AT218146B - Verfahren zur Anreicherung der Kohlenstoff- bzw. Schwefelisotope - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Anreicherung der Kohlenstoff- bzw. 



   Schwefelisotope 
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    (Tetrachlorkohlenstoff, Methan, Kohlenmonoxyd) undchemische Austauschverfahrenein   der   Rayleigh-Destillation   analoges Verfahren vervielfacht. 



   Beim Haarnadelgegenstrom-Verfahren kann zur Führung der Phasen das Xanthogenat in Wasser, der Schwefelkohlenstoff in einem mit Wasser nicht mischbaren   Lösungsmittel,   wie Tetrachorkohlenstoff, gelöst werden. Die Phasenumkehr gelingt durch Umsetzung des Schwefelkohlenstoffes mit einem Alkohol ROH und einer starken Base, wie z. B. KOH, die vorzugsweise im Überschuss zugegeben wird. 
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 bzw. durch Umsetzung des Xanthogenats mit einer Säure wie HC1 : 
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 Im einzelnen kann zur Vervielfachung des   elementaren Trenneffektes erfindungsgemäss in folgenderweise   vorgegangen werden. 



   1. Vervielfachung durch Flüssig-Flüssig-Gegenstromverteilung. Die wässerige Lösung eines Xanthogenats tritt an einem Ende del Kolonne ein : am andern Ende wird aus dem Xanthogenat durch Säurezusatz Schwefelkohlenstoff in Freiheit gesetzt, welcher in reinem Zustande oder in einem geeigneten, mit Was- 
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 strom zur wässerigen Xanthogenat-Lösung   fliessend,   mit dieser in Isotopenaustausch zu treten. Wenn die Kolonne   bei erhöhter Temperatur   oder unter vermindertem Druck betrieben wird, kann der   Schwefelkoh-   lenstoff auch im gasförmigen Zustand mit der   Xanthogenat-Lösung   zum   Isotopen. austausch   kommen. 



   Die Ausbeute an schwerem Kohlenstoff kann selbstverständlich erhöht werden, wenn der aus der Ko- 
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 wird. 



   An dem Ende der Kolonne, zu dem die Xanthogenat-Lösung hinfliesst, Itann ständig an schwerem Kohlenstoffisotop angereicherter Schwefelkohlenstoff oder Xanthogenat entnommen werden. 



   An Stelle der Kolonne kann erfindungsgemäss auch ein System von   Misch-und Absetzkammern   verwendet werden. 



   Beispiel   1 :   50 hintereinander angeordnete Scheidetrichter sind je mit gleichen Volumina 
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 der Zeichnung ersichtlich. Es wird abwechselnd die Oberphase nach links bzw. die Unterphase nach rechts je um   einGefäss   weiter bewegt. Zwischendurch wird jeweils bis zur Einstellung des Isotopengleichgewichts in jedem Gefäss gerührt oder geschüttelt. Das das 50. Gefäss verlassende Xanthogenat wird durch Zerset- 
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 in die Gegenstromapparatur zurück. Nachdem ein Mehrfaches des Xanthogenat-Inhaltes der Apparatur durchgesetzt ist, erreicht   diebe. Konzentration   im 50. Gefäss einen stationären Wert von etwa 6,5 Atom -% (gegenüber   1,   1 Atom -% des Ausgangsmaterials).

   Der Prozess kann auch kontinuierlich geleitet werden, indem nach Erreichen des stationären Zustandes laufend 13CS2 hinter dem 50. Gefäss entnommen wird (etwa 0,   5-3 %   des Gesamtstromes). 



   2. Vervielfachung durch ein Restverfahren mit dem Ziel der Anreicherung des schweren Kohlenstoffisotops. 



   Ein grosser Vorrat an Xanthogenat wird durch langsamen Säurezusatz unter ständiger Durchmischung zersetzt, wobei der gebildete Schwefelkohlenstoff durch Destillation oder durch einen inerten Gasstrom, welcher unter Umständen mit den Dämpfen der Säure beladen werden kann, ständig entfernt wird. Befindet sich der entweichende Schwefelkohlenstoff stets im Isotopengleichgewicht mit dem unzersetzten   Xan-     thogenat-Anteil,   so gehorcht die 13C-Anreicherung dem Gesetz : 
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 m die Restmenge   &alpha;   = 1, 037 der Trennfaktor 
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   NoAtom 0/0.    



     Beispiel 2 : Eine wässerige Lösung   von 100 Mol Kaliumäthylxanthogenat (zirka 16 kg) wird unter kräftigem Rühren durch sukzessive Zugabe von 99,9 Mol HCl im Laufe einiger Tage zersetzt, wobei der 

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 gebildete Schwefelkohlenstoff in einem Stickstoffstrom laufend entfernt wird. Der Rest (0, 1 Mol Kalium- äthylxanthogenat) kann durch endgültige Zersetzung mit   HClaufCS mit einem C-Gehalt   von etwa   1.   38   Atom-   aufgearbeitet werden. 



   3. Vervielfachung durch ein Restverfahren mit dem Ziel der Anreicherung des leichten Kohlenstoffisotops. 



   Ein   grosser Vorrat   an Schwefelkohlenstoff wird durch langsamen Zusatz einer Alkalihydroxyd und   AI-   kohol enthaltenden Flüssigkeit unter ständiger Durchmischung in Xanthogenat verwandelt. Die Reaktion wird in Gegenwart eines Salzes wie   CuSO   vorgenommen, welches mit Xanthogenat ein schwer lösliches Salz bildet, so dass das   entstehende Xanthogenat   laufend ausfällt und nicht, oder nur langsam, mit den in der Lösung verbleibenden Verbindungen in Isotopenaustausch treten kann. Der nicht umgesetzte Resi an Schwefelkohlenstoff ist an dem leichten Kohlenstoffisotop angereichert. 



     Beispiel 3 : 1COMolCS   (zirka 7,6 kg)   und 120 Mol CACl2 werdenineinemÄthylaIkohol-Wasser-   Gemisch gelöst und tropfenweise mit 99, 9 Mol KOH in Wasser unter kräftigem Rühren versetzt. Es emp- 
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 Der Rest von 0,1 Mol CS2 wird durch Abdestillieren über eine Kolonne isoliert. Er enthält über 90   Atom-la     IJ C.    



   Das am   Cbzw. C angereicherte Xanthogenat   bzw. Schwefelkohlenstoff kann z. B. durch Verbrennung in Kohlendioxyd und Schwefeldioxyd verwandelt und dann in üblicher Weise auf die gewünschten Kohlenstoffverbindungen weiterverarbeitet werden. 



   Die schwerenisotope des Schwefels werden in gleicher Weise, aber in geringerem Ausmasse, wie das schwere Kohlenstoffisotop angereichert. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Anreicherung der   Kohlenstoff- bzw. Schwefelisotope   durch ein chemisches Austauschverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass Schwefelkohlenstoff und ein Xanthogenat im Gegenstrom oder im Gleichstrom miteinander in Berührung gebracht werden und dass ein Austausch der Kohlenstoffbzw. Schwefelisotope zwischen dem Schwefelkohlenstoff und dem Xanthogenat erfolgt.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff oder einer andern nicht oder kaum brennbaren Flüssigkeit als Lösungsmittel für den Schwefelkohlenstoff.

   3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass in einer bei erhöhter Temperatur oder unter vermindertem Druck arbeitenden Kolonne ein Gegenstrom zwischen einer Xanthogenat-Lösung und gasförmigem Schwefelkohlenstoff erzeugt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Xanthogenat durch Säurezusatz teilweise zersetzt wird und der gebildete Schwefelkohlenstoff ständig aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass Schwefelkohlenstoff durch Zusatz einer einen Alkohol und eine Lauge enthaltenden Flüssigkeit in ein Xanthogenat verwandelt wird und das gebildete Xanthogenat durch Fällung mit einem Schwermetallsalz ständig aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird.