Эффективность кристаллизационного концентрирования

ЭФФЕКТИВНОСТЬ КРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ [c.61]

Полученное выражение показывает, что эффективность кристаллизационного концентрирования зависит не только от коэффициентов распределения и обогащения, но и от соотношения между параметрами операций концентрирования и аналитического окончания. Очевидно, что для достижения наибольшего эффекта объем рабочей смеси должен быть минимальным (У= ), относительное содержание препарата в ней- максимально возможным ( = о) и, следовательно, масса концентрата-оптимальной для данного метода анализа т = = гпо). Остается в силе и общее для любых комбинированных методов требование о том, чтобы погрешность, обусловленная концентрированием, была минимальной (наибольшее значение П1 достигается при ср = 1). Зависимость П1 от различных факторов иллюстрируют расчетные кривые, показанные на рис. 28-31. Как видно из уравнений (106) и этих рисунков, кристаллизационное концентрирование обеспечивает снижение Сн не менее, чем на порядок при вьшолнении следующих условий [c.63]

Важнейшие условия эффективного кристаллизационного концентрирования-интенсивное перемешивание жидкой фазы, а также получение достаточно больших коэффициентов обогащения и, следовательно, концентратов малого объема. [c.81]

Определенных усилий требует вьшолнение второго условия эффективного кристаллизационного концентрирования-получение концентратов малого объема. Авторы статьи [40] решили эту задачу для метал- [c.82]

Величина эффективного коэффициента распределения всегда ближе к единице, чем ко, и зависит от конкретных условий кристаллизации, особенно от скорости роста кристалла и интенсивности перемешивания расплава. В общем случае к зависит также от концентрации примеси и может изменяться при кристаллизации вдоль слитка. Но в области весьма малых содержаний примесей, наиболее важной для кристаллизационного концентрирования, и невысоких скоростей процесса кристаллизации (несколько слг/ч) эффективный коэффициент распределения примеси для данной системы и фиксированных условий кристаллизации можно считать постоянной величиной. [c.258]

Успехи в области глубокой очистки веществ методом зонной перекристаллизации (плавки) явились причиной того, что до последнего времени методу нормальной направленной кристаллизации уделялось значительно меньше внимания и ему посвящены, например, лишь отдельные главы в монографиях по кристаллизационной очистке [610, 671, 1386]. Систематические обзоры по применению метода нормальной направленной кристаллизации для получения аналитических концентратов отсутствуют, однако, новые работы, касающиеся основ и техники процесса [78, 131, 1122], подтверждают, что нормальная направленная кристаллизация может быть не менее эффективным методом концентрирования многих примесей, для которых к значительно меньше единицы, чем зонная плавка, безусловно превосходя последнюю в технической простоте. [c.260]

Рассмотрим некоторые количественные аспекты кристаллизационного концентрирования. Эффективность этого процесса обычно характеризуется коэффициентами обогащения Коб и извлечения Кя [249]. Первая из этих величин, задаваемая в ходе эксперимента, позволяет оценить повышение чувствительности определения в результате концентрирования примеси [c.176]

Таким образом, для количественной оценки результатов кристаллизационного концентрирования или очистки достаточно знать зависимость С1(д). Но подобные эмпирические зависимости, не связанные с основными характеристиками направленной кристаллизации-коэффициентами распределения-не позволяют использовать многочисленные данные об этих коэффициентах, имеющиеся в литературе, и мало пригодные для прогноза эффективности процесса. Значение С1 для любого д можно найти из дифференциального уравнения (52) и уравнения мате- [c.47]

Если к тому же к <0,, эффективность концентрирования превысит 50. При лучших значениях параметров кристаллизационного концентрирования возможно снижение на два порядка и более. [c.64]

Если анализируемое вещество, остающееся после отделения концентрата массой m, возвращается в производство, кристаллизационное концентрирование позволяет уменьшить расход вещества по сравнению с прямой методикой анализа (из навески Шп). Связать эффективность такого концентрирования с параметрами процесса можно путем почленного деления уравнений (101) и (102) друг на друга и простых преобразований при условии, что т = г , V = V, Р = Р, Vq — V и тПц = то [c.69]

Однако применение характеристических коэффициентов распределения для расчета результатов анализа с предварительным кристаллизационным концентрированием имеет существенные преимущества по сравнению с приемами, основанными на использовании эмпирических зависимостей С от Ср. Прежде всего, нужно отметить теоретическую обоснованность величины к , ее связь с эффективным и равновесным коэффициентами распределения (см. разд. 2.7). Как уже отмечалось, примесь, оттесняемая в расплав, оказывает своеобразное буферное действие на значения к , которые, как правило, мало зависят от д или даже остаются практически постоянными вплоть до конца кристаллизации. Существенно и то, что /с -единственный эмпирический параметр, необходимый для описания взаимосвязи Сд и С , тогда как уравнения (83) и (129) включают несколько параметров. [c.81]

Сравнение двух описанных вариантов кристаллизационного концентрирования примесей из расплава показывает, что первый из этих вариантов технически проще, второй-применим для более широкого круга веществ, включая сравнительно легкоплавкие материалы. В тех случаях, когда применимы оба способа, их эффективность примерно одинакова [61]. [c.85]

Некоторые из указанных процессов могут способствовать повышению эффективности очистки в тех случаях, когда целью управляемой кристаллизации является удаление вредных примесей. Однако при выращивании монокристаллов или кристаллизационном концентрировании микрокомпонентов эти процессы, как правило, нежелательны, так как затрудняют или даже делают невозможным управление составом монокристалла или расчет состава исходной загрузки по результату анализа концентрата. [c.95]

Найденные закономерности (взаимосвязь между гидратацией макрокомпонента и распределением примеси, близость значений эффективных коэффициентов распределения разных примесей в данной матрице и их стремление к нулю при уменьшении скорости кристаллизации). могут быть использованы для повышения эффективности кристаллизационного аналитического концентрирования примесей из ВСЭ. Первую из этих закономерностей успешно применяли для прогнозирования поведения примесей в еще не исследованных эвтектиках. Примеры использования остальных закономерностей будут рассмотрены в разд. 6.4. [c.112]

Приведенные в книге данные показывают, что кристаллизационное концентрирование имеет преимущества по сравнению с другими методами аналитического обогашения, прежде всего, при определении химических аналогов основы и неметаллических примесей в чистых веществах. Для концентрирования поливалентных катионов в солях щелочных металлов существуют хорошо изученные и весьма эффективные химические и электрохимические методы. Однако и в этих случаях применение управляемой кристаллизации может быть оправдано необходимостью автоматизации процесса, снижения уровня общего фона, экономии анализируемого материала. Разумеется, возможность осуществления кристаллизационного концентрирования примесей зависит от физико-химических свойств анализируемого вещества-его температуры [c.174]

В то же время при использовании кристаллизационных методов в области низких температур не для очистки, а в целях концентрирования и разделения, зонная плавка в силу характера распределения примеси при этом процессе оказывается значительно более эффективной, нежели многократная направленная кристаллизация. [c.87]

Основное вещество концентрата и исходного образца здесь одно и то же. Поэтому методика, пригодная для прямого анализа, может служить аналитическим окончанием комбинированной методики и в уравнении (103) = . Учитывая это соотношение, а также равенства Fo = moio и V=mq , получаем из уравнения J(103) формулу для оценки эффективности кристаллизационного концентрирования с целью снижения Си [4] [c.63]

Техника кристаллизационного концентрирования характеризуется сравнительной простотой и единообразием, что облегчает полную автоматизацию этой стадии анализа. Другой важной особенностью кристаллизационных методов является их универсальность по отношению самым различным по природе примесям. К тому же эти методы настолько эффективны, что позволяют сконцентрировать примеси, которые ранее не удавалось идентифицировать ввиду их малого содержания. Наконец, рассматриваемый метод концентрирования является безреактивным, что исключает внесение микропримесей извне. [c.176]

Работы последнего десятилетия показали, что управляемая кристаллизация в трубчатом контейнере, лежащая в основе многих методов выращивания монокристаллов и глубокой очистки веществ [3], с успехом может быть применена для аналитического концентрирования содержащихся в них примесей. Этот метод, названный кристаллизационным концентрированием [4], удачно дополняет традиционные методы обогащения, так как позволяет эффективно концентрировать примеси разной природы, в том числе катионы щелочных металлов, химические аналоги основы, анионы и органические примеси. Будучи безреактивным, метод характеризуется низким уровнем общего фона он легко поддается автоматизации, а при необходимости позволяет экономить дорогостоящий анализируемый материал благодаря возвращению его в производство после отбора концентрата. [c.8]

Более плавный характер зависимостей kiXg) по сравнению с зависимостями к д) объясняется тем, что значения непосредственно зависят только от относительного содержания примеси в расплаве и на них меньше, чем на к, влияют резкие локальные изменения j. Для кристаллизационного концентрирования существенно то, что значения ki слабо зависят от д вплоть до конца слитка, в то время как эффективные коэффициенты распределения резко меняются уже при gr > 0,8 Ч- 0,9. [c.49]

Подстановка значения R из уравнения (105) в (104) позволяет также установить зависимость эффективности методики с предварительным кристаллизационным концентрированием от параметров аналитическо- [c.64]

Примеры расчета характеристик эффективности кристаллизащюнно-го концентрирования приведены в табл. 9. Можно видеть, что оценки этих характеристик с помощью уравнений (106), (113), (117) и (120) близки к значениям, найденным как отношения J , s /s и mjm. Заметим, что прямой расчет эффективности концентрирования (по определению) возможен только после разработки и экспериментальной проверки методики анализа. В то же время предварительные оценки Oj, ф, П2 и Пз позволяют заранее судить о целесообразности применения кристаллизационного концентрирования для решения конкретной аналитической задачи. Они могут быть использованы также для выбора регулируемых параметров процесса концентрирования (например, коэффициента обогащения х = G/m или скорости кристаллизации, от которой зависит значение fe ). [c.70]

При любом т > гпопт анализ может быть проведен (Сн < Сн), но эффективность концентрирования П3 = mjm будет ниже предельной. При т < Шопт Сн > Сн (исходя из практических соображений, можно допустить, чтобы Сн превосходило Сн не более чем в 2-3 раза). В нашем случае для RbNOj (/Ип = то=10г = 0,1 масса соли в слитке G = = 16 г) рассчитанная по уравнению (160) масса Шопт 0Д5 г для sl (Шн = Шо = 10 г kl = 0,04 G = 33 г) топт 4 10 г. (Это значение, конечно, не может быть реализовано на практике.) Чтобы расход каждой из анализируемых солей был на 2 порядка ниже, чем в химико-спек-тральной методике анализа (или при определении суммы тяжелых металлов из 10 г препарата без кристаллизационного концентрирования), необходимо, чтобы /ns 0,1 г. Практически для КЬКОз ms 0,09 г, для sl ms 0,16 г при этом для первой из указанных солей отношение С Сц составило около 0,9, для второй-2,7, что вполне приемлемо, исходя из указанных выше критериев. [c.136]

Направленная кристаллизация расплава кристаллогидрата оказалась эффективной и при решении такой сложной задачи, как аналитическое концентрирование примеси лютеция из La(NOj)3-oHjO [136]. Контроль содержания сопутствующих редкоземельных элементов в препаратах РЗЭ весьма актуален. Наилучпше результаты удается получить измерением люминесценции кристаллофосфоров [224]. Прямое спектрографическое определение при помощи спектрографов с большой дисперсией позволяет определять не менее тысячных долей процента примесей РЗЭ в этих веществах. Сочетание спектрографического окончания с экстракционно-хроматографическим концентрированием примесей сопутствующих РЗЭ дает возможность снизить границы их определяемых содержаний приблизительно в 50 раз [225]. Применение кристаллизационного концентрирования позволяет достичь тех же результатов при меньших затратах времени и ручного труда. [c.141]

Методу кристаллизационного концентрирования примесей из солевого или металлического расплава кроме возможной неконсервативности процесса (см. гл. 5) присущи и некоторые ограничения принципиального характера, которые были рассмотрены в гл. 2. Одно из них связано с относительно высокими значениями равновесных коэффициентов распределения изоморфных примесей. Еще одно ограничение обусловлено тем, что эффективные (а, значит, и характеристические) коэффициенты распределения микрокомпонентов при умеренном перемешивании расплава довольно быстро возрастают с увеличением скорости кристаллизации. Это вьшуждает использовать малые значения / и определяет сравнительно больш)то длительность процесса концентрирования. В области малых значений Ср, сравнимых с концентрацией структурньк дефектов на границе раздела фаз, равновесные коэффициенты распределения резко возрастают, а эффективность концентрирования снижается. Наконец, при достижении эвтектической концентрации примеси в расплаве дальнейшее ее оттеснение фронтом кристаллизации полностью прекращается, поскольку кд возрастает до единицы. [c.148]

Из еще не реализованных, но, по-видимому, перспективных вариантов техники кристаллизационного концентрирования или очистки следует упомянуть центробежную и экстракционную направленную кристаллизацию водно-солевых эвтектик. В первом случае можно ожидать полного разделения эвтектики при умеренных скоростях кристаллизации с одновременным повышением эффективности концентрирования, во втором-становится возможным сочетание управляемой кристаллизации с экстракцией примесей в органическую фазу в виде хелатов, га-логенидных комплексов и ионных ассоциатов. Представляет интерес развитие метода центробежной направленной кристаллизации с сорбцией примесей на твердом коллекторе. [c.174]

При наблюдении за процессом кристаллизации удобно вводить радиоактивные индикаторы, соответствующие элементам из основных фракций. В рассматриваемом случае, наряду с оставшимся от предыдущей операции радиоактивным иттрием (средние фракции), удобно вводить радиоактивные изотопы гадолиний-159 и иттербий-175, отвечающие крайним фракциям. При этом рекомендуется вводить довольно большие количества радиоактивных изотопов, что отвечает длительности кристаллизационных методов, условиям последующих хроматографических опытов и процессу электрохимического отделения иттербия. Изотопы гадолиний-159 и иттербий-175 получаются по (п, у)-реакциям. Для устранения влияния активности, обусловленной дочерним изотопом лютецием-177, необходимо производить предварительно, через сутки после нейтронного облучения препарата, операцию электрохимического выделения иттербия. Из получаемых в результате 3-распада изотопов тербий-159 стабилен, а тербий-161 с периодом полураспада в 6,75 дня (образующий затем неактивный диспрозий-161) не мешает наблюдению за ходом опыта ввиду близости свойств гадолиния и тербия, мало дифференцирующихся в процессе дробной кpи тaлJшзaции. Показателем правильности и эффективности проведения дробной кристаллизации является концентрирование активности в крайних фракциях серии. [c.101]

Безреактивные методы концентрирования (в том числе кристаллизационное) можно использовать и для экономии дорогостоящего анализируемого вещества благодаря возвращению его в производство после отбора относительно небольшого концентрата [134]. В этом случае Сн С , а эффективность концентрирования выражается отношением навески вещества при использовании прямой методики (шп) и массы отбираемого концентрата (т) [c.61]