此，金剛石基于粒度首先沉降。更細(xì)的粒度金剛石由于布朗運(yùn)動(dòng)(Brownian mot1n)而保持懸浮于溶液中。表面活性劑溶液改變了用于溶解鹽的水的表面張力。這一更低的表面張力允許更細(xì)粒度的金剛石以不同速率從溶液中沉降出來(lái)。
[0067]在另一方面，表面活性劑還可允許金剛石與其它材料的更好分離。在另一方面，不同的表面活性劑或表面活性劑混合物可用于分離出各種產(chǎn)物，并且甚至將所述反應(yīng)中產(chǎn)生的金剛石分離成不同粒度的各個(gè)類群。在另一方面，基于硅酮的表面活性劑可與本文所述的方法一起使用。與所述方法一起使用的合適的表面活性劑包括“Surfactants:APractical Handbook, ^Lange, Robert K.Philadelphia, PA:Hanser Gardner Publicat1ns公司，1999中所述的那些，該文獻(xiàn)的內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。
[0068]在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供通過(guò)從溶液過(guò)濾細(xì)粒而從用于分離過(guò)程的水、醇、表面活性劑溶液、重介質(zhì)或酸回收細(xì)粒度的期望產(chǎn)物的方法。
[0069]使用致密介質(zhì)或重介質(zhì)對(duì)金剛石的重力分離:
[0070]可基于所述材料的比重差異將所述反應(yīng)中產(chǎn)生的金剛石與其它反應(yīng)產(chǎn)物分離。例如，可將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物添加至比重為約1.6的全氯乙烯液體、比重=2.4的二溴甲烷和/或比重>2.0的用于重力分離的鹵化有機(jī)化合物。比重為約3.3的金剛石將沉在所述液體中并且與將浮于全氯乙烯的表面上的比重小于1.6的任何材料分離。重力分離可用于分離步驟中的復(fù)合粒子以及用于純化步驟中的金剛石。在另一方面，任何化學(xué)材料或化學(xué)化合物均可基于目標(biāo)組合物(例如金剛石)與待分離的化學(xué)材料或化學(xué)化合物之間的比重差異在該步驟期間使用。
[0071]未反應(yīng)的碳化物的去除:
[0072]所述工藝中的反應(yīng)物將不可能全部被所述反應(yīng)完全消耗并轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，尤其是在針對(duì)所述工藝的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化的反應(yīng)條件下。因此，未反應(yīng)的碳化物將殘留在反應(yīng)產(chǎn)物中并且不得不加以去除或分離。未反應(yīng)的碳化物容易與水反應(yīng)而產(chǎn)生烴氣和金屬氧化物。在許多情況下，使用酸容易將金屬氧化物反應(yīng)掉。因此在從反應(yīng)器至使用酸的分離容器的轉(zhuǎn)移步驟中，水與碳化物反應(yīng)而產(chǎn)生乙炔和金屬氧化物，所述金屬氧化物然后被所述酸反應(yīng)。如果酸處理后的反應(yīng)產(chǎn)物中存在任何殘留的未反應(yīng)的碳化物，則其可與水或表面活性劑溶液中的水反應(yīng)。由于在隨后步驟中用酸進(jìn)行后續(xù)處理，因此所產(chǎn)生的金屬氧化物將最終被反應(yīng)并從反應(yīng)產(chǎn)物中被去除。
[0073]在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供通過(guò)使碳化物與水反應(yīng)并且進(jìn)一步使所產(chǎn)生的金屬氧化物與酸反應(yīng)而從相應(yīng)的目標(biāo)反應(yīng)產(chǎn)物中去除未反應(yīng)的碳化物的方法。
[0074]未反應(yīng)的金屬鹽和所述反應(yīng)中產(chǎn)生的金屬鹽的去除:
[0075]可使用水或表面活性劑溶液、醇或酸來(lái)實(shí)現(xiàn)由所述反應(yīng)產(chǎn)生的金屬鹽的去除。在分離過(guò)程期間，將反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至分離容器中。可將溶解未反應(yīng)的金屬鹽和所述反應(yīng)中產(chǎn)生的金屬鹽的液體添加至分離容器中并且攪動(dòng)一段時(shí)期。然后可使分離容器靜置沉降并且傾析或去除溶解金屬鹽的液體。為了加速所述過(guò)程并且還為了進(jìn)行其中迫使固體材料析出溶液的更好分離，將分離容器置于吊桶式離心機(jī)(bucket centrifuge)中。在一個(gè)方面，分離容器中液體仍然含有現(xiàn)在可被去除的溶解鹽。
[0076]在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供通過(guò)將未反應(yīng)的產(chǎn)物溶解于水、醇、表面活性劑溶液或酸中而從反應(yīng)產(chǎn)物中去除未反應(yīng)的金屬鹽和由所述反應(yīng)產(chǎn)生的金屬鹽的方法。
[0077]在另一方面，本公開(kāi)提供利用表面活性劑溶液從相應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物分離和分散單個(gè)固體粒子的方法。在另一方面，分離和分散來(lái)自相應(yīng)的反應(yīng)的單個(gè)固體粒子的方法進(jìn)一步包括通過(guò)溶解不期望的、非目標(biāo)的或痕量的產(chǎn)物和/或使其反應(yīng)并且隨后從混合物中將其去除來(lái)去除不期望的、非目標(biāo)的或痕量的反應(yīng)產(chǎn)物。在又一方面，期望的產(chǎn)物保持不被反應(yīng)化學(xué)改變并且可被純化和分類為不同的產(chǎn)物。
[0078]在另一方面，本公開(kāi)提供使用重介質(zhì)液體和/或表面活性劑溶液通過(guò)比重對(duì)不期望的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離、去除和/或分類的方法。
[0079]通過(guò)反應(yīng)從反應(yīng)產(chǎn)物中分離元素金屬:
[0080]還可使用擴(kuò)散至復(fù)合粒子中并且與所述反應(yīng)中產(chǎn)生的任何元素金屬反應(yīng)的其它材料(例如，二溴甲烷)來(lái)去除本文所述的反應(yīng)中產(chǎn)生的元素金屬。例如，二溴甲烷具有擴(kuò)散至反應(yīng)產(chǎn)物的復(fù)合粒子中并且與被封閉的金屬反應(yīng)的能力。該方法允許在去除sp2碳之前在單一步驟中去除所有產(chǎn)生的元素金屬，從而分離任何殘留的復(fù)合粒子。在一個(gè)方面，使反應(yīng)產(chǎn)物暴露于材料(例如，二溴甲烷)達(dá)充分的共振時(shí)間以允許擴(kuò)散至復(fù)合粒子中并且與元素金屬反應(yīng)。充分共振的實(shí)例是數(shù)小時(shí)至數(shù)天。在另一方面，充分共振的實(shí)例是約2小時(shí)或更多小時(shí)、約5小時(shí)或更多小時(shí)、約12小時(shí)或更多小時(shí)、約I小時(shí)或更多小時(shí)、約2天或更多天、約3天或更多天、或約5天或更多天。在另一方面，充分共振的實(shí)例是約I小時(shí)至約4小時(shí)、約2至約12小時(shí)、約2小時(shí)至約I天、約6小時(shí)至約2天、約12小時(shí)至約2天、或約I小時(shí)至約3天。該反應(yīng)的該速率通過(guò)物質(zhì)至復(fù)合粒子中的擴(kuò)散來(lái)管控。因此，充分的共振時(shí)間將主要取決于復(fù)合粒子的大小和/或液體反應(yīng)介質(zhì)的粘度。
[0081]在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供從其它材料(例如，二溴甲烷)的反應(yīng)產(chǎn)物中去除元素金屬的方法，其它材料具有擴(kuò)散至復(fù)合粒子中并且減少所述元素金屬的能力。
[0082]從反應(yīng)產(chǎn)物中去除金屬氧化物:
[0083]本文所用的許多反應(yīng)物產(chǎn)生可被各種酸反應(yīng)的金屬氧化物。然而，存在產(chǎn)生不與酸反應(yīng)的金屬氧化物的反應(yīng)物，例如，碳化鋁。在氧化鋁的情況下，其產(chǎn)生被稱為礬土或氧化鋁的產(chǎn)物。氧化鋁非常穩(wěn)定并且不與酸反應(yīng)。但其可被氫氧化鉀溶液反應(yīng)。由于使用了氫氧化鉀溶液，因此這是更困難的分離，因?yàn)槭箽溲趸洷３衷谌芤褐行枰砑訜帷?br>[0084]分離期間的細(xì)粒度固體的回收:
[0085]雖然將反應(yīng)的元素金屬和溶解的金屬鹽與元素碳進(jìn)行了分離，但被去除的液體仍然含有小百分比的固體復(fù)合粒子。在一個(gè)方面，被去除的液體含有例如約小于0.5%、約小于I %、約小于2%、約小于3%、約小于4%、約小于5%、約小于7.5%、約小于10%、約小于15%、約小于20%、約小于25%的固體復(fù)合材料。在另一方面，被去除的液體含有例如約0.1%至約1%、約0.5%至約2%、約1%至約2%、約2%至約5%、約2%至約7.5%、約0.5%至約10%、約3%至約10%、約5%至約10%、約5%至約25%、或約0.1%至約35%的固體復(fù)合材料。在一個(gè)方面，固體復(fù)合材料含有金剛石連同其它反應(yīng)產(chǎn)物?？墒褂眠^(guò)濾或重力分離從上清液體中回收這些復(fù)合粒子?；厥盏牟牧峡蛇M(jìn)一步經(jīng)過(guò)處理以回收所產(chǎn)生的金剛石。
[0086]醇溶劑的回收:
[0087]在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供用于回收醇和重介質(zhì)液體的系統(tǒng)。當(dāng)增加規(guī)模以適應(yīng)商業(yè)化時(shí)，溶劑的回收可能變得重要。本文描述了一種用于醇的實(shí)例性回收系統(tǒng)。
[0088](4)產(chǎn)物純化:
[0089]金剛石純化方面是去除不為sp3碳(金剛石)的反應(yīng)產(chǎn)物的工藝中的額外步驟。該步驟始于從反應(yīng)產(chǎn)物去除sp2碳。在一個(gè)方面，sp2和混合雜化碳的去除可利用兩種不同的氧化程序?qū)崿F(xiàn)，即sp2和混合雜化碳在熱爐中的氧化和/sp2和混合雜化在強(qiáng)氧化溶液如H2O2或HNO 3中的氧化。取決于用于所述工藝的初始反應(yīng)物和反應(yīng)條件，兩種方法均可用于完全去除sp2碳。
[0090]在去除SP2和混合雜化碳之后，所述工藝的純化部分將類似于分離部分，這就是我們相信我們將最終能夠?qū)⑺鼈兘M合成所述工藝的一個(gè)部分的原因。所述工藝的純化部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了非常好的結(jié)果，尤其是在去除sp2和混合雜化碳方面。
[0091]在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供使用濃酸使sp2雜化碳從殘留元素碳中反應(yīng)同時(shí)維持殘留元素碳不變的方法。本公開(kāi)進(jìn)一步提供通過(guò)將sp2碳分散于表面活性劑溶液中而從殘留元素碳中去除sp2雜化碳同時(shí)維持殘留元素碳不變的方法。在又一方面，本公開(kāi)提供使用重介質(zhì)液體或重介質(zhì)液體的組合從殘留元素碳中去除sp2雜化碳并且將所述殘留元素碳以粒度進(jìn)行分類的方法。
[0092]去除sp2碳的化學(xué)反應(yīng):
[0093]從反應(yīng)產(chǎn)物中去除sp2和混合雜化碳的因素是進(jìn)行該任務(wù)，同時(shí)維持金剛石(或sp3碳)不被所述工藝改變。除了將sp2碳氧化以將其去除之外，另一選擇是使用一種或多種化學(xué)品在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下使sp2碳反應(yīng)。一個(gè)實(shí)例是使用三氟乙酸和濃過(guò)氧化氫。
[0094]表面活性劑在純化步驟中的應(yīng)用:
[0095