химический каталог




Применение изотопов в химии и химической промышленности

Автор Ю.Я.Фиалков

елок колонки для разделения смесей изотопов отличаются рядом конструктивных особенностей. Схема колонки для фракционной перегонки смеси соединений изотопов изображена на рис. 8.

Если на колонке должен концентрироваться тяжелый компонент (рис. 8, а), разгоняемую смесь подают на верх колонки. Скорость подачи должна быть равна скорости испарения, тогда уровень жидкости в кипятильнике остается постоянным, а жидкость постепенно обогащается соединением более тяжелого изотопа. В том случае, когда концентрируется легкий компонент (рис. 8, б), исходную жидкость подают в кипятильник. С такой же скоростью из кипятильника удаляется смесь, обедненная легким компонентом. Жидкость, обогащенную соединением более легкого изотопа, отбирают с верхней тарелки колонки.

Известно, что число теоретических тарелок данной колонки всегда меньше числа фактических тарелок. Повышение отношения числа фактических к числу* теоретических тарелок обычно достигается увеличением расстояния между тарелками, так как это помогает установлению более полного равновесия между жидкостью и паром. Однако в колонках, где ведется разгонка смесей соединений изотопов, этот путь неприемлем. Дело в том, что число теоретических тарелок, необходимых для сколь-нибудь заметного обогащения разгоняемой смеси, столь велико (как это видно хотя бы из приведенного выше примера с разгонкой смеси Н201в и Н2018), что увеличение расстояния между фактическими тарелками сделало бы и без того большую колонку недопустимо высокой. В хороших колонках, применяемых для технологических целей, расстояние между тарелками составляет 20—30 см; нетрудно подсчитать, что в этом случае колонка даже с весьма скромным для эффективного разделения смеси изотопов числом тарелок-— 500— должна была бы иметь высоту не меньше ста метров.

Существует ряд методов увеличения эффективности работы колонок, позволяющих снизить высоту фактической тарелки. Однако, несмотря на многие конструктивные усовершенствования, метод фракционной перегонки дает низкие выходы обогащенного изотопом продукта. Этот метод может применяться тогда, когда исходная смесь доступна в больших количествах. Например, фракционная перегонка применяется для разделения изотопов водорода и кислорода в таких соединениях, как вода, метиловый и этиловый спирты и т. п. Фракционной перегонкой разделяются изотопы хлора в хлороформе и четыреххлористом углероде, аргона I— в жидком аргоне, углерода -— в бензоле и другие.

Этот метод применим только для разделения изотопов с сравнительно невысокими массовыми числами, соединения которых характеризуются значительным изотопным эффектом.

Методы диффузии и термодиффузии. Диффузионный метод разделения соединений стабильных изотопов в газовой фазе основан на различии скоростей диффузии легкого и тяжелого компонентов смеси. Еще в конце прошлого века английским физиком Рэлеем было показано, что смесь различных газов с разной молекулярной массой может быть частично разделена при диффузии ее через пористую перегородку. Коэффициент разделения смеси газов а при этом пропорционален корню квадратному из ОТ' ношения молекулярных масс компонентов смеси:

(2.11)

Поскольку различие молекулярных масс изотопных разновидностей молекул весьма мало, то, естественно, мал и коэффициент разделения. Вот почему эффективность разделения при диффузии весьма повышается, если применить к этому методу принцип фракционной колонки. Отличие от колонки, в которой осуществляется перегонка жидкостей, здесь заключается лишь в том, что вместо тарелок в такую колонку вмонтированы диффузионные ячейки.

В качестве пористых перегородок при диффузионном методе разделения стабильных изотопов применяются различные материалы. Астон впервые в истории изотопных исследований добился определимого разделения стабильных изотопов неона именно методом диффузии через пористые глиняные перегородки. Чрезвычайно эффективными оказались диффузионные конструкции, где роль пористой перегородки играет струя пара ртути.

Методом диффузии было осуществлено первое в истории промышленное разделение изотопов в больших масштабах. Речь идет о разделении изотопов урана с массовыми числами 235 и 238 в цикле работ над производством атомной бомбы в QUA в начале сороковых годов. Разделение проводилось диффундированием газообразного шестифтористого урана UFe через перегородки с отверстиями диаметром порядка Ю-8 м. Об эффективности этого метода может дать представление следующий факт: получение U235 в количестве сотен граммов потребовало нескольких месяцев работы диффузионной установки с площадью перегородок сотни квадратных метров.

Много общего с диффузионным методом разделения изотопов имеет метод -термодиффузии, основанный на эффекте, открытом в середине прошлого века. Эффект термодиффузии заключается в том, что если поместить какую-либо газовую или жидкую смесь между стенками сосуда, имеющими различную температуру, то более легкий компонент будет перемещаться к горячей стенке, в то время как тяжелый компонент будет концентрироваться у холодной стенки. Теор

страница 14
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Скачать книгу "Применение изотопов в химии и химической промышленности" (1.75Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
недорогие букеты невесты москва
двухконтурные газовые котлы аристон
Рекомендуем компьютерную фирму КНС, промокод на скидку "Галактика" - телевизоры плазменные цена - отправка товаров во все населенные пункты России.
оснащение мастерской мебель купить в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)