Способ разделения смеси ионов Советский патент 1990 года по МПК B01D61/42 

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для разделения ионов различной природы, для отделения ценных ионов от , ценных с целью их регенерации, для качественного и количественного анализа смесей ионов и может быть применено в приборостроении радиоэлектронике и химической промьшшенности для разделения и получения особо чистых химических веществ.

Целью изобретения является увели- . чение скорости разделения простых и сложных (многоатомных) ионов.

Наиболее подходяпщм по длине волны для использования в опытах приведенных примеров к предлагаемому способу оказался газовый углекислотный источник когерентного светового излучения, имеющий диапазон длин волн 9-11,мкм, вызьюаюпрсй резонансные колебания атомов в сложных ионах и не вызывающий резонансных колебаний в одноатомных простых ионах. Это физическое явление

использовано при разработке предлагаемого способа разделения ионов. Могут быть использованы и другие типы источников когерентного светового излуче ния для определенных смесей разделяв-: мых ионов.

Мощный пучок когерентного светового излучения, имеющий длину волны резонансную колебаниям атомов в слож ном ионе, входящем в смесь разделяв- мых ионов, и направленный навстречу - под углом 180° - передвигающемуся к катоду фронту катионов А, В, вы- зывает сильные резонансные колебания атомов в сложных многоатомных катионах , в то время как атом в одноатомном катионе не подвержен (аналогично для смесей анионов) такому резонансному колебанию под воздействием пучка излучения данной длины волны. Вследствие резонансных колебаний атомов в катионах А под воздействием излучения поперечное сечение катионов А и их радиус резко возрастают по

в

k/)

ел

j

сравнению с нерезонируюпщми катионами iB . Благодаря этому резко раздувшиеся IB объеме вследствие резонансных колебаний атомов сложные катионы А более сильно гидродинамически затормаживаются в своем движении к катоду (повышенное сопротивление окружающей среды) , чем нерезонирующие одноатомные катины , и начинают резко от них отставать, при этом происходит уско- ;ренное разделение на отдельные фрак- |ции катионов А и . При этом мень- |Шие по радиусу и объему катионы |значительно быстрее движутся к катоду 1чем сильно раздувшиеся от резонанса :сложные катионы А , так как, ломимо |болёе сильного гидродинамического тор |можения, огромное встречное световое Удавление пучка когерентного светового iизлучения значительно сильнее тормо- ;зит резонирующие ионы А вследствие их большого сечения, чем нерезонирую- |Щие ионы В, и тем самым дост;ягается резкое увеличение скорости разделения :смеси катионов А, В на отдельные : компоненты (световое давление прямо пропорционально площади, на которую оно воздействует).

Таким образом,резонирующие ионы А испытывают дополнительное физико-химическое торможение в воде, так как подвижность (скорость передвижения) таких разбухших катионов А меньше, чем малогабаритных ионов В, которые в электрическом поле передвигаются значительно быстрее ионов А при равных электрических зарядах.

Предлагаемый способ наиболее эффективен в случае его применения для разделения смесей простых и сложных ионов, когда один вид ионов испытывает резонансное колебание своих атомов под воздействием излучения, а другой не испытывает таких колебаний.

Пример 1. Загрузка исходной разделяемой смеси катионов, образованной соединениями, содержала, г: хлористый натрий 0,200, хлористый тетраэтиламмоний 0,200.

Габариты электролизера и режимы его работы идентичны приведенным оптимальным значениям.

Применен газовый углекислотный источник когерентного светового излу чения с резонансной по отношению к атомам катиона те тра этил аммония дл и- ной волны 10 мкм.

..Q .. - , 25

„

40

55

Для полного разделения катионов на отдельные компоненты по предлагаемому способу потребовалось 1,5 ч вре- мени. Причем все катионы выделены с 97-98%-ным выходом по веществу.

По известному способу для разделения той же смеси катионов при длине электролизера 130 см потребовалось «18,0 ч времени, т.е. скорость разделения смеси ионов по предлагаемому Способу в 12,0 раз больше скорости разделения по известному.

Пример 2. Загрузка исходной разделяемой смеси катионов, образованной соединениями, содержала, г: йодистый цезий 0,200; хлористый тетра-н- бутиламмоний 0,200.

Остальные условия проведения опытов были идентичны условиям примера 1.

На разделение смеси катионов по предлагаемому способу потребовалось

1.4ч времени с выходами по веществу 97- 98%. На разделение такой же смеси катионов с теми же выходами по веществу по известному способу потребовалось 18,0 ч времени, т.е. по предлагаемому способу скорость разделения катионов в 12,9 раз вьше, чем по известному.

Пример 3. Загрузка исходной разделяемой смеси анионов, образованной соединениями, содержала, г: комплексное соединение платины-хлорплати- ната калия 0,200 хлористый натрий 0,200.

Остальные условия проведения опытов по предлагаемому и известному способам были аналогичны примеру Г. Отличие от примера 1 состояло только в замене ионитовых чехлов на электродах на противоположный по селективности тип ионитовых мембран (мембраны типа МК-ЮО заменены на тип МА-ЮО и наоборот) и в переполюсовке электродов,

На разделение анионов смеси по предлагаемому способу потребовалось

1.5ч,времени при выходах по веществу 97-98%, а по известному 17,0 ч, т.е. по предлагаемому способу скорость разделения смеси анионов на отдельные компоненты в t1,3 раза больше, чем по известному.

Пример4. Загрузка исходной разделяемой смеси анионов, образованной соединениями, содержала, г: циба- лан аммония алого ГЛ (анион цибалана алого ГЛ) 0,200; зслористый калий 0,200.

Остальные условия проведения опытов по предлагаемому и известному способам аналогичны примеру 1. Отличие от примера 1 состояло, как и в примере 3, только в замене типа иони товых чехлов на электродах перед началом разделения и в переполюсовке электродов, На разделение анионов по предлагаемому способу потребовалось 1,5 ч, времени при выходах по веществу 97-98%, а по известному способу при тех же выходах по веществу потребовалось 16,0 ч времени, т.е. по предлагаемому способу скорость разделения смеси анионов на отдельные компоненты в 10,6 раза бояь- ае, чем по известному.

1590095

0

5

Таким образом, скорость разделения смеси простых и сложных ионов по предлагаемому способу в 10-13 раз выше, чем по известному.

Формула изобретения Способ разделения смеси ионов в

растворе при наложении постоянного электрического поля и воздействии когерентного светового излучения, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости разделения простых и сложных ионов, используют когерентное световое излучение с частотой, равной резонансной частоте колебаний атомов в сложном ионе в : направлении, противоположном его движению.

Изобретение относится к области прикладной электрохимии, в частности к способам разделения многокомпонентных растворов, и позволяет повысить скорость разделения простых и сложных ионов. Согласно изобретению способе разделения смеси ионов в растворе при наложении постоянного электрического поля при одновременном воздействии когерентного светового излучения используют когерентно световое излучение с частотой, равной резонансной частоте колебаний атомов в сложном ионе, в направлении, противоположном его движению.