Nama /NIM: Mutiara Dwi Saptarini / J1B112053Tugas: Kimia PemisahanTeknik Pemisahan Destilasi

Penerapan Teknologi Gradien Suhu yang Ideal untuk Mengoptimalkan Proses Kimia yaitu Proses Pertukaran dan Destilasi untuk Isotop Boron dari Pemisahan Senyawa (CH3)2O-BF3 Kompleks

Pemisahan 10B dari boron alam telah banyak menerima perhatian saat ini. Ada berbagai metode pada pemisahan boron isotop, seperti reaksi pertukaran kimia dan destilasi dalam metode boron trifluorida, pertukaran ion dalam metode larutan asam borat, destilasi suhu rendah boron metil flourida dalam metode fluoride kompleks, metode laser inframerah, dll. Reaksi pertukaran kimia dan destilasi untuk pemisahan boron isotop telah didaftarkan dengan produksi industri otentik. Penelitian dilakukan untuk memisahkan isotop boron. Selain itu, program penelitian dimulai untuk mempelajari berbagai metode untuk mengurangi senyawa boron. Metode pertukaran kimia sangat diperhatikan oleh para ahli. Diantaranya metode ini, kompleks donor-boron trifluorida dan pertukaran gas boron trifluorida sesuai dengan reaksi reversibel berikut:Donor 11BF3 (l) + 10BF3(g) Donor 10BF3 (l) + 11BF3 (g) (1)Dimetileter-boron trifluoride kompleks terpilih sebagai senyawa kompleks yang paling ekonomis. Dengan mengubah kondisi suhu kolom destilasi dan kinerja kondensor, pertukaran kimia dimethylether-boron trifluorida kompleks dioptimalkan dan faktor fraksinasi dari sistem ini adalah sebesar 1,026. Pertukaran hasil kimia dan destilasi dengan dimetil eter-boron trifluorida kompleks dianggap sebagai metode pertukaran terbaik didalam industri kimia di dunia. Beberapa instrumen induktif yg digunakan yaitu plasma spektrofotometer emisi atom (ICP, Varian Turbo 150 AX) digunakan untuk penentuan konsentrasi boron, serta instrumen ICP-Mass Spectrometer digunakan dalam menentukan rasio molar boron isotop. Sedangkan bahan dasar yang digunakan adalah boron trifluorida dan dimetil eter (kelas industri Cina). Cairan kompleks untuk dimetil eter-boron triflourida dengan cepat membentuk dari hubungan antara 2 gas boron trifluoride dan dimetil eter. Reaksi ini bersifat reversible dan pirogemik untuk alasan ini reaksi dilakukan dalam reaktor kaca ganda dengan pendingin di dinding luar. Dalam rangka menciptakan kondisi panas yang optimal, berbagai eksperimen dilakukan dengan mengubah kondisi panas kolom destilasi. Dalam eksperimen ini, gradien suhu kolom dan suhu titik gelembung kompleks berubah. Dalam setiap temperatur titik gelembung kompleks (TBP = 92, 97 dan 102C), empat percobaan dilakukan diberbagai gradien suhu kolom distilasi (t / Z = 0, 4.16, 8.33 dan 12.5). Dalam semua percobaan suhu kondensor adalah 47,5C dan hasil setiap percobaan dianalisis. Karena spektrometri ICP-Mass sensitif terhadap konsentrasi boron (boron yang diserap pada ruang kaca spektrometri ICP-Mass) konsentrasi sampel harus sama dan rendah. Air suling sangat murni (mengandung 30 ppb konsentrasi boron) digunakan untuk mempersiapkan sampel. Pertama, dalam rangka untuk menyamakan konsentrasi, sampel dianalisis dengan ICP. Kedua, konsentrasi masing-masing sampel diencerkan dengan 2 ppm. Ketiga, sampel dianalisis dengan spektrometri ICP-Mass. Angka-angka perubahan faktor fraksinasi berdasarkan waktu di berbagai gradien suhu kolom yang ditampilkan. Pada Gambar. 3-5, suhu titik bubble pada kolom distilasi yang beroperasi di total refluks konstan dan; rasio refluks adalah 30 cc / menit.Dalam kolom destilasi dua reaksi berlangsung. Reaksi pertama adalah dekomposisi dari kompleks menjadi elemen-elemen dasar yang merupakan reaksi reversibel endotermik diberikan dalam Pers. (3). Yang kedua adalah reaksi reversibel pirogenik, yang diberikan dalam Pers.(4)(CH3)2OBF3 (l) + q (CH3)2O (g) + BF3 (g) (3)(CH3)2O11BF3 (l) + 10BF3 (g) (CH3)2O10BF3 (l) +11BF3 (g) + q (4)Kedua pertukaran kimia dan reaksi dekomposisi kompleks yang efektif pada pemisahan isotop boron. Dalam kolom destilasi, pertama reaksi dekomposisi kompleks terjadi dan gas BF3 diproduksi, kedua gas yang dihasilkan berpartisipasi dalam reaksi pertukaran dan pemisahan isotop selesai. Peningkatan panas atau suhu menyebabkan kecenderungan reaksi (3) reaksi rightand (4) ke arah kiri. Kondisi optimum pemisahan terpenuhi ketika seluruh gas BF3 dihasilkan dari reaksi (3) dihabiskan dalam reaksi (4). Dalam reaksi (4) isotop 10B dan isotop 11B cenderung tetap dalam fase cair dan gas masing-masing. Dalam kolom distilasi, isotop 10B diperkaya di bagian bawah dan 11B di bagian atas kolom. Reaksi penguraian kompleks (Eq. (3)) merupakan reaksi endotermik dan reaksi pertukaran (Persamaan (4).) adalah reaksi pirogenik dan menghasilkan gas (BF3) dari reaksi dekomposisi kompleks dihabiskan oleh reaksi reversibel, meningkatkan gradien suhu sepanjang kolom (dari bawah ke atas) dengan suhu rata-rata sepanjang kolom menurun dan reaksi dekomposisi kompleks melambat. Di sisi lain, mempercepat reaksi pertukaran. Dengan kata lain, dengan meningkatkan gradien suhu kolom, gas yang dihasilkan BF3 dari reaksi dekomposisi dalam reaksi pertukaran sebagai bahan baku sehingga faktor fraksinasi secara keseluruhan meningkat. Menurut suhu awal reaksi dekomposisi (78C), peningkatan berlebihan dalam gradien suhu menyebabkan kedua dekomposisi dan pertukaran reaksi di atas kolom (di mana suhu di bawah 78C) berhenti dengan terpisahnya dari kolom (atas kolom) jumlah tahap teoritis akan menurun karena faktor fraksinasi secara keseluruhan juga menurun.Dalam tulisan ini dijelaskan, penciptaan sebuah teknologi untuk gradien suhu yang ideal sepanjang kolom destilasi. Saat ini, proses pemisahan sepanjang kolom destilasi pada skala industri dianggap tidak ekonomis. Dengan menciptakan suhu gradient yang ideal sepanjang kolom, dapat mengurangi biaya pemisahan boron isotop. Dengan meningkatnya suhu, reaksi dekomposisi dipercepat sedangkan reaksi pertukaran melambat. Gradien suhu kolom sangat penting, dalam mempengaruhi kedua dekomposisi dan pertukaran reaksi. Kolom pemisahan ditutupi oleh 18 pemanas listrik berbentuk tabung dengan kekuatan 350 W. Monitor mengontrol Setiap pemisahan dari alat pemanas listrik. Sistem pengendalian monitor dapat menggunakan berbagai garis vertikal pada gradien suhu dengan tepat secara terus menurus dari kolom destilasi. Tulisan ini menunjukkan bahwa kondisi optimum untuk pemisahan boron isotop pada skala peneliti dapat diperoleh dengan destilasi dimetileter-borontrifluoride kompleks pada suhu titik gelembung kompleks 92C dan gradien suhu kolom 7,56C / m. Pertama, dibandingkan dengan pekerjaan sebelumnya pada skala industri titik didih kompleks dalam proses distilasi menurun dari 97C ke 92C. Kedua, baik biaya konstruksi kolom dan pemeliharaan menurun, penurunan jumlah tahap teoritis 61,8 persen.