DE1442362C - Trennverfahren fur Ionen von Isotopen eines Elementes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Trennverfahren für Ionen von Isotopen eines Elementes mittels Gleichstrom in einer an sich bekannten Elektrodialysevorrichtung, die aus einer Vielzahl von Kationenaustauschmembranen und Anionenaustauschmembranen besteht, die abwechselnd zwischen einer Anode und einer Kathode derart angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von ab-. wechselnden Entsalzungs- und Konzentrierabteilungen bilden.

Zur Trennung und Anreicherung von Isotopen sind mehrere physikalische Verfahren, z. B. das Gasdiffusionsverfahren, das Zentrifugaltrennverfahren od. dgl. bekannt. Alle diese Verfahren erfordern jedoch eine Vorrichtung von außerordentlicher Größe und einen großen Kapitalaufwand, so daß die Produkte zwangläufig sehr teuer werden. Es sind auch schon einige chemische Verfahren zur Trennung von Isotopen bekanntgeworden. So wurde z. B. die Trennung von Isotopen durch elektrolytische Wanderung in wäßriger Lösung von A. K. B r e w e r, S. L. M a r d r ο s k y (J. Research Nat. Bur. Standards, 38, S. 137 [1947]), S. L. Mardrosky und S. S t r a u s (gleiche Zeitschrift, 38, S. 185 [1947]) usw. vorgeschlagen. Diese Verfahren haben sich aber nicht als wirksam erwiesen, weil die Wanderung der isotopen Ionen durch die Wanderung der in entgegengesetzter Richtung wandernden Gegenionen gestört wurde. Ferner wird durch die Hydratisierung der Ionen während der Wanderung der durch den Massenunterschied der Isotope bewirkte Trenneffekt vermindert. Eine Trennung und Anreicherung von Isotopen im technischen Maßstab ist nach diesen Verfahren nicht möglich.

Ferner wurde von A. K 1 e m m und A. Neubert (Z. f. Naturforschung, 16a, S. 685 [1961]) ein Verfahren angegeben. Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Salz zur Anreicherung und Trennung von Isotopen verwendet, um die Solvatisierungs- bzw. Hydratisierungswirkung auszuschließen, doch bereitet dieses Verfahren große Schwierigkeiten, weil geschmolzenes Salz beihoherTemperaturangewendetwerden muß. Schließlich ist noch ein Elektrcwanderungsverfahren zur Trennung und Anreicherung von Isotopen bekanntgeworden, bei dem zu einer Säule gepackte gekörnte Ionenaustauschharze verwendet werden. Bei diesem Verfahren werden die zu trennenden Isotopenionen durch die Harze aus der Flüssigkeit durch Ionenaustausch absorbiert, worauf sie durch Elektrolysewirkung in den Harzen wandern.

Die Trennwirkung nach diesem Verfahren ist aber gering.

Elektrodialysevorrichtungen, die aus zwei oder mehreren kationendurchlaßselektiven Membranen und anionendurchlaßselektiven Membranen bestehen, die abwechselnd zwischen einer Anode und einer Kathode derart angeordnet sind, daß sie abwechselnde Entsalzungs- und Konzentrierabteilungen bilden, in die man die zu trennenden Elektrolytlösungen leitet und durch die man Gleichstrom schickt, sind bekannt (siehe z. B. Industrialand Engineering Chemistry, 47, Nr. 1 [1955], S. 50 ff., die USA.-Patentschriften 2 854 393, 2 854 394 und 3 025 227).

Aufgabe der Erfindung war die Entwicklung eines Verfahrens zur Trennung von Isotopen, bei dem alle Nachteile der bisher bekannten Verfahren beseitigt sind. Es sollte mit diesem Verfahren eine kontinuierliche und wirtschaftlich brauchbare Trennung von Isotopen in technischem Maßstabe möglich werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Trennverfahren für Ionen von Isotopen eines Elementes mittels Gleichstrom in einer an sich bekannten Elektrodialysevorrichtung, die aus einer Vielzahl von Kationenaustauschmembranen und Anionenaustauschmembranen besteht, die abwechselnd zwischen einer Anode und einer Kathode derart angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von abwechselnden Entsalzungs- und Konzentrierabteilungen bilden, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolytlösung, die die Ionen der Isotope

ίο enthält, in eine etwa in der Mitte des Zellenstapels liegende Entsalzungsabteilung der Vorrichtung leitet, daß die in die Konzentrierabteilungen gewanderte Isotopenlösung zu der jeweiligen Entsalzungsabteilung geleitet wird, die in Wanderungsrichtung des zu trennenden Ions im elektrischen Feld angrenzt, das in die Entsalzungsabteilungen geflossene Lösungsmittel in die nächste entgegengesetzt zur Wanderungsrichtung der zu trennenden Ionen im elektrischen Feld gelegene Konzentrationsabteilung geleitet wird und das Isotop mit der kleineren Masse in der letzten, in Wanderungsrichtung des zu trennenden Ions im elektrischen Feld, und das Isotop mit größerer Masse in der letzten Abteilung, entgegengesetzt zur Wanderungsrichtung des zu trennenden Ions im elektrischen Feld gesammelt wird.

Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dieses nun an Hand der Zeichnung erläutert, die das Trennverfahren darstellt. F i g. 1 ist eine schematische Ansicht der erfindungsgemäß verwendeten Vorrichtung. Gemäß F i g. 1 sind mehrere kationendurchlaßselektive Harzmembranen C₁, C₂, C₃, C₄, C₅ ... und anionendurchlaßselektive Harzmembranen a_lt a₂, a₃, a_t, a₅ abwechselnd und mit geringem Abstand zwischen einer Kathode und einer Anode derart angeordnet, daß sie Entsalzungsabteilungen A₁, A₂, A₃, A_i7 A₅ ... und Konzentrieräbteilungen B₁, B₂, B₃, 5₄ ... abwechselnd in der Elektrodialysevorrichtung bilden. Wenn eine Elektrolytlösung, die ein isotopes Kation enthält, in eine bestimmte Entsalzungsabteilung, z. B. A₁ geleitet und Gleichstrom durch die Zelle geschickt wird, wandern die leichteren isotopen Ionen infolge ihrer Massendifferenz bevorzugt durch die kationendurchlaßselektive Harzmembran (im folgenden als Ka-Membran bezeichnet), auch wenn die Ionen aus der gleichen Verbindung dissoziiert sind. Im allgemeinen passieren die leichteren Kationenisotope (bzw. diejenigen der Anionen) die durchlaßselektiven Membranen leichter als die schwereren.
Wenn nun die Elektrolytlösung, die die leichteren Kationenisotope enthält, in die Entsalzungsabteilung A₁ geleitet wird, passieren die Kationenisotope die Ka-Membran C₁ und wandern schneller als die schwereren Kationenisotope in Richtung auf die benachbarte Konzentrierabteilung B₁ auf der Kathodenseite der Entsalzungsabteilung, d. h. auf der linken Seite von A₁ in der Zeichnung. Da die Harzmembran an der Kathodenseite dieser Kammer B₁ eine anionendurchlaßselektive Harzmembran O₁ ist (im folgenden als An-Membran bezeichnet), werden die Kationenisotope nicht weiter in Richtung auf die Kathodenseite in dieser Kammer transoprtiert, und die leichteren Kationenisotope werden von den schwereren Kationenisotopen getrennt und in dieser Abteilung angereichert.
Wenn die Lösung, in der die leichteren Kationenisotope von den schwereren Kationenisotopen getrennt und dadurch in der Konzentrierabteilung B₁ konzentriert worden sind, durch eine Leitung X in eine benachbarte Entsalzungskammer A₂ auf der Kathoden-

seite von .B₁ geleitet wird, um eine weitere Trennung zu bewirken, passieren die leichteren Kationenisotope die Ka-Membran C₂ und wandern in Richtung auf eine Konzentrierabteilung B₂ an der Kathodenseite, wo sie ebenso wie in der vorhergehenden Konzentrierabteilung B₁ selektiv von den schwereren Kationenisotopen von A₂ getrennt werden. Die Lösung in der Konzentrierabteilung B_z wird dann wieder durch die Leitung X in Kathodenrichtung in die Entsalzungsabteilung A₃ geleitet, wo eine weitere Trennung durch die Ka-Membranen erfolgt. Da die leichteren Kationenisotope selektiv getrennt werden und infolge der angelegten Spannung in Richtung auf die Konzentrierabteilung an der Kathodenseite wandern, während die Elektrolytlösung in die Entsalzungskammern geleitet und darin bewegt wird, nimmt die Konzentration der leichteren .Kationenisotope in der Nähe des Auslasses der Entsalzungsabteilungen ab. Daher wird die aus der Entsalzungsabteilung austretende Lösung durch eine Leitung Y in Richtung auf die Anodenseite in eine andere Entsalzungskammer in der Weise zurückgeführt, daß die aus der Entsalzungsabteilung A₃ austretende Lösung in die Entsalzungsabteilung A₂, die aus A₁ austretende Lösung nach A₁, die aus A_t nach A₅ zurückgeführt wird, um eine weitere Trennung zu erreichen.

Durch Wiederholung des oben beschriebenen Verfahrens wird das leichtere Kationenisotop, das in der auf die Entsalzungsäbteilungen der Zelle aufgegebenen^v Elektrolytlösung vorliegt, wirksam von dem schwereren Kationenisotop getrennt und in der Konzentrierabteilung, die sich am nächsten zur Kathode befindet, angereichert und dort abgenommen, während das schwerere Kationenisotop in der am nächsten zur Anode liegenden Konzentrierabteilung angereichert und von dort abgenommen wird.

In der Zeichnung bedeutet La die Kathodenlösung und Lc die Anodenlösung.

Zur Trennung der isotopen Anionen wird die Elektrolytlösung in die Entsalzungsabteilung A gegeben, und die leichteren isotopen Anionen wandern leichter durch die An-Membran als die schwereren isotopen Anionen, so daß sie von den schwereren Ionen getrennt und in den Konzentrierabteilungen B konzentriert werden. Die Lösung, in der die Konzentration an leichteren isotopen Ionen größer ist als die der schwereren Ionen in B, wird durch die Leitung X in Richtung zur Anode in der Weise in die Entsalzungsabteilungen geleitet, daß die Lösung von B₂ nach A₂, von B₁ nach A₁, von B₃ nach A₄ und von B₁ nach A₅ geleitet wird, um eine weitere Trennung zu bewirken. Die aus den Entsalzungsabteilungen A₅, A_A, A₁, A₂ austretende Lösung wird durch die Leitung Y in Richtung zur Kathode in die Entsalzungsabteilungen A₁, A₁, A₂ bzw. A₃ geleitet,um eine weitere Trennung zu bewirken.

Manchmal ist es auch vorteilhaft, den pH-Wert in jeder Abteilung und normale chemische Reaktionen, wie Oxydation und Reduktion der Lösung, während der Zuleitung und Zurückführung durch die Leitungen X und Y unter Kontrolle zu halten. Hier wird die Leitung Λ'verwendet, um die Lösung aus einer bestimmten Abteilung in die benachbarte Abteilung zu transportieren, während Y zum Transport zu jeder anderen Abteilung mit leichteren Ionen durch Membranen dient.

Die Leichtigkeit, mit der die leichteren Ionen die durchlaßselektive Membran passieren, d. h. die selektive Permeabilität, wird im allgemeinen als Quotient des Verhältnisses der Mengen an isotopen Ionen zwischen leichteren und schwereren isotopen Ionen, die die Membran passiert haben, d. h. ihres Mengenverhältnisses in der Lösung, angegeben. Sie hängt z. B. von der physikalisch-chemischen Natur der Harzmembranen, der Austauschkapazität, der Leitfähigkeit, der Stromstärke, der Stromdichte, der Konzentration der Lösung in jeder Abteilung und der Fließgeschwindigkeit der Lösung ab. Je besser die Fließbedingungen sind und je länger die Wanderungsstrecke in der Membran im Verhältnis zur Konzentration der Lösung ist,

ίο desto größer ist im allgemeinen die Selektivität für die leichteren isotopen Ionen.

Das Verhältnis von Zurückführung (Rücklauf), Fließgeschwindigkeit der Lösung, Strom u. dgl. bei der Trennung von isotopen Ionen in einem Kaskadensystem mit der oben beschriebenen Trennanordnung kann — wie bei dem üblichen Kaskadentrennverfahren — aus dem Trennverhältnis der Isotpoen, der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und demTrennkoeffizienten für einen Durchgang durch die Harzmembran berechnet werden.

Die übliche Elektrodialysevorrichtung wird durch abwechselnde Anordnung von mehreren kationendurchlaßselektiven Harzmembranen und anionendurchlaßselektiven Harzmembranen gebildet. Es ist zweckmäßig, eine derartige Elektrodialysezelle derart anzuordnen, daß zwei oder mehrere dieser Elektrodialysevorrichtungen, die aus einem Mehrfachen von 10 oder 100 Paaren von Membranen bestehen, zwischen einem Paar Elektroden angebracht sind, so daß sich die Zusammensetzung der Ausgangs- und Rücklauflösung, die Anordnung der Zelle im technischen Maßstab und die günstigste Trennung nach dem Kaskadensystem einstellen lassen.
Eine Gleichstromdichte, die in keiner Abteilung eine Polarisation hervorruft, wird angewendet. Wenn in jeder Entsalzungsabteilung Polarisation eintritt, kann ein Spannungsanstieg und eine pH-Änderung erfolgen, die häufig zur Bildung unlöslicher Niederschläge führen. Deshalb wird zweckmäßig die Lösung an der Oberfläche der Membranen gerührt, um eine Polarisation und pH-Änderung der Lösung in jeder Abteilung zu verhindern. Im allgemeinen liegt die Grenze der Stromdichte, bei der noch eine Elektrodialyse ohne Polarisation möglich ist, im Bereich von i/c = 50 bis 2000, sie hängt aber von der Art der Zelle ab, wobei c die mittlere Äquivalentkonzentration der Lösung in der Entsalzungsabteilung und / (mA/cm²) die Stromdichte ist. Um eine Polarisation zu verhindern, ist es ferner zweckmäßig, die Stromrichtung periodisch in bestimmten Abständen während der Elektrodialyse rasch umzukehren oder einen Wechselstrom zu überlagern. Es ist ferner möglich, eine der bekannten Elektrodialysezellen zu verwenden, in der in jeder Abteilung poröse grobe Gewebe oder dünne durchlöcherte Platten enthalten sind oder in denen der Weg der Lösung in jeder Abteilung durch enge, lange gekrümmte Hohlräume führt (gewundener Weg).

Die Zuführung und der Rücklauf der Lösung in die Abteilungen oder aus ihnen heraus oder zwischen ihnen erfolgt zweckmäßig durch Leitungen, die gebildet werden, indem mehrere Löcher in die Membranen und Dichtungen an den entsprechenden Stellen geschnitten werden, wobei die Dichtungen die vier äußeren Teile jeder Abteilung bilden, und indem die Membranen und Dichtungen so angeordnet werden, daß sie an ihren äußeren Teilen Leitungen zwischen den Elektroden bilden. Diese Anordnung ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung. Die erfindungsgemäßen kationen-

durchlaßselektiven Membranen und anionendurchlaßselektiven Membranen bestehen aus Kationen- bzw. Anionenaustauschharzen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Kationenaustauschharze sind homogene oder nicht homogene Ionenaustauschharze, die Sulfonsäure-, Carboxyl-, Phosphorsäure- oder Hydroxylgruppen enthalten. Die Anionenaustauschharze sind homogene oder nicht homogene Ionenaustauschharze, die Amino- oder quaternäre Ammoniumgruppen enthalten.

Das Gerüst des Harzes besteht bevorzugt aus einem harzartigen Polymerisat einer Monovinylverbindung, wie Styrol, und einer Divinylverbindung, wie Divinylbenzol, und dieses Grundpolymerisat enthält Sulfonsäure- oder Aminogruppen oder quaternäre Ammoniumreste oder Phosphorsäurereste. Die Ionenaustauschharze können Mischpolymerisate aus Monovinylverbindungen mit Sulfonsäureresten oder entsprechenden Derivaten, Carbonsäureresten oder entsprechenden Derivaten und Divinylverbindungen sein.

Die Ionenaustauschharze können auch durch Kondensieren von aromatischen Verbindungen mit Sulfonsäureresten oder Aminogruppen und Aldehyden hergestellt werden.

Ein für das erfindungsgemäße Verfahren geeignetes Aüstauschharz hat eine Ionenaustauschkapazität von mehr als 0,1 mVal je g-Äquivalent des trockenen Harzes.

Ehe das Harz verformt wird, kann die ionenaustauschende Gruppe des Harzes in die Form des Neutralsalzes, der Säure oder der Base gebracht werden. Stäbe, Röhren oder anders geformte Ionenaustauschharze können erfindungsgemäß außer Membranen verwendet werden, soweit sie sich zum Aufbau der Elektrodialysezelle eignen.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Transportzahl der Ionenaustauschharzmembran möglichst groß ist. Wenn ein Transport von Gegenionen erfolgt, wird die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich herabgesetzt. Die erfindungsgemäß verwendete Elektrolytlösung kann so beschaffen sein, daß sie den Koeffizienten der selektiven Absorption der isotopen Ionen an den Membranen erhöht. Wenn z. B. ⁸Li von ⁷Li getrennt werden soll, ist die Verwendung der Hydroxydlösung zweckmäßiger als die der Chloridlösung. Die Art der Gegenionen und der pH-Wert der Lösung sollten also sorgfältig gewählt werden, weil die Selektivität der Ionentrennung durch die Gegenionen herabgesetzt wird. Wenn der selektive Austausch zwischen verschiedenen Arten von isotopen Ionen in den Membranen oder in der Lösung erfolgt, ändert sich das Mengenverhältnis der unterschiedlichen isotopen Ionen in der höheren Oxydationsstufe zu denen der niederen Oxydationsstufe je nach dem Trennkoeffizient, so daß häufig eine Wirkung auf die Wanderungsrichtung der Ionen im elektrischen Strom ausgeübt wird. Es ist daher zweckmäßig, diesen Effekt möglichst weitgehend auszunützen. Wenn z. B. bei der Anreicherung von U²³⁵ aus einem Gemisch von U²³⁶ und U²³⁸ in Lösung vierwertiges Uran neben sechswertigem Uran vorliegt, besteht das folgende Gleichgewicht:

²³⁶UO₂ ²¹ -I- ^23liU·" ^"⁸UO₂ ²¹ + ²³⁵U⁴⁴

Wenn die Oxydationsbedingungen und der pH-Wert der Reaktion usw. geeignet sind, das Gleichgewicht zu verschieben, wird es in saurer Lösung nach rechts verschoben, wobei das ²³⁶U häufiger als U⁴'-Ion oder als U" vorliegt, das mit Anionen verknüpft ist, und ²³⁸U vorwiegend als UO₂ ²⁺ oder als mit Anionen verbundenes UC²⁺ vorliegt. Die Anwendung von Oxydations- oder" Reduktionssystemen bei der Anreicherung von U²³⁵ bildet daher ein wirksames Mittel, indem man den Oxydationsgrad zur Herstellung des gewünschten Verhältnisses von UO₂ ^{2 h} zu U⁴⁺ nutzbar macht.

Um die Azidität auf einem wirksamen Wert zu halten, sind sowohl anorganische als auch organische

ίο Säuren im Bereich von 0,001- bis 1On geeignet. Insbesondere Schwefelsäure und Salzsäure werden mit Vorteil verwendet.

Eine wirksame Trennung von Isotopen.im Ionenzustand kann man erreichen, indem man ein Isotopengleichgewicht in einem Redoxsystem sich einstellen läßt, ein Verfahren das sich außer auf Uran auch auf Ionen anderer Elemente anwenden läßt. Ein anorganisches oder organisches Oxydationsmittel, wie Luft, Sauerstoff, Wasserstoffperoxyd, Chlor od. dgl.,- kann verwendet und die Oxydation oder Reduktion einfach bei der Zuführung oder Zurückführung der Lösung in eine Kammer durchgeführt werden.

Obwohl bisher nur die Trennung von isotopen Kationen beschrieben wurde, können natürlich auch isotope

Anionen in praktisch der gleichen Weise durch Änderung der Zuführungsrichtung der Lösung und der Zurückführung im Hinblick auf die Wanderungsrichtung der Anionen getrennt werden.
Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren noch eingehender erläutern.

B e i s ρ i e 1 1

Eine vielzellige Elektrodialysevorrichtung wurde errichtet, indem in abwechselnder Folge 701 Paar kationendurchlaßselektiver Harzmembranen und anionendurchlaßselektiver Harzmembranen mit einem Abstand von 1 mm zwischen 1 Paar Elektroden angebracht wurden, so daß sie abwechselnd Entsalzungsund Konzentrierkammern bildeten, wobei die kationendurchlaßselektiven Harzmembranen die gleichen wie im Beispiel 1 waren. In eine Zwischenkammer (Entsalzungskammer), die aus der Kationenaustauschharzmembran aus der Kathodenseite und einer Anionenaustauschharzmembran auf der Anodenseite bestand und dem 350. Paar von der Kathode her entsprach, wurde 0,05 η-Schwefelsäure, die 0,25n-Uranylsulfatlösung und O,25n-Uran^IV-sulfatlösung enthielt (die Konzentration an ²³⁵U im Gesamturan betrug 0,7185 °/₀), geleitet, wobei die gesamte Zelle als Kaskadensystem wie in F i g. 1 gezeigt in Betrieb genommen und ein Strom von 120 Ampere hindurchgeschickt wurde. Nach Erreichen des stationären Zustands wurde eine Lösung, die 1,00% ²³⁵U enthielt, aus der am nächsten zur Kathode liegenden Konzentrierkammer abgenommen, die aus einer Kationenaustauschmembran und einer Membran auf der Anodenseite bestand, und eine Lösung, die 0,437 °/₀ ²³⁶U enthielt, wurde von der am nächsten zur Anode liegenden Kammer abgenommen, die aus einer Kationenaustauschharzmembran auf der Kathodenseite bestand. Um eine Erhöhung der Konzentration der Lösung in der Konzentrierabteilung, die aus einer Anionenaustauschmembran auf der Kathodenseite und einer Kationenaustauschmembran auf der Anodenseite bestand, bei diesem Kaskadenverfahren zu verhindern, wurden alle Stunde 35 Liter Wasser in die am nächsten zur Kathode liegende Konzentrierkammer gegeben, um die Urankonzentratior. in der Konzentrier-

kammer bei 0,5n zu halten. Andererseits wurde die Lösung in jeder Übertragungsleitung von der Konzentrierkammer zur benachbarten Entsalzungs-Austauschharzkammer an der Kathodenseite der Konzentrierkammer mit Luft oxydiert, um das Verhältnis von vierwertigem zu sechswertigem Uran in der Lösung ungefähr konstant zu halten.

B e i s ρ i e 1 2

Eine vielzellige Elektrodialysevorrichtung wurde aus 701 Membranen aus sulfonierten kationendurchlaßselektiven Harzmembranen aus einem Styrol-Divinylbenzol-Mischpolyrnerisat und 700 Membranen aus anionendurchlaßselektivem Harz, das durch Chlormethylieren und Aminieren eines Styrol-Divinylbenzol Mischpolymerisats hergestellt worden war, beide mit einer wirksamen Fläche von 1 m² und einer Stärke von 0,3 mm, hergestellt, indem diese in der Reihenfolge: Kathodenkammer, Kationenmembran, Anionenmembran... Anionenmembran und Anodenkammer abwechselnd angeordnet wurden.

Eine 0,1 n-Lithiumhydroxydlösung wurde in die von der Kathode aus 350. Entsalzungskammer geleitet, die aus einer Kationenaustauschharzmembran an der Kathodenseite und einer Anionenaustauschharzmembran an der Anodenseite bestand und die eine Abteilung des gesamten Kaskadensystems von F i g. 1 darstellte. Die Vorrichtung wurde in Betrieb genommen, indem ein Strom von 110 A hindurchgeleitet wurde. Der Gehalt an ⁶Li in der ursprünglich auf die Kammer aufgegebenen Lithiumhydroxydlösung betrug 7,52 Gewichtsprozent der Gesamtlithiummenge. Nach Erreichen des stationären Zustands wurde in der am nächsten zur Kathode liegenden Konzentrierkammer, die an der Anodenseite eine Kationenaustauschharzmembran enthielt, eine Lösung mit einem Gehalt von 8,25°/o ⁶Li erhalten, während in der am nächsten zur Anode liegenden Entsalzungskammer, die eine Kationenaustauschharzmembran an der Kathodenseite enthielt, eine Lösung von 6,82 Gewichtsprozent ⁶Li, bezogen auf die Gesamtlithiummenge, erhalten wurde. Bei diesem Kaskadenverfahren wurde wie im Beispiel 3 Wasser in die am nächsten zur Kathode liegende Konzentrierkammer gegeben, um die Konzentration des Lithiums bei 0,1η zu halten. Ein praktisch gleicher Versuch wurde durchgeführt, wobei einer Lithiumchloridlösung unter gleichen Bedingungen wie oben die Lithiumhydroxydlösung zugesetzt wurde. Aus der am nächsten zur Kathode liegenden Konzentrierkammer wurde eine Lösung mit 8,05% ⁶Li und aus der in umgekehrter Richtung liegenden Konzentrierkammer wurde eine Lösung mit 7,00% ⁶Li abgenommen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Trennverfahren für Ionen von Isotopen eines Elementes mittels Gleichstrom in einer an sich bekannten Elektrodialysevorrichtung, die aus einer Vielzahl von Kationenaustauschmembranen und Anionenaustauschmembranen besteht, die abwechselnd zwischen einer Anode und einer Kathode derart angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von abwechselnden Entsalzungs- und Konzentrierabteilungen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolytlösung, die die Ionen der Isotope enthält, in eine etwa in der Mitte des Zellenstapels liegende Entsalzungsabteilung der Vorrichtung leitet, daß die in die Konzentrierabteilungen gewanderte Isotopenlösung zu der jeweiligen Entsalzungsabteilung geleitet wird, die in Wanderungsrichtung des zu trennenden Ions im elektrischen Feld angrenzt, das in die Entsalzungs-

. abteilungen geflossene Lösungsmittel in die nächste ■ entgegengesetzt zur Wanderungsrichtung der zu trennenden Ionen im elektrischen Feld gelegene Konzentrationsabteilung geleitet wird und das Isotop mit der kleineren Masse in der letzten, in Wanderungsrichtung des zu trennenden Ions im elektrischen Feld gelegenen Abteilung und das Isotop mit größerer Masse in der letzten Abteilung, entgegengesetzt zur Wanderungsrichtung des zu trennenden Ions im elektrischen Feld gesammelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Lösungen eines Isotopengemisches aus ²³⁶U und ²³⁸U'einsetzt, trennt und anreichert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Lösungen eines Isotopengemisches aus ⁶Li und ⁷Li einsetzt, trennt und anreichert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 683/40