Очищення матеріалів - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Очищення матеріалів

Отримання чистих металів. Класифікація способів розділення і очистки матеріалів. Метод хімічно–транспортних реакцій. Дисталяція, ректифікація, рідинна екстракція. Сорбційні способи очищення. Метод йодидної очистки. Сублімація та перекристалізація.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

2. Класифікація способів розділення і очистки матеріалів
2.1 Метод хімічно-транспортних реакцій
2.8 Інші процеси розділення і очищення речовин
Перелік використаних інформаційних джерел
чистий метал ректифікація перекристалізація
З кожним роком напівпровідникові матеріали все більше проникають в різні галузі науки і техніки. Розвиток напівпровідникової електроніки вимагає від хімічної промисловості і напівпровідникової металургії матеріалів високої чистоти з різним, але контрольованим вмістом домішок.
Домішки, як відомо, змінюють властивості напівпровідників. Тому залежно від призначення матеріалів кількість домішок у них обмежують. Легуючі добавки, що вводяться в напівпровідники для додання їм певних властивостей, також повинні бути чисті від домішок.
Необхідність отримання чистих металів виникла тільки з середини 20 століття. Вона зумовлена розвитком нових напрямів у техніці: атомній енергетиці і необхідності отримання чистих паливних і конструкційних матеріалів, які не містять шкідливих домішок і мають здатність до поглинання нейтронів; радіоелектроніці та обчислювальній техніці; у матеріалах, в яких небажана наявність домішок, що змінюють тип провідності напівпровідника; реактивній авіації і космічній техніці, для потреб яких необхідні жаростійкі і жароміцні сплави, що можна добути з чистих тугоплавких металів; порошковій металургії, що потребує порошків з чистих металів і сплавів; отриманні композиційних матеріалів на металічній основі тощо.
Сучасна електроніка пред'являє особливо високі вимоги до чистоти застосовуваних матеріалів, оскільки саме від чистоти вихідних речовин багато в чому залежить якість і надійність роботи електронних приладів.
В основі всіх способів глибокої очистки діелектричних і напівпровідникових матеріалів і їх компонентів використовується відмінність в хімічних, фізичних і фізико-хімічних властивостях компонентів, що розділяються. Звідси слідує що при істотній відмінності у властивостях компонентів, розділення може здійснюватися відносно легко, і навпаки, проблема очистки стає складною в тому випадку, якщо матеріал, що очищується, і домішки дуже близькі по своїх фізико-хімічних характеристиках.
Розроблена значна кількість процесів розділення і очистки речовин, у тому числі напівпровідникових і діелектричних матеріалів і їх компонентів, проте ще немає єдиної і чіткої класифікації цих процесів, що утруднює вибір оптимального процесу у кожному конкретному випадку.
Найбільшого поширення набула класифікація процесів розділення і очистки, заснована на діленні їх по фізико-хімічним властивостях речовини, використовуваних для розділення компонентів.
Поняття хімічної чистоти матеріалів, а також способи її вираження різні і залежать від сфери застосування матеріалів. Матеріал вважають достатньо чистим, якщо вміст домішок в ньому не перевищує ту кількість, яка заважає використати цю речовину для заданої мети.
В хімічній і металургійній промисловості, в залежності від степеня очистки матеріалу встановлюють слідуючі класи:
1)"чистий" (вміст основної речовини 98 %, вміст домішок 0,01- 0,5%);
2) "чистий для аналізу" (вміст основної речовини 99 %, вміст домішок до 0.1 %);
3) "хімічно чистий" (вміст основної речовини 99 %, вміст домішок 10-3-10-5 %)
4) "особливо чистий" (вміст основної речовини близько 100 %, вміст домішок 10-5-10-10 %).
Хімічно чисті матеріали за своєю чистотою придатні для більшості дослідницьких робіт, для синтезу препаратів в лабораторних умовах та для проведення більшості відповідних аналізів.
Чистоту матеріалу прийнято оцінювати по абсолютному вмісту сторонніх атомів або молекул по відношенню до основної речовини, визначаючи її як концентрацію в будь-яких одиницях. За ідеально чисту речовину вважають таку, що складається з однакових атомів або молекул. Але якраз це практично встановити неможливо. Чистоту матеріалу доводиться визначати з такою точністю, яка виходить з практичних потреб і залежить від ступеня розвитку методик аналізу. Умовилися вважати речовину достатньо чистою, якщо вона не містить домішок такого сорту і в такій кількості, які перешкоджають використанню її для призначеною мети.
Матеріал вважають фізично чистим, якщо при температурах, близьких до кімнатної, провідність здійснюється власними носіями струму, концентрація ж носіїв струму, які виникають внаслідок іонізації домішкових атомів, повинна бути принаймні на порядок менша концентрації власних носіїв при умові, що взаємна компенсуюча дія акцепторних і донорних домішок відсутня.
Фізично чисті речовини потрібні як основа для виготовлення з них легованих матеріалів для кристалічних, радіотехнічних приладів, випрямлячів, фотоелементів та інших пристроїв техніки. Дізнатись про надвисоку чистоту напівпровідникових матеріалів можливо по електричним характеристикам: питомому опорові, концентрації, рухливості і часу життя носіїв струму тощо.
Для різних однаково фізично чистих напівпровідників норми одних і тих же домішок різні. Чим більша ширина забороненої зони, тим суворіші вимоги до вмісту домішок, які стають джерелом домішкових носіїв струму або впливають на перебіг рекомбінаційних процесів.
2. Класифікація процесів розділення і очистки матеріалів
Висока чистота може бути досягнута шляхом застосування кількох методів, найбільш ефективних для обраного матеріалу. Проте деякі методи набули особливого значення і розвинулися саме в зв'язку з потребами напівпровідникової техніки.
В основах всіх методів глибокої очистки матеріалів використовується відмінність в хімічних та фізичних властивостях, що підлягають розділенню, тому їх можна розподілити на дві великі групи: хімічні та фізичні.
Хімічні методи очистки грунтуються на використанні відмінностей у хімічних властивостях основного компонента і домішок. Суть хімічних методів полягає в тому, що речовину, забруднену домішками, переводять у таку хімічну сполуку, у якій би домішки або очищувана речовина (у вигляді сполук або у елементарному вигляді) відрізнялися своїми фізичними та хімічними властивостями більше, ніж це було у вихідній речовині (наприклад, осаджувалися у вигляді труднорозчинних сполук).
До хімічних методів, використовуваних найбільш часто при глибокому очищенню практично всіх матеріалів, відносяться окислювально-відновні реакції, осадження, хімічні транспортні реакції, засновані на відмінності в константі рівноваги або константі швидкості реакції основної речовини і домішки з третім компонентом.
Фізичні методи засновані на врахуванні відмінностей у фізичних властивостях основної речовини і домішок. Фізичним методам, коли це можливо, слід віддавати перевагу перед хімічними. Вони позбавлені недоліків, властивих хімічним методам, але здебільшого вимагають складнішого обладнання.
До фізичних методів глибокої очистки матеріалів відносяться дистиляція, ректифікація, сублімація, кристалізація, екстракція і сорбційні процеси розділення речовин.
У загальному випадку очищення напівпровідникових і діелектричних матеріалів і їх компонентів зазвичай ведуть в дві стадії. На першій стадії компоненти цих матеріалів переводять в проміжні хімічні сполуки і проводять їх очищення, використовуючи практично всі процеси, представлені в класифікації. На другій стадії проводять відновлення компонентів з проміжних з'єднань з подальшим їх очищенням. Застосовують способи, засновані на тих же процесах, ефективність яких в окремих випадках різко зростає при роботі з чистішими компонентами. Спосіб вибирається виходячи з фізико-хімічних властивостей компоненту, якості отримуваного матеріалу і продуктивності процесу. Часто, особливо при розділенні і очищенні компонентів з близькими фізико-хімічними властивостями (наприклад, рідкоземельні метали), використання одного з методів як на першій так і на другій стадіях виявляється недостатнім і процес розділення та очищення проводять на основі поєднання різних методів. Всі ці методи засновані на відмінності складів, властивостей або концентрацій основної речовини і домішок. Практика показує, що очистка матеріалів, як правило, неможлива при використанні тільки одного із зазначених методів, зазвичай хороші результати виходять лише при застосуванні комбінації різних методів, послідовність реалізації яких строго визначена.
Отримання матеріалів і їх очищення повинні здійснюватися в умовах, максимально виключаючих забруднення матеріалу домішками з навколишнього середовища або в результаті контакту з матеріалом технологічної апаратури. Для цього в процесі очищення використовують різні технологічні прийоми, що зводять до мінімуму можливість такого забруднення( наприклад, очищення матеріалів проводиться у вакуумі).
2.1 Метод хімічно - транспортних реакцій
В якості хімічного методу очищення металів використовують транспортні реакції. Хімічними транспортними реакціями (реакціями переносу) називають оборотні гетерогенні реакції за участю газової фази, що супроводжуються переносом вихідної твердої або рідкої речовини з однієї температурної зони до іншої, внаслідок утворення проміжних газоподібних продуктів, за допомогою яких можна здійснити транспорт (перенесення) речовини між двома реакційними зонами з різним тиском і температурами. Зазвичай для здійснення транспортних реакції використовують системи з різницею температур. У загальному вигляді транспортну реакцію можна представити такою схемою:
Процеси відбуваються в герметичних апаратах, які мають дві температурні зони (t2>t1). Внаслідок реакції твердої або рідкої речовини В з газом D у зоні 1 за температури t1 утворюються газоподібні продукти реакції ( та ін.), які транспортуються у зону 2, де за температури t2 відбувається їх розкладання з утворенням твердої (рідкої) фази речовини В і газоподібної речовини D.
Очищення металів здійснюється, за допомогою трьох видів транспортних реакційа, а саме: обмінної оборотної ендотермічної реакції з утворенням стійких газоподібних сполук; реакції утворення летких нестійких субсполук з подальшим їх розкладанням; реакцій синтезу і термічної дисоціації летких сполук.
Таким чином, в наш час за допомогою транспортних реакцій можна отримати багато чистих металів, наприклад:
Дисталяцією (перегонкою) називають розділення киплячих рідких сумішей, різних за леткістю компонентів внаслідок їх часткового випаровування з подальшою конденсацією утвореної пари.
Суміш може складатися з двох або багатьох компонентів. Компонент з меншою температурою кипіння або, відповідно, більшою пружністю пари називають легколетким компонентом (ЛЛК), компонент з більшою температурою кипіння або меншою пружністю пари -- важко летким компонентом (ВЛК).
Пара, що утворена при частковому одноразовому випарюванні, містить відносно більшу кількість ЛЛК, ніж вихідна суміш. При цьому рідка фаза збіднюється на ЛЛК. Такий процес часткового одноразового випарювання суміші з подальшою конденсацією пари називають простою перегонкою, конденсат, що утворюється під час простої перегонки, -- дистилятом, а залишок вихідної суміші -- залишком або кубовим залишком.
Просту перегонку використовують для розділення сумішей, в яких показники леткості компонентів значно різняться, або для попереднього грубого розділення сумішей. Повнішого розділення сумішей на відносно чисті компоненти або на групи компонентів (фракції) досягають багаторазовим повторенням випарювання та конденсації.
Очищення речовин дистиляцією заснована на тому, що при випаровуванні суміші рідин, пар виходить зазвичай іншого складу - відбувається його збагачення легкокиплячих компонентом суміші. Тому з багатьох сумішей можна видалити легко киплячі домішки або, навпаки, перегнати основни речовину, залишивши важко киплячі домішки в перегінному апараті. Часто доводиться стикатися з системами, при перегонці яких всі компоненти відганяються в незмінному співвідношенні (азеотропна суміші). У цьому випадку поділу не відбувається і очищення перегонкою неможливе. В якості прикладів азеотропних сумішей можна привести водні розчини НСl (20,24% HCl) і етилового спирту (95,57% С2Н5ОН). Для отримання чистих речовин (особливо при глибокому очищенню) замість простої дистиляції бажано використовувати ректифікацію, оскільки за допомогою простої перегонки неможливо розділити суміш на відносно чисті компоненти. Цього досягають ускладненим процесом перегонки -- ректифікацією.
Ректифікація це процес, при якому відбувається автоматичне поєднання процесів дистиляції та конденсації. Не вдаючись у теорію ректифікації, зазначимо лише, що в ректифікаційної колоні пар зустрічається з різними фракціями конденсату, при цьому частина менш летючого компоненту конденсується з пари в рідину, а частина більш летючого компоненту переходить з рідини в пару. Проходячи через безліч полиць ("тарілок") ректифікаційної колони, пар встигає настільки збагатитися більш летючим компонентом, що на виході з колони практично містить тільки цей компонент (або азеотропну суміш). Ступінь поділу залежить від того, наскільки пар збіднюється домішкою в порівнянні з рідкою фазою.
Ректифікаційні установки бувають періодичної та безперервної дії. Схема установки періодичної дії має вигляд:
Рис. 2.2.1. Схема ректифікаційної установки періодичної дії
Щоб здійснити процес ректифікації, між дистиляційним кубом (1) і дефлегматором (3), установлюють ректифікаційну колону (2), в якій відбувається контакт потоку пари, що рухається вгору, і флегми, що стікає вниз. Зустрічні потоки пари і рідини у будь-якому перерізі колони нерівноважні, тому між ними існує перерозподіл компонентів у напрямку встановлення фазової рівноваги.
Щоб забезпечити тісний контакт між парою і рідиною, в колонах установлюють спеціальні пристрої -- так звані тарілки, або контакт відбувається в шарі насадки, що заповнює колону. Здійснюючи послідовно у протитечії багаторазовий контакт нерівноважних потоків парової і рідкої фаз, можна змінити їхній склад до бажаного ступеня. В цьому й полягає суть ректифікації.
В установках періодичної дії (рис.2.2.1.) вихідну суміш заливають у дистиляційний куб, де її підігрівають до кипіння, а потім безперервно кип'ятять. Утворювана пара надходить у колону, зрошувану флегмою. Частина пари, що не сконденсувалася у дефлегматорі, надходить у конденсатор 4, конденсат (дистилят) з якого відводиться у збірник дистиляту. Ректифікацію проводять доти, доки рідина в кубі (кубовий залишок) не досягне заданого складу. Після цього припиняють підігрівання кубової рідини, кубовий залишок вилучають, а куб знову заповнюють вихідною сумішшю, тобто процес повторюється. Недоліком установок періодичної дії є необхідність безперервного збільшення флегмового числа, тобто зменшення продуктивності установки для забезпечення заданого складу дистиляту, тоді як частка легколетких компонентів у кубі безперервно зменшується.
В установках безперервної дії (рис. 2.2.2) вихідну суміш безперервно подають у колону і так само безперервно відводять дистилят з конденсатора і кубовий залишок з кубової частини колони. Ректифікаційна колона в установках безперервної дії може бути повною (рис. 2.2.2, а), тобто має нижню, виснажну (відгонну) та верхню, концентраційну частини або неповною, що має тільки виснажну (рис. 2.2.2, б) або тільки концентраційну (рис. 2.2.2, в) частини.
Рис. 2.2.2. Схеми ректифікаційних колон безперервної дії
а -- повна; б -- виснажна; в -- концентраційна.
У виснажній частині повної колони легколеткі сполуки вилучаються з вихідної суміші за допомого пари, що рухається протии течії. В концентраційній частині збільшується вміст легколетких компонентів в парі, що рухається вгору, за рахунок флегми. Вихідна суміш може надходити у вигляді пари або рідини. Місцем надходження вихідної суміші є межа між виснажною та концентраційною частинами.
У неповну виснажну колону живлення подають суміш тільки в рідкому стані на верхню тарілку, а в неповну концентраційну колону -- тільки у паровому стані під нижню тарілку.
У повних і неповних концентраційних колонах зрошення здійснюють флегмою. Дистилят відбирають після повної або часткової конденсації пари в дефлегматорі (див. рис. 2.2.2, в і а відповідно).
Зрошення неповної виснажної колони здійснюють рідким живленням, яке подають на верхню тарілку (рис. 2.2.2, б).
Щоб утворити паровий потік у колоні, в її нижню частину подають певну кількість енергії або безпосереднім введенням нагрівної пари -- відкрите обігрівання (рис. 2.2.2, а, в) або за допомогою кип'ятильника -- так зване закрите обігрівання (рис. 2.2.2, б). Відкрите обігрівання допускається, коли конденсат водяної пари не має шкідливих домішок. Його здійснюють за допомогою барботера або розподільного ковпака, який занурюють у кубовий залишок. При закритому обігріванні поверхня теплообміну може бути розташована як безпосередньо в кубовій частині, так і поза її межами.
Розрахунок показує, що в сучасних лабораторних ректифікаційних колонах висотою 1-2 м можна здійснити очистку, якщо навіть вміст домішків в рівноважному парі тільки на 10% менше, ніж у рідині. Цим пояснюється широке використання дистиляції та ректифікації у виробництві чистих речовин. Ректифікація використовується для очищення не тільки твердих матеріалів. Загальновідомо застосування ректифікації для поділу зріджених газів (кисень, азот, інертні гази і т. д.). Таким чином, ректифікація може бути віднесена до надзвичайно ефективних методів глибокої очистки. Особливо ефективно протікають процеси ректифікаційної очищення при низьких температурах, при підвищенні температури різко зростає забруднення очищуваного речовини матеріалом апаратури.
Основні сфери застосування ректифікації -- це нафтопереробна і нафтохімічна промисловість, також широко застосовується в кольоровій металургії, лісохімічній, хіміко-фармацевтичній промисловостях.
Сублімація - перехід речовини з твердого стану зразу в газоподібний, оминаючи рідкий. Оскільки при сублімації змінюється обсяг речовини і поглинається енергія (теплота сублімації), сублімація є фазовим переходом першого роду. Зворотнім процесом є десублімація.
Очистка шляхом сублімації заснована на значній різниці у парціальних тисках основної речовини і домішок і придатна для речовин з великою легкістю при порівняно невисоких температурах.
Очистка сублімацією ефективно застосовується до таких матеріалів, як йод, сурма, фосфор, селен, сірка, ртуть, кадмій, цинк, магній, лужні метали.
Важливою перевагою сублімації в порівнянні з кристалізацією, є виключення з процесу очищення розчинника, , який часто повинен бути дуже чистим.
Для більшості твердих тіл, процес сублімації при нормальних температурах є незначним, і тиск пари над поверхнею твердого тіла малий. Цей тиск підвищується із підвищенням температури. Особливо інтенсивно сублімація проходить у вакуумі, що використовується у виготовленні дзеркал.
На ефекті сублімації заснований один із способів очищення твердих речовин. При певній температурі одна з речовин в суміші переганяється з більш високою швидкістю, ніж інше. Пари очищуваної речовини конденсують на охолоджуваній поверхні. Прилад, що реалізує цей спосіб очищення, називається субліматор. Схему найпростішого субліматора зображено на рисунку 2.3.1:
Субліматор складається з хімічного стакана (4) з переганяємою речовиною і десублімаційної воронки (2), через яку пропущена скляна трубка, яка закріплена на кінці трубки воронки обрізком гумового шланга. Стакан нагрівають на електричній плитці (5). Для збільшення швидкості сублімації через трубку (1) подають слабкий потік необхідного газу або повітря з будь-якого мікрокомпрессора. Газ (повітря) попередньо пропускають для видалення аерозолю через фільтр. Якщо для сублімації необхідна інертна атмосфера, над переганяємою речовиною пропускають слабкий потік азоту балона, очищаючи його також за допомогою тканинних фільтрів.Пар переганяємої речовини, захоплений потоком газу, омиває внутрішню поверхню воронки, утворюючи на ній кристали десублімата (3). Швидкість потоку газу слід регулювати. При великому потоці зростає винесення дрібнодисперсної твердої фази з поверхні нагріваємої речовини і десублімата. Для поліпшення десублімаціі переганяємої речовини на зовнішню поверхню воронок накладають вологу тканину або вологий фільтрувальний папір (на рисунку вони не показані).
В таких типах субліматорів можливий перегрів твердої фази, що викликає розтріскування кристалів. Для усунення цього явища застосовують субліматор з постійною температурою нагріву речовини за допомогою пари киплячої рідини.
У субліматорі такого типу порошок завантажують у трубку (8). Потім заливають необхідну рідину в посудину (5), вставляють холодильник(6) і головку з трубками (7) і (2), намагаючись не зачепити газопідводною трубкою (1) шар порошку, і розміщають посудину (5) в колбонагрівачі (7). Як тільки закипить рідина, починають пропускати повітря або інертний газ через трубку (1), регулюючи швидкість газу краном. Возгон (3) осідає в холодній частині трубки. Діафрагма (4) служить для забезпечення рівномірної товщини шару десублімата на холодній частині поверхні трубки і підвищення ступеня десублімаціі.
Недолік розглянутого субліматора - важкість видалення возгона без часткового його забруднення вихідним порошком і необхідність вилучення його слідів з місць десублімаціі. Крім того, завантаженню порошку в трубку заважає діафрагма (4).
Очистка речовини перекристалізацією базуються на різній розчинності домішок в рідкій і твердій фазах. Перекристалізацію, як метод очистки, застосовують в тих випадках, коли хімічні і фізичні властивості компонентів настільки близькі, що іншими, простішими, способами їх відокремити неможливо.
Кристалізаційні методи вимагають значно менших енергетичних витрат, ніж попередні. Ці методи засновані на різній кількості вмісту домішок у твердому і розплавленому матеріалах.
Кристалізаційні методи глибокого очищення займають особливе місце і мають першорядне значення в технології напівпровідникових матеріалів. Вони одночасно служать методами глибокого очищення і отримання досконалих монокристалів практично будь-якого розміру.
В наш час кристалізація із розплавів широко застосовується для очистки напівпровідникових і діелектричних матеріалів. Цей метод, як правило, використовується на кінцевій стадії технологічного процесу очистки речовини. При цьому разом з високою степінню очистки матеріалу від домішок досягається і необхідна досконалість кристалічної структури (фізична чистота), тобто матеріал отримують в вигляді високочистого монокристала.
Для забезпечення максимального очищення кристалізація повинна починатися в строго заданих місцях і відбуватися в визначених напрямках. Така кристалізація називається направленою.
Найпоширенішим способом очищення матеріалу є зонна плавка. Зонна плавка (зонна перекристалізація) - метод очищення твердих речовин, заснований на різній розчинності домішок в твердій і рідкій фазах. Метод є різновидом спрямованої кристалізації, і полягає в тому, що вздовж злитка (стержня) повільно переміщається зона нагріву і відповідно зона розплавленого металу. Деякі домішки концентруються в розплаві і збираються в кінці злитка, інші - на початку злитка. Після багаторазових прогонів відрізають початкову та кінцеву частині злитка, залишається очищена середня частина металу.
Локалізацію місця і напряму кристалізації на практиці здійснюють заданням градієнта зовнішнього параметра, що викликає кристалізацію. Найчастіше, як такий параметр виступає температура, тобто задається градієнт температури що забезпечує направлене відведення теплоти і направлене просування фронту кристалізації.
Рис 2.4.1. Схема вирощування кристала методом зонної плавки
а - горизонтальна зонна плавка; б - вертикальна безтигельна зонна плавка
1 - затравка; 2 - кристал; 3 - розплавлена зона; 4 - початковий матеріал; 5 - стінки герметичної камери; 6 - індуктор: 7 - кристаллотримач; 8 - тигль.
При зонній плавці в злитку розплавляють лише невелику зону речовину, яку переміщають уздовж зразка (див. Рис 2.4.1.). У міру її направленого просування попереду зони відбувається плавлення речовини, а позаду його кристалізація. Така розплавлена зона пересувається за зразком, що призводить до перерозподілу домішок. Якщо домішки краще розчиняється в рідкій фазі, то вони поступово накопичується в розплавленої зоні, рухаючись разом з нею. В результаті домішки скупчується в одній частині вихідного зразка. У порівнянні з спрямованої кристалізацією, цей метод володіє більшою ефективністю. Метод був запропонований В. Дж. Пфанном у 1952 році і з тих пір завоював велику популярність. В даний час метод використовується для очищення більше 1500 речовин. Схема пристрою для зонної плавки в човнику наведена на малюнку:
Рис 2.4.2. Схема пристрою для зонної плавки
1 - індукційні котушки; 2 - розплавлені зони; 3 - очищений матеріал; 4 - отриманий надчистий матеріал 5 - початковий мтеріал; 6 - човник
Очищаючу речовини поміщають у човник з тугоплавкого матеріалу. Основні вимоги до матеріалу човника: висока температура плавлення; матеріал човника не повинен розчинятися в очищуваній речовині або реагувати з ним. Човник поміщають в горизонтальну трубу, у якій один кінець може бути запаяний або через нього подають інертний газ. Якщо він запаяний, то інший кінець труби з'єднаний з вакуумною установкою.
Один кінець зразка розплавляється, потім розплавлена ??зона починає рухатися уздовж злитка. Довжина розплавленої зони залежить від довжини злитка і становить кілька сантиметрів. Речовина плавиться або індукційними струмами або теплопередачею. Швидкість руху складає, як правило, від декількох міліметрів до декількох сантиметрів на годину. Рух може здійснюватися або за рахунок витягування човники через нерухому піч, або зміщенням зони нагріву. Іноді для підвищення ефективності збільшують число проходів зони або число зон.
Метод має великий недолік, це довгий час очистки, так як швидкість процесу визначається швидкістю дифузії домішків. Тому метод застосовується для кінцевої стадії очистки при отриманні особливо чистих речовин.
Екстракція - це процес, при якому за допомогою розчинника можна відокремити компоненти гомогенної суміші двох або кількох речовин шляхом утворення системи з двох рідинних фаз. При екстракції речовини відокремлюються відповідно до їх розчинності в даному розчиннику, тоді як при дистиляції відокремлення засновано на різній леткості компонентів.
В екстракційному процесі беруть участь щонайменше три речовини: дві, які мають бути розділені, і одна розчинник. Суміш, яка підлягає розділенню, може бути газуватою, рідкою або твердою, розчинник - обов'язково рідина. Проте на практиці віддають перевагу екстракції з рідин.
Часто використовують воду, як речовину, з якої проводять екстракцію розчиненої речовини. Рідина (екстрагент), з допомогою якої проводять екстрагування, в більшості випадків органічного походження.
Деколи до складу водного розчинника, із якого екстрагують розчинену речовину, вводять висолювач - речовину, що має однойменний іон з екстрагованою сполукою і тому зменшує її розчинність, що тим самим приводить до підвищення степені видобування її з водного розчину.
Для розділення суміші рідин А і С складу F (Рис.2.5.1.) до них додають розчинник (екстрагент), що змішується з сумішшю не повністю і здатний вибірково розчиняти один з компонентів, в нашому випадку С. Фігуративна точка, що відповідає складу суміші трьох компонент, переміщується по прямій FВ. В приведеному прикладі склад потрійної системи відповідає точці М. Склад гетерогенної фази, що утворилася в результаті розшарування потрійної системи, визначається положенням коноди PQ, яка проведена через точку М. Фаза Q має високий вміст розчинника і називається фазою екстракта (або фазою розчинника). Фаза Р з малою концентрацією розчинника називається фазою рафіната (залишка).
Рис.2.5.1. Склад і кількість продуктів, що одержують одноступенчатою екстракцією
Після розділення фаз Q і Р і виділення з них розчинника (дистиляцією або промивкою), одержують відповідно фази складів Е і R. В порівнянні з вихідною сумішшю F, суміш Е має більш високий вміст компонента С, а суміш R - більш низький.
Рідинна екстракція має широке застосування в технології напівпровідників і діелектриків. З її допомогою можна, наприклад, суміші двох речовин розділити з концентруванням кожної з них в різних розчинниках.
Метод екстракції широко застосовується в тих випадках, коли метод дистиляції не дає бажаних результатів або є невигідним, наприклад, при переробці нафти, очистці продуктів сухої перегонки вугілля і дерева, тваринних і рослинних масел, виробництві біохімічних та фармацевтичних препаратів тощо.
Екстракція неорганічних сполук знайшла застосування в хімії рідкісних металів та ядерній промисловості. Наприклад, відокремлення галію і германію від газового пилу. Для очистки тетрахлориду германію застосовують екстракцію домішок міцною соляною кислотою, яка дає не гірші результати, ніж дистиляція.
Під сорбцією в загальному випадку розуміють процеси поверхневого (адсорбція) і об'ємного (абсорбція) поглинання речовини на межі розділу двох фаз: твердої і рідкої, твердої і газоподібної, рідкої і газоподібної.
Адсорбційна система складається з адсорбента-речовини, на поверхню якої йде поглинання і адсорбата-речовини, молекули якої поглинаються. Зворотній процес-видалення молекул з поверхні адсорбента - називається десорбцією. За природою процесів адсорбцію ділять на фізичну і хімічну.
При фізичній адсорбції молекули адсорбата не вступають в хімічну взаємодію з адсорбентом і, таким чином, зберігають свою індивідуальність на поверхні поглинача. При хімічній адсорбції (хемосорбції) адсорбовані молекули вступають в хімічну реакцію з адсорбентом з утворенням на поверхні хімічних сполук.
Кількісною характеристикою адсорбційної системи є ізотерма адсорбції (рис.2.6.1.) , яка виражає зв'язок між концентрацією речовини (С) в розчині і її кількістю (С), поглинутою одиницею поверхні адсорбента при постійній температурі в умовах рівноваги.
Як випливає з представленої залежності (рис.2.6.11.), підвищення концентрації речовини в розчині приводить до збільшення кількості його в адсорбованому стані. На початковій ділянці ізотерми (ділянка 1) цей зв'язок прямо пропорційний але при подальшому збільшенні концентрації речовини в зовнішній фазі залежність стає пологішою (ділянка 2) і при
Очищення матеріалів курсовая работа. Производство и технологии.
Контрольная работа по теме Организация сферы информатизации в различных типах организационных структур управления компании
Петерсон 4 Кл Самостоятельные И Контрольные Работы
Курсовая Работа На Тему Особенности Учета Основных Средств В Бюджетных И Коммерческих Организациях
Реферат: Географическое и социально-экономическое положение Испании
Онтология и теория познания
Реферат: Бизнес-план по пошиву вечерних платьев
Курсовая работа по теме Анализ финансового состояния предприятия ОАО 'Уфанефтехим'
Курсовая работа по теме Основы фармацевтической химии
Реферат: Планета Венера
Реферат: История анестезиологии
Курсовая Работа На Тему Технологии Паблик Рилейшнз
Дипломная работа по теме Работа коммерческих банков с государственными ценными бумагами: исследование опыта последних лет (на примере ОАО 'Промсвязьбанк')
Магистерская Диссертация Закупки
Курсовая работа по теме Проектирование промышленных зданий лесной промышленности
Контрольная работа по теме Внедрение систем качества по стандартам ИСО серии 9000: 2000 в строительных организациях
Реферат: Объективные экономические законы. Экономические отношения и экономические интересы
Сочинение: Связь литературы и музыки
Дипломная работа: Бухгалтерский учет в России и США. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Blind Conformity Essay Research Paper Blind Conformity
Примеры Эссе По Обществознанию Егэ Правоведение
Розробка алгоритму визначення коду товару за УКТЗЕД - Международные отношения и мировая экономика реферат
Маркетинг будущего - Маркетинг, реклама и торговля презентация
Особенности речевого развития детей младшего школьного возраста - Педагогика курсовая работа