Способ разделения изотопов Советский патент 1989 года по МПК B01D59/28 

Изобретение относится к разделению изотопов физико-химипескмт и методами, а именно к разделению изотопов щелочноземельных металлов магния и каль.ция х№ ическим обменом между амальгамой щелочноземельного металла и раствором его иодида в диметилформамиде с обрап;ением потоков за счет обратимой химической реакции между амальгамой одного щелочноземельного металла и раствором иодида другого щелочноземельного металла в диметнлформамиде.

Цель изобретения - создание замкнутого безотходного цикла, одновре4

менного и непрерывного разделения изотопов магния и кальция.

На чертеже приведена принципиаль- Рд ная схема проведения процесса разделения .

Процесс проводят в двух противоточных насадочных колоннах 1 и 2. В первой колонне 1 поддерживают температуру 16-20 с, во второй 2 120-130 С. На орошение колонны 1 подают амальгаму маг ния, выходящую из колонны 2, а на орошение колонны 2 - амальгаму кальция, поступающую из колонны 1. В нижнюю часть колонн противотоком подают: в колонну 1 раствор иодида кальция в диметилфор- мамиде выходящий из колонны 2, в колонну 2 расувор иодида магния в том же растворителе, поступающий из 5 колонны 1.I

Физико-химической основой способа является инверсия коэффициента разделения при элементном обмене между магнием и кальцием. При ком- 10 натной температуре коэффициент разде, Mp.(Hg) -t- .CaJ (ДКФА)

120-130 С

ления составляет в системе Mg(Hg) - CaJг ( ДМФА) 12-13, а при температуре 120-130°С -0,6 -(-0,7Х т.е. обмен приобретает противоположную направленность. Это позволяет использовать для обращения потоков на обоих концах каскада колонн одну и ту же .химическую реакцию элементного обме- ,на, но проводимую при разных температурах:

Ca(Hg) + MgJ (ДМФА)

(1)

Изобретение касается разделения изотопов магния и кальция химическим обменом между амальгамой магния и кальция и раствором иодида магния и кальция в диметилформамиде. Процесс разделения проводят в двух противоточных насадочных колоннах, температуру в которых поддерживают равной 16-20°С и 120-130°С соответственно. Обращение потоков осуществляют за счет химической реакции элементного обмена между амальгамой магния и раствором иодида кальция в диметилформамиде.Организация процесса основана на инверсии коэффициента разделения КР между магнием и кальцием в указанной выше реакции: при комнатной температуре КР 12-13, при температуре 120-130°С КР - 0,6-0,7. Способ позволяет проводить непрерывное безотходное и одновременное разделение изотопов магния и кальция. 1 ил., 1 табл.

В связи с этим в насадочной колонне 1, можно условно выделить три протяженные зоны: зона А, где контактируют Mg(Hg) и MgJ jf (ДМФА) и происходит концеитрирование изотопов магния, зона В, где осуществляется разделение изотопов кальция в системе Ca(Hg) - CaJ2 (ДМФА), зона С, в которой происходит обращение потоков за счет прямого прохождения реакции (1). В колонне 2 реализуется противоположное обращение потоков - перевод кальция из амальгамы в раствор, а Mar ния - из раствора в амальгаму, т.е. реакция (1) протекает в обратном направлении.

В режиме работы с отборов продуктов разделения ввод амальгамы кальция исходного изотопного состава осуществляют в верхнюю часть зоны В колонны 1, а амальгамы магния исходного изотопного состава - в верхнюю часть зоны А колонны 2. Отбор продуктов разделения производят из нижней части зоны В колонны 2 (максималная концентрация изотопа кальция 40) и из нижней части зоны А колонны 1 (максимальная концентрация изотопа магния 24)

Пример. Разделение изотопов проводят в колоннах с внутренним диаметром 2 см и высотой 260 и 105 см, заполненных насадкой из кварца. В колонну 1 подают амальгаму магния с концентрацией 0,48 г-экв/л при расходе 32 мл/ч и раствор иодида кальци в диметилформамиде с концентрацией 0,53 г-экв/л при расходе 29 мл/ч. Выходящие из колонны амальгаму и раствор аналитически проверяют на отсутствие соответственно магния и кальция и подают в колонну 2, предвари

0

5

5

тельно нагрев потоки до требуемой температуры. Выходящие из колонны 2 амальгаму магния и раствор CaJ 7 в

ДМФА подают в колонну 1. Пробы амальгамы после разложения анализируют с целью определения изотопного состава кальция и магния. По полученным данным определяют степень разделения изотопов.

Результаты определения степени разделения изотопов магния и кальция при различных температурах колонн приведены в таблице.

Преимущества предлагаемого способа с известным состоят в создании замкнутого безотходного цикла, организации напрерьшного разделения изотопов и в разделении изотопов кальция одновременно с разделением изотопов магния.

40

45

Формула изобретения

Способ разделения изотопов магния химическим обменом между амальгамой магния и раствором иодида магния в диметилформамиде в насадочной колонне с обращением потоков за счет обратимой химической реакции взаимодействия амальгамы магния с раствором иодида кальция в диметилформамиде, отлич ающийс я тем, что, с целью создания замкнутого безотходного цикла, непрерью- ного и одновременного разделения изотопов магния и кальция, процесс разделения проводят в двух насадоч- ных колоннах при 16-20 и 120-130°С соответственно, подавая на орошение первой колонны амальгаму магния, выходящую из второй колонны, а на орошение второй колонны - амальга му кальция, выходящую из первой h (AMW

Cal2

(ДМФА)

Отбор

лонны, и аводя противотоком в первую колонну раств,ор иодида кальция в диметилформаниде, поступающий из второй колонны, а во вторую колонну - раствор иодида магния в диметилфор- мамиде, выходящий из первой колонны, причем ввод амальгам исходного изотопного состава и отбор продуктов разделения осуществляют на уровне зон обращения потоков в обеих колон- нах.

Ms()

I

/

I

16 20 С

CaiHg)

в

/X

/2

/20- 13(7 С