Термодинамическая оценка эффективности очистки вещества методом транспортных реакций

В практике использования химических транспортных реакций для глубокой очистки вещества наиболее часто макрокомпонент и микрокомпонент образуют гомогенную твердую фазу (твердый раствор) и одновременно подвергаются транспорту:

А′_тв + X_г = В′_г

А″_тв + Х_г = В″_г

А′ - основное вещество; А″ - примесь.

Х – газообразный реагент, образующий с компонентами системы газообразные промежуточные продукты В′ и В″.

Можно качественно оценить факторы, способствующие минимальному переходу микропримесей в газообразную фазу при осуществлении транспорта основного компонента. Необходимо выбирать такой реагент-носитель Х_г, который с макрокомпонентом образует соединение В′_г с большой теплотой образования, то есть ∆Hº₁- ∆Hº₂ = (∆H′_В - ∆Н″_В) – (∆Н′_А - ∆Н″_А) << 0. Этому условию удовлетворяет процесс, в котором реакция (1) является экзотермической, а реакция (2) – эндотермической.

Различие между энтропиями (ΔS) макро- и микрокомпонентов исходного вещества должно быть больше, чем между энтропиями промежуточных газообразных соединений. Поэтому для транспортных реакций рекомендуется использовать соединения, обладающие наиболее сложной молекулярной структурой, содержащих комплексный анион, который построен из большого числа тяжелых и легко поляризующихся атомов с преобладанием ковалентных химических связей. В этом случае достигается максимальное различие в энтропиях макро- и микрокомпонентов, являющихся химическими аналогами.

Следует использовать такой реагент-носитель Х, который с микрокомпонентом А″ образует молекулы В″₂ большего диаметра, большего молекулярного веса, чем с основным компонентом.

Продукт реакции основного компонента с газом-реагентом В′₂ должен выводиться из зоны с возможно большей скоростью, чем В″₂ (в целях равновесного состояния).