PEMISAHAN Zr-Hf DALAM ASAM SULFAT DENGAN RESIN PENUKAR ANION

Sari

ABSTRAK

PEMISAHAN Zr-Hf DALAM ASAM SULFAT DENGAN RESIN PENUKAR ANION. Dalam teknologi nuklir, zirkonium adalah bahan yang sangat strategis karena mempunyai tampang lintang absorbsi neutron rendah. Zirkonium dipilih karena ketahanan fisis dan kimianya yang tinggi, sehingga berpotensi untuk menggantikan fungsi unsur silikon dalam SiC dari partikel terlapis (coated particle) untuk bahan bakar reaktor gas suhu tinggi (RGST). Zirkonium yang digunakan harus murni nuklir dengan kandungnan hafnium dibawah 100 ppm, untuk menghindari penyerapan neutron termal oleh hafnium karena memiliki tampang lintang tinggi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kondisi pemisahan Zr-Hf dengan resin penukar anion DOWEX1-X8 menggunakan umpan berbentuk [Zr(SO₄)₃]^-2 hasil proses pengolahan pasir zirkon. Umpan berkadar Zr 26 g/L dalam H₂SO₄ 4,2 M mengandung Hf 0,8355 g/L (3,2%). Sebanyak 1,5 mL umpan diinjeksikan ke dalam kolom panjang L= 30 cm, diameter 0,5 cm dengan kecepatan 0,5-1 mL/menit kemudian dielusi dengan 50 mL H₂SO₄ 4,2 M. Setiap 0,5 mL eluat dianalisis kadar Zr dengan XRF dan Hf dengan AAN. Berdasarkan kromatogram kedua unsur diperoleh nilai VR_Zr 9,2 mL, k’_Zr 0,769, N 3,93cm, HETP 0,793 cm dan VR_Hf 8,4 mL, k’_Hf 0,615; N 34,87, HETP 0,86 cm. Faktor pisah dan resolusi kolom berturut turut adalah 1,20 dan 0,27. Kedua nilai tersebut menginformasikan bahwa zirkonium dan hafnium belum dapat dipisahkan pada kondisi tersebut. Jika data tersebut digunakan untuk menghitung berapa panjang kolom yang diperlukan agar Zr-Hf dapat terpisah, diperoleh hasil VR_Zr = 17,2 mL, Dm = 2,30, α = 3,75, N = 44,86 dan L = 104,5 cm.

Kata kunci: Zr(SO₄)₃]^-2, Dowex 1-X8, CAC= Continuoua Annular Chromatography VR (volume retensi), k’ (faktor kapasitas), N (The Number Of Theoretical Plate), HETP (High Equivalent to a Theoritical Plate, α (faktor pisah).

ABSTRACT

THE SEPARATION OF Zr-Hf IN SULPHURIC ACID USING ANION EXCHANGE RESIN. In nuclear technology, zirconium is very strategic materials because of its low neutron absorption cross section. Zirconium was chosen because of their physical and chemical resistance are high, so the potential to replace the function of the element silicon in the SiC of coated particles for the fuel elements of High-Temperature Gas Reactor (HTGR). Zirconium which is used must be pure nuclear with hafnium content below 100 ppm, to avoid the absorption of thermal neutrons by hafnium because it has the look of a high latitude. The purpose of this study was to determine the condition separation of Zr-Hf with fixed bed columns that will be used and compared with a rotating column of CAC at the next research. The separation of Zr-Hf using anion exchange DOWEX1-X8 have been carried out using feed form [Zr(SO₄)₃]^-2 from the result of zircon sand processing. The feed contains 26 g Zr / L in 4.2 M H₂SO₄ containing Hf 0.8355 g / L. A lot of 1.5 mL of the feed is injected into the column length L = 30 cm, diameter 0.5 cm with a speed of 0.5 mL / minute and then eluted with 50 mL of 4.2 M H₂SO₄. Each of 0.5 mL of eluate was analyzed contains of Zr by XRF and Hf with AAN. Based on these two elements chromatograms obtained value VR_Zr 9.2 mL, k'_Zr 0.769, N 3.93 cm, HETP 0,793 cm and VR_Hf 8.4 mL, k'Hf 0.615, N 34.87, HETP 0.86 cm. Separation factor and resolution are 1.2 0 and 0.27 respectively. These two of values ​​inform that zirconium and hafnium can not be separated in these conditions. If the data used to calculate how long the required fields in order to separate Zr-Hf, obtained results VR_Zr = 17.2 mL, Dm = 2.30, α = 3.75, N = 44.86 and L = 104.5 cm.

Keywords: [Zr (SO₄)₃]^-2, Dowex 1-X8, CAC= Continuoua Annular Chromatography VR (retention volume), k ' (capacity factor), N (The Number Of Theoretical Plate), HETP = High Equivalent to a Theoritical Plate, α (separation factor).