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Girdler-Sulfid-Prozess

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Der Girdler-Sulfid-Prozess dient der Anreicherung von normalem („leichten“) zu „schwerem“ Wasser. Er ist nach dem ersten industriellen Anwender, der Girdler-Company, benannt<ref name="Kikuchi">Mitsuru Kikuchi: Frontiers in Fusion Research II. Springer, 2015, ISBN 978-3-319-18905-5, S. 331.</ref>, wird aber auch als Geib-Spevack-Prozess<ref>{{#if:{{#ifexpr:{{#if:US|0|1}} or {{#if:4620909|0|1}}|1}}|Fehlender Parameter {{#if:US||„Land“{{#if:4620909|| und }}}}{{#if:4620909||„V-Nr“}}|}}{{#if: {{#invoke:Expr|TemplateBooland}}|{{#ifeq:Erteilung|Patentanmeldung|Patentanmeldung|{{#ifeq:Erteilung|Gebrauchsmuster|Gebrauchsmuster|Patent}}}} {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|US4620909|{{#switch: Google | DEPATIS =US4620909 | WIPO = US4620909 | Google = US4620909 | #default =US4620909 }}}}{{#if:Method for isotope replenishment in an exchange liquid used in a laser induced isotope enrichment process1983-10-311986-11-04Graham M. Keyser, David L. Mader, James A. O’Neill|:|.}}{{#if:Method for isotope replenishment in an exchange liquid used in a laser induced isotope enrichment process| Method for isotope replenishment in an exchange liquid used in a laser induced isotope enrichment process.}}{{#if:1983-10-31| Angemeldet am {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:1986-11-04Graham M. Keyser, David L. Mader, James A. O’Neill|,}}}}{{#if:1986-11-04|{{#if:1983-10-31| veröffentlicht am | Veröffentlicht am }}{{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:Graham M. Keyser, David L. Mader, James A. O’Neill|,}}}}{{#if:| Anmelder: {{{Anmelder}}}{{#if:Graham M. Keyser, David L. Mader, James A. O’Neill|,}}}}{{#if:Graham M. Keyser, David L. Mader, James A. O’Neill| Erfinder: Graham M. Keyser, David L. Mader, James A. O’Neill}}{{#if:| ({{{Kommentar}}})}}{{#if:1983-10-311986-11-04Graham M. Keyser, David L. Mader, James A. O’Neill|.}}‌}}{{#invoke:TemplatePar|match |template= Vorlage:Patent |cat= {{#ifeq: 0 | 0 | Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Patent}} |format= |preview=@@@ |1=Land= ABC+ |2=V-Nr= /^[0-9A-Z]+$/ |3=Titel= * |4=Erfinder= * |5=Anmelder= * |6=A-Datum= * |7=V-Datum= * |8=Typ= ASCII |9=Code= ASCII |10=Kommentar= * |11=KeinLink= ASCII |12=DB=ASCII }}</ref> nach Karl-Hermann Geib und Jerome S. Spevack bezeichnet, die unabhängig voneinander beide Anfang der 1940er-Jahre das Verfahren zur Gewinnung von Schwerem Wasser erfunden haben.

Prinzip

Der Girdler-Sulfid-Prozess beruht auf einem Zweitemperatur-Isotopenaustausch. In diesem Prozess wird eine wässrige Schwefelwasserstoff-Lösung verwendet. Beide Komponenten der Lösung sind in der Lage, Wasserstoffatome auszutauschen. Deuterium verhält sich in diesem Austauschprozess temperaturabhängig: Mit steigender Temperatur verschiebt sich das Reaktionsgleichgewicht auf die Seite der Produkte, daraus folgt, Deuterium reichert sich bei hohen Temperaturen im Schwefelwasserstoff, bei niedrigen Temperaturen im Wasser an.<ref name="Alan E. Comyns">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref name="Yang" />

<math>\mathrm{HDO + H_2S \leftrightharpoons H_2O + HDS}</math>

Aufbau

Im Girdler-Sulfid-Prozess wird ein Aufbau aus zwei Temperaturstufen verwendet, die Temperaturen betragen circa 20 °C und 130 °C. Beide Temperaturstufen sind über einen im Gegenstromprinzip laufenden gasförmigen Schwefelwasserstoffkreislauf verbunden. In der kalten Stufe wird Frischwasser zugeführt, welches über eine Verbindung in die heiße Stufe fließt. Die heiße Stufe hat einen Ablauf für abgereichertes Wasser. Nach mehreren (meist 3) Zyklen entsteht angereichertes schweres Wasser von 15 bis 20 %<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Nicolae Sfetcu|Nicolae Sfetcu: }}{{#if:|{{#if:Heavy Water - Overview|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Heavy Water - Overview}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.telework.ro/en/heavy-water-overview/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Heavy Water - Overview}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.telework.ro/en/heavy-water-overview/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Heavy Water - Overview}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:2022-12-27{{#if: 2023-07-12 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}} 

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Aufgrund der niedrigen Temperatur der kalten Stufe wandern Deuteriumatome vom Schwefelwasserstoff zum zugeführten Frischwasser. Hierdurch wird das zugeführte Frischwasser angereichert und der Schwefelwasserstoff abgereichert. Das angereicherte Frischwasser fließt über eine Verbindung in die heiße Stufe, wo es wieder auf den abgereicherten Schwefelwasserstoff trifft. Aufgrund der hohen Temperatur der heißen Stufe wandern die Deuteriumatome vom angereicherten Wasser über zum abgereicherten Schwefelwasserstoff. Hierdurch wird der Schwefelwasserstoff wieder angereichert und fließt in die kalte Stufe.

In den Verbindungen zwischen den Temperaturstufen wird angereicherter Schwefelwasserstoff und angereichertes Wasser entnommen. Diese angereicherten Substanzen werden durch weitere Stufen dieses Aufbaus geleitet, um den Grad der Anreicherung zu erhöhen.

Quellen

  • {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}
  • Hans G. Hirschberg: Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau: Chemie, Technik und Wirtschaftlichkeit. Springer, 1999, ISBN 3-540-60623-8, S. 122. (Google Books)
  • A. S. Sadovsky (Karpov Institute of Physical Chemistry): Heavy Water. History of one priority: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20141111233252
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    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Genau einer der Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive-today', 'archive-is' oder 'archiv-url' muss angegeben werden.|1}}
  }}{{#if: 
    | {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|{{{archiv-url}}}}}
        | web.archive.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von Internet Archive erkannt, bitte Parameter 'wayback' benutzen.|1}} 
        | webcitation.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von WebCite erkannt, bitte Parameter 'webciteID' benutzen.|1}} 
        | archive.today |archive.is |archive.ph |archive.fo |archive.li |archive.md |archive.vn = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von archive.today erkannt, bitte Parameter 'archive-today' benutzen.|1}}
      }}{{#if: 
         | {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}
             | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Wert des Parameter 'archiv-datum' ist ungültig oder hat ein ungültiges Format.|1}}
          |  }} 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
      }}
    | {{#if: 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
      }}
  }}{{#if:{{#invoke:URLutil|isHostPathResource|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/030e.pdf}}
    || {{#if:  || }}
  }}{{#if: Part I
    | {{#if: {{#invoke:WLink|isBracketedLink|Part I}}
        | {{#if:  || }}
      }}
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt
  }}{{#switch: 
    |addlarchives|addlpages= {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: enWP-Wert im Parameter 'format'.|1}}
  }}{{#ifeq: {{#invoke:Str|find|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/030e.pdf%7Carchiv}} |-1
    || {{#ifeq: {{#invoke:Str|find|{{#invoke:Str|cropleft|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/030e.pdf%7C4}}%7Chttp}} |-1
         || {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/030e.pdf }}
              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }} und <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20141111233252
      | {{#ifeq: 20141111233252 | *
    | Vorlage:Webarchiv/Wartung/Stern{{#if: Part II | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Part II}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf}} }} (Archivversionen)
    | {{#iferror: {{#time: j. F Y|20141111233252}}
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/DatumDer Wert des Parameters {{#if: wayback | wayback | Datum }} muss ein gültiger Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS sein!
         | {{#if: Part II | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Part II}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf}} }} {{#ifeq:  | [] | [ | ( }}Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer }} vom {{#time: j. F Y|20141111233252}} im Internet Archive{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
      }}
  }}
      | {{#if:
          | {{#iferror: {{#time: j. F Y|{{{webciteID}}}}}
    | {{#switch: {{#invoke:Str|len|{{{webciteID}}}}}
       | 16= {{#if: Part II | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Part II}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf}} }} {{#ifeq:  | [] | [ | ( }}Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer }} vom {{#time: j. F Y| 19700101000000 + {{#expr: floor {{#expr: {{#invoke:Str|sub|{{{webciteID}}}|1|10}}/86400}} }} days}} auf WebCite{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
       | 9 = {{#if: Part II | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Part II}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf}} }} {{#ifeq:  | [] | [ | ( }}Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer}} vom {{#time: j. F Y| 19700101000000 + {{#expr: floor {{#expr: {{#invoke:Str|sub|{{#invoke:Expr|base62|{{{webciteID}}}}}|1|10}}/86400}} }} days}} auf WebCite{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
       | #default= Der Wert des Parameters {{#if: webciteID | webciteID | ID }} muss entweder ein Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS oder ein Schüsselwert mit 9 Zeichen oder eine 16-stellige Zahl sein!Vorlage:Webarchiv/Wartung/webcitation{{#if:  || }}
      }}
    | c|{{{webciteID}}}}} {{#if: Part II | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Part II}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf}} }} (Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer}} vom {{#time: j. F Y|{{{webciteID}}}}} auf WebCite{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
  }}
          | {{#if: 
              | Vorlage:Webarchiv/Today
              | {{#if:
                      | Vorlage:Webarchiv/Generisch
                      | {{#if: Part II | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Part II}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf}} }}  
                 }}}}}}}}{{#if:
    | Vorlage:Webarchiv/archiv-bot
  }}{{#invoke:TemplatePar|check
     |all      = url=
     |opt      = text= wayback= webciteID= archive-is= archive-today= archiv-url= archiv-datum= ()= archiv-bot= format= original=
     |cat      = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Webarchiv
     |errNS    = 0
     |template = Vorlage:Webarchiv
     |format   = *
     |preview  = 1
  }}{{#ifexpr: {{#if:20141111233252|1|0}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}} <> 1
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Genau einer der Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive-today', 'archive-is' oder 'archiv-url' muss angegeben werden.|1}}
  }}{{#if: 
    | {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|{{{archiv-url}}}}}
        | web.archive.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von Internet Archive erkannt, bitte Parameter 'wayback' benutzen.|1}} 
        | webcitation.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von WebCite erkannt, bitte Parameter 'webciteID' benutzen.|1}} 
        | archive.today |archive.is |archive.ph |archive.fo |archive.li |archive.md |archive.vn = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von archive.today erkannt, bitte Parameter 'archive-today' benutzen.|1}}
      }}{{#if: 
         | {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}
             | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Wert des Parameter 'archiv-datum' ist ungültig oder hat ein ungültiges Format.|1}}
          |  }} 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
      }}
    | {{#if: 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
      }}
  }}{{#if:{{#invoke:URLutil|isHostPathResource|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf}}
    || {{#if:  || }}
  }}{{#if: Part II
    | {{#if: {{#invoke:WLink|isBracketedLink|Part II}}
        | {{#if:  || }}
      }}
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt
  }}{{#switch: 
    |addlarchives|addlpages= {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: enWP-Wert im Parameter 'format'.|1}}
  }}{{#ifeq: {{#invoke:Str|find|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf%7Carchiv}} |-1
    || {{#ifeq: {{#invoke:Str|find|{{#invoke:Str|cropleft|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf%7C4}}%7Chttp}} |-1
         || {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.sci-journal.ru/articles/2011/031e.pdf }}
              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }}.
  • {{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}

Einzelnachweise

<references />

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