổ UV-Vis của XO và ZrXO trong môi trường HClO4 0,5M được chỉ ra ở hình 1. Hình 1. Phổ UV- Vis của XO và ZrXO Trong môi trường HClO4 0,5M, XO có độ thụ quang rất thấp và gần như không thay đổi. Độ hấp thụ quang của ZrXO khá cao và đạt cực đại tại bước sóng 549nm, phổ hấp thụ của phức ZrXO và phổ của XO hoàn toàn không bị xen phủ nhau. Do vậy, chúng tôi chọn bước sóng 549 nm để xác định Zr(IV) sau các phép chiết Zr(IV). Đánh giá khả năng chiết Zr(IV)-HCl bằng tác nhân PC88A-PTL thông qua phổ hồng ngoại (IR) và phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis) * Khả năng tạo phức của Zr(IV) và PC88A được đánh giá thông qua phổ IR của Zr(IV)-HCl 3,0 M (2a), dung môi PC88A-PTL (2b), phức Zr(IV)-HCl-PC88A-PTL (2c) và tóm tắt ở bảng 1. Nguyễn Thị Ánh Tuyết và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 43 - 50 45 Trên phổ IR của dung dịch Zr(IV)-HCl 3,0M xuất hiện tần số 3417,46cm-1 là vùng dao động hóa trị nhóm –OH của H2O; vùng tần số 1199,35 cm -1 được quy gán cho dao động đồng mặt phẳng nhóm -OH; tần số 665,80 cm -1 là dao động của Zr(IV) [3, 5]. Trên phổ IR của dung môi PC88A-PTL có các tần số 2859,85; 2959,39; 2959,51; 3696,19 cm -1 là tần số dao động hóa trị đối xứng và không đối xứng của nhóm -CH3, -CH2 và -CH trong PTL và PC88A; tần số 1461,41 cm-1 là vùng dao động biến dạng đối xứng của nhóm - CH3 trong PC88A. Đặc biệt, các tần số 1185,92; 1018,20 cm -1 là dao động đặc trưng của nhóm -P=O và -P-O-CH2 tự do trong PC88A [3, 4]. Phổ IR của phức Zr(IV)-HCl-PC88A-PTL cho thấy: các dao động hóa trị của -CH và dao động biến dạng của -CH3 trong PC88A gần như không thay đổi nhiều so với dung môi chiết. Tần số 1185,92 cm-1 đặc trưng cho nhóm -P=O trong PC88A đã chuyển thành dao động 1189,50 cm-1 trong phức chất, điều này chứng tỏ có sự tạo liên kết của Zr(IV) với nhóm -P=O của PC88A. Còn tần số 1018,20 cm -1 của nhóm -P-O-CH2 chuyển dịch về tần số 1013,60 cm-1 trong phức chiết được. Các vân đặc trưng của Zr(IV) tại 665,80cm-1 được chuyển về vùng tần số 872,82 cm-1 trong phức chiết. Ngoài ra phổ IR của phức còn xuất hiện 1 pic mới tại 1383,33cm-1 là do sự tương tác và chuyển dịch của muối và dung môi chiết. Điều đó cho thấy sự tương tác mạnh giữa Zr(IV) với nguyên tử O của nhóm -P=O trong PC88A; nghĩa là PC88A có khả năng tạo phức mạnh với Zr(IV) trong HCl và phức này chiết tốt vào pha hữu cơ [1,3,5]. * Để làm rõ thêm khả năng tạo phức của Zr(IV) với PC88A-PTL, phổ UV-Vis của Zr(IV)-HCl, PC88A-PTL, Zr(IV)-HCl- PC88A-PTL cũng đã được ghi đo và chỉ ra ở hình 3 (a,b,c). Trên phổ UV-Vis của Zr(IV)-HCl có hai cực đại ở bước sóng 285 nm và 315 nm. Còn trên phổ UVcủa PC88A/PTL có hai cực đại ở bước sóng 295 nm và 310 nm. Tuy nhiên trên phổ UV của phức Zr(IV)-HCl-PC88A-PTL xuất hiện các bước sóng cực đại ở 281,25 nm; 334,38 nm và 356,25 nm. Các sự chuyển dịch ở trên là do có sự tạo phức giữa ion Zr(IV) với PC88A và kết quả này có sự phù hợp với phổ hồng ngoại [1,3,4]. 4000 4503500 3000 2500 2000 1500 1000 500 100 79 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 cm-1 % T 3417.46cm-1 1633.77cm-1 665.80cm-1 1199.35 4000 4503500 3000 2500 2000 1500 1000 500 97 77 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 cm-1 % T 1018.20cm-1 2929.51cm-1 1461.41cm-1 3696.19cm-1 2959.39 2859.85 1185.92 (a) (b) 4000 4503500 3000 2500 2000 1500 1000 500 99 79 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 cm-1 % T 2959.27cm-1 2929.96cm-1 1013.60cm-1 2860.69cm-1 1383.33cm-1 1462.13cm-1 1189.50cm-1 3698.34cm-1 872.82 (c) Hình 2. Phổ IR của Zr(IV)-HCl (a); PC88A-PTL (b); Zr(IV)-HCl-PC88A-PTL (c) Nguyễn Thị Ánh Tuyết và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 43 - 50 46 Bảng 1. Tóm tắt sự chuyển dịch các bước sóng (cm-1) trên phổ IR của Zr(IV)-HCl, PC88A-PTL và Zr(IV)-HCl-PC88A-PTL vZr(IV) v-P=O v-P-O-CH2 vCH vCH3 Zr(IV) 665,80 PC88A/PTL 1185,92 1018,20 3698,34 2859,85 2959,39 2959,51 Zr-HCl-PC88A-PTL 872,82 1189,50 1013,60 3696,19 2860,69 2929,96 2959,27 Độ dịch chuyển 207,02 3,58 4,60 2,15 0,84 29,43 0,24 Từ kết quả phân tích các phổ IR và UV-Vis, cho thấy có sự tạo phức mạnh giữa ion Zr(IV) với dung môi chiết PC88A-PTL và phức tạo thành được chiết mạnh lên pha hữu cơ. Như vậy trong môi trường axit HCl 3,0M có thể dùng tác nhân PC88A-PTL để chiết tách Zr(IV). Hình 3. Phổ UV-Vis của Zr(IV)-HCl (a); PC88A-PTL (b) và Zr(IV)-PC88A-PTL (c) Khảo sát các tính chất của hệ chiết Zr(IV)-HCl bằng PC88A-PTL Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ HCl đến hiệu suất chiết Zr(IV) Hình 4. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Zr(IV) 10-2M bằng PC88A 2.10-2M-PTL vào nồng độ HCl Kết quả thu được hình 4 cho thấy: Khi nồng độ axit tăng từ 0,5M đến 4M hiệu suất chiết Zr(IV) hầu như không thay đổi (xấp xỉ 70-71%). Bắt đầu từ HCl 4M hiệu suất chiết có xu hướng tăng lên (74%); nồng độ của axit tăng (từ 5M đến 6M) hiệu suất chiết tăng từ 94,8% đến 95,7%). Chúng tôi cho rằng, ở môi trường axit cao (> 4M) đã hạn chế sự tạo phức polime của Zr(IV) tạo thuận lợi cho sự hình thành phức của Zr(IV) với PC88A. Ảnh hưởng của nồng độ dung môi đến hiệu suất chiết Zr(IV) Kết quả cho thấy ban đầu hiệu suất chiết tăng chậm hoặc hầu như không thay đổi khi nồng độ tác nhân trong khoảng 5.10-3M đến 10-2M. Trong khoảng nồng độ từ 10-2M đến 2.10-2M hiệu suất chiết Zr(IV) có sự thay đổi rõ nét, tăng mạnh từ 45,41% lên 71,322% và tại nồng độ PC88A/PTL bằng 0,02M thì hiệu suất đạt cao nhất (71,322%). Tuy nhiên khi nồng độ PC88A/PTL tăng quá (a) (b) (c) Nguyễn Thị Ánh Tuyết và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 43 - 50 47 cao, ion H + của axit cạnh tranh với Zr(IV) được chiết vào pha hữu cơ làm giảm nồng độ axit ở pha nước. Điều này gây ảnh hưởng đến quá trình chiết Zr(IV) tiếp theo, vì thế hiệu suất giảm dần.Vì vậy chúng tôi chọn nồng độ của PC88A-PTL khi chiết Zr(IV) trong môi trường HCl 3M là 0,02M để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo. Hình 5. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Zr(IV)10-2M trong HCl 3M vào nồng độ PC88A-PTL Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc pha đến hiệu suất chiết Zr(IV) Hình 6. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Zr(IV) 10-2M trong HCl 3M bằng PC88A 2.10-2M-PTL vào thời gian tiếp xúc pha Kết quả cho thấy: Hiệu suất chiết Zr(IV) tăng khi tăng thời gian từ 10 đến 20 phút. Do khi lắc phức giữa Zr(IV) với PC88A dễ hình thành và được giữ lại ở pha hữu cơ, giải phóng H+ vào pha nước. Tăng cường lượng Zr(IV) trong pha hữu cơ. Tuy nhiên khi thời gian tiếp xúc pha lớn hơn 20 phút đến 60 phút hiệu suất chiết Zr(IV) giảm dần do khi thời gian tiếp xúc quá lâu phức có thể bị phá hủy bởi các yếu tố bên ngoài làm giảm khả năng chiết Zr(IV). Vì vậy, thời gian tiếp xúc pha tối ưu là 20 phút. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích hai pha đến hiệu suất chiết Zr(IV) Hình 7. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Zr(IV) 10-2M trong HCl 3M bằng PC88A 2.10-2M-PTL vào tỉ lệ thể tích hai pha Kết quả cho thấy: Hiệu suất chiết Zr(IV) tăng khi tỉ lệ thể tích pha hữu cơ (Vo) và pha nước (Va) tăng từ 1/5 đến 5/5 và đạt giá trị cực đại khi Vo/Va bằng 5/5. Tuy nhiên khi Vo/Va cao hơn 5/5 hiệu suất chiết Zr(IV) giảm. Đó là do khi tỉ lệ quá lớn, có sự tạo thành nhũ hóa ở giữa hai pha gây khó quan sát. Do đó tỉ lệ Vo/Va = 5/5 là tỉ lệ phù hợp cho nghiên cứu các ảnh hưởng tiếp theo. Dung lượng chiết Zr(IV) 10-2M của PC88A 2.10-2M-PTL Lấy 5,0 mL dung dịch Zr(IV) 10-2M trong HCl 3M cho vào phễu chiết, thêm vào phễu chiết 5,0 mL PC88A 2.10 -2 M/PTL. Tách pha sau khi lắc 20 phút, cân bằng 10 phút. Tiếp tục tiến hành Nguyễn Thị Ánh Tuyết và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 43 - 50 48 chiết lần 2, 3, với cùng 1 pha hữu cơ được giữ lại ở trên và pha nước mới (5,0 mL dung dịch Zr(IV) 10 -2M trong HCl 3M) được thêm vào sau mỗi lần chiết cho đến khi pha hữu cơ không thể chiết thêm được Zr(IV) nữa. Kết quả được đưa ra ở hình 8. Hình 8. Sự phụ thuộc dung lượng chiết Zr(IV)-HCl của PC88A-PTL vào số lần tiếp xúc hai pha Kết quả cho thấy, giá trị LO tăng mạnh sau 1 đến 3 lần tiếp xúc hai pha. Sau 4 - 5 lần tiếp xúc hai pha, LO đạt giá trị cực đại là 0,909(g/L). Phân tích tạp chất trong mẫu Zr(IV) sạch hạt nhân Chúng tôi sử dụng các điều kiện tối ưu ở trên để tách nền Zr(IV) và xác định tạp chất trong ZrO2(Viện Công nghệ Xạ hiếm - CNXH)). Bảng 2. Xác định tạp chất bằng ICP-MS (Nixon 300Q) sau khi tách nền trong mẫu ZrO2 bằng PC88A 50%/PTL (3 lần lặp lại) STT Nguyên tố Số khối Xác định sau khi tách nền Zr(IV) bằng PC88A 50%/PTL Nồng độ (µg/L) Hàm lượng (µg/g) Sai số tương đối (RSD,%) Sai số các giá trị trung bình ( X S ) Giá trị chấp nhận (a) tT 1 As 75 9,93 0,0426±0,0044 1,4 0,0242 0,0416 0,0407 2 Cd 111 509,59 2,1867±0,1466 0,9 0,0156 2,1763 0,6652 3 Pb 208 9,41 0,0404±0,0009 0,3 0,0052 0,0400 0,0771 4 Cu 63 2,62 0,0112±0,0013 1,6 0,0277 0,0112 0,0010 5 Cr 53 14,49 0,0622±0,0069 1,5 0,0260 0,0621 0,0044 6 Ni 60 2,23 0,0096±0,0005 0,7 0,0121 0,0094 0,0118 7 Hg 202 -0,21 - 7,9 - - - 8 Mn 55 10,48 0,0450±0,0040 1,2 0,0208 0,0449 0,0021 9 Zn 66 32,92 0,1413±0,0147 1,4 0,0242 0,1410 0,0124 10 Co 59 0,125 0,0005±0,0000 0,8 0,0139 0,0005 0,0021 11 Fe 57 191,96 0,8237±0,1043 1,7 0,0294 0,8243 -0,0189 12 Be 9 0,21 0,0009±0,0004 6,3 0,1091 0,0009 -0,0004 13 Li 7 0,14 0,0006±0,0001 1,4 0,0242 0,0005 0,0024 14 Mo 100 0,36 0,0015±0,0006 5,1 0,0883 0,0020 -0,0050 15 Ag 107 3705,3 15,8999±1,5395 1,3 0,0225 15,9110 -0,4898 16 Sb 121 0,68 0,0029±0,0001 0,5 0,0087 0,0029 0,0000 17 Se 82 0,99 0,0042±0,0024 7,7 0,1334 0,0042 0,0006 18 Sr 88 7,49 0,0321±0,0014 0,6 0,0104 0,0318 0,0289 19 Ti 49 632,01 2,7120±0,6868 3,4 0,0589 2,7460 -0,5766 20 Tl 205 0,09 0,0004±0,0001 4,6 0,0797 0,0005 -0,0020 21 V 51 12,95 0,0556±0,0054 1,3 0,0225 0,0565 -0,0407 22 Ba 137 26,18 0,1123±0,0042 0,5 0,0087 0,1114 0,1107 23 Mg 24 88,97 0,3818±0,0227 0,8 0,0139 0,3877 -0,4253 24 Ca 43 1555,8 6,6761±0,7956 1,6 0,0277 6,6283 1,7218 25 Sn 118 1,9 0,0082±0,0007 1,2 0,0208 0,0083 -0,0089 Kết quả phân tích tạp chất trong mẫu ZrO2 (CNXH) sau khi tách nền bằng chiết dung môi PC88A 50%/PTL cho thấy, hàm lượng các tạp chất là nhỏ, một số tạp chất lớn như Ag (15,899 µg/g); Ca (6,6761 µg/g); Ti (2,7120 µg/g). Sai số tương đối của phép xác định nhỏ (<7,9 %); Các giá trị Nguyễn Thị Ánh Tuyết và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 43 - 50 49 thực nghiệm (tT) đều nhỏ hơn giá trị t(0,95; 2) = 4,3 (tra bảng phân phối chuẩn Student), đo đó các kết quả phân tích xác định được có độ tin cậy và độ chính xác cao. Vật liệu ZrO2 (CNXH) đáp ứng yêu cầu độ sạch hạt nhân. Nghiên cứu hình thái cấu trúc tinh thể ZrO2 sau khi tinh chế bằng PC88A/PTL Ảnh hiển vi điện tử truyền qua của ZrO2 trước và sau tinh chế được chỉ ra ở hình 9. Hình 9. Ảnh TEM của mẫu ZrO2 ban đầu (a) và sau khi tinh chế bằng PCA 50%PTL(b, c) Kết quả chụp ảnh TEM của mẫu ZrO2 ban đầu (hình 9a) cho thấy các hạt có kích thước lớn (gần 100 nm). Tuy nhiên, sau khi tinh chế (hình 9b, 9c), các hạt ZrO2 thu được có dạng hình cầu, phân bố khá đồng đều và có kích thước trung bình < 30nm. KẾT LUẬN 1. Đã nghiên cứu phổ IR; UV-Vis của Zr(IV), PC88A-PTL, Zr(IV)-HCL-PC88A-PTL. Qua đó cho thấy có sự tạo phức mạnh Zr(IV) và PC88A-PTL. 2. Đã nghiên cứu và chỉ ra một số điều kiện tối ưu của hệ chiết Zr(IV)10-2M trong HCl bằng PC88A-PTL,bao gồm: - Nồng độ HCl thích hợp 3,0M; - Tỉ lệ thể tích hai pha là 1/1; - Thời gian tiếp xúc pha là 20 phút; - Nồng độ dung môi PC88A-PTL là 2.10-2M. - Dung lượng chiết Zr(IV) của pha hữu cơ sau 4 lần tiếp xúc pha là 0,909 g/L. 3. Đã áp dụng điều kiện chiết tách tối ưu để tách nền Zr(IV) và phân tích xác định 25 tạp chất trong ZrO2 (CNXH), cho thấy mẫu ZrO2(CNXH) đạt độ sạch cao. 4. Đã tinh chế được sản phẩm ZrO2 độ tinh khiết cao, có dạng hình cầu, phân bố khá đồng đều, kích thước hạt < 30 nm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Chu Mạnh Nhương (2015), Nghiên cứu xác định tạp chất trong một số vật liệu Zirconi sạch hạt nhân bằng phương pháp phân tích ICP-MS, Luận án Tiến sỹ hóa học, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam. 2. Hoàng Nhuận (2012), Nghiên cứu quy trình công nghệ thu nhận zirconi đioxit tinh khiết hạt nhân từ zircon silicat Việt Nam bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng với dung môi TBP, Đề tài Khoa học và Công nghệ cấp Bộ, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam. 3. Nguyễn Hữu Đĩnh, Đỗ Đình Rãng (2005), Hóa học hữu cơ 1, NXB Giáo dục. 4. Derik Jacobus van der Westhuizen (2009), Separation of Zirconium and hafnium via solvent extraction, Dissertation submitted in fulfilment of the requirements for the degree Master of Science in Engineering at the Potchefstroom campus of the North-West University, pp.1-141. 5. Chu Manh Nhuong, Nguyen Thi Hien Lan, Nguyen Dat Son, Mai Xuan Truong (2017), “Investigation of direct detemination of many impurities in high purity ZrCl4 material and after separation of the matrix Zr using solvent extraction using 2-ethyl hexyl phosphonic acid mono 2-ethyl hexyl ester (PC88A) by ICP-MS”, International Journal of Advanced Research, Vol. 5, pp. 1401-1409. 6. Reddy B. R., Rajesh K. J., Varada R. A., Neela P. (2004), “Solvent extraction of zirconium (IV) from acidic chloride solutions using 2-ethylhexyl phosphonic acid mono-2-ethyl hexyl ester (PC- 88A)”, Hydrometallurgy 72, pp. 303-307 7. R.Reddy, R.Kumar, V.Reddy (2004), “Solvent extraction of zirconium(IV) from acid chloride Nguyễn Thị Ánh Tuyết và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 43 - 50 50 solutions using LIX 84-IC”, Hydrometallurgy, Vol 74, pp.173-177. 8. Taghizadeh M., et all (2008), “Determination of optimum process conditions for the extraction and separation of zirconium and hafnium by solvent extraction”, Hydrometallurgy, 90, pp.115-120. ABSTRACT DETERMINATION OF IMPURITIES AFTER SEPARATION OF THE ZrMATRIX BY SOLVENT EXTRACTION WITHPC88A-PTL AND PURITY ZrO2 NANOMETER Nguyen Thi Anh Tuyet 1 , Chu Manh Nhuong 2* 1University of Medicine and Pharmacy - TNU 2University of Education - TNU This study of infrared and ultraviolet-visually spectrum of Zr(IV)-HCl, PC88A-PTL, complex ofZr(IV)-HCl-PC88A-PTL. Results indicates that Zr(IV) can be strongly extracted in HCl solutions by PC88A extractant. Resach on the optimal extraction conditions Zr(IV) by PC88A in HCl have been showed: the 3M HCl acid, the 2.10 -2 M PC88A-PTL, 20 minutes for phases contacts time, phases ratio of 1/1, the capacity extracted Zr(IV) of 2.10 -2 M PC88A-PTLafter 4 times of phase contacts was 0,909 g/L. Results determination of impurities in ZrO2 by ICP-MS after separation the Zr(IV) matrix using PC88A-PTL have RSD <7.9% and high definition, precision. Purity ZrO2 product is spherical, evenly distributed and nanometer size (< 30 nm). Keywords: extraction, Zr(IV), HCl, PC88A, ICP-MS, nanomet Ngày nhận bài: 27/8/2018; Ngày phản biện: 14/9/2018; Ngày duyệt đăng: 12/10/2018 * Tel: 0911 231878, Email: chumanhnhuong@dhsptn.edu.vn