高純氘氣生產(chǎn)方法簡介
文章出處：責(zé)任編輯：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2023-05-29 09:35:02【大
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高純氘氣生產(chǎn)方法簡介
氘清單
氘，也稱為重氫，符號(hào)D或2H，是氫的同位素。氫含有0.02%的氘。重氫在天然水中的濃度約為150ppm
（百萬分之150）。氘符號(hào)12H或D。分子量4032。無色無味的氣體。熔點(diǎn)-254.6℃（16.132kPa），沸
點(diǎn)-249.7℃。易溶于水和其他液體。天然水通常由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成，但氫原子有三種不同質(zhì)
量的同位素：氫（H，氫）、氘（D，重氫）和氚（T，超重氫），原子量為1,2,3。氘的大部分物理和化學(xué)
性質(zhì)與氫相似，在大多數(shù)情況下，氘的反應(yīng)性略低于氫。氘主
要以重水和氘氣的形式使用。
1931年末，美國研究人員Harold Clayton Urey通過蒸發(fā)后的光譜探測發(fā)現(xiàn)了重氫（氘，D）。尤里于1934
年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
如果人體內(nèi)氘過多，就不能產(chǎn)生足夠的能量，從而導(dǎo)致疲勞、癌癥和各種慢性病。許多人之所以患有這種
疾病，是因?yàn)樗麄兊膬?nèi)部環(huán)境中氘含量過高，這可歸因于各種原因，如轉(zhuǎn)基因食品、工業(yè)食品和沿海生活。
在工業(yè)食品中，氘含量相對(duì)較高，過量攝入這類食品會(huì)增加人體內(nèi)的氘含量。如果體內(nèi)的氘水平過高，很
難調(diào)節(jié)到正常水平（130 ppm），而且氘太重，會(huì)干擾蛋白質(zhì)和DNA，從而導(dǎo)致癌癥。20%的癌癥患者的
基因沒有突變，但氘會(huì)導(dǎo)致DNA生長和細(xì)胞持續(xù)分裂。
氘氣生產(chǎn)技術(shù)
1.液氫蒸餾技術(shù)
氘是氫的同位素，天然氫的氘含量在0.013到0.015之間。氘的沸點(diǎn)為23.5K，氫的沸點(diǎn)為20.38K，HD的沸
點(diǎn)為22.13K。理論上，利用液態(tài)氫的蒸餾來生產(chǎn)氘氣是完全可能的。通常，在低溫蒸餾中，第一濃度為HD，
但在繼續(xù)蒸餾濃縮和進(jìn)一步處理之前，HD必須通過催化劑轉(zhuǎn)化為D2、HD和H2平衡混合物。目前，液氫蒸
餾中的低溫蒸餾技術(shù)主要采用JET低溫蒸餾系統(tǒng)生產(chǎn)氘氣。然而，蒸餾技術(shù)的回歸對(duì)能源消耗要求很高，能
源消耗問題嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)性不理想，能源消耗還有提高的空間。
2.鎢電解技術(shù)
重水電解技術(shù)使用電解水裝置，該裝置使用堿金屬氘氧化物作為電解質(zhì)或固體聚合物進(jìn)行重水電解。盡管通
過該技術(shù)生產(chǎn)的氘氣體的純度相對(duì)較高，但是生產(chǎn)的氘氣的純化仍然是必要的。提純的重點(diǎn)是去除雜質(zhì)，減
少氘氣中所含的氫同位素雜質(zhì)質(zhì)子，但去除質(zhì)子的難度很大，加工過程非常復(fù)雜。此外，電解過程中的能耗
問題非常明顯：在應(yīng)用中，降低操作電壓和提高能效的主要策略是減少電極之間的距離、增加工作壓力、提
高操作溫度、改變電極材料和使用添加劑。
3.氣相色譜法
氣相色譜法發(fā)明于1952年，具有廣泛的應(yīng)用。1957年，氣相色譜法成功地用于生產(chǎn)氘氣。目前，常用的氫同
位素氣相色譜分離技術(shù)有H2過渡色譜、前色譜、沖洗色譜和自轉(zhuǎn)移色譜。H2過渡色譜法制備量大，產(chǎn)率和濃
縮率最高，但工藝相對(duì)復(fù)雜。主要色譜過程相對(duì)簡單，適用于從天然氫中生產(chǎn)氘氣。沖洗色譜法生產(chǎn)的氘氣純
度較低，不能滿足要求，因此很少使用。獨(dú)立色譜法具有無載氣、濃縮率高、回收率適中的優(yōu)點(diǎn)，是最理想
的色譜氘生產(chǎn)技術(shù)。
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