Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Электролитическое концентрирование дейтерия

    При одноразовом электролизе можно достигнуть изотопного разделения, отвечающего коэффициенту разделения данного процесса. Поэтому с целью максимального разделения ведут многоступенчатый электролиз по принципу противотока. Так, например, при электролитическом концентрировании дейтерия водород, выделяющийся при электролизе второй и всех последующих ступеней, сжигают и образующуюся воду, обогащенную дейтерием по сравнению с природной, возвращают в цикл. [c.46]


    При электролитическом концентрировании дейтерия величина а оказывает большое влияние на технологическую схему и экономичность производства. Поэтому изучению факторов, влияющих на коэффициент разделения, посвящено много работ. [c.239]

    ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ДЕЙТЕРИЯ [c.240]

    В ходе электролитического концентрирования дейтерия возрастает также содержание дейтерия в водороде, выходящем из электролизера. При периодическом методе концентрирования всегда предусматривается возвращение в цикл дейтерия, уносимого газами. Для этого газы электролиза после повышения в них концентрации дейтерия по сравнению с содержанием его в природной воде сжигают, а образующуюся в результате конденсации паров воду — рекуперат возвращают на предыдущую или на данную ступень в последующем производственном цикле. Концентрация дейтерия в электролите и в добавляемой к нему порции реку-перата должна быть одинаковой или незначительно отличаться. [c.242]

    НЕПРЕРЫВНЫЙ МЕТОД ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ДЕЙТЕРИЯ [c.245]

    Периодический метод электролитического концентрирования дейтерия [c.139]

    Известны два способа электролитического концентрирования дейтерия периодический и непрерывный. Первый способ основан на исчерпывающем электролизе без пополнения водой. При достижении концентрации щелочи порядка 550 г/л дальнейший электролиз почти невозможен. Это обстоятельство побуждает вести ступенчатый электролиз. После каждой ступени удаляется избыток щелочи и ее концентрация снижается до 15 г/л. Количество ступеней, необходимых для повышения концентрации дейтерия от Со до с, определяется выражением [c.40]

    В последние годы электролитический способ концентрирования тяжелой воды вытесняется более экономичными физическими процессами. В частности, перспективной для промышленного использования является низкотемпературная ректификация жидкого водорода, не содержащего азота, окиси углерода и других примесей. Применение для этой цели электролитического водорода существенно упрощает стадию очистки. Поэтому представляет интерес комбинирование электролитического производства водорода и низкотемпературной ректификации жидкого водорода для получения тяжелой воды. При этом процесс электролиза может быть использован не только для получения водорода, но и для первоначального концентрирования дейтерия в водороде. [c.130]

    Коэффициент разделения при электролитическом методе концентрирования дейтерия исключительно высок в зависимости от материала электрода и природы электролита он изменяется от 3 до 8 в отдельных случаях были зафиксированы величины а, достигающие 12. Вот почему промышленные методы получения тяжеловодородной ( тяжелой ) воды в основном основаны на электрохимических методах. [c.46]


    Вся вода полностью отгоняется из образовавшегося раствора поташа. Конденсат, полученный при перегонке, смешивается с необработанным СО2 остатком электролита (3—5%) и образует раствор, содержащий 15—30 г л КОН, для последующей ступени электролитического концентрирования. Количество необходимых ступеней концентрирования для повышения концентрации дейтерия от Со до С определяется из выражения [c.242]

    В зависимости от условий работы ступени электролитического концентрирования степень обогащения жидкости дейтерием может изменяться в пределах от 1 до а для достижения более высокого обогащения необходимо соединение ступеней в каскад. Проходя п последовательно включенных ступеней концентрирования жидкость обогащается на каждой ступени соответственно в ( 2, дз, , 9п-ь Чп раз. [c.248]

    Простейшая схема электролитического концентрирования с использованием рекуперации газов изображена на рис. VI-5. По этой схеме рекуперат из любой ступени к + ) поступает на питание предыдущей к-й ступени концентрирования вместе с обогащенной фракцией конденсатом из ступени к—1. Чтобы предотвратить нежелательное смешение потоков с различной концентрацией в них дейтерия, необходимо соблюдать соотношение  [c.249]

    При высоких концентрациях дейтерия для сохранения заданной степени обогащения (например, q = необходимо резкое повышение удельного отбора т до величин, неприемлемых в практических условиях. Поэтому при создании непрерывного каскада электролитического концентрирования на стадиях конечного концентрирования обычно допускаются отклонения от регулярного построения схемы, что приводит к смешению потоков с различным содержанием дейтерия при возвращении рекуперата в цикл. В связи с малыми удельными затратами электроэнергии на стадии конечного концентрирования создание более простой и удобной схемы более важно, чем достижение высокого коэффициента использования энергии на этой конечной стадии. [c.251]

    Поэтому представляет интерес комбинирование электролитического производства водорода и низкотемпературной ректификации жидкого водорода для получения тяжелой воды. При этом электролиз может использоваться только для получения водорода, а также для первоначального концентрирования дейтерия в водороде, например при двухступенчатой схеме электролиза, как показано на рис. У1-15. При этом на первой ступени электролиза желательно работать с максимально большими значениями удельного отбора и коэффициента разделения. На второй ступени целесообразен возможно более низкий коэффициент разделения для уменьшения концентрации дейтерия в электролите и механических потерь ОгО с электролитом. [c.262]

    Очень экономичный метод концентрирования дейтерия — низкотемпературная ректификация жидкого водорода [9, 10]. При использовании этого процесса серьёзные трудности возникают при очистке водорода от различных примесей (N2, СО и др.), которые при температуре ректификации переходят в твёрдое состояние и забивают насадку колонны. Если ректификации подвергается электролитический водород, его очистка упрощается и состоит в освобождении от кислорода выжиганием на катализаторах и в удалении паров воды. [c.287]

    Ряд работ был посвящен электролитическому концентрированию тяжелой воды из щелочных и кислых растворов. Эффективность разделения обоих изотопов водорода в тех и других оказалась одного порядка и мало зависит от рода электролита и его концентрации. Хотя детально механизм разделения еще не выяснен, однако несомненно, что разделение зависит в первую очередь от вторичных электродных процессов и обмена между выделяющимися на катоде дейтерием и водородом воды [11. Поэтому можно было ожидать, что концентрирование тяжелой воды будет происходить в нейтральных растворах примерно с той же эффективностью, как в кислых и щелочных. Так как разделение изотопов водорода электролизом нейтральных растворов до сих пор не было описано, мы провели для проверки этого положения несколько сравнительных электролизов с разными электролитами. [c.275]

    В таком каскаде достигается какая угодно высокая степень концентрирования дейтерия, если применяется достаточно большое число последовательно включенных ступеней изотопного обмена. Электролитический процесс здесь играет чисто вспомогательную роль и служит практически только для превращения фаз. Процесс концентрирования происходит в основном за счет изотопного обмена между паром и водородом. [c.143]

    Если сжечь газы тех ступеней, где концентрация дейтерия выше, чем в природных водах, и полученную при сжигании воду — рекуперат — возвратить на питание каскада, степень извлечения дейтерия в нем возрастает и удельные затраты электроэнергии на производство тяжелой воды сокращаются. Такая схема, получившая название непрерывной электролитической схемы концентрирования с рекуперацией, использовалась в некоторых странах на первом этапе развития крупнопромышленного производства тяжелой воды. [c.248]


    В схемах с рекуперацией газов основные энергетические затраты определяются количеством сжигаемого водорода. В первых ступенях электролитического каскада на переработку поступают большие количества воды и требуются соответствующие затраты энергии. На последних ступенях каскада концентрация дейтерия очень высока, благодаря чему величины потоков и расход энергия сокращаются в 15 000—20 000 раз. Даже на очень крупных промышленных установках аппаратура в последних ступенях каскада концентрирования невелика по размерам и напоминает скорее лабораторное, чем производственное оборудование. [c.252]

    Для возвращения в схему дейтерия, уносимого с водородом из ступеней электролитической схемы концентрирования, вместо сжигания газов можно использовать реакцию изотопного обмена между водородом и парами воды  [c.255]

    Промышленное производство тяжелой воды осуществляется концентрированием ее в остатке электролита после электролитического разложения природной воды или при фракционной перегонке жидкого водорода. В год получают сотни тонн тяжелой воды. Это очень важное промышленное сырье замедлитель быстрых нейтронов при расщеплении урана в ядерных реакторах и источник термоядерного горючего. При термоядерной реакпии превращение 1 г дейтерия может дать энергии в 10 млн. раз больше, чем сгорание 1 г угля. Последнее особенно важно в связи с постоянным сокращением запасов ископаемого топлива нашей планеты ведь энергетический потенциал тяжелой воды практически неисчерпаем. Запасы ее во всем Мировом океане составляют колоссальную величину — около 1000 квадрильонов т (10 т). [c.21]

    Электролитический метод (a). Исторически следующим и наиболее широко распространенным сейчас методом концентрирования окиси дейтерия в воде является процесс электролиза он применяется в промышленном масштабе для получения тяжелой воды. Условия электролиза не ограничены строго — можно употреблять любой электродный материал за исключением, пожалуй, платинированной платины, а электролит может быть щелочным или кислым. [c.118]

    В наиболее простой форме каскадный электролизер состоит из р ячеек одинаковой емкости, соединенных последовательно. Электролит поступает в первую ячейку, перетекает в следующую и т. д. Электролитический газ рекомбинируется сжиганием и возвращается из каждой ячейки в предыдущую. Из первой ячейки он уходит без улавливания. Электролит поступает в количестве, отвечающем его потере от разложения в первой ячейке . Такой прибор работает автоматически с постоянным уровнем в каждой ячейке. Использование дейтерия достигает теоретического предела 100 %, т. е. 80—83%. Степень концентрирования растет во времени и к моменту i достигает предела, после чего может быть начат отбор готового продукта из последней ячейки со скоростью, не нарушающей чувствительно достигнутого стационарного состояния. Предельная концентрация в каждой г ячейке [c.281]

    На рис. 2-54 приведена принципиальная схема концентрирования тяжелой воды, в которой электролитический каскад дополнен каскадом ступеней изотопного обмена. Замена рекуперации газов каскадом КИО снижает затраты электроэнергии и увеличивает мощность электролитического каскада. Однако при этом дополнительно расходуется пар. Для питания паром ступени п КИО испаряется конденсат п—2 ступени электролитического каскада. После обогащения дейтерием он подается на питание п—1 ступени электролиза. Водород, обедненный дейтерием после л-ой ступени КИО, последовательно смешивается с водородом предыдущих ступеней электролитического каскада и проходит через весь каскад [c.142]

    Перегонке с постоянным уровнем жидкости в кипятильнике отвечает электролиз с непрерывным подливанием свежего электролита, поддерживающим постоянный уровень жидкости в электролитической ячейке. Как было выше показано, это ведет в пределе к максимальному обогащению воды дейтерием в а раз, так как после достижения этого предела уходящий водород будет содержать столько же дейтерия, сколько поступающий сырой электролит. Соответственно с этим было найдено обогащение электролита дейтерием в 4—5 раз в длительно работавших технических электролизерах для получения водорода, в которых постоянный уровень поддерживали подливанием воды к раствору щелочи. Такой старый электролит служит хорошим сырьем для дальнейшего концентрирования тяжелой воды. [c.101]

Рис. У1-4. Основные закономерности работы одной ступени электролитического концентрирования тяжелой воды а — зависимость степени извлечения дейтерия V от удельного отбора т при различных а б — зависимость степени обогащения ч от удельного отбора т при различных а в-зависимость степеней обогащения и извлечения V от концентрации дейтерия в элекролите при а = 5 н т = 0,5 3 — удельный отбор т, необходимый для степеней обогащения = = Рис. У1-4. <a href="/info/1549352">Основные закономерности работы</a> одной ступени <a href="/info/1043888">электролитического концентрирования тяжелой воды</a> а — <a href="/info/1653847">зависимость степени извлечения</a> дейтерия V от удельного отбора т при различных а б — <a href="/info/677108">зависимость степени</a> обогащения ч от удельного отбора т при различных а в-<a href="/info/677108">зависимость степеней</a> обогащения и извлечения V от <a href="/info/1450470">концентрации дейтерия</a> в элекролите при а = 5 н т = 0,5 3 — удельный отбор т, необходимый для степеней обогащения = =
    Впервые промышленное производство тяжелой воды по электрохимическому методу было организовано в Норвегии (в Рьюкане). Первоначальная установка состояла из девяти последовательно соединенных ступеней электролитического концентрирования, получаемый продукт содержал 15 атом. % дейтерия, удельный отбор на ступенях составлял 0,27 обогащенный дейтерием водород не сжигали и не возвращали в цикл. Впослед- [c.248]

    Современное состояние проблемы применения электролиза для производства тяжёлой воды и изотопов водорода. Впервые промышленное производство тяжёлой воды по электролизному методу было организовано в Рьюкане (Норвегия). Первоначальная установка состояла из девяти последовательно соединённых ступеней электролитического концентрирования, получаемый продукт содержал 15 ат.% дейтерия, относительный отбор на ступенях составлял 0,27 обогащённый водород не сжигали и не возвращали в цикл. Для увеличения объёма производства впоследствии была использована рекуперация газов, затем её заменили процессом изотопного обмена между парами воды и водородом. До 1943 г. установка в Рьюкане была крупнейшим производителем тяжёлой воды в мире. Окончательное концентрирование примерно от 15 до 99% ат. О проводилось по 9-ступенчатой электролитической схеме с рекуперацией газов. [c.287]

    Мощные фракционные колонки, построенные за последние годы для разделения изотопов кислорода в воде, дают одновременно значительное концентрирование дейтерия в тяжелой фракции. Например, десятиметровая колонка Юри и Гефмена [61 с 1200 конусообразными тарелками дала через 10 дней обогащение дейтерием в 40 раз. В такой же двухметровой колонке с 400 тарелками мы 17] получали через три дня обогащение почти в 10 раз. В 22-метровой колонке со сплошной насадкой Рендаль и Уэбб [81 получили обогащение в 6—10 раз, а комбинация двух таких колонок дала обогащение в несколько десятков раз . Эти авторы указывают на то, что их колонки длительное время служили для получения предварительных концентратов, дальнейшее обогащение которых производилось обычным электролитическим методом. В литературе неоднократно указывалось на выгодность такого применения многотарелочных фракционных колонок вместо дорогостоящих первых стадий электролиза. [c.283]

    При электролитическом способе концентрирования дейтерия используется то обстоятельство, что окись протия разлагается электрическим током значительно быстрее (в 5 раз), чем окись дейтерия. Вследствие этого электролит обогащается тяжелой водой, а выделяющийся на катоде водород обедняется дейтерием. Чтобы уменьшить потери дейтерия, на высших ступенях каскада электролитических ванн сжигают выделяющуюся смесь изотопов водорода и полученную воду возвращают в предыдущую ванну. [c.83]

    Какая же существует связь между тяжелой водой и электролизом Дело в том, что при электролизе на катоде преимзтцественно выделяется легкий изотоп водорода — протий дейтерий же выделяется с большим трудом. Следовательно, вода, которая остается в электролизере, обогащена тяжелым изотопом, т. е. происходит электролитическое фракционирование изотопов водорода. Процесс электрохимического концентрирования тяжелой воды весьма энергоемок — выделение 1 кг ВгО требует затрат примерно 10 кВт-ч электроэнергии, а из 1 т обычной воды удается получить всего 10 см тяжелой воды. [c.88]

    Дейтерий может быть концентрирован многократным электролизом воды. Окись водорода электролизуется быстрее, чем окись дейтерия, и, следовательно, окись дейтерия накапливается в электролитическом сосуде. [c.15]

    Для возвращения в схему дейтерия, уносимого из ступеней электролитической схемы концентрирования с водородом, вместо сжигания газов используют также реакцию каталитическога изотопного обмена (КИО) между водородом и парами воды [c.141]

    Хроматографическое разделение водорода и его изотопов представляет интерес для биохимии, поскольку эти вещества широко применяют в качестве метки. Дейтерий легко и быстро опредмяют масс-спектрометрически, но аппаратура дорогая, сложная в работе и не доступна многим лабораториям. В противоположность этому такой анализ можно с близкой точностью осуществить на установке для ГАХ, которая стоит всего около 1000 долл. и не требует tпeциaльнo подготовленного персонала. Обычно пробу сжигают до воды, из которой электролитически или химически получают молекулярный водород. Затем газ анализируют методом ГАХ при помощи термического детектора. Время, необходимое для хроматографического анализа, составляет несколько минут. При низких температурах можно отделить тритий от протия. Этот метод является ценным для концентрирования трития при радиохимических исследованиях. [c.176]

Смотреть страницы где упоминается термин Электролитическое концентрирование дейтерия: [c.245]    [c.242]    [c.436]   
Производство водорода кислорода хлора и щелочей (1981) -- [ c.138 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Дейтерий

Дейтерий концентрирование

Непрерывный метод электролитического концентрирования дейтерия

Периодический метод электролитического концентрирования дейтерия

Электролитическое концентрирование



© 2024 chem21.info Реклама на сайте