Процессы разделения изотопов в природных условиях

В промышленности в концентрированном виде изотопы азота производятся путём разделения их природной изотопной смеси методами криогенной ректификации окиси азота (N0) [73, 74, 77-80] и химического изотопного обмена в двухфазных системах, составленных на основе либо азотной кислоты в жидкости и смеси окислов азота (преимущественно N0) в газе ( азотнокислый метод) [30, 77, 81-83], либо на основе водных растворов солей аммония в жидкости и аммиака в газе ( аммиачный метод) [30, 73, 84]. Азотнокислый метод в настоящее время является основным, однако перспективы масштабного с низкой себестоимостью производства изотопов азота рядом авторов связываются с развитием аммиачного метода [30]. При этом независимо от метода разделения изотопов азота основным средством снижения их себестоимости считается комбинирование процессов разделения изотопов с процессами производства традиционных химических продуктов по так называемой транзитной схеме в условиях действующих химических комбинатов [77, 83, 84]. Последняя схема предусматривает подачу в блоки разделения изотопов азота сырьевого потока с природным изотопным составом действующего химического производства и возврат из этих блоков отвальных (обеднённых целевым изотопом) потоков в то же или другое химическое производство, для которого изотопный состав этих изотопов безразличен. Такая организация производства изотопов азота позволяет решить ряд экологических проблем и снизить себестоимость изотопной продукции за счёт сокращения накладных, транспортных и складских расходов, а так- [c.204]

Разделять природный бор на изотопы и получать соединения бора с измененным изотопным составом умеют уже во многих странах. Разделяют, конечно, не элементарный бор, а одно из его соединений, чаще всего газообразный при нормальных условиях трехфтористый бор. В жидкость ВРз превращается при температуре около минус 100° С. Установлено, что молекулы трехфтористого бора, в состав которых входит бор-11, немного подвижнее тех, в которых заключен бор-10. Из-за этого ВРг испаряется из жидкого трехфтористого бора чуть-чуть легче и быстрее, чем °ВРз. Этой минимальной разницей в свойствах и пользуются для разделения изотопов бора в ректификационных колоннах. Процесс этот сложный и долгий — все-таки разница в свойствах моноизотопных фторидов бора очень невелика. [c.79]

ПРОЦЕССЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ В ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ [c.383]

Гео- и космохронология. Изотопный состав элементов одинаков для всех пород земной коры. Разделение изотопов удается осуществить в технике лишь с большим трудом. В природных условиях процессы разделения изотопов крайне маловероятны. Считается общепринятым фактом, что все сколько-нибудь значительные аномалии в изотопном составе элементов представляют собой следствие протекания ядерных процессов. Впервые отклонения были обнаружены для свинца, выделенного из различных минералов. Затем были найдены аномалии в изотопном составе аргона, стронция и осмия. [c.415]

Ряд явлений, положенных в основу хроматографических методов, известен уже давно. Например, еще во времена Аристотеля морскую воду очищали с помощью некоторых видов почв. Также давно известно, что минеральные удобрения остаются в почве в течение длительного времени и лишь с трудом вымываются дождевой водой. Английские химики-почвенники Уэй [35] и Томпсон [30] изучали процессы удерживания в почве катионов из фильтрующихся сквозь нее растворов. В ходе исследований они открыли в 1850 г. основные законы ионного обмена, хотя и не представляли себе, насколько важны сделанные ими наблюдения. Ионный обмен на природных продуктах (главным образом, на минералах и почвах) был позднее подробно изучен, но серьезный интерес к этому процессу возник только после синтеза первого органического ионообменника (1935 г.). Адамс и Холмс [1], конденсируя фенолсульфоновые кислоты с формальдегидом, получили искусственные смолы, с участием которых в отличие от неорганических ионообменников возможен обмен в водных растворах не только катионов металлов, но и ионов водорода. После того как путем конденсации полиаминов с формальдегидом были получены анионообменники, определены условия, позволяющие удалять электролиты из водных растворов новым методом — деионизацией, а не перегонкой. По мере того как налаживалось получение анионо- и катионообмен-ников, их все шире стали применять не только для ионного обмена, но и для хроматографического разделения, т. е. возникла ионообменная хроматография. Во время второй мировой войны и после нее ионообменники постоянно применялись в ядерных исследованиях, поскольку, как выяснилось, они позволяют добиться высокоэффективного разделения радиоактивных изотопов. Ионообменная хроматография входит также в число методов, обеспечивавших в последние два десятилетия столь быстрое развитие биохимии. [c.13]

Высокая геохимическая подвижность серы приводит к разделению ее изотопов в природных условиях. Наибольшие различия в изотопном составе серы наблюдаются между серой осадочных сульфатов (эвапоритов) и серой осадочных сульфидов. Главный процесс, приводящий к такому разделению изотопов серы, заключается в обменной изотопной реакции в морской воде в разлых окислительно-восстановительных условиях [c.401]

ВИЯХ, когда однократный коэффициент разделения oтлйчa6f-ся от такового в разделительной части установки. Принцип метода аналогичен принципу двухтемпературной схемы [2— 4] разделения изотопов, в которой вместо химического обращения потоков с помощью вспомогательных веществ проводят вытеснение обогащенной смеси участвующим в процессе веществом природного изотопного состава при температуре, отличающейся от температуры разделительной части установки. Двухтемпературная схема была применена в работе [5] для ионного обмена на неподвижном слое ионита. Следует отметить, что изменение температуры приводит к более слабому изменению селективности, чем изменение других условий. Кроме того, значительные трудности представляет перемещение температурных зон вдоль колонны. [c.63]

Значение многократного повторения единичной операции и выбора надлежащих условий ведения процесса можно пояснить следующим практическим примером разделения изотопов кислорода в воде, основанном на разной летучести НзО и HgO . Их температуры кипения при атмосферном давлении различаются на 0,13° и а = 1,005. При 60° (кипение воды при /5 ат) коэффициент разделения повышается до 1,007. Первоначальное содержание 0 в природной воде равно Vsoo т. е. Nq = 0,002. [c.67]

В результате разнообразных геологических и геохимических процессов происходят небольшие, но достоверно обнаруживаемые изменения первоначально постоянного изотопного состава элементов земной коры. На эту возможность уже давно указывал В. И. Вернадский [21]. Он же показал, что и в геохимических превращениях и, в частности, в разделении изотопов исключительно большая роль принадлежит процессам, происходящим с участием живых организмов. В природных условиях за длительные промежутки времени происходят и многократно повторяются процессы, подобные тем, которыг применяют в лабораториях для разделения изотопов растворение и кристаллизация из водных растворов и расплавов, испарение и конденсация, диффузия, химическое взаимодействие и, в частности, реакции изотопного обмена и др. К ним добавляюгся фотосинтез, дыхание и другие процессы в животных, растениях и микроорганизмах. Все эти процессы в большей или меньшей степени ведут к разделению изотопов. Оно, однако, не велико, так как в непрерывном круговороте веществ одновременно происходят процессы перемешивания, сглаживающие различия в изотопном составе. Например, при испарении влаги из водоема последний обогащается менее летучей тяжелой водой, но это обогащение частично или полностью компенсируется конденсацией в тот же водоем влаги, обогащенной более летучей легкой водой. Очевидно, что геохимические факторы могут вызывать значительное разделение изотопов тех элементов, которые принимают наибольшее участие в круговороте веществ и, в частности, легких элементов, так как они вообще лучше разделяются, чем тяжелые. [c.36]

Принципиальные возможности использования цеолитов в качестве селективных ионообменников очевидны пз приведенных выше данных по ионообменным равновесиям и кинетике. Однако широко эти возможности пока не реализуются. Синтетические цеолиты из-за невысокой химической устойчивости могут найти ограниченное применение [7], в то время как высококремнистые дешевые природные цеолиты имеют широкие перспективы [74, 7.5]. Имеющиеся литературные данные свидетельствуют о том, что синтетические цеолиты с успехом могут быть использованы для разде.тения изотопов лития, а также смесей щелочных металлов, например рубидия и калия, рубидия и цезия, очистки цезия от рубидия, калия и натрия на цеолите X, а также рубидия от калия, натрия, цезия на цеолите А. Цеолит X позволяет осуществлять разделение стронция и кальция [29] в условиях, когда концентрация кальция в 400—500 раз превышает содержание стронция. Высокие селективность и емкость цеолита Л позволили осуществить в лабораторных л словиях выделение лтеди(П) пз продуктов гидрометаллургического производства на фоне 0,7. У раствора сульфата натрия при pH 4—4,5 [7Г)], а также хроматографическое разделение меди и никеля [25]. Показано, что прп-лгенение синтетических цеолитов вместо ионитов в противо-точных ионообменных установках зпачите.яьпо повышает эффективность процессов разделения [7]. [c.58]