DE2115032A1

DE2115032A1 - Vorrichtung für Zentrifugen zum Trennen der Phasen bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion

Info

Publication number: DE2115032A1
Application number: DE19712115032
Authority: DE
Inventors: Ivan Dipl.-Chem. Sofia; Stoeppler Markus Dr. 5170 Jülich. M G04b 19-22 Havezov
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1971-03-29
Filing date: 1971-03-29
Publication date: 1972-10-05
Also published as: DE2115032C3; US4203840A; GB1345679A; DE2115032B2

Description

Kernforschungsanlage iiülich Gesellschaft mit beschränkter üaftung

Amtl. Aktz: P 21 15 032.3

Vorrichtung für zentrifugen zum Trennen der Phasen bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für zentrifugen zum Trennen der Phasen bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion.

Vorrichtungen zum Trennen der Phasen bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion sind bekannt. So gehört zum bekannten Stande der '.Technik der sogenannte Scheidetrichter. Seine Vorzüge sind die einfache und preiswerte Ausführung, außerdem die Tatsache, daß es möglich ist, durch seine Verwendung sowohl Phasen zu vermischen als auch zu trennen (vergl, zum Beispiel G.ü. Morrison, u. Freiser, Solvent Extraction in Analytical Chemistry; J. Wiley & Sons, "new York, 1957 und CM. Ambler F.W. Keith, Technique of Inorganic Chemistry, Interscience, 1956$ Vol· 3 Ch. ¹U. Seine Trennwirkung ist jedoch verhältnismäßig gering, da durch Verwendung des Scheidetrichters nur Verteilungskoiffizienten • zwischen etwa 0,05 und 20 bestimmbar sind. Man hat daher die Irennwirkung des Scheidetrichteres durch die Verwendung von Phasentrennpapieren zu verbessern versucht* Damit konnte die Bestimmbarkeit der Verteilungskoeffizienten auf etwa 10 ^J bis 1Q^ erhöht werden CG.ü. Morrison, M, Freiser, Solvent Extraction in Analytical Chemistry} J. Wiley & Soas, New York» 195? und CM. Ambler, F.W. Keith, Technique of Inorganic Chemistry, Interscience, 1956_f Vol. 3 Ch. Λ;, wachteilif ist jedoch bei dieser Maßnanme, daß die Adsorption mehrwertiger Ione* auf dem als Filter verwendeten Phasentrennpapier in einer Heihe von Fällen niqht vermeidbar ist. Bei Spurenanalysen ist diese bekannte Maßnahme daher nicht oder nur in sehr eingeschränktem Umfang verwendbar. Eg ist auch schon bekannt, eine Phasentrennung durch zentrifugieren der

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zu trennenden Phasen in Bechern aus verschiedenartigen Werkstoffen, wie Glas, Quarz, Metall, Kunststoff oder dergleichen, vorzunehmen. Falls hierbei Zentrifugen mit einer Beschleunigung 2z 2.000 g verwen- ^:

det werden, ist dadurch eine recht gute Trennung der Phasen erzielbar.

-3 3 Auf diese Weise sind Verteilungskoeffizienten zwischen 10 und 10 bestimmbar. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß Proben der leichteren und somit der oberen' Phase zwar weitgehend frei von Anteilen der schwe- ' reren, also der unteren, Phase sind. Will man jedoch eine Probe aus der unteren Phase entnehmen, so läßt sich eine Verunreinigung durch die obere Phase dabei nie ganz vermeiden. Schließlich ist es auch schon bekannt, zur kontinuierlichen Phasentrennung computergesteuerte Zentrifugen zu verwenden (R.E.Treyball, Liquid Extraction, McCraw Hill Book Co, New York 19&3)· Bei diesen Zentrifugen ist eine Trommel mit senkrechter Rotationsachse zur Phasentrennung vorgesehen. Die schwerere Phase .sammelt sich dabei an de.r .leripnerie der Trommel an und wird dort abgezogen,"die leichtere Phase dagegen in dem zur Mittelachse' benachbarten Bereich und kann dort entnommen werden. Diese Trennzentrifugen haben eine große Trennleistung.- Die erzielbaren Verteijungs-

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koeffizienten liegen zwischen 10 und 10 . Diese Trennzentrifugen erfordern jedoch einen hohen technischen Aufwand. Ihr Einsatz ist nur im kontinuierlichen Betrieb möglich. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Systeme mit langsamer Einstellung des Gleichgewichts nur unter Schwierigkeiten untersucht werden können· Wegen des großen Arbeitsvolumens dieser bekannten Trennzentrifugen müssen pro Versuchsreihe verhältnismäßig hohe Aktivitäten des jeweils verwendetet Radionuklide - max» bis 50 mCi - eingesetzt werden. Hinzu kommt, daß wegen der in diesem Falle unvermeidbaren Kontamination der verhältnismäßig teueren Bauteile dieser

bekannten Einrichi beschränkt ist od<

;ung der Anwendungsbereich ajuf kurzlebige Radionuklide

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r ein Ersatz der kontaminierten Teile notwendig ist,

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der recht kostspielig ist. Ein weiterer, den Bedürfnissen der Praxis vielfach nicht gerecht werdender Nachteil besteht schließlich darin, daß diese bekannten Einrichtungen für analytische Untersuchungen an Einzelproben nicht geeignet sind·

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung für Zentrifugen eum Trennen der Phasen bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion fcu schaffen, die einfach in ihrer Ausführung und deren Herstellung sehr wirtschaftlich ist, die für die extraktive Trennung hochaktiver fiadio-Nuklid-Getnische in bleiabgeschirmten Analysenzellen geeignet ist und die diskontinuierliche Bestimmung von Verteilungskoeffieienten erlaubt·

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein an sich bekanntes Zentrifugiertefaß, dessen offenes Ende Kittele «ines Stopfens aus einem geeigneten Kunststoff, wie Polyäthylen oder dergleichen, verschließbar ist, wobei der Stopfen von einem naheeu der I£nge de* Zentrifugiergefäßes entsprechenden beidseitig offenen Rohr durchdrun- < gen ist, an dem dem verschlossenen Ende des Zentrifugiergefäßes augekehrten Ende mittels eines unter der Wirkung der Zentrifugalkraft die Öffnung des Rohres freigebenden Pfropfens verschließbar ist»

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung 1st la der Belohnung dargestellt unc wird im folgenden näher beschrieben·

Mittels der Vorrichtumg gemäß «tr Erfindung wurde tiat Reibt von Verteilungekoeffisientta for praktisch trägerfrties ^⁰ Sr/^ϊ «wischen sals- oder salpetersäure» Lösungen und Gemischen von Tetrachlorkohlenstoff mit Methylisobutylketon bestimmt· Dabei wurden Werte bis bu 1 · ΛΌ reproduzierbar gemssen* Der Pekontaminatioasfaktor für die schwerere Phase war somit & 10 ·

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Die erforderliche Durchmischung der Phasen erfolgt zunächst im Zentrifugiergefäß 1· Das kann beispielsweise durch Schütteln oder durch Verwendung eines Vibrators geschehen. Anschließend wird das Zentrifugiergefäß in eine in der Zeichnung nicht dargestellte Zentrifuge eingesetzt, wobei es ohne weiteres möglich ist, das Zentrifugiergefäß in Zentrifugen mit Beschleunigungen, die oberhalb 1O»DOO g liegen, einzusetzen. In diesem Falle muß dafür Sorge getragen werden, daß das Zentrifugiergefäß I aus einem geeigneten widerstandsfähigen Werkstoff, wie Polyäthylen oder dergleichen, besteht· Anschließend wird mittels eines bekannten pneumatischen Pipettiersystems - zweckmäßig mit eingesetztem Filter, um Störungen durch Kontamination und Lösungsmitteldampfe au vermeiden ein Aliquot der oberen Phase entnommen und dieses Aliquot gemessen. Im Anschluß daran wird das offene Ende des Zentrifugiergefäßes I mittels eines von einem Rohrstück III durchdrungenen Stopfen II verschlossen« Als Werkstoff für den Stopfen und für das Rohrstück hat sieh Polyäthylen als sehr zweckmäßig erwiesen· Das Rohrstück III ist feo lang, daß eines seiner beiden Enden bis in die Nähe des Bodens 4es Zentrifugiergefäßes I reicht. Das Rohrstück III ist an seinen in das Zentrifugiergefäß I hineinragenden Ende mittels «ines Pfropfens tv verschlossen, der zweckmäßig aue einem unter der Warenbezeichnung Teflon bekannten Kunststoff oder aus einem mit diesem Kunststoff beschichteten Btahlpfropfen besteht» Durch diesen Verschluß wird verhindert, daß beim Einführen des Rohres III Teile der leichteren Phase an den in die schwerere Phase hineinragenden Ende zurückgehalten werden· Anschließend wird ein eweites Mal zentrifugiert* Dabei wird der Pfropfen IV unter der Wirkung der Zentrifugalkraft aus de« Rohretüek III herausgedrückt, eo daß die schwerere phase littgehindert in das RohretUck Ht eintreten kann. Daran anschließend wird mittels eines Pipettiersyeteme »us dem Rohrstück III ein Aliquot der unteren Phase entnommen* Das geschieht Bweckmäßig in der Weise, daß ein Pipettiersystem mit austauschbarer

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Spitze verwendet wird-, wobei an der Spitze ein dünner Schlauch, beispielsweise aus Polyäthylen befestigt ist, der in das Bohrstück III zur Entnahme des Aliquots eingeführt wird.

Mittels der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, in diskontinuierlichem Betrieb Verteilungskoeffizienten von 10 bis 10 zu bestimmen. Bei der Untersuchung von'Radionukliden werden je Versuch praktisch nicht mehr als 10 ,uCi benötigt. Ein weiterer Vorzug der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß es ohne weiteres möglich ist, die Trennoperation in Blei-Analysenzellen durchzuführen, und daß wegen der preiswerten Ausführung der Einzelteile bei radiochemischen Routinebestimmungen kontaminierte Teile verworfen werden können, weil ihr Ersatz nur geringe Kosten verursacht. Ein großer Vorzug ist schließlich auch, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung bei Untersuchungen mit langlebigen Radionukliden und/oder langsam verlaufender Gleichgewichtseinstellung anstelle der bisher bekannten Trennzentrifugen verwendbar ist, da bei ihrer Anwendung mindestens die gleichen Trennleistungen erzielt werden.

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Claims

Patentanspruch

Vorrichtung für Zentrifugen zum Trennen der Phasen bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion, gekennzeichnet. durch ein an sich bekanntes Zentrifugxergefäß (I), dessen offenes Ende mittels eines Stopfens (II) aus einem geeigneten Kunststoff, wie Polyäthylen oder dergleichen, verschließbar ist, wobei der Stopfen (II) von einem nahezu der-Länge des Zentrifugiergefäßes (I) entsprechenden beidseitig offenen Sohr (III) durchdrungen ist, an dem dem verschlossenen Ende des Zentrifugiergefäßes (i) zugekehrten-Ende mittels eines unter- der Wirkung der Zentrifugalkraft die Öffnung des Eohres (III) freigebenden Pfropfens (IV5 verschließbar ist.

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