Разделение истинного раствора на центрифуге

[DimaT]

Здравствуйте господа! Интересует ваше мнение, возможно ли в принципе разделение смеси органических веществ (истинный раствор) с сильно отличной молекулярной массой с помощью центрифуги? Скажем раствор тетрабромметана в гептане? Естественно, я не ожидаю разделения на 100%, но хотя бы обогатить, чтоб получить две фракции сильно отличающиеся по концентрации тетрабромметана.

[Arkadiy]

Бесполезно, проще перегнать. Даже если  что-то поделится, вы не сможете поделить слои, так как все моментально перемешается Или крутить все это в паровой фазе на газовой центрифуге, на которых уран обогащают. На каскаде из пары десятков таких центрифуг, а потом перегнать

Изменено 21 Февраля, 2021 в 09:12 пользователем Arkadiy

[yatcheh]

13 часов назад, DimaT сказал:

Здравствуйте господа! Интересует ваше мнение, возможно ли в принципе разделение смеси органических веществ (истинный раствор) с сильно отличной молекулярной массой с помощью центрифуги? Скажем раствор тетрабромметана в гептане? Естественно, я не ожидаю разделения на 100%, но хотя бы обогатить, чтоб получить две фракции сильно отличающиеся по концентрации тетрабромметана.

 

В конденсированной фазе, при практически нулевом свободном пробеге молекул, изменение импульса отдельной молекулы в поле силы тяжести слишком мало, и моментально распределяется на весь дружный коллектив. Поэтому изменение концентрации при практически достижимых значениях перегрузки ничтожно. Собственно, поэтому для разделения изотопов используют именно газовые центрифуги.

Разделение в принципе реально, если молекулы уж очень тяжёлые - типа олигомеров каких-нить, там уже чисто молекулярная статистика не работает, но это граничный случай перехода от истинного раствора к коллоидному.

[DimaT]

Спасибо всем. Остаются, правда, некоторые вопросы. Если сравнивать газовую центрифугу по разделению изотопов урана, то там разница всего в 3 а.е.м. В случае конденсированной среды и коллоидов, разница в молекулярной массе гораздо более значительная чем в моем случае, но больше и размер молекулы. А как реально может отразиться именно «плотность» молекулы на процессе разделения? Хоть вы и сказали что импульс моментально передаётся на ближайшее окружение, но соударения при тепловом движении происходит фрагментарно, а не со всеми ассоциированными молекулами (ближний порядок) сразу. Поэтому более тяжелая молекула может «выбить» более легкую из положения временного колебательного равновесия ( оседлость), потом мигрировать дальше. В отсутствии полей сил тяжести этот процесс будет носить хаотический характер. Но при наличие этих полей, логично предположить миграцию тяжелых ( плотных) молекул в направлении силового поля. Буду рад услышать ваши мнения

Изменено 21 Февраля, 2021 в 19:55 пользователем DimaT

[Arkadiy]

Смигрировать, они смигрируют, если будете долго крутить, но как разделить слои?После того,как центрифуга остановится, все перемешается!

Вам нужна поточная центрифуга, типа молочного сепаратора

[DimaT]

9 часов назад, Arkadiy сказал:

Смигрировать, они смигрируют, если будете долго крутить, но как разделить слои?После того,как центрифуга остановится, все перемешается!

Вам нужна поточная центрифуга, типа молочного сепаратора

На данный момент вопрос чисто теоретический, центрифуга может быть проточной.

[Arkadiy]

1 час назад, DimaT сказал:

На данный момент вопрос чисто теоретический, центрифуга может быть проточной.

Чтобы проверить теоретические выводы нужно поставить практический эксперимент, т.е собрать центрифугу с длиной барабана  хотя бы 2-3 метра, с частотой вращения  20-30 тысяч оборотов и экспериментировать.... если получится, то  результатов на диссер хватит

[dmr]

1 час назад, DimaT сказал:

вопрос чисто теоретический

Чисто теоретически можно разделить высаливанием, как спирт из воды поташем 

Также, чисто теоретически, возможно экстракцией... 

Но надо искать чем высаливать или экстрагировать

[yatcheh]

19 часов назад, DimaT сказал:

Спасибо всем. Остаются, правда, некоторые вопросы. Если сравнивать газовую центрифугу по разделению изотопов урана, то там разница всего в 3 а.е.м. В случае конденсированной среды и коллоидов, разница в молекулярной массе гораздо более значительная чем в моем случае, но больше и размер молекулы. А как реально может отразиться именно «плотность» молекулы на процессе разделения? Хоть вы и сказали что импульс моментально передаётся на ближайшее окружение, но соударения при тепловом движении происходит фрагментарно, а не со всеми ассоциированными молекулами (ближний порядок) сразу. Поэтому более тяжелая молекула может «выбить» более легкую из положения временного колебательного равновесия ( оседлость), потом мигрировать дальше. В отсутствии полей сил тяжести этот процесс будет носить хаотический характер. Но при наличие этих полей, логично предположить миграцию тяжелых ( плотных) молекул в направлении силового поля. Буду рад услышать ваши мнения

 

Речь идёт не о принципах, а о количественной стороне дела. Раздача импульса в конденсированной фазе идёт намного эффективнее, чем в газовой, в результате средняя скорость миграции снижается на порядки. А у нас есть ещё и обратный процесс, скорость которого зависит только от температуры. Можно и  с точки зрения термодинамики взглянуть - объёмная плотность потенциала поля силы тяжести - константа, а плотность потенциала свободной энергии молекул - функция концентрации. Возьмите обратную задачу - раствор гептана в тетрабромметане. Почему бы гептану не всплывать? Симметричная задача.

[DimaT]

6 часов назад, dmr сказал:

Чисто теоретически можно разделить высаливанием, как спирт из воды поташем 

Также, чисто теоретически, возможно экстракцией... 

Но надо искать чем высаливать или экстрагировать

У меня не стоит задача препаративного разделения. Интересует сравнение работы затрачиваемой на сепарацию этой системы в поле центробежной силы инерции в идеальных условиях (в отсутствии сил трения и при рекуперации энергии вращательного движения) с позиции законов механики (сохранение энергии и момента импульса) и работы совершаемой для уменьшения энтропии при изотермическом условии проведения этого процесса, с точки зрения термодинамики. Иными словами, я хочу проверить адекватность второго начала в этих условиях..

 

2 часа назад, yatcheh сказал:

 

Речь идёт не о принципах, а о количественной стороне дела. Раздача импульса в конденсированной фазе идёт намного эффективнее, чем в газовой, в результате средняя скорость миграции снижается на порядки. А у нас есть ещё и обратный процесс, скорость которого зависит только от температуры. Можно и  с точки зрения термодинамики взглянуть - объёмная плотность потенциала поля силы тяжести - константа, а плотность потенциала свободной энергии молекул - функция концентрации. Возьмите обратную задачу - раствор гептана в тетрабромметане. Почему бы гептану не всплывать? Симметричная задача.

Действительно, почему бы гептану не всплывать? Тут смотря что называть всплыванием. Должно иметь место распределение по концентрации обеих компонентов - градиент концентраций в поле массовых сил, подобно распределению Больцмана для молекул газа в поле сил тяжести. Иными словами, в потенциальном силовом поле система будет стремиться к минимуму потенциальной энергии - расслоиться. С другой стороны, тепловое движение стремится разбросать молекулы равномерно. Чем больше напряженность поля g, тем больше градиент концентраций ожидается при данной температуре. ( Я также принимаю, что энергия межмолекулярных взаимодействий между одноименными и разноименными молекулами очень близка)

Изменено 22 Февраля, 2021 в 17:32 пользователем DimaT