Электролизер для разделения ионов Советский патент 1990 года по МПК B01D61/44 

Изобретение относится к химии и может быть использовано для разделения ионов с близкими свойствами, а также ионов различной природы, для разделения ионов одинаковой природы, но разной валентности, для промышленного и лабораторного разделения и обогащения изотопов, находящихся в водных растворах в ионной форме, для отделения ценных ионов от малоценных t целью их регенерации, для качественного и количественного анализа смесей ионов и может быть применено в приборостроении, радиоэлектронике и химической промышленности для разделения и получения ценных и особо . чистых веществ.

Целью изобретения является увеличение скорости разделения смесей ионово

На чертеже схематически изображен электролизер.

Электролизер состоит из корпуса 1, имеющего два линейных участка 2 и 3 параллельно друг другу, соединенных между собой скругленными участками 4 и 5. Линейные участки имеют выступы 6 - 9, на которые встречно- параллельно установлены источники когерентного светового излучения (ИКСИ) 10 и Н. В корпусе электролизера установлены графитовые электроды в ионитовых чехлах 12 - 15 и стартовая камера 16.

Устройство работает следующим об- раэом.

Наполняют все камеры и ионитовые чехлы дистиллированной водой, вклю- чают охладительные водяные рубашки 17 - 20. Лри выдвинутых заслонках 21 и 22 и вдвинутых до упора в противоположную стенку малых камер заслонках 23 и 24 включают в электрическую цепь постоянного тока электроды 12 и 3 и вдвигают в линейный участок 2 стартовую камеру 16 с водным раствором исходной разделяемой смеси катионов А4, В+и т.д., которые через перфо- рированные стенки стартовой камеры в электрическом поле постоянного тока выходят в линейный участок 2 и прямолинейно движутся к электро-/ 120

Затем включают ИКСИ 10. 3 резуль- тате давления мощного свет soro пучка ИКСИ на движущиеся в электрическом поле катионы А4,В они получают дополнительное ускорение и, так как направление векторов скорости движе- ния в электрическом поле и направлени воздействия на катионы светового пучка ИКСИ совпадают и суммируются, разделяемые катионы А4,} начинают ускоренно передвигаться в направлении электрода 12.

По достижении катионами А ,В датчика 25 он срабатывает и автоматически одновременно открывается заслонка 24 и вдвигаются заслонки 21 и 22 с одновременной переполюсовкой и включением пары электродов 12 и 14.

Подойдя к ионитовому чехлу 15 с электродом 14, катионы ,В вызывают сигналы датчика 26, по команде которого автоматически вдвигаются до упора заслонки 23 и 24, выключается пара электродов 12 и 14 и включается другая пара электродов 13 и 14 с включением ИКСИ 10, ив камере 3 повторяется тот же процесс разделения катионов А4,В, как и в линейном участке 2, только катионы уже движутся в обратном направлении. Закругленная форма двух противоположных стенок ван- ны обусловлена необходимостью сохранить геометрию фронта разделяемых ионов при его плавном повороте на 90 . Циклы повторяют до полного разделения смеси ионов на чистые фракции катионов А4,В, ИКСИ и через донные отверстия с кранами сливают в виде водных растворов в емкости-приемники целевых ионов.

Число камер-приемников целевых ионов соответствует числу одновременно разделяемых ионов.

Оптимальные параметры электролизера: расстояние между соседними электродами 14-15 см в зависимости от сложности состава исходной смеси ионов; расстояния между дальше размещенными электродами по 50 см; длина электролизера 130 см; поперечное сечение ванны см; оптимальные напряжения 60-120 В, величина тока 0,2 - 0,5 А; диаметр цилиндрических графитовых электродов 0,5 см.

Промышленные электролизеры могут иметь значительно большие габариты и величины применяемых токов и большие загрузки разделяемых ионов.

Работа ИКСИ основана на соответствующих свойствах искусственного рубинового монокристалла с поперечным сечением см, длиной 30 см, плотности мощности светового пучка на выходе 50-60 Вт/см при длине волны 0,7 микрона с частотой импульсов 5-6 имп. /мин. Работа ИКСИ обеспечивается лампой накачки.

Пример I. Загрузка исходной разделяемой смеси катионов, образованных соединениями, содержала, г: бромистый литий 0,200; хлористый натрий 0,200; йодистый калий 0,200.

Габариты электролизера и режимы работы идентичны приведенным.

Для полного разделения смеси катионов на отдельные компоненты в предлагаемом электролизере потребовалось 3 ч, причем все катионы выделены с 97-98% выходами по веществу.

В прототипе разделение аналогичной смеси катионов в идентичных условиях, но без ИКСИ потребовало 18 ч времени при тех же выходах катионов по веществу.

Таким образом, в предлагаемом электролизере скорость разделения катионов в шесть раз больше, чем в прототипе .

П р и м е р 2. Загрузка исходной разделяемой смеси катионов, образованных соединениями, г: хлористый калий 0,200; йодистый цезий 0,200; фтористый рубидий 0,200.

Все остальные условия проведения опытов такие же, как в примере 1.

В предлагаемом электролизере на полное разделение катионов на компо1560261

ненты потребовалось 3 ч при 97-98% выходе по веществу, а в прототипе - 18 ч.

i

Таким образом, скорость разделе- 5 ния в предлагаемом электролизере,

как и в примере 1, в 6 раз выше, чем в прототипе.

Формула изобретения ю

Электролизер для разделения ионов, состоящий из корпуса, поверхность которого образована движением окружносвыми электродами в ионитовых чехлах отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости разделе ния ионов, замкнутая кривая линия с стоит из двух параллельных участков соединенных между собой полуокружностями, причем соотношение длины параллельных сторон к диаметру полуокружности равно 10:1, линейные участки корпуса выступают за пределы учас ков корпуса, выполненных в виде полу окружности, и их торцовые стенки выполнены из оптически прозрачного мати по замкнутой кривой линии снабжен- 15 териала,-на которых встречно-соосно

ного камерами-приемниками целевых продуктов, стартовой камерой, графиторазмещены два источника когерентного -светового излучения.

1560261

выми электродами в ионитовых чехлах, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости разделения ионов, замкнутая кривая линия состоит из двух параллельных участков, соединенных между собой полуокружностями, причем соотношение длины параллельных сторон к диаметру полуокружности равно 10:1, линейные участки корпуса выступают за пределы участков корпуса, выполненных в виде полуокружности, и их торцовые стенки выполнены из оптически прозрачного маразмещены два источника когерентного -светового излучения.

Изобретение относится к области химии и может быть применено для разделения ионов с близкими свойствами, для промышленного разделения и обогащения изотопов, находящихся в водных растворах в ионной форме. Изобретение позволяет увеличить скорость разделения ионов за счет использования в известной конструкции электролазера, имеющего корпус, образованный движением окружности по замкнутой кривой линии, снабженный электродами, размещенными в ионитовых чехлах, датчики, стартовую камеру, замкнутая кривая линия имеет два параллельных участка, соединенных между собой полуокружностями, диаметр которых относится к длине линейных участков 1:10, причем на линейных участках электролизера имеются выступы, выходящие за пределы скругленных участков ванны, на которых встречно-параллельно установлены источники когерентного светового излучения. 1 ил.

fo

116 21 Л f«

/ ч

L-/-A

Л 9

8 20

7 11