148484. lajstromszámú szabadalom • Deutérium dúsítása kémiai cserélő eljárással
2 14'8.484 elgőzölögtetéskor ill. kondenzálaskor a kolonna végeinél spontánul lezajlanak. Elgőzölgés: H3 0+ + X > HX + H20 Kondenzál ás: HX + H2 0 » H3O+ + X7 Különleges intézkedések nélkül egy ilyen kolonnában hidragénizotópok szétválasztása helyett a sav/víz elegy szétválása következne be. A sav/ víz elegy ilyenfajta szétválását azonban a találmány szerint két különböző úton kerülhetjük el: Azeotropos sav/víz-elegyet alkalmazunk: Ebben az esetben a c és c' részecskekoncenitrációk között, különösen kis deutériumikoncentrációknál a következő összefüggés áll fenn: 'HX = .k, CH 3 0+ es cHNO-, = q ahol k^ a sav : víz molarány és q a sav disszociációs foka az azeotrop elegyben. Ebben az esetben az a össz-szétválasztási együtthatóra a következő érvényes: 1 (D/H), goz K (D/R)foty. SH " W K HW "S K1 .„('-^+^ !L l + ^-<1 -« HW Ki a w-és « s az egységtől általában csak kevéssé különböző víz és savra vonatkozó desztillatív szétválasztó effektusokat jelentik. Azeotropos salétromsav esetében a találmány szerint ezek az értékek 1,1—1,2 közé esnek, sósavnál viszont 1,02 és 1,03 közé. Az ilyen szétválasztási folyamat vízhez, mint nyersanyaghoz kapcsolása különböző eljárásokkal lehetséges. Pl. koncentrált kénsavas desztillálással a salétromsavat a deutériumban elszegényedett üledékből izoláljuk, gyenge bázisokkal nitrátokká átalakítjuk és ezt követően a nitrátot levegő ill. oxigénáramban nitrőzus gázok képződése közben forró-hideg eljárás alkalmazásával izzítjuk. Az azeotropos salétromsav desztillálásához ezen túlmenően a 13N nehéz nitrogén izotóp üledékben való dúsítása is lehetségessé vált. Az ábrán vázlatosan szemléltetjük a hidroxoniumion/víz cserélés sokszorozásának egy kiviteli alakját. A találmány szerinti cserélő eljárásban nagy össz-szétválasztási együttható létrejöttét az az előfeltétel biztosítja, hogy a víz és a sav körülbelül ekvivalens mennyiségben vannak jelen és a víz a folyadékban lehetőleg nagyrészt H3O4 ' alakjában van. jelen, ami annyit jelent, hogy ezen kívül a sav elektrolitikus disszociáció-foka igen nagy. Azeotropos salétromsavnál és 'azeotropos perklórsavnál a találmány szerint mind a két feltétel biztosított, az aeotropos sósavnál és kénsavnál viszont nem. Jól definiált anhidrideket alkotó oxisavaknál, pl. kénsavnál, a találmány szerint a hidroxoniumion/vízcsiere, a következő módon hajtható végre: Az 1 erősítőoszlop fejénél kilépő, gyakorlatilag H2SC>4-mentes 7 vízgőz 3 pl. kénsav-kontakttelepből származó kéntrioxiddal a 4 megfelelő összetételű kénsav/víz eleggyé alakul át, aniely a 7 felfelé áramló gőzzel ismét szembe csörgedezik. A deutériumban elszegényedett 6 kénsav-víz elegy a berendezést a lepárló oszlop üledékénél hagyja el. Az 1 erősítőoszlop fejénél deutériumban dúsult vízgőzt ill. 8 folyékony kénsav/víz-elegyet veszünk le. Az ilyen folyamat pl. kénsav-kontakttelephez kapcsolható. Az 5 jelzés a kimenő H20-ra vonatkozik. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás hidrogénizotópok multiplikatív elválasztására ill. dúsítására, amelyre jellemző, hogy kolonnában egy erős sav és víz folyékony elegye és az ilyen eleggyel desztillálási egyensúlyban álló gőz között ellenáramot létesítünk. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, amelyre jellemző, hogy a folyékony elegy azeotropos salétromsav. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, amelyre jellemző, hogy a kinyerendő deutérium nyersanyagául vizet alkalmazunk és a salétromsavat a deutériumban elszegényedett salétromsav/víz-elegyből koncentrált kénsavas desztillálással visszanyerjük és a folyamatba ismét viszszavisszük. 4. A 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja; amelyre jellemző, hogy a kinyerendő deutérium nyersanyagaként vizet alkalmazunk és a salétromsavat a deutériumiban elszegényedett salétromsav/víz elegyéből egy bázissal való reakcióval, bepárlással és nitrát nitrózus gőzökké való termikus bontásával nyerjük vissza. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, amelyre jellemző, hogy a folyékony elegy azeotropos sósav, azeotropos brómhidrogénsav vagy azeotropos perklóirsav. 6>. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, amelyre jellemző, hogy a folyékony elegy kénsav/víz elegy, és a kolonna fejénél kilépő gőzt kéntrioxiddal való reakcióval állandóan a kénsav/víz eleggyé alakítjuk át, amelyet a kolonna fejénél folyékony állapotban isimét betáplálürak. 1 rajz A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó Igazgatója 611802. Terv Nyomda, Budapest V., Balassi Bálint utca 21—23.
