
【化】 gas separation by diffusion; gaseous diffusional separation
【机】 gaseous diffusion
part; detach; dispart; dissociate; divorce from; secede; segregate; split
【计】 decatenation; deconcatenation; decouple; kick-off; kick-out
【化】 isolation; segregation; separation
【医】 abruptio; ap-; aphoresis; apo-; chorisis; detachment; dia-; diaeresis
diastasis; disassociation; disconnect; dissociation; divarication
isolate; isolation; segregation; separation; sequester; sequestration
solution; sublatio; sublation
【经】 separate
气体扩散分离(Gas Diffusion Separation)是依据不同气体分子质量差异实现分离的物理过程。该技术基于格雷厄姆扩散定律,即同温同压下气体扩散速率与其分子量的平方根成反比,公式表达为: $$ frac{r_1}{r_2} = sqrt{frac{M_2}{M_1}} $$ 其中$r$为扩散速率,$M$为摩尔质量。工业应用中需通过多级串联的扩散膜装置实现有效分离,例如铀浓缩工艺中通过数千级分离单元将六氟化铀中的铀-235浓度从0.7%提升至3-5%(国际原子能机构技术报告)。
在汉英对照术语中:
主要应用领域包括核燃料制备(美国能源部《核能基础》)、半导体工业特种气体提纯(《先进材料》期刊)和氦气回收系统(中国《低温工程学报》)。该技术需配合精密压力控制系统运行,操作温度通常控制在50-100℃以保持膜材料稳定性(德国《化学工程与技术》年度综述)。
气体扩散分离是一种通过气体分子运动速率差异实现混合物分离的技术,尤其适用于同位素分离。以下是详细解释:
定义
气体扩散分离利用不同质量的气体分子在扩散过程中运动速率的差异,通过多孔膜或微孔装置实现物质分离。例如,轻分子(如铀-235的六氟化物)因运动速度快,更容易通过微孔,而重分子(如铀-238的六氟化物)则滞留在原处。
扩散速率差异
根据分子运动理论,气体分子的平均速率与其质量的平方根成反比(公式:$v propto frac{1}{sqrt{M}}$)。因此,质量较小的分子扩散更快,通过分离膜的概率更高。
多级级联操作
单次扩散分离的浓缩系数较低(如铀浓缩的理想值仅为$4.29 times 10^{-3}$),需通过串联多级装置逐步富集目标成分。
分离膜的作用
分离膜需具备大量微孔,仅允许单个分子通过,从而最大化轻重分子的选择性穿透。
同位素分离
典型应用是铀浓缩,通过六氟化铀(UF₆)气体扩散分离铀-235和铀-238。
其他混合气体分离
适用于分子量差异较小的气体体系,需结合浓度差、温度梯度等条件优化分离效率。
总结来看,气体扩散分离是一种基于分子运动差异的物理分离方法,在核工业等领域具有不可替代性。更多技术细节可参考、3、5的原始资料。
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