Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.
Скачать (прямая ссылка):
750 1000 1. мин
Рис. 19. Выходные кривые адсорбции микропримеси СНС13 из СС14 при с0= = 0,058%, = 0,25 мл/(мин • см2) и различном зернении силикагеля (в мм):
1-0,5 1; 2 - 0,25 -*• 0,5; 3 - 0,10 + 0,25.
146
50000 -
30000
юооо
500
Ю00
кагелях [42, 43, 45]. Этот же результат получен другим путем в работе [53]. Влияние скорости потока и размеров зерен адсорбента на характер выходной кривой показаны на рис. 19 и 20 для адсорбции меченого СНСЦ из ССЦ в жидкой фазе при 20° С на силикагеле. Наибольшее влияние оказывает скорость потока. Влияние зернения сказывается резко лишь при значительном увеличении зерен. Тойерером [39] было показано, что эффективность очистки от фосфора при переходе от зернения 5—6 меш. к зернению 200 меш. как для силикагеля, так и для активной окиси алюминия возросла на 1—2 порядка.
Форма изотермы проявляется в степени кривизны выходной кривой: чем более выпукла изотерма к оси ординат, тем круче выходная кривая, тем больше динамическая активность. При линейной изотерме количества очищаемых веществ не зависят от исходной концентрации. Это одно из важнейших следствий закона Генри в применении к динамике адсорбции.
При адсорбции смеси веществ характер выходной кривой усложняется, но линейная зависимость времени защитного действия от длины слоя для каждого компонента смеси сохраняется [4]. Влияние вытесняющего действия компонентов проявляется в том, что концентрация менее сорбируемого компонента на выходе из колонки может превышать исходную концентрацию его в смеси (рис. 21). Выходная кривая смеси нескольких микрокомпонентов представляет собой ряд ступеней, каждая из которых соответствует новой примеси, выходящей из колонны. Первая ступень отвечает чистому основному компоненту, все последующие содержат примеси. Лимитирующей примесью, определяющей количество очищенного данным слоем сорбента вещества, является наименее сорбируемая примесь. Закономерности адсорбции нескольких микропримесей, в том числе определение динамических показателей процесса и емкости адсорбентов, в литературе не изучены. В работах [4, 39] установлен лишь факт очистки. Для смеси, состоящей из микрокомпонентов с линейной изотермой адсорбции теория процесса разработана в применении к фронтальной хроматографии [54].
При оформлении адсорбционного метода очистки необходимо учитывать не только уровень чистоты применяемых для
1500 2000 Т. мин
Рис. 20. Влияние скорости потока [в мл/(мин • см2)] на форму выходной кривой адсорбции СНС13 из СС14 в жидкой фазе:
/-0,25; 2-0,50; 3-1,20; 4-2,0.
10*
147
аппаратуры материалов. На эффект очистки оказывает влияние степень чистоты адсорбента, способ его подготовки и отсутствие контакта адсорбента с атмосферой. В связи с этим не все возможности метода могут быть реализованы. Так, из круга исследуемых исключается большой класс высокоэффективных сорбентов — цеолитов, минеральных веществ с необычайно разнородным химическим составом, в которых очистка по исследуемой примеси может сопровождаться загрязнением примесями металлов.
Для очистки растворов неэлектролитов весьма важным представляется выбор варианта адсорбции — в жидкой или паровой фазах. Эффективнее проводить процесс в жидкой фазе, так как
в этом случае могут быть использованы низкие температуры. Жидко-фазный вариант отличается простотой, в схеме отсутствуют узлы I "f" испарения исходной жидкости и
"а хд° конденсации паров на выходе. Регу-
\_j лирование потока жидкости осуще-
время ствляется легче, чем в случае паро-
„, „ газовой смеси. Однако существен-
Рис. 21. Выходная кривая для . „ргт„тятпк чтпгп „япиянтя—
бинарной смеси компонентов: ныи, недостаток этого варианта —
необходимость использования ВЫСОКО-исходная концентрация компо- кочистого сорбента, Материалов нента А; исходная концентра аппаратуры И фильтров, ция компонента В; *д-концентра- При ПЭрофаЗНОМ СПОСОбе СТепеНЬ цня компонента А на выходе колон- ЧИСТОТЫ Сорбента И аппаратуры Не
кн- имеет принципиального значения.
Но для веществ с относительно высокой температурой кипения (90—150°С), к которым относится большинство хлоридов, можно ожидать снижения емкости сорбента в условиях повышенных температур. Недостатком метода является необходимость подогрева и термо-статирования колонны и соединений во избежание конденсации паров.
Оба варианта проведения процесса были опробованы как в статических, так и в динамических условиях на примере SiCl4 [13, 42, 43], GeCU [40], TiCl4 [44, 45] и SiHCl3 [46] на различных адсорбентах. Тем не менее сделать выбор варианта очистки трудно, поскольку разграничение влияния температуры и чистоты адсорбента на конечный результат очистки не проводилось. Чистота сорбентов в большинстве случаев была охарактеризована в самом общем виде с указанием способа получения или отмывки [14, 32, 33, 35, 36, 39].
Была сделана попытка сопоставить эффективность адсорбции радиоактивного РС13 из SiHCl3 в паровой и жидкой фазах на различных адсорбентах [46]. При этом был установлен ин-
