Способ разделения электролитных растворов и расплавов Советский патент 1990 года по МПК C02F1/48 C02F103/02 

Изобретение относится к технологии разделения (сепарации) электролитных растворов и расплавов и может быть использовано в технике там, где возникает необходимость концентрирования или очистки электролитов от примесей ионного характера, а также для создания градиента концентрации в объеме электролита с другими целями.

Цель изобретения - повъшение эффективности разделения электролитов. На чертеже изображена схема реализации способа.

Если электролит поместить в ону, в которой векторы магнитного (В) и элект рического (Е) полей направлены соответственно вдоль координатных осей OY и ОХ, как показано на фиг ., то силы Лоренца будут действовать на катион и анион в направлении противоположном оси О, создавая градиент . концентрации (С) вдоль этой оси. Необходимо отметить также, что в соответствии с теорией эффекта Холла, силы

Лоренца будут максимальными при перпендикулярности векторов магнитного и электрического полей: F V T E sino6 , где V - скорость миграции ионов в электрическом поле.

С помощью устройства можно опытным путем доказать возникновение градиента концентрации в объеме электролита под действием пересекаюпщхся под прямым углом переменных магнитного и электрического полей, векторы которых меняются по частоте и амплитуде синхронно, а также оценить эффективность разделения электролитов предла- -гаемым способом.

Устройство состоит из прямоуголь- ной емкости 1, изготовленной из диэлектрического материала, на противоположных стенках которой с внутренней стороны установлены электроды 2 из неферромагнитного материала. На одной из стенок емкости 1, перпендикулярной плоскости электродов 2, разс

а сх

сх а

еще две пары проволочных элекродов 3, которые предназначены для измерения электропроводности раствор электролита в двух различных плоскостях, удаленных на некоторое расстояние вдоль оси OZ.

Емкость 1 заполняют исследуемым электролитом и помещают в переменное магнитное поле так, чтобы плоскости электродов 2 были параллельны вектору магнитной индукции. На электроды подается переменное напряжение от источника, изменение ЭДС которого,, например, с помощью фазовращателя,, синхронизируют с магнитным полем. К электродам 3 с помощью переключателя подключают кондуктометр (не показан) позволяющий измерять электропроводность или сопротивление электролита на протяжении опыта в точках объема, находящихся на некотором расстоянии вдоль координатной оси OZ. По величине сопротивления электролита в верх- ней части емкости Rg и нижней части R(, измеряемого с помо1о;ью двух пар электродов 3, во время опыта можно сравнивать концентрации электролита

в этих точках объема, 1

По отношению Rg/R, можно судить

о степени разделения электролита или произвести расчет градиента концентрации по известному расстоянию между двумя парами электродов 3. Такое сравнение будет тем более корректным, чем меньше исходная концентраци электролита взята для опыта, так как для разбавленных растворов зависимость их сопротивления от копцентра-- ции является прямолинейной

В табл. 1 и 2 даны зависимости сопротивления растворов хлористого водорода концентрацией 0,01 моль/л от времени их нахождения в электромагнитном поле, при этом табл. 1 при ведена для случая синфазного изменения векторов электрического и магнит ного полей, а табл. 2 -- для контр- фазного.

Как видно из табл. ., электропроводность раствора э.пектролита в нижней части объема электролита увеличивается (сопротивление падает), а в верхней части уменьшается при синфазном изменении векторов магнит- ного и электрического полей. При этом концентрация раствора в двух точках объема отли-чается в 10 раз, что зла

.п c ,п 5

0

5

0

5

0

(Чительно больше, чем для других известных электромагнитных способов разделения. Этот результат получен с помощью з стройства, предназначенного для демонстрации принципа работы способа электромагнитного разделения электролитных растворов и расплавов. При усовершенствовании устройства и методики проведения опытов степень разделения электролита может быть значительно увеличена.

Табл. 2 приведена для иллюстрации возможности создания направленного градиента концентрации раствора электролита с помощью этого способа. Так, nppi контрфазном изменении векторов переменных электрического и магнитного полей концентрапия в верхней части объема растет, а в нижней падает. Об этом свидетельствует увеличение сопро- гивления раствора в нижней части его объема и уменьшение - в верхней во времени. Силы Лоренца в этом случае действуют на катионы и анионы в направлении координатной оси OZ.

К преимуществам предлагаемого электромагнитного способа разделения электролитных растворов и расплавов, кроме высокой степени разделения, можно отнести следующие. Устройства для осуществления способа разделения не содержат вращающихся частей, пористых диафрагм, разделительных каналов и перегородок, применение переменного тока вместо постоянного исключает выделение продуктов электролиза, загрязняющих электролит и окружающую среду. Разделение электролитов протекает в изотермических условиях, что особенно важно при обогащении электролитов 5 содержащих термически неустойчивые компоненты, например лекарственные препараты. Нет принципиальных ограничений использования предлагаемого способа разделения для очистки высокотемпературных ионных расплавов используемых в технологии получения особо чистых веществ, например с целью получения полупроводниковых материалов.

га

о р м у л а изобретения

Способ разделения электролитных растворов к расгшавоз,, включающий }зоздействие на них пересекающихся магнитного и электрического полей, о т л и ч а ю u( и и с я тем, что.

с целью повьшения его эффективности, электрическое и магнитное поля создают переменными,причем направление

электрического поля изменяют синхронно с изменением вектора напряженнос- ти магнитного поля. I

Таблица 1

Изобретение относится к технологии разделения электролитных растворов и расплавов и позволяет повышать эффективность их разделения. Способ позволяет создавать градиент концентрации в объеме электролита путем воздействия на него переменным магнитным полем и одновременным пропусканием переменного электрического тока так, чтобы векторы электрического и магнитного полей были перпендикулярны друг другу и менялись синхронно по частоте и амплитуде. 1 ил.

/2