ОЦЕНКА СЕЛЕКТИВНЫХ СВОЙСТВ ИОНИТОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РАЗДЕЛЕНИЮ ИОНОВ С БЛИЗКИМИ СВОЙСТВАМИ И ИЗОТОПОВ

Пуговкин Михаил Михайлович

Научный руководитель: Вергун А.П., доктор ф.м.н., профессор, ТПУ

Томский политехнический университет, г.Томск, Россия

В бинарной смеси ионов А и В коэффициент селективности ионита может быть записан в виде:

где p - осмотическое давление в смоле;

(n а-n в) – разность молярных объемов набухания смолы в форме иона А и В;

(g в/g а)R и (g в/g а)S – отношение коэффициентов активности ионов в ионите и в растворе.

При изучении водных растворов электролитов обнаружена монотонная зависимость коэффициентов активности от кристаллохимических радиусов ионов, принадлежащих одной подгруппе таблицы Менделеева. Иониты являются смешанными растворами солей, участвующими в ионном обмене. Поэтому, если в пределах одной подгруппы периодической системы выберем ион сравнения, с которым производим обмен других ионов подгруппы, то получим монотонную зависимость коэффициента селективности от кристаллохимического радиуса ионов.

Обозначим коэффициенты селективности легкого и тяжелого изотопа по отношению к иону сравнения следующим образом:

где хл, хт, М – мольные доли легкого, тяжелого изотопов и иона сравнения в фазе ионита, а хл+, хт+, М+ - соответствующие величины для внешнего раствора.

Тогда величина коэффициента разделения запишется:

Так как коэффициент селективности является монотонной функцией кристаллохимических радиусов ионов, т.е. К=К(r), то изменение радиуса на величину D r приводит к изменению величины К на D К:

Отношение коэффициента селективности ионоа, обладающего большим радиусом к коэффициенту иона, имеющего меньший радиус запишется:

Введем величину коэффициента обогащения:

Таким образом, для расчета коэффициента обогащения изотопов при наличии зависимости коэффициента селективности от их кристаллохимического радиуса необходимо графически определить величину производной, соответствующей рассматриваемому элементу и знать разность кристаллохимических радиусов разделяемых изотопов.

В работе изучались селективные свойства ионитов, полученных в промышленных условиях, а так же новых ионообменников, синтезированных на основе полимерного сырья.

Рассчитанный коэффициент разделения изотопов в отношении легких щелочных элементов составил величину 1.002. Рассчитанная величина согласуется с экспериментально полученными

e-mail: asf@asf.e-burg.ru