химический каталог




Руководство по лабораторной перегонке

Автор Э.Крель

ДЛЯ очистка сырья от BP*, V 1} ~~ колонна с насадкой; IV - двойной Конденсатор для паоов

Йннм'.ля^ ™™бкИ *ля присоединения к днффу^оГу н"с"су 3 Г222

223

5.1.4.2. Получение D и ,80 путем ректификации воды

В данном разделе рассмотрен метод получения D и lsO путем ректификации природной воды при атмосферном и пониженном давлениях.

Водород существует в виде трех изотопов: 1Н — водород, 2Н — дейтерий и радиоактивный 3Н — тритий. Тритий встречается В природе в ничтожных количествах.

Кислород существует в виде трех стабильных изотопов: 160, "О и 180. Теоретически возможны следующие модификации воды (без учета трития 3Н):

|wo2h[

даю2н

WO'H

№802Н

Плотность р|°, г/см3 . . . Температура плавления, °С Температура кипения, °С Температура, при которой жидкость имеет максимальную плотность, °С .... Динамическая вязкость, сП Поверхностное натяжение,

дин/см

Показатель преломления

Наибольший интерес представляют тяжелая вода D2I60(2H3ieO) И вода 1Н2180, обогащенная изотопом кислорода. I Физико-химические свойства D30 и НаО следующие 137, 56]:

Н<0 Л

1,1059 3,82 101,42 0,9982 0,00 100,0 0,1077 3,82 1,42

11,6 1,260 4,0 1,009 7,6 0,251

67,80 72,75 4,95

1,32844 1,33300 0,00456

Как видно из приведенных данных, разность температур кипения D20 и НаО составляет 1,42 "С, а разности значений плотностей и температур, соответствующих максимумам плотности, очень малы.

Исходным сырьем для получения тяжелой воды является природная вода, содержащая 0,0146% (ат.) D (1 : 6850). В дождевой воде концентрация D несколько выше, а именно 0,0200% (ат.) (1 : 5000) 156]. Поэтому природную воду, подвергаемую ректификации, можно рассматривать как смесь низкокипящего компонента Н20 (100°С) и высококипящего компонента D20 (101,42 °С).

224

Поскольку в природной воде наряду с Н20 и D20 содержатся молекулы HDO, относительная летучесть компонентов данной смеси а' определяется выражением:

2х,

*HDO + 2*D,0 Л I 2j/H.O + УнРО '

(161)

%D0 + 4>,O

В соответствии с работой Юри [57] а' можно выразить также через отношение давлений паров чистых компонентов:

«' = V4,o/Pd,o (162)

Это уравнение выведено на основе предположения, что давление паров HDO является средним геометрическим значением давлений паров Н20 и D20, а константа равновесия реакции

НгО+ D20^2HDO (163)

в паровой фазе равна 4,0. Рис. 153 иллюстрирует зависимость а' от температуры, полученную Киршбаумом [56 ].

Аналитическим путем установлено, что число теоретических ступеней разделения смесей НгО и D20 минимально при возможно меньшем рабочем давлении и, следовательно, при низких температурах. Однако при проведении ректификации в таких условиях трудно конденсировать пары дистиллята, и производительность колонны значительно ограничена из-за большой нагрузки по пару. При использовании тарельчатых и насадочных колонн имеют место такие потери напора и допустимая скорость потока паров, которые существенно увеличивают длительность процесса ректификации и делают данный метод разделения экономически невыгодным. Вследствие этого при проведении подобной ректификации обычно идут на компромисс, работая при давлении 50—125 мм рт. ст. Значения а' при температурах 40—60 "С,

соответствующие этому интервалу давления, лежат в пределах 1,06— 1,05.

При ректификации природной воды графический метод Мак-Кэба и Тиле неприменим для расчета числа теоретических ступеней разделения, так как с одной стороны кривая равновесия очень полога, а с другой — рабочие концентрации D20 очень близки к предельным значениям, а именно: х$ ~ 0,000146 D20

Рис. 153.

Э Крель

Зависимость о' = VPh]0/',d,0 dt температуры.

225

(ат. доли) — исходная концентрация; хкоя = 0,998 DaO — конечная концентрация; а' = 1,059 (при 40 °С и 55,3 мм рт. ст.).

(164)

4(i

Для данного примера уравнение Фенске дает в первом приближении следующее значение минимального числа теоретических ступеней разделения при работе с бесконечным флегмовым числом:

lga' —1 =308

*кон)

Необходимое число теоретических ступеней разделения при оптимальной скорости отбора кубового продукта составляет —700 [58]. Следует иметь в виду, что в данном случае нужным компонентом является высококипящее вещество D20, которое при периодической ректификации накапливается в кубе, а при непрерывной перегонке выводится из него. В качестве дистиллята получается вода с концентрацией D20 менее 0,0146% (ат.).

Согласно работе Куна [59] эффективность элементарного акта разделения подобной идеальной системы изотопов, имеющая место при однократном частичном испарении жидкой смеси, определяется соотношением:

*о/(1 — *о)

(165)

При данной температуре величина 6 характеризует бинарную смесь, поскольку она не зависит от значения исходной концентрации х0 (в интервале 0,99—10~3 мол. долей). Величину б называют параметром разделения. Зная давления паров чистых компонентов и предположив, что тепловой эффект смешения этих компонентов равен нулю, 6 можно рассчитать по уравнению:

P°/P° = *e (166)

где р|> и р° — да

страница 77
< 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 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188

Скачать книгу "Руководство по лабораторной перегонке" (6.19Mb)


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

 

 

Реклама
tpe 100-250/2
Asus Zenbook UX303UA 90NB08V3-M07040
http://taxiru.ru/fotootchet_forum_taksi/
ванны моечные сварные цельнотянутые

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
(23.08.2017)