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، پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران.
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 قلیایی زیرکن شامل سه مرحله ذوب زیرکن با قلیا، آب شویی و اسیدشویی می باشد. ترکیب نهایی به دست آمده از واکنش ذوب زیرکن با قلیا در حالت مطلوب شکل پودری داشته و شامل سدیم سیلیکات و سدیم زیرکنات می باشد. سدیم سیلیکات محلول در آب بوده و در نتیجه پس از مرحله آبشویی از پودر حذف می گردد، جهت پرعیارسازی بیشتر زیرکنیم و جدایش سیلیس، زیرکن واکنش نداده و همچنین سایر ناخالصی های باقیمانده، این پودر توسط اسید فروشویی می گردد. پارامترهای بهینه مراحل ذوب با قلیا، آبشویی و اسیدشویی از تحقیقات گذشته به منظور 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، تاثیر پارامترهای پی.اچ.، نوع و نسبت جرمی سطح ساز به زیرکونیم و دمای تکلیس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان داد که شرایط بهینه مرحله‌ی رسوب‌دهی در پی.اچ برابر با 7، استفاده از سطح ساز پلی‌وینیل‌پیرولیدون با نسبت جرمی سطح ساز به زیرکونیم 82/0 و دمای تکلیس 300 درجه سانتیگراد می‌باشد که تحت این شرایط ذراتی با ابعاد 1/27 نانومتر از محلول زیرکونیم ساختگی و ذراتی با ابعاد 6/26 نانومتر از محلول زیرکونیم واقعی بدست آمد.
[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.
