СПОСОБ ФОТОХИМИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ РТУТИ Российский патент 1997 года по МПК B01D59/34 C01G13/00 

Изобретение относится к оптическим методам разделения изотопов и может быть использовано в разделительной промышленности.

Известен способ фотохимического разделения изотопов ртути [1] заключающийся в том, что пару ртути облучают светом ртутной лампы и осуществляют фотохимическую реакцию окисления ртути.

Этот способ не позволяет разделить все изотопы ртути, не может обеспечить высокие производительность и степень обогащения изотопов.

Наиболее близким к изобретению является способ фотохимического разделения изотопов ртути, включающий облучение и возбуждение атомов ртути светом в присутствии кислорода и бутадиена, осуществлении фотохимической реакции с возбужденными атомами ртути и извлечение обогащенных изотопов [2]
Реализация этого способа не обеспечивает разделения всех изотопов ртути, высокие производительность и степень обогащения изотопов.

Задачей изобретения, является обеспечение возможности разделения всех изотопов при сохранении высоких производительности и степени обогащения изотопов.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является выделение изотопов Hg-198, Hg-201, Hg-199 и Hg-204, компоненты которых в сверхтонкой структуре резонансной линии 253,7 нм перекрываются.

Для решения поставленной задачи атомы ртути облучают светом в присутствии кислорода и бутадиена и извлекают целевые изотопы, причем облучение ведут светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-199 и/или Hg-204 и извлекают смесь изотопов Hg-199, Hg-201 и Hg-204, облучая которую светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-198, извлекают изотоп Hg-201, а изотопы Hg-199 и Hg-204 разделяют, облучая эту смесь светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-196, извлекая изотоп Hg-199.

В литературе описаны фотохимические реакции возбужденных атомов ртути с HCl, CH₃Cl, HBr, HJ и т.д. В своей практике заявитель использует реакцию возбужденных атомов ртути с кислородом в присутствии бутадиена-1,3.

На фиг. 1 представлена сверхтонкая структура резонансной линии ртути 253,7 нм с учетом реальных факторов уширения в условиях разделения.

На фиг. 2 показаны:
а) линия излучения лампы, наполненной изотопом Hg-199 и/или Hg-204;
б) линии поглощения полученной смеси изотопов после возбуждения их лампой, наполненной изотопом Hg-199 и/или Hg-204;
На фиг. 3 показаны:
а) линия излучения лампы, наполненной изотопом Hg-198;
б) линия поглощения выделенного изотопа Hg-201;
в) линия поглощения оставшихся в смеси изотопов Hg-199 и Hg-204.

На фиг. 4 показаны линии излучения лампы, наполненной изотопом Hg-196 и линии поглощения изотопов Hg-199 и Hg-204.

На фиг. 1 видно, что облучая атомы ртути даже достаточно узкой линией излучения, можно селективно возбудить лишь изотопы Hg-196, Hg-200 и Hg-202. Изотопы Hg-198, Hg-199, Hg-201 и Hg-204 могут быть возбуждены лишь группами: (Hg-199, Hg-201 и Hg-204), (Hg-198 и Hg-201), (Hg-199 и Hg-201).

На первом этапе пары ртути облучают лампой, наполненной изотопом Hg-199 или Hg-204, или их смесью, и извлекают смесь изотопов Hg-199, Hg-201 и Hg-204.

На втором этапе полученную смесь облучают светом лампы, наполненной изотопом Hg-198 и извлекают изотоп Hg-201. Очевидно, что получение изотопов Hg-199 и Hg-204 высокого обогащения возможно при условии глубокого извлечения изотопа Hg-201.

На третьем этапе смесь изотопов Hg-199 и Hg-204 разделяют, используя в качестве источника света лампу, наполненную изотопом Hg-196. При этом необходимо выбрать режимы ее работы такими, чтобы возбуждение изотопа Hg-199 осуществлялось бы достаточно эффективно.

Пример 1. Выделение изотопов Hg-199, Hg-201 и Hg-204 осуществляют в два цикла обогащения, применяя в качестве источника света лампу, наполненную изотопами Hg-199, и Hg-204. В каждом последующем цикле используют обогащенную ртуть, полученную в предыдущем цикле обогащения. Из полученной смеси изотопов выделяют изотоп Hg-201, облучая смесь лампой, наполненной изотопом Hg-198.

Полученные результаты сведены в табл. 1.

Пример 2. Изотопы Hg-199 и Hg-204 разделяют, взяв в качестве сырья отвал предыдущего этапа, воздействуя на него светом лампы, наполненной изотопом Hg-196.

Полученные данные сведены в табл. 2.

Эффективность процесса разделения можно повысить, используя на различных этапах фильтрацию излучения источника света через пары ртути с подобранным изотопным составом, а также используя циклирование процесса обогащения.

Реализация изобретения позволит получать все изотопы ртути высокого обогащения.

Сущность изобретения: смесь изотопов ртути облучают в присутствии кислорода и бутадиена светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-199 и/или Hg-204, извлекают смесь изотопов Hg-199, Hg-201 и Hg-204, облучают светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-198, извлекают изотоп Hg-201. Неразделенную смесь изотопов Hg-199 и Hg-204 облучают светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-196 и извлекают изотоп Hg-199. Степень обогащения 96,3 - 96,4%, производительность 1,52 - 1,56 мг/ч. 4 ил., 2 табл.

Способ фотохимического разделения изотопов ртути, включающий облучение исходной смеси изотопов ртути, кислорода и бутадиена светом ртутной лампы и извлечение целевых изотопов, отличающийся тем, что облучение исходной смеси изотопов ведут светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-199 и/или Hg-204, и извлекают смесь изотопов Hg-199, Hg-201 и Hg-204, полученную смесь изотопов облучают светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-198, и извлекают изотоп Hg-201, а неразделенную смесь изотопов Hg-199 и Hg-204 облучают светом ртутной лампы, соответствующим излучению изотопа Hg-196, и извлекают изотоп Hg-199.