Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 20. 14 maj 1949 - Framställning av isotoper, av SHl - Kontinuerlig framställning av is, av SHl - Fraktionerad molekylardestillation, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
376
TEKJiTSK TIDSKRIFT
Framställning av isotoper. Användningen av isotoper
inom forskningen har under de senaste åren vuxit till
betydande proportioner, och efterfrågan på sådana av de
vanligaste elementen har därför blivit stor. Metoder för
framställning i större skala tillämpas också nu. Sålunda
fås deuterium genom destillation av vatten, kolisotoper
skiljs genom användning av jonbytesprincipen på
jämviktssystemen cyanväte—cyanidjon eller
koldioxid—bikarbonatjon, under det N16 framställs med hjälp av systemet
ammoniak—ammonium jon; en liten mängd O18 tillvaratas
som biprodukt vid destillation av vatten. Alltjämt råder
emellertid brist på isotoper av syre, svavel och klor särskilt
för medicinska försök.
Det har visat sig, att man kan anrika O18 med hjälp av
jämviktssystemet koldioxid—bikarbonatjon. Denna metod
är billigare än destillation av vatten. I en försöksapparat
ger den nu per dag ca 1 g vatten med 1,0 % O18. Härvid
utnyttjas reaktionerna:
1la C0216 + ILO18^ V. COo18 + H2O10; C02 + 4 H2-»CH4 + 2 H20
Enligt första formeln anrikas O18 i den lättflyktiga fasen.
Om därför koldioxid får passera uppåt genom en
fyll-kroppskolonn, där den möter en vattenström, övergår O18
i vattnet till gasen och är därför anrikat i den koldioxid,
som uppsamlas vid kolonntoppen. När CO;, reduceras
enligt den andra formeln, erhålles vatten med en halt av
O18, som är något högre än normalt. En del av det uttas
som produkt, under det resten används som återflöde.
En metod att skilja svavelisotoperna SS2 och S34 är
grundad på förhållandet, att när svaveldioxid bringas i
kontakt med vatten innehållande bisulfitjon, tenderar den
tunga svavelisotopen att anrikas i den flytande fasen
S3)Os + HS3203 ^ S3202 + HSM0,
Man använder en apparat av samma typ som vid
anrikning av O18, men i detta fall fås den tyngre isotopen vid
kolonnens botten. En kontinuerlig ström av natronlut
inmatas vid kolonnens topp och reagerar med svaveldioxiden
till bisulfit. När vätskan når bottnen har den högre halt
av S34 än normalt. Den delas i två delar, av vilka den större
går till en kort kolonn, där den behandlas med svavelsyra,
så att svaveldioxid frigörs. Denna leds in vid den större
kolonnens botten tillsammans med ny svaveldioxid, under
det vätskan kastas. Den gas, som bortgår vid kolonnens
topp, tillvaratas ej heller. Den mindre delen av vätskan
från kolonnens botten leds till toppen av en annan kolonn,
där samma behandling upprepas. I en försöksanläggning
används fyra 21 m kolonner arbetande i serie på detta sätt.
Svavlet i bisulfitlösningen från fjärde kolonnen består till
75 % av S34. En del av denna lösning uttas som produkt,
under det resten sönderdelas med svavelsyra. Den härvid
erhållna svaveldioxiden fungerar som återflöde, i det att
den får passera upp genom kolonnerna i serie från den
fjärde till den första (Ind. & Engng Chem. febr. 1949). SHl
Kontinuerlig framställning av is. Det vanligaste sättet
att göra is är alltjämt att frysa vatten i plåtkärl, varvid
värmet bortförs med en nedkyld saltlösning. Denna metod
är långsam och oekonomisk, då den är arbetskrävande och
fordrar en dyrbar apparatur. Den kan knappast förbättras,
ty värmegenomgången hindras av den is, som först bildas
invid kärlets väggar. Därför kommer kontinuerliga
frys-metoder alltmer i bruk. Dessa är visserligen snabbare och
billigare än den äldre metoden, men de ger isflingor eller
snö, som är voluminösa och därför ger upphov till
besvärliga lagrings- och transportproblem. Vidare är flingor
eller briketter icke lika effektiva i kylvagnar som massiva
isblock.
Vid University of Texas har man emellertid sedan 1943
arbetat på en metod för kontinuerlig framställning av
isblock. Principiellt består metoden i frysning av ett tunt
vattenskikt direkt genom expansion av kylmediet.
Härigenom blir saltlösningen överflödig, värmegenomgången
blir synnerligen god och isbildningen därmed mycket
snabb. Ett solitt isblock erhålles därigenom, att varje nytt
isskikt bringas att frysa fast vid det närmast föregående.
Den första experimentmaskinen, som fungerade enligt
önskan, konstruerades 1946 och bestod av en något konisk,
invändigt polerad, dubbelmantlad cylinder av stålplåt med
största diametern (92 mm) upptill. Nedtill slöts
inner-manteln av en likaledes något konisk plunge, som kunde
lyftas och sänkas med hjälp av en excenter. Mellan
mantlarna expanderade kylmediet, och kylt vatten tillfördes
från en cistern inmonterad ovan apparaten. Denna kördes
på följande sätt.
Med plungen i lägsta läge fylldes innercylindern med
vatten, som fick frysa till ett isblock. När sedan plungen
sattes i gång, lyftes isblocket ca 3 mm, varigenom ett
tomrum på 0,4 mm uppstod mellan blocket och kärlväggen.
Detta fylldes med vatten från cisternen, medan plungen
återtog sitt lägsta läge. Det nytillförda vattnet frös fast
vid iskärnan på 10—15 s beroende på temperaturen,
varefter plungen ånyo höjdes. När den gjorde 4—5 slag per
min, erhölls högsta möjliga isproduktion. Vid en
temperatur av —23° mellan mantlarna erhölls 130 kg is per m2
kylyta och timme. Värmegenomgången var ca 70 gånger
den, som erhålles enligt den vanliga periodiska metoden.
Den ur maskinen utskjutande iscylindern skars automatiskt
i block med 125 mm tjocklek.
År 1948 uppställdes en halvstor anläggning, som ger en
ispelare med rektangulär genomskärningsarea 30 X 37 cm.
Plungens slaglängd är avpassad så, att isskikten blir 0,8
mm tjocka. Apparaten har en kylyta på 0,8 m2 och ger
870 kg/dygn is eller 45 kg/m2, h. Den erhållna isen är opak.
tät och hård men ej spröd. Att den frusits i skikt syns,
men skarvarna är så starka, att den spjälkas och smälter
precis som vanlig is. Dess opacitet beror på i vattnet lösta
gaser. Maskinen ger massiva isblock lika fort som andra
kontinuerligt arbetande maskiner ger isflingor, och
värmegenomgången torde vara något bättre, då flingorna brukar
vara 1,8—2,5 mm tjocka (J R Watt i Chem. Engng dec.
1948). SHl
Fraktionerad molekylardestillation. Ett
destillations-förfarande så beskaffat, att inga molekyler, som lämnar
den avdunstande vätskeytan, återvänder till denna, brukar
kallas molekylardestillation. Det är möjligt att genomföra
en sådan process med högkokande vätskor under så lågt
tryck, att de avdunstade molekylernas genomsnittliga fria
vägsträcka är av samma storleksordning som avståndet
mellan den avdunstande vätskeytan och den kylda
konden-sorytan. Dessa ytor bör därför placeras så nära varandra
som möjligt. Relativa avdunstningshastigheten för olika
slags molekyler från en vätskeblandning bestäms av två
faktorer, nämligen av varje komponents ångtryck och av
dess molekylers medelhastighet. Skillnaderna i ångtryck för
olika molekyl- eller atomslag kan ibland vara mycket små
eller inga alls, men molekylhastigheterna är alltid
omvänt proportionella mot roten ur molekyl- resp.
atomvikterna. Därför kan molekylardestillation användas för
separering av högkokande ämnen, som har olika molekyl- eller
atomvikter, t.ex. de tyngre elementens isotoper eller
kolväten, som har praktiskt taget lika kokpunkter och ej tål
den höga temperaturen vid vanlig destillation.
Gjorda försök att separera kvicksilverisotoper genom
en-stegs molekylardestillation gav emellertid mycket dåligt
praktiskt resultat på grund av den stora arbets- och
tidsåtgången och de stora kvicksilvermängder, som måste
bearbetas. För att få fraktioner med mer betydande
olikheter i sammansättning var det nämligen nödvändigt att
upprepa processen många gånger. Det skulle därför behövas
en mycket stor kvicksilvermängd och ett enormt arbete för
att renframställa blott 1 g av en viss isotop. För att
övervinna denna svårighet har man vid National Bureau of
Standards konstruerat en fraktioneringsapparat, i vilken
ett antal enkla destillationsapparater är förenade på sådant
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
