Arseeni destilleerimise ja puhastamise protsess

Arseeni destilleerimis- ja puhastamisprotsess on meetod, mis kasutab arseeni ja selle ühendite lenduvuse erinevust eraldamiseks ja puhastamiseks, eriti sobiv väävli, seleeni, telluuri ja muude arseeni lisandite eemaldamiseks.Siin on peamised sammud ja kaalutlused:

1.Tooraine eeltöötlus

• Toorest arseeni allikad: tavaliselt arseeni sisaldavate mineraalide (nt arseniit, realgar) sulatamise kõrvalsaadusena või arseeni sisaldavate jäätmete taaskasutamise tulemusena.
• Oksüdatiivne röstimine(valikuline): Kui tooraineks on arseensulfiid (nt As₂S₃), tuleb see kõigepealt röstida, et see muutuks lenduvaks As₂O₃-ks.

As2S3+9O2→As2O3+3SO2As2​S3​+9O2​→As2O3 + 3SO2

2.Destilleerimisüksus

• VarustusKvartsist või keraamilisest destilleerimisaparaat (korrosioonikindel, kõrgele temperatuurile vastupidav), varustatud kondensaatoritoru ja vastuvõtupudeliga.
• Inertne kaitseArseeni oksüdeerumise või plahvatusohu vältimiseks lisatakse lämmastikku või süsinikdioksiidi (arseeni aur on tuleohtlik).

3.Destilleerimisprotsess

• Temperatuuri reguleerimine:
  • Arseeni sublimatsioonAs₂O₃ sublimatsioon temperatuuril 500–600 °C (puhas arseeni sublimatsioon umbes 615 °C juures)).
  • Lisandite eraldamineMadala keemistemperatuuriga lisandid, näiteks väävel ja seleen, lenduvad eelistatult ja neid saab eraldada segmenteeritud kondensatsiooni teel.
• Kondensaadi kogumineArseeni aur kondenseerub kondensatsioonitsoonis (100–200 °C) kõrge puhtusastmega As₂O₃-ks või elementaarseks arseeniks.).

4.Järeltöötlus

• Vähendamine(kui on vaja elementaarset arseeni): As₂O₃ redutseerimine süsiniku või vesinikuga

As2O3+3H2→2As+3H2OAs2O3+3H2→2As+3H2O

• VaakumdestillatsioonElementaarse arseeni edasine puhastamine jääklenduvate lisandite eemaldamiseks.

5.Ettevaatusabinõud

• Toksilisuse kaitseKogu protsess on suletud operatsioonisüsteem, mis on varustatud arseeni lekke tuvastamise ja erakorralise ravi seadmetega.
• Jääkgaaside töötleminePärast kondenseerumist tuleb jääkgaas absorbeerida leeliselahusega (näiteks NaOH) või aktiivsöega adsorptsiooni abil, et vältida As₂O₃ teket.heitkogused.
• Arseeni metalli ladustamine: säilitatakse inertses atmosfääris, et vältida oksüdeerumist või vedeldumist.

6. PuhtusTäiustus

• Mitmeastmeline destilleerimineKorduv destilleerimine võib puhtust parandada üle 99,99%.
• Tsooni sulamine (valikuline): elementaarse arseeni tsoonrafineerimine metallilisandite edasiseks vähendamiseks.

Rakendusvaldkonnad

Pooljuhtmaterjalides (nt GaAs) kasutatakse kõrge puhtusastmega arseenikristallide), sulami lisandite või spetsiaalsete klaaside tootmisel. PProtsessid peavad vastama rangetele keskkonnanõuetele, et tagada ohutus ja nõuetekohane jäätmete kõrvaldamine.