Основные типы межфазного распределения и их характеристики

1. НЕДОБУХ ТАТЬЯНА АЛЕКСЕЕВНА Доцент кафедры радиохимии и прикладной экологии ФтИ

Основы ядерной физики,
радиохимии и дозиметрии
Лекция 6
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ
МЕЖФАЗНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И
ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
НЕДОБУХ ТАТЬЯНА АЛЕКСЕЕВНА
Доцент кафедры радиохимии и прикладной экологии ФтИ

2. Содержание лекции

Основные термины, характеризующие процесс
межфазного распределения. Общая
классификация методов межфазного
распределения. Количественные
характеристики процессов межфазного
распределения

3. Основные термины, характеризующие процессы межфазного распределения

Под межфазным распределением понимают переход части
микрокомпонента (или радионуклида) из одной фазы
гетерогенной системы в другую фазу.
Разделение - это операция (процесс), в результате
которой компоненты, составляющие исходную смесь,
разобщаются в пространстве (отделяются друг от друга).
Концентрирование - это операция (процесс), в
результате которой повышается отношение концентрации
микрокомпонентов к концентрации макрокомпонента.
Выделение - это операция (процесс), в результате
которой пространственно обособляется некоторый
отдельный компонент, находящийся в системе в смеси с
другими.

4. Классификация методов межфазного распределения

В
.
основу классификации можно положить природу
используемого процесса разделения. Тогда все методы
можно разделить на две большие группы:
Химические и физико-химические методы: осаждение
и соосаждение, пробирная плавка, сорбция, флотация,
химические транспортные реакции, электрохимические,
экстракция и т.п.
Физические методы: дистилляция, кристаллизация,
сублимация,
фильтрация
и
ультрацильтрация,
центрифугирование и ультрацентрифугирование и т.п.

5. Основные методы межфазного распределения

Межфазное распределение предполагает рассмотрение
гетерофазной системы, в которой происходит
перераспределение целевого компонента между фазами.
Экстракцией (жидкостной экстракцией) называют метод
разделения и концентрирования, основанный на
распределении вещества между двумя несмешивающимися
жидкими фазами.
Соосаждением называется процесс, в котором микрокомпонент
не образует собственной фазы, но осаждается с фазой
макрокомпонента.
Сорбция стабильной твердой фазой - переход микрокомпонента
из раствора (газа) в заранее сформированную твердую фазу,
совершенствование которой заметно не протекает в течение
сорбции.
Стабильную фазу называют сорбентом, а распределяющееся
вещество – сорбатом.

6. Количественные характеристики процессов межфазного распределения

Обозначения:
Qп – масса пробы; Qк – масса концентрата.
M0 ( С0) – масса (концентрация) целевого компонента в
пробе;
Mp (Ср) – масса (концентрация) целевого компонента в
пробе в условиях равновесия;
M ( C ) – масса (концентрация) целевого компонента в
концентрате в условиях равновесия.

7. Количественные характеристики процессов межфазного распределения

Степень извлечения компонента (S) - величина,
показывающая, какая доля от абсолютного
количества извлекаемого компонента перешла в
концентрат
M
S
0 ≤S≤1
M0
Распределительное отношение (ε)
M
S
M p 1 S
0≤ε<

8.

Коэффициент распределения (Kd) - отношение концентрации
компонента в концентрате к остаточной равновесной
концентрации компонента в пробе
C p (M 0 M ) / QÏ
C
Kd
Cp
Для сорбционных процессов имеет размерность мл/г, может быть
рассчитан:
S V
Kd
1 S m [m]
, где m/V = [m], г/мл.
Характеризует специфичность процесса или материала.
Коэффициентом разделения компонентов x и y называют
отношение:
Kразд (x,y) = Kdx /Kdy .
Характеризует селективность процесса или материала.

9.

Коэффициент концентрирования (Kк) -отношение
концентрации микрокомпонента в концентрате к концентрации
микрокомпонента в пробе
Kк = C /С0
Kк = Kd / (1+ Kd [m])
При количественном концентрировании Kк = Qп / Qк
Коэффициент очистки (Kоч) показывает, во сколько раз
уменьшается концентрация компонента после выполнения
операций по его удалению
Kоч = С0 / Ср = 1/ (1 - S)
Kоч = 1 + ε Kоч = 1+ Kd [m]
В случае многостадийного процесса общее значение степени
извлечения:
N
Sобщ =
S
i
i
, где N - число стадий, S i – выход на i-той стадии.

10. Выводы

Дана характеристика методам межфазного
распределения.
Приведены определения и способы расчета
количественных характеристик процессов межфазного
распределения: степени извлечения,
распределительного отношения, коэффициента
распределения, коэффициента разделения,
коэффициента концентрирования, коэффициента
очистки.
Приведена классификация методов межфазного
распределения.

11. Библиографический список

Несмеянов А.Н. Радиохимия/ А.Н. Несмеянов. М.:Химия, 1979.
559с.
Сапожников Ю.А. Радиоактивность окружающей среды.
Учебное пособие/ Ю.А. Сапожников, Р.А. Алиев, С.Н.
Калмыков. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2006. 286 с.