Способ разделения изотопов водорода изотопным обменом между водой и водородом Советский патент 1990 года по МПК B01D59/28 

Изобретение относится к технологии разделения изотопов легких элементов и может быть использовано для концентрирования тяжелых изотопов водорода - дейтерия и трития.

Целью изобретения является увеличение скорости изотопного обмена.

На чертеже изображена схема установки для осуществления способа разделения изотопов водорода.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - мембрана из сульфированного тефлона (МФ - 4 СК); 2 и 3 - токоподводы; 4 - вода; 5 - Pt на поверхности мембраны; 6 и 7 - соответственно входной и выходной патрубки для водорода; 8 и 9 - входной и выходной патрубки для воды; Сна и.Сн2о - потоки водорода и воды соответственно, л/ч; YO и Yk - концентрация тяжелого изотопа в водороде на входе и выходе установки соответственно, ат.%; Хо и Хк - концентрация тяжелого изотопа водорода в воде на входе и выходе установки, соответственно, ат.%.

Пример. Способ реализуется на установке (см.чертеж), в которой используется мембрана МФ - 4 СК толщиной 200 мкм и площадью 7 см с нанесенной на нее мелкодисперной платиной в количестве 2 мг/см . Через патрубок 6 в установку вводят водород в количестве 0,36 л/ч, содержащий дейтерий в количестве 66,2 ат.%. Через патрубок 8 в установку вводят воду с природным изотопным составом в количестве 0,018 л/ч. Мольное соотношение между водой и водородом в условиях опытов равно 70, поэтому концентрация дейтерия в воде в ходе экспериментов в пределах ошибки эксперимента не изменялась. Концентра-, цию дейтерия в выходящем водороде, а также в исходном газе определяли методом атомной эмиссионной спектроскопии.

Полученные результаты приведены в таблице (V-приложенное к ячейке напряжение, I - наблюдаемая сила тока, Wyfl - удельная скорость реакции изотопного обмена).

СО

с

Os

с1

ел

Как следует из результатов, приведенных в таблице, величина удельной скорости изотопного обмена в отсутствии приложенного потенциала в пределах ошибки эксперимента не зависит от потока водорода через установку. Приложение потенциала существенно (-4 раза) увеличивает скорость изотопного обмена, причем в диапазоне потенциалов (V 0,06 - 1,20 В) степень увеличения не зависит от величины V. При напряжении V 0,05 В величина скорости изотопного обмена аналогична скорости изотопного обмена в присутствии катализатора, изготовленного в соостветсвии с прототипом.

Таким образом, осуществление, изотопного обмена между водой и водородом по предлагаемому способу позволяет в несколько раз повысить удельную скорость

0

5

0

изотопного обмена, что при прочих равных условиях приводит к существенному (в несколько раз) сокращению расхода платины на изготовление катализатора.

Формула изобретения Способ разделения изотопов водорода изотопным обменом между водой и водородом с использованием платинового катализатора, отл ича ющийся тем, что, с целью увеличения скорости изотопного обмена, процесс ведут на разделяющей водород и воду мембране, выполненной из перфтори- рованного полимера с сульфокислотными ионообменными группами, на обе стороны которой нанесен платиновый катализатор, при наложении на катализатор со стороны воды отрицательного потенциала, а со стороны водорода - положительного потенциала при их разности 0,06 - 1,2 В.

I 7,

Изобретение относится к технологии разделения изотопов легких элементов и может быть использовано для концентрирования тяжелых изотопов водорода изотопным обменом между водородом и водой. Цель изобретения - увеличение скорости изотопного обмена. Процесс ведут на разделяющей воду и водород мембране из перфторированного полимера с сульфокислотными ионообменными группами, по обе стороны которой нанесен платиновый катализатор при наложении на катализатор со стороны воды отрицательного потенциала, а со стороны водорода - положительного потенциала при их разности 0,06 - 1,2 В. 1 ил., 1 табл.

.K

F

5//,.y.

it o

F

5//,.y.

,.y.

it o