با توجه به خطرات پسمانهای خطرناک برای سلامت عمومی، توسعه روشهای ارزان و با کارایی بالا بسیار ضروری است .[۱] اورانیوم به دلیل سمیت شیمیایی و رادیواکتیویته آن، یکی از خطرناکترین فلزات سنگین به شمار میرود و به همین دلیل حذف اورانیوم از پسمانهای فاز مایع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است .[۲]

گزارشهای شماره ۴۰۸ و ۴۳۱ آژانس بین المللی انرژی اتمی در مورد کاربرد فرایندهای غشایی و تبادل یونی در تصفیه پسمانهای رادیواکتیو فاز مایع و تجارب بدست آمده در این زمینه، به خوبی بیانگر کارایی این فرایندها میباشد ۳] و .[۴ یکی از فرایندهای مهم غشایی، الکترودیالیز است که نیرومحرکهی جداسازی در آن اختلاف پتانسیل الکتریکی میباشد .[۵] جداسازی اورانیوم به روش الکترودیالیز ناپیوسته و توسط Zaki انجام شد .[۶] بررسی پارامترهای ولتاژ، دبی و غلظت بر جداسازی اورانیوم به روش الکترودیالیز پیوسته نیز نشان داد که این روش میتواند به منظور جداسازی اورانیوم از محلولهای آبی بسیار موثر باشد .[۷] هدف از این تحقیق، بررسی اثر حضور نیکل و منیزیم بر جداسازی اورانیوم از محلولهای دو جزیی و سه جزیی در یک سیستم الکترودیالیز پیوسته میباشد.

روش کار

۹۶۷

در الکترودیالیز، محلول خوراک از محفظهای بسته بین غشاهای تبادل یونی عبور داده میشود. به دو طرف این محفظه، یک میدان الکتریکی اعمال میشود. یونهای موجود در محلول تحت نیروی میدان الکتریکی به سمت الکترودها کشیده میشوند. سر راه آنیونها و کاتیونها به سمت الکترودها به ترتیب از غشاهای تبادل آنیونی و تبادل کاتیونی استفاده میشود. بنابراین یونها با عبور از این غشاها از محفظهی خوراک جدا شده و خوراک عاری از یون میشود (شکل .[۵] (۱ واحد آزمایشگاهی الکترودیالیز پیوسته در مقیاس آزمایشگاهی از بخشهای مختلفی شامل محفظهی غشایی، مخزن خوراک، مخزن محصول رقیق، مخزن محصول غلیظ، مخزن محلول الکترودی، پمپ پریستالتیک و منبع تغذیه تشکیل شده است (شکل .(۲

شکل :۱ شماتیک جداسازی در فرایند الکترودیالیز

شکل :۲ شماتیک فرایند الکترودیالیز پیوسته

نتایج

۹۶۸

برای بررسی اثر حضور یونهای منیزیم و نیکل بر جداسازی اورانیوم، آزمایشات مناسبی طراحی شد. در این آزمایشات محلولهایی دو و سه عنصری ساخته شد که همواره یکی از این اجزا اورانیوم بوده است. غلظتهای مولی عناصر در محلولها یکسان در نظر گرفته شده است. همچنین غلظت مجموع عناصر در هر محلول برابر ۰/۸۴ میلیمولار میباشد (جدول .(۱ برای هر محلول، ۳ آزمایش در شرایط مختلف ولتاژ و دبی انجام شد (جدول .(۲ نتایج آزمایشات فوق شامل درصد جداسازی عناصر مختلف بطور جداگانه در شکلهای ۳ تا ۵ ارائه شده است.

جدول :۱ غلظت محلولهای دو و سه عنصری

غلظت (ppm) محلولها

نیکل منیزیم اورانیوم

۰ ۱۰/۲ ۱۰۰ ۱
۲۴/۷ ۰ ۱۰۰ ۲
۱۶/۴ ۶/۸ ۶۶/۷ ۳

جدول :۲ شرایط آزمایش محلولهای دو و سه عنصری

دبی (میلیلیتر بر دقیقه) جریان (آمپر) ولتاژ (ولت) شماره آزمایش
۵ ۰/۱ ۱۰ ۱
۱۵ ۰/۲ ۲۰ ۲
۳۰ ۰/۳ ۳۰ ۳

۹۶۹

شکل :۳ مقایسه جداسازی اورانیوم و منیزیم در محلول دو جزیی