تهیه نانوپودر زیرکنیا از محصول مرحله اسیدشویی ذوب قلیایی زیرکن: بررسی پارامترهای مرحله تهیه نانوپودر زیرکنیا به روش رسوب¬دهی

الموضوعات :

یاسمن جالینوسی ¹ , کمال صابریان ²

1 - دستیار پژوهشی، کارشناسی ارشد شیمی فیزیک، پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، تهران، ایران
2 - دانشیار، دکتری شیمی فیزیک، پژوهشکده چرخه سوخت هسته¬اي، پژوهشگاه علوم و فنون هسته¬اي، تهران، ايران.

تاريخ الإرسال : 30 السبت , شوال, 1444 تاريخ التأكيد : 26 الثلاثاء , ذو الحجة, 1445 تاريخ الإصدار : 23 الإثنين , شعبان, 1445

الکلمات المفتاحية: زیرکنیا, نانوپودر , سطح ساز, زیرکن, ذوب قلیایی,

ملخص المقالة :

هدف این پژوهش انجام فرآیند استحصال زیرکنیم از کانی زیرکن با روش ذوب قلیایی و تعیین شرایط بهینه عملیاتی تهیه نانوپودر زیرکنیا از محلول مرحله اسیدشویی، می‌باشد. فرآیند ذوب قليايي زيرکن شامل سه مرحله ذوب زیرکن با قلیا، آب­شویی و اسیدشویی می­باشد. ترکيب نهايي به‌دست‌آمده از واکنش ذوب زيرکن با قلیا در حالت مطلوب شکل پودری داشته و شامل سدیم سيليکات و سدیم زيرکنات مي­باشد. سدیم سيليکات محلول در آب بوده و در نتيجه پس از مرحله آبشویی از پـودر حـذف می­گردد، جهت پرعيارسازي بيشتر زيرکنيم و جدايش سيليس، زیرکن واکنش نداده و همچنین سایر ناخالصی­های باقیمانده، این پودر توسط اسيد فروشویی می­گردد. پارامترهای بهینه مراحل ذوب با قلیا، آبشویی و اسید­شویی از تحقیقات گذشته به‌منظور دستیابی به بیشترین میزان بازیابی زیرکنیم و حذف بیشترین مقدار سیلیس استخراج و مورد استفاده قرار گرفت. جهت تعیین شرایط بهینه برای تولید نانوپودر زیرکنیا، تأثیر پارامترهای  نوع و نسبت جرمی ماده فعال سطحی به زیرکنیم و دمای تکلیس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی­ها نشان داد که شرایط بهینه مرحله­ی رسوب­دهی در برابر با 7، استفاده از ماده فعال سطحی پلی‌وینیل‌پیرولیدون با نسبت جرمی ماده فعال سطحی به زیرکنیم 82/0 و دمای تکلیس 300 درجه سانتی‌گراد می­باشد که تحت این شرایط ذراتی با ابعاد 1/27 نانومتر از محلول زیرکنیم ساختگی و ذراتی با ابعاد 6/26 نانومتر از محلول زیرکنیم واقعی به دست ­آمد.

المصادر:

[1] G. K. Sarma, S. Sen Gupta & K. G. Bhattacharyya, "Nanomaterials as versatile adsorbents for heavy metal ions in water: A review," Environ. Sci. Pollut. Res, vol. 26, pp. 6245–6278, 2019.

[2] Z. N. Kwela, "Alkali fusion processes for the recovery of zirconia and zirconium chemicals from zircon sand," University of Pretoria, 2006.

[3] ر. پورشهسواری، ا. ح. یقطین و ن. حسین¬آبادی،"بررسی خواص رئولوژی و پایداری سوسپانسیون¬های آبی حاوی نانو ذرات سرامیکی YSZ،" مجله فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 17، صفحه 14-1، 1402.

[4] J. B. West, "Caustic treatment of zircon sand, Iowa State College," 1954.

[5] S. Morsy, "Role of Surfactants in Nanotechnology and Their Applications," International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, vol. 3, pp. 237-260, 2014.

[6] F. Ordóñez, F. Chejne, E. Pabon & K. Cacua, "Synthesis of ZrO2 nanoparticles and effect of surfactant on dispersion and stability, Ceramics International," vol. 46, pp. 11970-11977, 2020.

[7] V. Gayathri, R. Balan, "Synthesis and Characterization of Pure Zirconium Oxide (ZrO2) Nanoparticles by Conventional Precipitation Method," J. Environ. Nanotechnol, vol. 10, pp. 19-21, 2021.

[8] El. Agamy, H. H. Mubarak & A. E. Gamil, "Preparation of zirconium oxide nanoparticles from rosette concentrate using two distinct and sequential techniques: hydrothermal and fusion digestion," Chem. Pap, vol. 77, pp. 3229-3240, 2023.

[9] ک. صابریان، ع. یداللهی، م. تراب مستعدی و ا. چرخی، "کاربرد روش خاکستری تاگوچی برای تعیین شرایط بهینه مرحله لیچینگ اسیدی در فرآیند ذوب قلیایی زیرکن،" مجله علوم و فنون هسته¬ای، دوره 41، صفحه 121-124، 1399.

[10] M. Alaei, A. M. Rashidi & I. Bakhtiari, "Preparation of High Surface Area ZrO2 Nanoparticles, Nanotechnology Research Center," Research Institute of Petroleum Industry, vol. 33, pp. 47-53, 2014.

[11] K. Can, M. Ozmen & M. Ersoz, "Immobilization of albumin on amino silane modified superparamagnetic magnetite nanoparticles and its characterization", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, vol. 71, pp. 154-9, 2009.