PREKONCENTRACNÍ TECHNIKY PRO STANOVENÍ URANU S VYUŽITÍM MODIFIKOVANÝCH SORBENTU.

PRECONCENTRATION TECHNIQUES FOR DETERMINATION OF URANIUM USING THE MODIFIED SORBENTS.

dissertation

Czech

Práce byla zamerena na prekoncentracní techniky pro stanovení uranu na modifikovaných sorbentech, s finálním využitím ICP-OES a ICP-MS. Stanovení uranu bylo provedeno na ICP-OES pri vlnové délce 385,958 nm. Byly nastaveny optimální provozní parametry prístroje, vyšetren vliv minerálních kyselin (HCl, HNO3), tenzidu (Septonexu, Ajatinu) a organických cinidel (4-(2-pyridylazo)resorcinolu, Ammonium pyrrolidindithiokarbamidátu, 8 -hydroxychinolin-5-sulfonové kyseliny a 1,2-dihydroxyantrachinonu-3-sulfonové kyseliny). Pro analýzu vzorku pomocí ICP-MS byl vybrán izotop 238U, jako interní standard byl použit 209Bi (200 mg x l-1). Pro prekoncentraci uranu (VI) byly použity modifikované silikagely (Silikage- C18, C8 a Fenyl) a dva typy Amberlitu XAD 4 a XAD 16. Komercne vyrábené Amberlity byly upraveny sušením pri 100 C (24 hod), následn e pomlety, a z pomletého sorbentu byla vybrána frakce 0,32-0,63 mm. Takto získaný sorbent byl aktivován v metanolu. Kondicionace Amberlitu provedena deionizovanou vodou a Septonexem (5 x 10-3 mol x l-1) pri pH 8. Samotná sorpce uranu (VI) probíhala optimálne pri pH 8 v prítomnosti 4-(2-pyridylazo)resorcinolu nebo ammonium pyrolidindithiokarbamidátu u Amberlitu XAD 16 ješte 1,2-dihydroxyantrachinon-3- sulfonové kyseliny, vše v optimálním petinásobném hmotnostním nadbytku ke koncentraci uranu (VI). Pro opetnou eluci byla optimální smes acetonu s 1 mol x l-1 HNO3 v pomeru 1:1. Aceton byl posléze z eluátu odparen a finální analýza provedena pomocí ICP-OES. Pri prekoncentraci uranu (VI) s využitím sorbentu Silikagel-C18 byla kondicionace provedena etanolem, deionizovanou vodou a Zephyraminu (5 x 10-4 mol x l-1) pri pH 8. Pro Silikagel-C8 a Silikagel-Fenyl byla použita stejná kondicionace pouze bez Zephyraminu. Pri použití sorbentu Silikagel-C18 poskytovala nejvyšší sorpcní úcinnost 1,2-dihydroxyantrachinon-3- sulfonová kyselina, pri použití Silikagelu-C8 ammonium pyrrolidindithiokarbamidát a pro Silikagel-Fenyl 8-hydroxychinolin-5-sulfonová kyselina, vše optimálne v petinásobku hmotnostní koncentrace uranu (VI) pri pH 8. Optimální eluce provedena smesí acetonu a etanolu v pomeru 1:1 v prítomnosti 1 mol x l-1 HCl, u všech modifikovaných silikagelu. Aceton a etanol byl z eluátu odstranen odparením a finální analýza uranu provedena pomocí ICPMS. Nejlépe se osvedcil sorbent silikagel-C18 v prítomnosti Zephyraminu a 1,2- dihydroxyantrachinon-3-sulfonové kyseliny. Tato sorpce probíhala také v prítomnosti 20 mg x l-1 mikroelementu (Be, V, Co, Ni, Y, Pb, Th, Cd) a v prítomnosti definovaného nadbytku K, Na, Ca, Mg, Al a Fe. Prímá analýza uranu byla provedena u vzorku vody z reky Ploucnice a z Turonské zvodne s obsahem uranu 3,5 a 19,3 mg x l-1. Ostatní studované vody vyžadovaly prekoncentraci uranu (VI) na sorbentu Silikagel-C18 v prítomnosti 1,2-dihydroxyantrachinon- 3-sulfonové kyseliny a Zephyraminu. Výsledky analýzy dávaly statisticky uspokojivé výsledky, které potvrdilo i použití standardního prídavku 20 mg x l-1.

The work has been focused on the preconcentration techniques for determination of uranium on the modified sorbent, with the final use of ICP-OES and ICP-MS. First ICP-OES at a wavelength of 385.958 nm was used for determination of uranium. Parameters were optimized and the effect of mineral acids (HCl, HNO3), tensides (Septonex, Ajatin) and organic reagents like (4-(2-pyridylazo)resorcinol, ammonium pyrrolidinedithiocarbamate, 8-hydroxyquinoline-5-sulphonic acid and 1,2-dihydroxyanthraquinone-3-sulphonic acid) was observed. For ICP-MS an isotope 238U was chosen. As an internal standard 209Bi (200 mg x l-1) was used. Modified silica gel was used (Silicagel tethered with C18, C8 alkyls and phenyl) and two types of Amberlite XAD 4 and XAD 16 for the preconcentration of uranium (VI). Commercially produced Amberlite was modified as follows: Drying at 100 C (24 hours), milled, minced sorbent was selected and fractionated to particles size ranging from 0.32 to 0.63 mm and finally activated in methanol. The deionised water and Septonex (5 x 10-3 mol x l-1) at pH 8 were used for Amberlite conditioning. The optimal sorption of uranium (VI) proceeded at pH 8 in the presence of 4-(2-pyridylazo)resorcinol or ammonium pyrrolidinedithiocarbamate with Amberlite XAD-16 moreover with 1,2- dihydroxyanthraquinone-3-sulphonic acid. All organic reagents have mass concentration five time larger than uranium . For the elution of uranium the mixture of 1 mol x l-1 HNO3 with acetone (ratio of 1:1) was used. Acetone was evaporated and the final analysis performed using ICP-OES. The preconcentration of uranium (VI) using Silicagel-C18 conditioning was performed with ethanol, deionised water and Zephyraminu (5 x 10-4 mol x l-1) at pH 8. For the Silica-C8 and Silicagel-Phenyl the same conditioning procedure without zephyramin was used. Silica-C18 had the highest sorption efficiency with 1,2-dihydroxyanthraquinone-3- sulphonic acid, Silicagel-C8 with ammonium pyrrolidinedithiocarbamate and Silicagel-Phenyl with 8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid, all organic reagents have mass concentration five time larger than uranium concentration. As an optimal elution mixture acetone and ethanol (ratio of 1:1) in the presence of 1 mol x l-1 HCl was evaluated. Acetone and ethanol was evaporated and the final analysis was performed using ICP-MS. Silicagel-C18 was evaluate as the most effective in the presence of zephyramin and 1,2-dihydroxyanthraquinone-3- sulphonic acid. Sorption was also tested in the presence of 20 mg x l-1 microelements (Be, V, Co, Ni, Y, Pb, Th, Cd) and in the presence of a defined concentrations of K, Na, Ca, Mg, Al and Fe. Direct analysis of uranium was carried out on samples of water from the river Ploucnice and Turonian aquifers containing uranium, 3,5 and 19,3 mg x l-1. Different type of water required preconcentration of uranium (VI) on Silica-C18 in the presence of 1,2- dihydroxyanthraquinone-3-sulphonic acid and zephyramin. The analysis results gave statistically satisfactory results, which were confirmed using standard addition of 20 mg x l-1.

URAN, SPE, ICP-MS, ICP-OES

URANIUM, SPE, ICP-MS, ICP-OES

MOOS, M.

24. 1. 2011

Brno

1

116

116