CH374367A - Verfahren zur Trennung von Stoffen durch Gegenstromwanderung im elektrischen Feld - Google Patents

Verfahren zur Trennung von Stoffen durch Gegenstromwanderung im elektrischen Feld

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CH374367A
CH374367A CH7606159A CH7606159A CH374367A CH 374367 A CH374367 A CH 374367A CH 7606159 A CH7606159 A CH 7606159A CH 7606159 A CH7606159 A CH 7606159A CH 374367 A CH374367 A CH 374367A
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CH7606159A
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Clusius Klaus Prof Ing Dr
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Ciba Geigy
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D57/00Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis

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Description


  



  Verfahren   zur Trennung von Stoffen durch Gegenstromwanderung im elektrischen Feld   
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Stoffen durch Gegenstromwanderung im elektrischen Feld gemäss dem Patentanspruch des Hauptpatentes. Bei einem, solchen bekannten Verfahren handelt es sich meist um zwei verschiedene in der wässrigen Lösung enthaltene LadungstrÏger, Anionen oder Kationen, welche verschiedene Wande  rungsgeschwindigkeiten    besitzen. Die Lösung strömt in der Apparat entgegengesetzt zur durch das elektrische Feld bedingten Wanderung der Ladungsträger, und ihre Geschwindigkeit wird so bemessen, dass sie zwischen der Wanderungsgeschwindigkeit des schnelleren und der des   langsameren Ladungs-    trÏgers liegt.

   Der schnellere   Ladungsträger wandert    also gegen den Strom, während der langsamere mit dem Strom   zurtickgeschwemmt    wird. Das Verfahren wird im allgemeinen verwendet, um Teilchen mit Ladung gleichen Vorzeichens, also entweder Anionen oder Kationen, und zwar anorganische als   auch orga-    nische, voneinander zu trennen. Es kann aber auch dazu dienen, andere Stoffe zu trennen, z. B. solche, bei denen nur die eine Sorte der zu trennenden Teilchen eine Ladung aufweist.



   St¯rend wirkt bei solchen Verfahren eine durch thermische oder sonstige Effekte verursachte Kon vektion, welche der durch die Gegenstromwanderung bewirkten Trennung   entgagenwirkt.    Es sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um diesen störenden Effekt zu beseitigen. So wird beispielsweise die zur Trennung dienende Säule mit einer porösen Masse, z. B. gesintertes Glas, oder einer Sandsch ttung gef llt, wodurch die Säule in eine gro¯e Anzahl von Kanälen aufgeteilt wird. In diesem Fall wirkt die Tatsache störend, dass infolge der unterschiedlichen Grösse der so gebildeten KanÏle der Abgleich von   Gegenstrom-und    Wanderungsgeschwindigkeit nur im Mittel, aber nicht f r jeden Kanal erreicht wird.

   Darum ist   weiterhin vorge-    schlagen worden, die gesamte SÏule in   einzelne hin-    tereinanderliegende TeilsÏulen zu unterteilen, zwischen denen sich Kammern befinden, in welchen ein gewisser Ausgleich der durch die   Unregelmässig-       keiten der Poren. bewirkten störenden Ungleich-      mässigkeiten erfolgen    kann.



   Alle diese Massnahmen n reichen aber nicht aus, um bei einer Anordnung den Trenneffekt zu   errei-    chen, der dem theoretisch Möglichen entspricht, beispielsweise die pro   Längeneinheit    sich ergebende   theoretischNe    Zahl der B¯den einer   Trennsäule.    So ergibt sich bei den bekannten Anordnungen f r eine Vergr¯¯erung der wirksamen LÏnge keineswegs eine gleichgro¯e Vergr¯¯erung der Trennwirkung, sondern es nimmt im allgemeinen der Trenneffekt je LÏngeneinheit mit steigender   Länge der Trennsäule    ab.



   Die vorliegende Erfindung verbessert dieses Verfahren, bei welchem zur Trennung von Stoffen durch   Gegenstromwanderung    im elektrischen Feld eine diesem Feld unterworfene Lösung der zu trennenden Stoffe auf kurze Kammern aufgeteilt ist, welche eine   Invention     berwiegend nur senkrecht zur Richtung des Gegenstromes zulassen und die einzelnen Kammern durch eine gro¯e Anzahl sowohl für den Gegenstrom als auch die zu trennenden Stoffe durchlässiger und in der Grösse praktisch übereinstimmender KanÏle   miteinander    verbunden und ist dadurch gekennzeichnet, da¯ durch Zugabe eines geeigneten Hilfsions zwischen der eigentlichen TrennsÏule und mindestens einer Elektrode die zu trennenden Stoffe   ina      Elektrolytraum    festgehalten werden.

   Die   Erfinzdung betriff, t ferner eine Anordaung    zur Durchf hrung des Verfahrens.



   Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie der nachfolgenden Ausf hrungsbeispiele im einzelnen erlÏutert, wobei die 
Fig. 1 eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens schematisch im Schnitt zeigt.



   Fig. 2 zeigt in Ansicht eine der in dar   Anord-    nung der Fig.   1    verwendeten Trennwände und die
Fig. 3 und 4 zeigen Modifikationen der   Anord-    nung der Fig. 1.



   Die Fig.   1    zeigt eine waagrecht liegende Trenn  saule    mit einem zentralen Rohr 10, auf welches mit verschiedenen Abständen-Trennwände 11, 12 und
13 aufgezogen sind. Der zwischen der   Zuleitungs-    stelle 21   eedreservoir)    und der Kathode liegende, die Trennwände 11 umfassende Teil   wird als   recti-      fier  ,    der zwischen dem Raum 21 und dem Raum
25 liegende, die TrennwÏnde 12 umfassende Raum als ¸stripper¯ bezeichnet. Am Ende ist die SÏule durch die beiden Endplatten 14 und 16   abgeschlos-    sen.

   Das Ganze ist mit einer Hülle 18, beispielsweise eine elastische Haut oder ein dicht auf die Trennplatten passendes Rohr, abgeschlossen, so dass das Ganze einen   robrfömnigen    Trog   bildet. Die Trenn-    wÏnde 12 sind durch Abstandsst cke genau par allel gehalten und bilden so die einzelnen Kammern.



  In den beiden   äussersten Kammern, dem Kathoden-    raum 20 und dem m Anodenraum 22, befindet sich die Kathode 24 und die Anode 26, welche mit einer Stromqu, elle 28 verbunden sind. Durch die TrennwÏnde wird die gesamte Gegenstromsäule in kurze Kammern aufgeteilt, welche eine Konvektion vorzugs   weise nur senkrecht zuz Richtung des Gegenstroms    zulassen. Zur Abführung der durch den   Stromdurch-    gang entstehenden Wärme wird durch das Zentralrohr mittels der Rohrleitungen 30 und 32 ein   Kühl-    mittel   hindurchgeleitet. Desgleichen erfolgt eine Küh-    lung an der Oberfläche der. Hiille 18.

   Der Gegenstrom wird erzeugt dadurch, da¯ im   Kathodenmum    20 aus dem   Varratsgefäss    33 durch die Leitng 34 Losungsmittel zugeführt wird, welches im   Anoden-    raum   22    durch das   tlberlaufrohr    36 in den Auf  fangbehälter 38 abtropft.    Die Zuf hrung der zu   tren-    nenden Stoffe erfolgt in der Mitte der   Trenrnsäule    in den Raum 21   (Feedreservoir) durch    das Rohr   40.      



  Die Entnahme der gegen den Lösungsmittelstrom angereicherten schnellen. Ionen aus dem Kathoden-    reservoir 23   emfolgt    durch das Rohr 42. Die   Ent-    nahme der durch den Gegenstrom mitgeschwemmten langsamen Ionen aus dem   Anodenreservoir    25   er-    folgt   durch das Rohr    44.



   Wird, wie eingangs bereits erwÏhnt, eine schwache SÏure,   beispialsweise verdünnte Essigsäure, verwen-    det, so. enthÏlt die nach dem Durchlaufen des zwi  schen      Anodenreservoir    25 und Anodenraum   22    gelegenen   Entiönerteile    13 in den Anodenraum 22 gelangenden Säure keine fremden Ionen mehr. Die sich im Behälter 38 sammelnde SÏure kann dann mittels einer Pumpe 46 über die Rohrleitung 48 wieder dem Vorratsbehälter 33   zugefiihrt    werden.



     DieeinzelnenKammernsindnundurch    eine grobe Anzahl sowohl für den   Gagenstrom. als    auch für die zu trennenden Stoffe durchlässiger und in der Grösse  bereinstimmender KanÏle miteinander verbunden. Die Trennwände bestehen also aus fein  porigem    Material,   beispielsweise engmaschigem Sieben.   



  Die einzelnen Maschen des Siebes bilden Kanäle, deren Länge und Durchmesser soweit als möglich  bereinstimmen oder h¯chstens geringf gig von einem Mittelwert abweichen.



   Fig. 2 zeigt eine solche Trennwand in der   Seiten-    ansicht. Sie besteht aus einer undurchlässigen   Trag-    platte 60 mit einer Bohrung 62 in der Mitte zur Aufnahme des zentralen Rohres. Der grösste Teil der übrigen Fläche der Trennwand ist durchbrochen und die Durchbrüche 64 sind mit feinmaschigem Siebstoff, beispielsweise aus Nylon, überzogen.



   Die zu trennenden Stoffe werden, wie bereits erwähnt, dem Feedreservoir 21 durch die Zuführung 40 etwa in der Mitte der Säule zugeführt. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes wandem nun die schnelleren Ionen entgegen dem Strom und gelangen bis zu der Kammer   23,    in der sich die Entnahmeleitung 42 befindet. Die langsameren Ionen werden mit dem Strom   mitgeschwemmt    und gelangen in den Raum 25, in dem sich die   Abnahme-    leitung 44 befindet. In den Zwischenräumen zwischen den einzelnen TrennwÏnden entsteht durch die   Erwärmung (Strömungswirbel    usw.) eine   Konvek-      tionsbewegung senkrecht    zur Rohrachse.

   Diese wird dadurch hervorgerufen, dass man durch Kühlung an der Aussenhaut 18 und im Zentralrohr 1Q ein   Tem-    peraturgefÏlle senkrecht zum Gegenstrom erzeugt.



  Diese Konyektion bewirkt nun eine ständige Vermischung der Flüssigkeit in der Kammer und beseitigt all e Unregelmϯigkeiten in der Gegenstromgeschwindigkeit, die nach dem Passieren der benachbarten TrennwÏnde auftreten k¯nnen. Die Fl ssigkeit str¯mt also wieder mit gleichmϯiger Konzentration und Geschwindigkeit in die Kanäle der nächsten Trennwände ein. Der Abstand zwischen n den einzelnen Trennwänden darf nicht zu klein sein, um das Auftreten dieser Konvektion zu fördern. Im allge  meinenistder    Abstand zwischen den Trennwänden ein Mehrfaches der WandstÏrke ihres por¯sen Teils.



  Ausserdem ist die erforderliche Länge der Kammern abhängig vom Durchmesser der Säule. So sind beispielsweise bei Anlagen mit einem Aussendurchmesser von 80 mm Abstände der Trennwände von 1-2 mm erforderlich.



   Durch das   Hintereinanderschalten von Konvek-      tionskammem    und Trennwänden aus gleichzeitig für den Gegenstrom und die zu trennenden Stoffe durch  lassigem      feinporigem    Material wird eine sehr grosse Gleichmϯigkeit des Gegenstroms und der Ionenwanderung erzielt, so dass die für die Trennung erforderliche Beziehung zwischen Gegenstrom und   lonenigeschwindigkeit    praktisch an allen Teilen der SÏule eingehalten wird. Unvermeidliche durch die Herstellungsgenauigkeit der Poren (Maschenfeinheit   der-Siebe) gegebene Schwankungen gleichen sich    in dem dazwischenliegenden Konvektionskammern wieder aus.

   Dadurch werden Unregelmϯigkeiten ver   mieden,    die bei lÏngeren, nicht unterteilten Säulen dadurch auftreten, dass durch Abweichungen der   Porendichten    einmal aufgetretene Unterschiede sich weiter   potenzieren.    Gleichzeitig wird durch die Verwendung von   Material, dessen Poren sehr gleich-    mϯig sind, das Auftreten solcher störender Effekte grundsätzlich klein. gehalten. Auf diese Weise wird erreicht, dass der erreichbare   Trenneffekt sich    bei Vergrösserung der LÏnge der Trennsäule proportional vergrössert. Die theoretische Bodenzahl ist sehr hoch und bleibt bei einer Vergrösserung proportional zur Länge der Säule.



   Wie die Fig.   1    zeigt, ist die waagrecht liegende SÏule nur bis zu einer bestimmten Höhe gefüllt und die Trennwände sind oberhalb des   Flnissigkeitsspie-    gels undurchlässig. In diesem Raum können sich allfällig entstehende Gasblasen sammeln und können nicht mehr störend, beispielsweise durch Verstopfen von Poren   usw.,    auf den Trennvorgang wirken.



   Die durch die Trennwände 13 gebildeten Kammern zwischen der Kammer der Entnahmer¯hre 44 und dom Anodenraum 22 bilden den   Entionerteil.   



  Hier tritt, wie bereits erwähnt, im stationären Zustand bei Anwendung einer schwachen Saure (bzw.



  Base) eine Erhöhung der Feldstärke ein, was dazu f hrt, dass im Entionerteil die Geschwindigkeit auch der langsameren Ionen gr¯¯er ist als die   Geschwin-      digkeit    des Gegenstromes. Es gelangen also auch die langsamen Ionen nicht in den Anodenraum 22, so dass die   durch die Überlaufleitung    36 entweichende Flüssigkeit reines Lösungsmittel ohne Gehalt. an zu trennenden Stoffen ist. Dieses kann jetzt wieder ohne Störung des   Trenneffektss    im Kathodenraum   zxiige-    setzt werden. Die Anlage arbeitet also   ohne Chemi-       kalienverbrauch und mit einer Flüssigkeitsmenge,    welche kaum den Inhalt der SÏule  bersteigt.



   Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher im   Entionerteil    durch eine   Zusatzelektrode      80    ein zu  sätzlicher Strom erzeugt    wird. Die   HUfselektrode    ist über eine Stromquelle   82    mit der Anode 26   verbun-    den. Die Anordnung stimmt ansonst mit der   Anord-    nung g der Fig.   1    überein, wobei der tbensichtlichkeit halber in der Zeichnung die Einrichtung   zur. Riick-    führung der Gegenion weggelassen wurde. Diese Ein  mohtuing    wird bei   Verwendung starker Säuiren (bzw.   



  Basen) als Gegenion benutzt.   



   Da der Trenneffekt bzw. die Geschwindigkeit des Stofftransportes proportional der Stromstärke und    anderseits proportional dem Molenbruch der im Lö  sungsmittel    enthaltenen Stoffe ist, ergibt sich f r einen bestimmten erwünschten Stofftransport ein um so geringerer   erforderlicher Stromvenbmauch, je höher    der Molenbruch ist. Man kann also zur   Stromerspair-    nis die gesamte Anordnung aus mehreren in Kaskade geschalteten Elementen aufbauen.

   Es ist aber auch   möglich, eine einzige Trennsäule    mit konstantem Quersohnitt zu verwenden und mehrere Hilfselektroden nach Art der in der Fig. 3 gezeigten Anordnung anzubringen, durch welche man die Stromstärke gegen die Enden der SÏule hin anwachsen lässt, und   die Stromstärke-damit    den an den verschiedenen Teilen der SÏule   herrschenden Molanbmch anpasst.   



     Die Geschwindigkeit des Gogenstroms    ist in der ganzen Säule konstant, die Gesamtkonzentration sinkt an den Teilen mit geringerer Stromstärke, so dass die Einstellzeit der ganzen Anordnung kleiner wird. Eine solche Anordnung ist erheblich einfacher als die Kaskadenschaltung mehrerer Säulen.



   Die Fig. 4   zeigt eine vereinfachte Kaskadenanord-    nung, bei der die   Kaskadenwirkung durch Änderung    der Stromstärke lÏngs der SÏule in nur einer Stufe   er-    folgt. Die Anordnung weist im Vergleich zu der An   ordnungderFig.leinezweite,mitdenTrennwänden 15 versehene Gegenstromstrecke auf, dievon derStrom-      que, le    92 gespeist wird. Die Stromkreise der beiden Stromquellen 28 und 92 besitzen im Raum 91 eine gemeinsame Elektrode. Der Energieverbrauch pro am Kolonnenlänge, sowie die Konzentration in den von der Stromquelle 92   gespeisten Teil der Kaskaden-    anordnung ist nur halb. so gro¯ wie in dem von der Stromquelle 28 gespeisten Teil.

   Dadurch wird der gesamte Energieverbrauch sowie die Einstellzeit der Anordnung kleiner als die einer   einfachen Säule ge-       mässBig.l,diedengleichenTrenneNekterzielt.Am    günstigsten wäre es nach der Theorie der Kaskade, den Strom   kontinuierlich dem sich entlang der Saule      ändernden Molenfbiach anzupassen. Dies eongibt    aber eine. sehr komplizierte Anordnung, so   diass      man, sikh    meist mit dem Kompromiss nur zweier ader sehr   weniger Kaskadenstufen begnügt.    In der in Fig. 4 dargestellten Anordnung wird beispielsweise eine Mi  schung,    welche einen Gehalt von 72% einer Sorte enthÏlt, angereichert.

   Im Raum 91'ergibt sich eine Reinheit von 89%, im Kathodenraum 23 dagegen von   96%, wahrend    das urspr ngliche Gemisch im Anodenraum 25 auf 64%abgereichert ist.



   Es folgen einige Beispiele durchgeführter Trennungen nach dem erfindungsgemϯen Verfahren.



   Beispiel 1
Zur Trennung von Stickstoffisotopen wurde eine   Tcemikolonne verwendet,    die im grundsÏtzlichen Aufbau der Anordnung der Fig.   1    entsprach und die die folgenden charakteristischen Werte aufwies : Durchmesser   4    cm Ktihlrohrdurchmesser 1, 1 cm Gesamtlänge 14, 7 cm Länge des Kathodenraums (20) 3,0 cm             Kathodenreservoirs    (23) 3, 0, cm  ¯ ¯ Trennteils (11+21+12) 5,9 cm  ¯ ¯ Anodenreservoirs (25) 2, 5   cni,       ¯ ¯ Entioners (13) 1, 5 cm  ¯ ¯ Anodenraums (22) 1, 8 cm Plattenzahl des Trennteils 28         pro cm des Trennteils 4, 75   Pl/cm     ¯ des   Entioners 6    SichtflÏche der Siebe 4, 65 cm2  Die Betriebsbedingungen waren wie folgt :

   StromstÏrke 0, 775 A Gegenstrom 5, 82   cms/min      Konzentration des Gegenstroms an   
Essigsäure 0, 50 Mol/l Konzentration der zu trennenden
Ionen im Apparat 0, 05 Mol/l Mittlere   Betr. iebstemperatur 88     C Spannung ohne Entioner 143 V    s-am Entioner    98   V    Die Dicke der Trennplatten betrug 0, 6-0, 8 mm, die Siebe waren mit Nylonnetz von 50 Á Maschenweite und 38% SichtflÏche  berzogen.



   Die Trennung von   Stickstoffisotopen    beruht bei diesem Beispiel auf den verschiedenen Bewegliche keiten der isotopen   NH4-Ionen. Der t5N-Gehalt    des verwendeten Ammoniums betrug 2,   941)/o 15N.    Der Apparat wurde     geschlossen      laufengelassen, das heisst es wurde weder Stoff zugefügt noch   entnom-      men. Von    Zeit zu Zeit wurden an beiden Enden Proben entnommen und   analysiert.

   Die Trennung Ay      (Unte, rschied des Molenbruches y zwischen    KR und AR) betrug nach verschiedenen Stunden :   h ?γ Trennfaktor   
EMI4.1     

6, 5 0,   450/o    1, 168
24, 5 1, 16% 1, 504
100 1,   60 4/o    1, 76
Aus diesen Daten lässt sich der Untersohied der Beweglichkeit der beiden Isotopen abschätzen. Er   baträgt    danach : e= 1, 3.10-3. Die Trennung nach
100 h entspricht [wegen der Beziehung q =   (1+@)b]    428 Böden oder für den Trennteil einer Bodenzahl von 72, 5 b/cm.



   Beispiel 2
Zur Trennung von   Stickstoffisotopen    wurde eine e Treninkolonne verwendet, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau der beim Beispiel   1    verwendeten entsprach, die aber die folgenden abweichenden   charakteristi-      schen    Werte und Betriebsbedingungen aufwies :

   Durchmesser 4, 0 cm m   Kuhlrohrdurchmesser 1, 1 cm    GesamtlÏnge 19, 7 cm Länge des   Kathodenraums    (20) 3, 8 cm  ¯ ¯ Kathodenreservoirs (23) 3, 8 cm  ¯ ¯ Trennteils (11+21+12) 10, 8 cm  ¯ ¯ Anodenreservoirs (25) 1, 5 cm  ¯ ¯ Entioners (13) 2, 0 cm    :      o    Anodenraums (22) 1, 1 cm m Plattenzahl des Trennteils 12 pro cm   des Trennteils 1, 1 Pl/cm       :

      des Entioners 4 Sichtfläche der Siebe 1, 0 cm2 Stromstärke 0, 084 A Gegenstrom 0, 702 cm3/min Konzentration des   Gegenstroms    an
EssigsÏure 0, 0504   Mol/l    Konzentration der zu trennenden
Ionen im Apparat 0, 05   Mol/l    Mittlere   Betriebsbemperatur 19  C    Spannung ohne Entioner 181 V  ¯ am   Entioner    120 V
Die Trennplatten entsprachen sonst den im Beispiel 1 verwendeten.



   Die Trennung von   Stickstoffisotopen beruht    bei diesem Beispiel auf dem Austauschgleichgewicht :
15NH3 aq + 14NH.4 = 14NH3 aq + 15NH4.



   Nach Urey   beiträgt die Gleichgewicbtskonstante    bei 25¯C: K = 1, 028.



  Die Geschwindigkeit und Konzentration des   Gegen-    stromes ist so eingestellt, dass im Apparat das VerhÏltnis von NH3 zu NH.4 gerade 1 :   1    beträgt. Damit sich das   NHg nicht verflüchtigen kann,    ist der Apparat nach oben   abgesoblossen.    Es darf natürlich auch kein NH3 in den Kathodenraum gelangen, da es dort durch den entweichenden Wasserstoff ausgewaschen würde. Um dies zu verhindern, sind zwischen K und KR drei Trennplatten eingefügt.



  Dann wird der Kathodenraum mit Ionen gefüllt, die viel rascher wandern als der Stickstoff, in diesem Fall K Ionen, so dass kein Stickstoff   nach K gelan-      gon    kann. Der 15N-Gehalt der Ausgangslösung betrug 2, 94%15N. Im geschlossenen Betrieb wurden folgende Trennungen festgestellt :

   h y Trennfaktor q
23,   25    1, 82% 1, 8
143 4, 12% 4,   22   
Beispiel 3
Die in Beispiel 1 und 2 verwendete Apparatur mit den folgenden charakteristischen Werten Durchmesser 4, 0 cm m   Kühlrohrdurchmesser    1, 1 cm Gesamtlänge 11, 3 cm m Länge des   Kathodenraums      (20)    2, 2 cm    Kathodenreservoirs (23)    2, 2 cm  ¯ ¯ Trennteil s (11+21+12) 4, 4 cm  ¯ ¯ Anodenreservoirs (25) 1, 9 cm m    Entianer, s (13) 2,    4 cm  ¯ ¯   Anodenraums      (22)    1, 5 cm 
Plattenzahl des Trennteils 18  ¯ pro cm des Trennteils 4,1 P1/cm  ¯ des Entioners 5
Sichtfläche der Siebe 2, 0   cm2   
Stromstärke 0, 516 A
Gegenstrom 2,

  00 cm3/min
Konzentration des Gegenstroms an
EssigsÏure 0, 50   Mol/l    Konzentration der zu trennenden.



   Ionen im Apparat 0, 10 Mol/l Mittlere   Betriebstemperatur 55     C Spannung ohne Entioner 104 V  ¯   am Entioner 89 V    dient bei diesem Beispiel zur Trennung von Rubidium Isotopen auf Grund der verschiedenen Beweg  lichkeit    der isotopen Rb-Ionen. Der Apparat wurde mit gewöhnlichem   Rubidium geifüllt. Im geschlos-    senen Betrieb wurde folgende Trennung erhalten :    h ?γ Trennfaktor    q
12, 6 2,1% 1, 112
47,   6 3, 1  /o    1, 167   101,    1 3,3% 1, 177
Aus diesen Daten findet man f r den Unter  schied,    der Beweglichkeiten : e = 1,0.10-3; die Tren  nung entspricht also    163 B¯den oder 37 b/cm.



   Bei der Trennung von   Rubidiumisotopen nach      3er    Methode von Ramirez   (Helvetica    Chmica Acta, Vol.   XXXVI,      Fasc.    5) wurde in einer   Amtage    von    1      m Länge ein Tremnfaktor    von nur   q =    1,   084       (?γ=1,6%) erhalten   ; die 22mal längere Anlage   liefert    also nur eine halb so grosse Trennung wie   unser Apparat   
Beispiele   4,      5    und 6
Das Verfahren dient bei diesen Beispielen zur    Trennung von Caicium    und Strontium.

   Die Trennung beruht auf der verschiedenen Beweglichkeit des Ca   @-    und   des Srw-Ions.    In den folgenden Versuchen enthÏlt die   Antage keinen Entioneirteil, viehnehr    wird die   
Anode ständig mit Lösung von der Ausgangskon-    zentration gesp lt.



   Der Apparat enthÏlt am   Anfang 10 /o    Sr und   90 /o    Ca. Der Unterschied der Ionenbeweglichkeit von Ca" und Sr" betrÏgt unter unseren Versuchs   bedingungen @ = 0,036. Nachdem sich der Appa-    rat eingestellt hat, das hei¯t, wenn der Molenbruch in KR sich nicht mehr Ïndert, wurden, folgende Tren  nungen    gefunden :
Trenn-Boden Beispiel y (KR) dy faktor q-zahl b
4 72, 7 62, 7   23,      5 88   
5 36, 0 26,   0    4,   8 45   
6 45, 0 35, 0 6,   97 53   
Veruche 4 und 5 zeigen, da¯ die Bodenzahl genau proportimal der Länge des   Trennteils (Zahl dar      Trennptatten) ist.   



   Die charakteristischen Daten der Apparatur sind folgende:
Beispiel 4 Beispiel 5 Beispiel 6
Durchmesser 4, 0 cm 4, 0 cm 8, 2 cm
K hlrohrdurchmesser 1, 1 cm 1, 1 cm   2, 2    cm    Gesamtlänge 7, 6 cm7,    0 cm 7, 1 cm
Länge des   Kathodssnraums    (20) 3, 05 cm 3, 05 cm 2, 5 cm m    Kathodenreservoiirs (23)    3, 05 cm 3, 05 cm 2, 5 cm  ¯ ¯ Trennteils   (11+21+12)    1, 1 cm 0, 5 cm 0,90 cm                  Anodenraums    (22) 3, 45 cm 3,45 cm 3, 8 cm
Plattenzahl des   Trennteils 8 4 4            pro cm des Trennteils 7, 3 P1/cm 8,0 P1/cm 4, 5 Pl/cm
Sichtfläche der Siebe 4, 65 cm2   65 ans21,    0 cm2.



   Stromstärke 0, 418 A 0, 418 A 1, 17 A
Gegenstrom 1, 70 cm3/min 1,70 cm3/min 4, 7 cm3/min
Konzentration des   Gegenistroms    an
Essigsäure 0, 28 Mol/1 0, 28 Mol/1 0, 28 Mol/1
Konzentration der zu trennenden
Ionen im Apparat   0,      05    Mol/1 0,05 Mol/1 0, 05 Mol/1 Mittlere   Betriebstemperatur 37  C 37  C 30     C   Spannung ohne Entioner    78 V 78 V 56 V 
Beispiel 7
Das erfindungsgemässe Verfahren diente zur An   reicherungeinerantibiotisohwirksamemKomponente    aus einem Gemisch organischer Kationen. Die aktive Verbindung gehört zu den schnelleren Kompo  nenten    des Gemisches und reichert sich so gegen die Kathode hin an.

   Um eine Zorstörung der   Sub-      stanz    an der Kathode zu vermeiden, wurde die TrennsÏule am oberen Ende mit einem   Entionerteil    versehen. Die   Apparatur entspricht im pmnzipiellen    Aufbau der in Fig.   3-gezeigtenAnordnung,    mit dem Unterschied, dass zwischen Raum 20 und Raum 23 mehrere Platten eingefügt sind, welche den oberen   Entionerteil    bilden.



   Am   umtem    Ende dieses oberen   Entionerteüs,    also zwischen   oberem Entioneiiteil und eigentlicher Trenn-    säule, wurde als Hilfsion Na+ in Form einer 0, In Na  triumacetatlösung zugetropft.    Das   Natrium-Ion    wandert schneller als sämtliche Kationen des Gemisches, es übernimmt die   Katioaen-Stromleitumg    im   Paume    vor der Kathode. Die organischen Kationen wandern nur bis zum unteren Ende des Natrium-Ionen enthaltenden Trogabschnittes, kommen also nicht mit t der Kathode in Berührung.



   Der Zufluss der   Natriumacetadosung wurde von    einer kleinen LeitfÏhigkeits-Me¯zelle am unteren Ende des obern Entionerteils automatisch gesteuert. wird   zuviel Natriumaoetat zugetropft, so. gelangen      Natrium-Ionen auch    in den Trennteil, dadurch steigt die LeitfÏhigkeit an der Me¯stelle, die   Natriumacetat-    Zufuhr wird unterbrochen. Mit der Zeit wandern die Nabrium-Ionen zur Kathode, wo sie von der Kathoden-Sp lung zum Teil entfernt werden. Die L¯sung in der Messzelle verarmt an   Natrium-Ionen,    die Leitfähigkeit sinkt, worauf   die Natriumacetat-Zufuhr    erneut geöffnet wird. Auf diese Weise kann die
Grenze zwischen organischen Kationen und dem Hills-Ion Na+ in einem bestimmten Abstand von der Kathode festgehalten werden.



   Die charakteristischen Daten der Apparat lauten : Durchmesser der Platten 4, 0 cm K hlrohrdurchmesser 1,2 cm.



   Gesamtlänge 17 cm
Sichtfläche der Siebe 1, 8 cm2 Plattenzahl pro cm 3, 3   Plattenzahl des obern Entioneils    6 Plattenzahl des   Trennteüs    24 Plattenzahl des untern Entionerteils 6 Stromstärke im   Tmennteil    55 mA Stromstärke im   untern      Entionerteil    90 mA Gegenstrom. 0, 65 cm3/min Konzentration des Gegenstroms an
Essigsäure   0,    3n   Vorratslösiung des Hilfs-Ions :

         0,    In Na-Acetat in 0,   3n Essigsäure    Konzentration der zu trennenden
Substanz im Trennteil 0,   5  /o    Spannungsabfall am Trennteil 160 Volt Mittlere   Betriebstempenatur      18 C   
Um die maximal erreichbare Anreicherung der   aktivenKomponenteabzuklären,wurde    die Apparatur vorerst geschlossen betrieben. Der Trennteil wunde gefüllt mit einer 0, 5%igen L¯sung des Gemisches in 0, 3n EssigsÏure.   1    mg der   Ausgangs-    substanz hatte eine   Aktivität    von 23%, bezogen   au,    eine durch Papierelektrophorese gereinigte Standardprobe von 100%.

   Nach 24 Stunden Betrieb zeigte eine nahe dem oberen Ende des Trennteils   entnommeneProbeeineAktivität    von 100%, eine Probe aus dem untem Drittel des Trennteils dagegen eine Aktivität von nur   7  /o.   



   In der weitoren   Aufarbeitungwird    die aktive Substanz aus der wässrigen Lösung extrahiert. Es stört deshalb nicht, wenn bei der kontinuierlichen Entnahme etwas   Natriumaeetat    aus dem obern   Entionerteil    mit in das entnommene Produkt gelangt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPR¯CHE I. Verfahren zur Trennung von Stoffen durch Gegenstromwanderung im elektrischen Feld gemäss Patentanspruch I des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zugabe eines geeigneten HHfsionE zwischen der eigentlichen Trennsäule und mindestens einer Elektrode die zu trennonden Stoffe im Elektrolytraum festgehalten werden.
    II. Anordnung zur Trennung von Stoffen durch Gegeinstromwandorung im elektrischen Feld gemäss Patentanspruch II des Hauptpatentes zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I hiervon, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Hauptelektroden (24, 26) mindestens eine wei- tere Elektrode als Hilfselektrode (80, 93) angeord- net ist, deren Potential zwischen dem der beiden Hauptelektroden liegt.
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