Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.
Скачать (прямая ссылка):
В отличие от аппаратуры для низкотемпературной зонной плавки, аппаратура, применяемая для направленной кристаллизации жидкостей, отличается большой простотой. Ее характерная особенность — отсутствие необходимости длительного поддержания значительной части образца в расплавленном состоянии, что имеет место при направленной кристаллизации твердых веществ при обычной температуре объектов. Таким образом, при направленной кристаллизации жидкостей вовсе отпадает необходимость в каких-либо нагревательных устройствах.
В работах [27, 99—104] описаны различные конструкции установок для направленной кристаллизации жидкостей. Наиболее простое приспособление приведено в работе Дикинсона и Эборна [99], осуществивших направленную кристаллизацию бензола опусканием стеклянной трубки диаметром 30 мм в ледяную воду со скоростью 4 см/ч. В последующих работах аппара-
^7
Рис. 70. Аппарат для очистки ОеС14 путем направленной кристаллизации жидкостей [27]:
/ — электромотор; 2 —редуктор; 3 — ко 1тейнер; 4— приемник; 5 — ме 1чый стакаи; б —сосуд Дьюара.
356
тура для направленной кристаллизации жидкостей несколько совершенствуется. Так при очистке тетрахлорида германия [27] для поддержания фронта кристаллизации на строго постоянном уровне цилиндрический контейнер с очищаемым веществом (рис. 70) опускался в узкий медный стакан, до краев заполненный ацетоном и помещенный в сосуд Дьюара с хладагентом (сухой лед + ацетон). Там же был применен контейнер с отростком в верхней части, оканчивающийся шлифом, к которому присоединялся приемник для слива части содержимого после окончания процесса. Подобное простое приспособление весьма упрощает обработку легко гидролизующегося вещества, позволяя проводить многократную направленную кристаллизацию без разгерметизации контейнера.
Шильдкнехт с сотрудниками [102] использовали для концентрирования малых количеств веществ из сильно-разбавленных растворов установку, изображенную на рис. 71. В данном случае наиболее интересным оказалось применение механического перемешивания, что позволило проводить процесс направленной кристаллизации со значительно большей скоростью без снижения эффективности разделения.
Однако даже такой вариант аппарата для направленной кристаллизации, по-видимому, нельзя считать вполне подходящим для получения высокочистых (особенно агрессивных и склонных к гидролизу) жидкостей,
так как при введении в контейнер механической мешалки не удается избежать контакта очищаемого вещества с внешней средой.
На рис. 72 изображен один из вариантов аппарата, дающего возможность проводить многократную очистку направленной кристаллизацией агрессивных и легко гидролизующихся низкоплавких жидкостей. Кварцевый контейнер / с очищаемым объектом опускается с постоянной скоростью в узкий медный стакан 2, помещенный в сосуд Дьюара 3, который заполнен
Рис. 71. Аппарат для напра» вленной кристаллизации жидкостей [102]:
/ — часовой механизм; 2 — подвеска электродвигателя; 3 — электродвигатель; 4— подвеска опускающего приспособления; 5 — вал мешалки; 6 —шайба, поддерживающая контейнер с веществом; 7 — направляющие; 8 — стойки; 9 — контейнер; 10 — пластмассо вая плита; // — теплоизоляция; 12 — уплотнение; 13 — медная трубка; 14 — сосуд Дьюара,
357
- Жидкий азот
жидким азотом. Последний подается из металлического сосуда Дьюара СД-15, уровень его поддерживается постоянным. Стакан 2, термометр сопротивления и трубка, подводящая жидкий азот смонтированы на крышке 5 из фторопласта с насадкой б,
которая предназначена для обдува контейнера парами азота через каналы 9 с целью предохранения последнего от намерзания атмосферной влаги. Перемешивание вблизи фронта кристаллизации осуществляется мешалкой 7, представляющей собой кварцевый поплавок, нижняя часть которого имеет лопасти, а в верхней части запаян и жестко зафиксирован постоянный магнит. Мешалка удерживается на определенном уровне и приводится во вращение с помощью бегущего магнитного поля, которое создается системой из четырех электромагнитов 8. Центровка мешалки и скорость ее вращения регулируются. Процесс направленной кристаллизации повторяется до получения необходимой степени очистки, причем после каждого прохода остается незакристаллизован-ной небольшая часть образца, сливаемая в Т-образный приемник 10. С помощью такого аппарата могут быть очищены жидкости с температурой плавления до— 130-н — 140°С. При очистке веществ с температурами плавления выше —30° С в качестве хладагента более удобно применять смесь твердого углекислого газа с ацетоном.
Выше уже говорилось, что основным недостатком процесса направленной кристаллизации является необходимость отделения некоторой части очищаемого вещества — операция, которая с трудом поддается автоматизированию и связана с уменьшением длины слитка, вместе с которой неминуемо убывает конечный выход очищенного продукта. С другой стороны, осуществление более совершенного процесса — зонной плавки, как
Рис. 72. Аппарат для направленной кристаллизации низкоплавких жидкостей:
/ — кварцевый контейнер; 2 — медный стакан; 3 — сосуд Дьюара; 4 — датчик уровня жидкого азота; 5—крышка из фторопласта; 6-*- насадка; 7 — магнитная мешалка.; 8—электромагниты; 9 — каналы для обдува контейнера; 10 — приемник.
