Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики http://chemistry-chemists.com/forum/ |
|
Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? http://chemistry-chemists.com/forum/viewtopic.php?f=80&t=3496 |
Page 1 of 2 |
Author: | Dorif [ 29 Jun 2012 19:00 ] |
Post subject: | Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Можно ли её получить в ДЛ? Пока думал о методе многократного электролиза воды с постепенным накоплением тяж. воды. Предполагаю осуществлять это так: электролизёр наполняется водой до метки, вставляются 2 электрода, идёт электролиз до тех пор, пока уровень жидкости не опустится ниже электродов. Опять доливаю до метки, повторяю процедуру и т.д.Хочется пару опытов с тяж. водой сделать. Но для этого нужна сама тяж. вода.) В общем: есть ли какие методики, предложения? Какеё, кстати в первый раз выделили? Спасибо за советы. |
Author: | Volodymyr [ 29 Jun 2012 20:22 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Содержание дейтерия в природной воде 0.015% или 0.00015 атомных долей (по отношению к сумме изотопов). Другими словами в 1 л воды 0.15 мл тяжелой воды. Извлечь ее в домашних условиях почти нереально. Описание метода в книге Томилов А.П. Прикладная электрохимия (1984) С.135 viewtopic.php?p=44849#p44849 Дейтерий открыли фракционной перегонкой жидкого водорода в 1932 г, на существование дейтерия натолкнул факт расхождения значений атомных масс при разных измерениях, которое превышало точность эксперимента. |
Author: | Upsidesium [ 30 Jun 2012 03:12 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
В радиохимических лабораториях для синтеза некоторых бета-трассеров (изотопы бета-распадчиков для последующего получения меченых соединений) используют соли высокоактивных нейтронных источников, которые растворяют в дистиллированной воде содержащей ионы-мишени (так же в виде соли). По сути колба с такой смесью представляет собой гомогенный ядерный реактор (но из-за малых концентраций цепная реакция исключена). Соль стараются подобрать так, чтобы целевой изотоп взаимодействуя с анионом образовывал нерастворимую соль. Параллельно получается и тяжелая вода. |
Author: | Ing.P. [ 01 Jul 2012 02:35 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
О получении тяжелой воды в ДЛ я тоже думал, но резюме такое: не хватит электроэнергии. Тяжелую воду получают сократительным электролизом обычной воды с добавкой щелочи для повышения электропроводности. Щелочь переводят в карбонат, чтобы извлечь водород. Водород, выделившийся при электролизе, подвергают изотопному обмену со свежей водой на платиновом катализаторе (равновесное содержание дейтерия в воде в несколько раз выше, чем в газе). Учитывая долю дейтерия в обычной воде и электрохимический эквивалент воды (2*28=56 ампер-часов на моль, т.е. на 18 грамм, дает 3.1 А-ч/гр. воды, или 3.1/0.00015=20700 А-ч/гр тяжелой воды. Потенциал разложения воды 1,227 В, пусть с перенапряжением 3 В, тогда получится 60 кВт*ч на грамм тяжелой воды, это в идеале. Промышленность расходует 120-150 кВт*ч на грамм в сложных многоступенчатых установках, а расход электроэнергии семьей из трех человек в городской квартире с электроплитой около 3000 кВт*ч в год. О разделении изотопов есть книги: Бродский, химия изотопов, Баранов, изотопы (в 2-х томах), они есть в Интернете (когда-то я их оттуда скачал), но ссылки я тогда не записывал и могу эти книги выложить здесь, если уважаемые коллеги сочтут это целесообразным. Как заметил коллега upsidesium, Quote: Параллельно получается и тяжелая вода. , но где взять столько нейтронов?
|
Author: | Upsidesium [ 01 Jul 2012 02:59 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Ing.P. wrote: но где взять столько нейтронов? Обычно используют воду в несколько заходов. После нескольких циклов происходит обогащение дейтерием. |
Author: | Ing.P. [ 01 Jul 2012 03:21 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Увы, интенсивность ампульных и пр. портативных источников нейтронов не превышает 10^10 нейтр/сек, об этом есть в интересной книге Якубовича "Ускоренный анализ минерального сырья с применением сцинтилляционной аппаратуры", 1963 г., которую я собираюсь отсканировать, там, кстати, есть о портативных источниках нейтронов (о других источниках, на основе плазменного фокуса, см. труды ВНИИА имени Н.Л. Духова). Скорость образования тяжелой воды составит в лучшем случае (число нейтронов делить на число Авогадро)= округленно 10^10/10^24 = 10^-14 моль/секунду или, опять же округленно, 10^-10 моль в час. Это еще медленнее электролиза, и для ДЛ не годится. |
Author: | Volodymyr [ 01 Jul 2012 12:53 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Ing.P. wrote: О разделении изотопов есть книги: Бродский, химия изотопов, Баранов, изотопы (в 2-х томах), они есть в Интернете (когда-то я их оттуда скачал), но ссылки я тогда не записывал и могу эти книги выложить здесь, если уважаемые коллеги сочтут это целесообразным. Если есть возможность - выложите. В свое время с Бродским была интересная история. Технологию получения тяжелой воды разработали в его институте, но когда он - один из авторов - захотел увидеть завод, построенный по этой технологии, оказалось, нельзя - он не имеет доступа к таким большим секретам! В конце концов добился и увидел, но это было непросто. Ing.P. wrote: Увы, интенсивность ампульных и пр. портативных источников нейтронов не превышает 10^10 нейтр/сек, об этом есть в интересной книге Якубовича "Ускоренный анализ минерального сырья с применением сцинтилляционной аппаратуры", 1963 г., которую я собираюсь отсканировать, там, кстати, есть о портативных источниках нейтронов (о других источниках, на основе плазменного фокуса, см. труды ВНИИА имени Н.Л. Духова). Скорость образования тяжелой воды составит в лучшем случае (число нейтронов делить на число Авогадро)= округленно 10^10/10^24 = 10^-14 моль/секунду или, опять же округленно, 10^-10 моль в час. Это еще медленнее электролиза, и для ДЛ не годится. Если нейтронов будет достаточно много, то вместе с тяжелой образуется и сверхтяжелая вода. Отходы трития создают большую проблему. |
Author: | Ing.P. [ 01 Jul 2012 19:20 ] | ||||
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? | ||||
Выкладываю книги Бродского и Баранова в данной теме, поскольку не знаю, следует ли им быть в Литературе. Решать редактору. У Баранова есть, кстати, глава об истории создания центрифуг и современном оформлении этой технолигии, несколько комичной, правда, после урана в Иране (или наоборот?)...
|
Author: | Volodymyr [ 01 Jul 2012 19:33 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Спасибо. Насчет раздела Книги - а почему бы и нет: во-первых, издания открытые, а не ДСП; во-вторых, мы ничем не обязаны "родному государству", в частности, не обязаны следовать маразму и фобиям его чиновников. Сейчас добавлю ссылку на ваше сообщение в теме Книги по химии. Кстати, сравните статью "Изотопов Разделение" в старой "коричневой" Краткой химической энциклопедии viewtopic.php?p=29507#p29507 и в новой "зеленой" Химической энциклопедии viewtopic.php?p=4732#p4732: в последней цензура обрезала статью в несколько раз. |
Author: | Ing.P. [ 01 Jul 2012 19:56 ] | ||
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? | ||
Ничего удивительного
Вот еще литература, где есть о разделении изотопов: Федотьев, Алабышев и др. - Прикладная электрохимия и Якименко, Модылевская, Ткачек, Электролиз воды, последнюю не нашел на форумах и тоже выкладываю
|
Author: | Volodymyr [ 01 Jul 2012 20:53 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Ing.P. wrote:
Ничего удивительного
Вот еще литература, где есть о разделении изотопов: Федотьев, Алабышев и др. - Прикладная электрохимия и Якименко, Модылевская, Ткачек, Электролиз воды, последнюю не нашел на форумах и тоже выкладываю download/file.php?id=15387
Офтоп
P.S. Чтобы скрыть текст, его выделяют и нажимают кнопку spoiler= (нижний ряд, предпоследняя). Кроме того, между знаком = и правой квадратной скобкой ] можно ввести заглавие. |
Author: | Ing.P. [ 01 Jul 2012 21:39 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Спасибо за разъяснение. Статьи в энциклопедии прочитал, сравнил, в новой редакции еще меньше технических подробностей, но большой разницы нет. Видимо, слишком специфический вопрос. Одна из важнейщих подробностей - необходимость электролиза на холоду, зависимость коэффициента разделения от температуры на железном катоде следующая: +1град C - 14,4; 50 град - 8,6; +90 град - 5,0 (коэф. разделения приближенно равен отношению скорости выделения протия к скорости выделения дейтерия). |
Author: | Volodymyr [ 01 Jul 2012 21:49 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
В том-то и разница, что из новых книг все больше исчезают практические подробности (причем часто это относится к совершенно несекретным вещам). Например, приведенный вами факт довольно важен, поскольку обычно электролиз воды пытаются вести при возможно более высокой температуре (это экономит энергию). |
Author: | Ing.P. [ 04 Jul 2012 02:05 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Да, на первых ступенях электролиза, при переработке самых больших объемов, для экономии охлаждение не применяют. Но все равно энергозатраты не позволяют вести процесс в ДЛ. Воды достаточно - мимо нас в средней квартире в месяц проходит около полулитра тяжелой воды. Даже десятипроцентная эффективность извлечения уже позволила бы достичь цели. На мой взгляд, искать имеет смысл в двух областях. Первая - экстракция веществами, чувствительными к радиусу иона или атома, чем-то вроде краун-эфиров. Вторая - миграция в противотоке жидкости (описана у Бродского) или, еще лучше, миграция или диффузия через протонообменную мембрану. Подвижность протонов и дейтронов в ней наверняка будет сильно различаться. Аппарат должен работать с проточной водой и вытягивать из нее дейтерий, как в "искусственной почке". Это могло бы заработать в ДЛ, но разработать в ДЛ сам метод невозможно - его надо искать в литературе, хотя бы зацепку. |
Author: | Volodymyr [ 04 Jul 2012 02:31 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Проблема в том, что водопроводная вода - далеко не дистиллят, что дополнительно усложняет любые методы разделения. Насчет мембраны - лучше было бы взять анионит, т.к. дейтерий при диссоциации переходит преимущественно в форму OD- |
Author: | Ing.P. [ 04 Jul 2012 04:04 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
С точки зрения чистой химии - возможно, да, но в случае дейтероксила (аналога гидроксила, если можно его так назвать) разница в массе, радиусе иона и пр. будет гораздо меньше, а значит, снизится эффективность разделения. Я не слышал никогда, чтобы форма OD3+ или какая-нибудь OHD2+ была бы особенно устойчива и мешала бы работать с дейтронами в водном растворе. Если уж D2O диссоциирует, то дейтронов должно быть не меньше, чем дейтероксилов. IMHO, следует использовать миграцию через протонообменную мембрану, Nafion (их много разных) или что-нибудь еще. |
Author: | Dorif [ 05 Aug 2014 11:08 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Про ионообмен: если дистиллят или деионизат(реальнее в ДЛ) через анионит в ОН форме качать, то что, получается, что смола должна обменивать гидроксилы на дейтероксилы? И какова эффективность такого процесса? Какие-то литературные данные есть по этому вопросу? |
Author: | Volodymyr [ 05 Aug 2014 11:48 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Видел две статьи, где использовали катиониты. Коэффициент обогащения по дейтерию 1.01-1.03. С анионитом будет не лучше. |
Author: | Dorif [ 05 Aug 2014 12:00 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
Возникла диверсионная идея... Когда дома фильтр для воды ставить будем - между деиоонизатором и реминерализатором вкорячить свою кассету с анионитом. И через некоторое время(интересно, через какое это рационально делать?) проверить. |
Author: | Dorif [ 05 Aug 2014 12:02 ] |
Post subject: | Re: Как получить тяжёлую воду в домашней лаборатории? |
А из чего, кстати, протоннобменные мембраны делаются? Там суть та же, что у ионобменников или как? |
Page 1 of 2 | All times are UTC [ DST ] |
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |