Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do oczy¬ szczania stalych zwiazków halogenowych, zwlaszcza pierwiastków I i II grupy ukladu okresowego oraz indu i talu, wykorzystywane w produkcji wysoko¬ preznych wyladowczych lamp metalo-halcgenko- wych.Znane jest oczyszczanie stalych zwiazków halo¬ genowych na drodze wielostopniowej destylacji prózniowej opisane w ksiazce H. Luxa pt. „Anor- ganisch-chemische ExperirnentielrkLlnst', — Leipzig 1953 r. w rozdziale XII punkcie 11. Do tego celu wykorzystuje sie aparature skladajaca sie z wielo¬ strefowego rurkowego naczynia kwarcowego wla¬ czonego w uklad prózniowy zapewniajacy cisnie¬ nie 10—2 --r-10—3 Tr oraz zewnetrznego pieca elek¬ trycznego umozliwiajacego uzyskanie temperatury destylacji. Naczynie kwarcowe sklada sie co naj¬ mniej z trzech stref destylacji w ksztalcie kulistym, polaczonych odcinkami rurek. Ilosc tych stref zalezy od zanieczyszczen surowca wyjsciowego oraz od szybkosci prowadzenia procesu destylacji. Proces oczyszczania zwiazku prowadzi sie w ten sposób, ze zanieczyszczony zwiazek umieszcza sie w pierw¬ szej strefie kulistej, która odpompowuje sie do cisnienia 10-2 TV^ Nastepnie na wspomniana strefe nasuwa sie piec elektryczny i wlacza jego grzanie, co powoduje przedestylowanie zwiazku do naste¬ pnej strefy z pozostawieniem czesci zanieczyszczen w strefie wyjsciowej, która odcina sie bezposred¬ nio po zakonczeniu tego procesu. Opisany proces 10 15 25 30 destylacji powtarza sie dla kolejnych stref naczy¬ nia kwarcowego z uprzednim odcinaniem stref, w których po destylacji pozostaja zanieczyszczenia.Zasadnicza wada znanego rozwiazania jest niski stopien czystosci otrzymywanych zwiazków wynika¬ jacy zarówno z wlasciwosci znanego procesu des¬ tylacji", jak i z faktu tworzenia sie podczas destylacji zwiazków tlenowo-halogenowych, które w technice lampowej sa traktowane jako zanieczyszczenia pro¬ wadzace do zaklócenia cyklu halogenowego w lam¬ pie i zmniejszenia jej trwalosci. Ponadto brak jest powtarzalnosci uzyskania zalozonej czystosci oczy¬ szczanego zwiazku co wynika z trudnosci w utrzy¬ mywaniu jednakowych parametrów kolejnych eta¬ pów destylacji.Opisane urzadzenie z uwagi na niewielka wydaj¬ nosc jest przeznaczone jedynie do celów laborato¬ ryjnych. Ponadto naczynie kwarcowe ze wzgledu na kolejne odcinanie stref w czasie procesu uczysz- czania nadaje sie tylko do jednokrotnego uzycia.Bla oczyszczania kazdego nastepnego zwiazku musi byc stosowane nowe.Zgodnie z wynalazkiem urzadzenie do oczyszcza¬ nia stalych zwiazków halogenowych pierwiastków I i II grupy ukladu okresowego oraz indu i taiu zawiera uklad prózniowy skladajacy sie zwyklo z pompy obrotowej i dyfuzyjnej, polaczony z co najmniej jednym metalowym reaktorem do prze¬ prowadzania procesu sublimacji, w którym cisnie- 110 319i 110 319 4 nie wyjsciowe przed rozpoczeciem procesu subli- macji wynosi co najmniej 10—4 Tr.Kazdy z zastosowanych reaktorów, korzystnie wykonanych ze stali kwasoodpornej jest przewi¬ dziany do umieszczenia w nim tylko jednego ro¬ dzaju zwiazku celem przeprowadzenia procesu su¬ blimacji i sklada sie z korpusu w ksztalcie wydra¬ zonego cylindra z wywinieta kryza, przykrytego pokrywa w ksztalcie dysku polaczona z korpusem przy pomocy zamka próznioszczelnego. W pokrywie reaktora jest zamocowany kondensor w ksztalcie wydrazonego cylindra, wewnatrz którego znajduje sie miernik temperatury, korzystnie termometr. fej^or^je^^umieszczony w osi korpusu nad ivkwarcowym, ^v którym znajduje sie oczysz- zwiazek. Tygiel jest zaopatrzony w pokrywe najmniej jednym otworem, bezposrednim sasiedztwie tygla w dnie kor- J£&t; zamoj20wany miernik temperatury, ko¬ rzystnie termopara Pt-Rh-Tt, siegajaca do polowy wysokosci tygla. Wewnetrzna powierzchnia kor¬ pusu oraz zewnetrzna powierzchnia kondensora sa pokryte warstwa wykladziny kwarcowej. Czesc reaktora zawierajaca pokrywe jest chlodzona, ko¬ rzystnie woda na wysokosci 1/3 reaktora, natomiast pozostala czesc reaktora jest zaopatrzona w zamo¬ cowany ruchomo, nakladany piec do wygrzewania.W urzadzeniu wedlug wynalazku stale zwiazki halogenowe poddaje sie sublimacji, która prowadzi sie w temperaturze powyzej 300°C, korzystnie w zakresie 400°C±700°C i przy cisnieniu wyjsciowym co najmniej 10-4 Tr. Dla zwiazków wykazujacych wlasciwosci higroskopijne przed procesem subli¬ macji stosuje sie wstepne odwodnienie, korzystnie poprzez wygrzewanie termiczne.Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia uzyska¬ nie duzej powtarzalnosci skladu oczyszczanych zwiazków przy jednoczesnym wysokim stopniu ich czystosci. Pozwala na znaczne skrócenie czasu oczyszczania w porównaniu ze znanymi zestawami dc destylacji wielostopniowej i osiagniecie wydaj¬ nosci niezbednej dla produkcji masowej.Wynalazek jest blizej wyjasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia urzadzenie w schemacie ogólnym, a fig. 2 — reaktor do przeprowadzania procesu sublimacji wraz z nasunietym piecem w przekroju podluznym.Zgodnie z fig. 1 urzadzenie sklada sie z trzech reaktorów R o jednakowej konstrukcji, wykona¬ nych ze stali kwasoodpornej do przeprowadzania procesu sublimacji trzech róznych zwiazków z tym, ze w danym reaktorze oczyszcza sie tylko jednego rodzaju zwiazek. Kazdy z reaktorów R jest zaopa¬ trzony w elektryczny piec G do jego nagrzewania.Piec G zamocowany ruchomo jest nasuwany od dolu reaktora R i siega do 2/3 wysokosci reaktora R. W górnej czesci reaktora R znajduje sie chlod¬ nica W wodna. Reaktory R sa zaopatrzone w od¬ dzielne prózniowe przewody Pi, P2, P3 z próznio¬ wymi kranami K odcinajacymi. Wspomniane prze¬ wody Pi, P2, P3 sa polaczone wspólnym przewo¬ dem P z ukladem U prózniowym. Uklad U próz- zniowy sklada sie z obrotowej pompy PO polaczo¬ nej z dyfuzyjna pompa PD. Kazdy z reaktorów R wraz z piecem G wlaczony w uklad U ma kon¬ strukcje przedstawiona na fig. 2.Zgodnie z rysunkiem reaktor R sklada sie z kor¬ pusu 1 w ksztalcie wydrazonego cylindra z wywi¬ nieta kryza 2. Korpus 1 jest przykryty przykrywa 3 5 w ksztalcie dysku, polaczona z korpusem 1 przy pomocy próznioszczelnego zamka 4. W pokrywie 3 jest zamocowany kondensor 5 wykonany w ksztal¬ cie wydrazonego cylindra, w którym znajduje sie termometr 6 do pomiaru jego temperatury. Kon- 10 densor 5 jest umieszczony wspólosiowo z korpu¬ sem 1 nad kwarcowym tyglem 7, w którym znaj¬ duje sie oczyszczony zwiazek 8. Kwarcowy tygiel 7 ma pokrywe 9 z jednym otworem w srodku. W dnie korpusu 1 jest zamocowana termopara pt-Rt-Pt 10 15 umieszczona w bezposrednim- sasiedztwie tygla 7 i siegajaca do polowy jego wysokosci. Wewnetrzna powierzchnia korpusu 1 i zewnetrzna powierzchnia kondensora 5 sa pokryte warstwa 11 wykladziny kwarcowej. ao Oczyszczanie zwiazków halogenowych przy uzy¬ ciu urzadzenia wedlug wynalazku zostanie blizej wyjasnione na przykladach trójjodku indu, jodku talu i jodku sodu. Trójjodek indu oraz jodek sodu jako zwiazki o silnych wlasnosciach higroskopij- H nych nalezy poddac procesowi wstepnego odwod¬ nienia. Proces ten prowadzi sie przy uzyciu próz¬ niowej suszarki pistoletowej z pieciotlenkiem fos¬ foru, jako srodkiem suszacym, w temperaturze 1G0°C i czasie 3 godzin dla trójjodku indu oraz 30 w temperaturze 180°C i w czasie 2 godzin dla jodku sodu. Cisnienie w czasie przeprowadzania osuszania utrzymuje sie na poziomie 10-2 Tr. Jodek talu ze wzgledu na niewielka higroskopijnosc nie wymaga suszenia. 35 Proces sublimacji kazdego z wymienionych zwia¬ zków prowadzi sie oddzielnie w urzadzeniu wedlug wynalazku w okreslonych warunkach. I tak trój- jodek indu poddaje sie sublimacji w tempera¬ turze 500°C przy cisnieniu wyjsciowym w reaktorze 40 10—4 Tr przez okres 1 godziny. Dla jodku talu stosuje sie temperature 380°C przez okres 2,5 go¬ dziny, natomiast jodek sodu poddaje sie sublimacji w temperaturze 650°C przez okres 1,5 godziny.W celu oczyszczenia kazdy z wymienionych zwia- 45 zków umieszcza sie w kwarcowym tyglu 7 z po¬ krywka, po czym calosc wstawia do reaktora R, na który naklada sie pokrywe 3 z kondensorem 5.Po uszczelnieniu reaktora R poprzez zacisniecie zamka 4 próznioszczelnego otwiera sie kran K od- 50 cinajacy uklad U prózniowy oraz wlacza sie doplyw sprezonego powietrza do wnetrza kondesora 5 dla ustalenia temperatury kondensora 5, a nastepnie •wlacza sie chlodzenie wodne górnej czesci reakto¬ ra R. Równoczesnie wlacza sie piec G i nastawia 58 temperature przeprowadzania procesu sublimacji odpowiednio dla oczyszczanego zwiazku. Po uzy¬ skaniu w ukladzie U prózniowym cisnienia 10-4 Tr i osiagnieciu wymaganej temperatury pieca G na reaktor R nasuwa sie piec G, co powoduje rozpo- 60 czecie procesu sublimacji. Proces ten prowadzi sie przez ustalony okres dla oczyszczanego zwiazku, po czym wylacza sie piec G i zsuwa go z reaktora R.Po ochlodzeniu reaktora R do temperatury 50PC zamyka sie kran K odcinajacy uklad U prózniowy 65 i podwyzsza cisnienie w reaktorze R do atmosfe-110 319 8 ft rycznego przez wprowadzenie do reaktora R osu¬ szonego gazu np. azotu. Z kolei zdejmuje sie po¬ krywe 3 reaktora R wraz z kondensorem 5, na którym jest osadzony oczyszczony na drodze subli- macji zwiazek — trójjodek indu. Zwiazek ten straca sie teflonowa lopatka do naczynia kwarcowego.Jesli oczyszczony zwiazek wykazuje wlasciwo::ci higroskopijne nalezy go zabezpieczyc przed dziala¬ niem wilgoci znanymi sposobami.Kazdy z otrzymanych po oczyszczeniu zwiazków odznacza sie wysokim stopniem czystosci. Ilosc za¬ nieczyszczen jest znacznie mniejsza niz przy oczy¬ szczaniu wedlug znanego rozwiazania, co ilustruje nizej zamieszczone zestawienie.Sklad zanieczyszczen In J3 w % Przed oczyszczaniem Fe o • 10-4 Mg 5 • 10-4 Cu 5 • 10-5 Al 3 • 10-4 Cd 10-4 Pb 5- 10-5 Ag 5- 10-5 Sb 10-4 Po oczyszczaniu wg znanego rozwiazania 3-10-4 3 • 10-4 2 • 10-5 2 ' 10-4 10-4 4 • 10-5 3 ' 10-5 10-4 wedlug wynalazku 10-4 10-4 10-5 10-4 10-4 10-5 10-5 10-4 Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do oczyszczania stalych zwiazków halogenowych pierwiastków I i II grupy ukladu okresowego oraz indu i talu zawierajace uklad prózniowy, znamienne tym, ze uklad (U) prózniowy jest polaczony z co najmniej jednym metalowym reaktorem (R) do przeprowadzania procesu subli- macji, korzystnie wykonanym ze stali kwasoodpor- nej i skladajacym sie z korpusu (1) w ksztalcie wydrazonego cylindra z wywinie^ kryzjj (-), przy¬ krytego pokrywa (3) w ksztalcie dysku polaczona z korpusem (1) przy pomocy zamka (4) próznio- szczelnego, zawiera zamocowany w pokrywie (3) 5 kondensor (5) w ksztalcie wydrazonego cylindra, wewnatrz którego znajduje sie miernik (6) tempe¬ ratury kondensora (5), przy czym kondensor (5) jest umieszczony w osi korpusu (1) nad tyglem (7) kwarcowym, w Którym znajduje sie oczyszczany zwiazek, z kolei w dnie korpusu (1) jest zamoco¬ wany miernik (10) temperatury tygla (7), a wew¬ netrzna powierzchnia korpusu (1) oraz zewnetrzna powierzchnia kondensora (5) sa pokryte warstwa (11) wykladziny kwarcowej, przy czym czesc re¬ aktora (R) zawierajaca pokrywe (3) jest chlodzona, korzystnie woda na wysokosci 1/3 reaktora (R), natomiast pozostala czesc reaktora (R) jest zaopa¬ trzona w nakladany piec (G) do wygrzewania, za¬ mocowany ruchomo. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze tygiel (7) z oczyszczanym zwiazkiem ma pokrywke (9) z co najmniej jednym otworem. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze miernikiem (6) temperatury kondensora (5) jest termometr. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze miernikiem (10) temperatury tygla jest termo- para Pt-Rh-Pt umieszczona w bezposrednim sa¬ siedztwie tygla (7) i siegajaca do polowy jego wy¬ sokosci. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera trzy reaktory (R) do przeprowadzania sublimacji trzech róznych zwiazków halogenowych, przy czym dla kazdego rodzaju zwiazku jest prze¬ widziany oddzielny reaktor. 6. Urzadzenie wedlug zastrz 1, znamienne tym, ze uklad (U) prózniowy sklada sie z pompy (PO) obrotowej polaczonej z pompa (PD) dyfuzyjna. 15 20 25 20110 319 |(-J-||/H' w \pi PD PD !7f ps fi9-i F* 2 OZGraf. Z.P. Dz-wo, z, 98 (125) 7.81 Cena 45 zl PL