Способ фотохимического разделения изотопов ртути Советский патент 1982 года по МПК B01D59/34 C01G13/00 

1

Изобретение относится к способам фотохимического разделения изотопов ртути, применяющихся в медицине, в атомной физике и оптике.

Известен способ фотохимического разделения изотопов ртути, в котором избирательно возбуждают светом ртутной лампы определенные ее изотопы в смеси ртутного пара и химического реагента. Возбужденные изотопы ртути вступают в химическую реакцию с реагентом и продукт реакции, содержащий эти изотопы, оседает в реакционной ячейке, откуда его извлекают с помощью растворителей, а изотопы ртути затем выделяют из раствора 1.

Недостатками этого способа являются трудоемкость и сложность извлечения изотопов ртути из реакциоиной ячейки.

Наиболее близким по технической сутциости и достигаемым результатам является способ фотохимического разделения изотопов ртути 2, в котором избирательно возбуждают светом моноизотопной ртутной лампы атомы ртути, находящиеся в смеси с кислородсодержащим окислителем, в частности с кислородом, и с бутадиеном. Возбужденные изотопы реагируют с этим окислителем и продукт реакции - окись ртути, оседает в реакционной ячейке, откуда ее смывают, растворяя в соляной кислоте, полученный раствор затем нейтрализуют едким натром, после чего изотопы ртути высалсивают из раствора на золотую проволоку. Бутадиен служит для торможения вторичных изотонически неселективных химических процессов, однако образующиеся из бутадиена побочные продукты его полимеризации тонкой пленкой покрывают поверхность реакциоиной ячейки, что требует

дополнительных операций по ее очистке. Продолжительность процесса извлечения окиси ртути из реакционной ячейки - несколько часов. Коэффициент разделения а 21.

Недостатками этого способа являются длительиость, трудоемкость и многостадийиость извлечения изотопов ртути из реакционной ячейки и ее очистки, сложность автоматизации этого процесса.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение способа за счет исключения ряда операций и обеспечения возможности его автоматизации.

Для достижения указанной цели смеси паров ртути, кислорода и бутадиена облучают светом ртутной лампы, извлекают ртуть из продуктов реакции, причем в продукты реакции подают поток водорода и

возбуледают электрический разряд.

На чертеже приведена схема автоматизированного устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит две кварцевые реакционные ячейки 1 с моноизотопными ртутными лампами 2. К каждой ячейке снаружи прилегают металлические электроды 3, соединенные с выходом генератора высокой частоты 4, которые служат для возбуждения в ячейках электрического разряда. Обе ячейки параллельно установлены в контуре для циркуляции реагентов, содержащем также компрессор 5, баллон б с запасом смеси кислорода и бутадиена, испаритель ртути 7, ловушку 8 для сбора обогащенной ртути, охлаждаемую жидким азотом, ловушку 9 для улавливания непрореагировавшей ртути, охлаждаемую сухим льдом. К системе подключен манометр 10, баллоны 11 с водородом и баллоны 12 с кислородом, подведена линия 13 откачки. Устройство снабжено блоком 14 программного управления, включающим по заданной программе ртутные лампы, высокочастотный генератор, компрессор и электропневматические вакуумные клапаны 15- 22 циркуляционного контура.

Пример. Сначала осуществляют циркуляцию кислорода и бутадиена через реакционные ячейки 1, куда подают и пары ртути из испарителя 7. В ячейках реагенты облучают ртутными лампами 2, продукты реакции оседают в ячейках, а непрореагировавшая ртуть поступает в ловушку 9, охлаждаемую сухим льдом. Парциальное давление кислорода 30 мм рт. ст., бутадиена - 3 мм рт. ст., паров ртути - 5-10 мм рт. ст. Скорость циркуляции газов по контуру устройства 1 л/с. Ртутные лампы наполнены ртутью, обогащенной изотопом ртуть-196, так что в излучении лампы в линии 253,7 нм доля компоненты изотопа ртуть-196 составляет 90%. Продолжительность этого процесса 30 мин.

Затем через ячейку 1 и далее через ловушку 8 на линию 13 откачки направляют погок водорода при давлении 15 мм рт. ст. из баллона 11 и Подают напряжение 3 кВ частотой 20 кГц от генератора 4 на электроды 3 ячеек. Восстанавливаемые в разряде изотопы ртути поток водорода переносит в ловушку 8, где происходит их конденсация. Накопленную в ячейке ртуть извлекают за 3 мин.

После этого продувают через реакционные ячейки кислород при давлении 3 мм рт. ст., вновь возбуждают в ней электрический разряд и направляют выходящий

из ячейки кислород Вместе с продуктами разложения полимеров на откачку. За 2 мин полимеры бутадиена удаляют полностью и вновь приступают к облучению реагентов ртутными лампами и т. д.

Производительность при обогащении природной ртути 1,5 мг/час изотопа ртуть-196 с концентрацией 8%, что соответствует коэффициенту разделения 60. Предлагаемый способ позволяет исключить в известном способе трудоемкие процедуры, применяемые для извлечения изотопов ртути из реакционной ячейки, и удалить полимерную пленку путем легко авто матизируемых и быстро осуществляемых

процессов смены газовой среды в реакционной ячейке и подачи к ней электрического напряжения.

Формула изобретения

30

Способ фотохимического разделения изотопов ртути, включающий облучение смеси паров ртути, кислорода и бутадиена светом ртутной лампы и извлечение ртути из продуктов реакции, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа за счет исключения ряда операций и обеспечения возможности его автоматизации, в продукты реакции подают поток водорода и возбуждают электрический разряд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I.e. С. Мс. Donald, П. Е. Gunning «Can J. Chem, 37, 1432, 1959.

2. Н. Е. Gunning, «Can J. Chem, 36, 89, 1958.