低氘水的作用

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1、WORD文檔下載可編輯自然界中已知的107個化學(xué)元素有近270個穩(wěn)定同位素,質(zhì)量最小的是氫元素,它有氕(1H)和氘(2H即D)兩種穩(wěn)定性同位素,由此組成的水1H2O和2H2O(即D2O)分別稱為氕水(輕水)和氘水(也稱重水)。天然水中氘的豐度很低,一般為150?10-4atom%,低氘水(又稱貧氘水或無氘水)是指氘豐度低于天然豐度的水,是一種穩(wěn)定性同位素產(chǎn)品。自從人類發(fā)現(xiàn)同位素以來,同位素的制備技術(shù)和同位素產(chǎn)品的應(yīng)用研究不斷得到發(fā)展,同位素產(chǎn)品在生命科學(xué)、核科學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等高科技研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。氫同位素也是如此,1931年氘被發(fā)現(xiàn)至今,重水的分離方

2、法和應(yīng)用范圍取得了重大突破,對各國的經(jīng)濟(jì)和軍事發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響;而低氘水的研究則滯后于重水,是近年國外核醫(yī)學(xué)和水生理學(xué)領(lǐng)域的研究成果。
低氘水的制備國內(nèi)關(guān)于低氘水的研究報道較少,有些關(guān)于低氘水制備的專利技術(shù),但大多缺乏實質(zhì)性的研究內(nèi)容。國外有不少國家涉足低氘水的研究,如匈牙利、烏克蘭、羅馬尼亞、俄羅斯、美國等國家的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)紛紛公開其研究成果:早在1992年,匈牙利Somlyai等人研制了用普通水經(jīng)蒸餾制取低氘水的方法,獲得氘豐度15~30?10-4atom%的產(chǎn)品;1997年,匈牙利Somlyai等人又通過電解、蒸餾及其它方法的進(jìn)一步研究,將水中的氘降低為0.1?專業(yè)技術(shù)

3、資料分享WORD文檔下載可編輯10-4atom%;1995年烏克蘭Nikolaevich等公開了一種高真空汽化水的方法制取低氘、氚的應(yīng)用水1998年羅馬尼亞RegiaAutonomaActivitatiNucleareSucur采用自來水或重水廠的廢水,真空蒸餾得到低氘水;俄羅斯國家科學(xué)院也做過大量的水蒸餾研究工作;美國公開了以海水為原料生產(chǎn)低氘水的裝置技術(shù)?？v觀國內(nèi)外的研究報道,低氘水主要以水為原料,采用分離方法制備而得。低氘水的分離原理雖然簡單,但由于天然水中氘同位素豐度極少且氫同位素的分離系數(shù)小,因此分離氘是很困難的,力求尋找能耗低、投資少、經(jīng)濟(jì)上適合工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)方法是

4、研究重點。就分離方法而論,低氘水的分離方法有化學(xué)交換法、蒸餾法、電解法、熱擴(kuò)散法、膜擴(kuò)散吸附法、離心法、激光法等方法以及上述幾種方法的組合,但作為工業(yè)化生產(chǎn)的方法主要推薦化學(xué)交換法和蒸餾法。1.1?化學(xué)交換法化學(xué)交換法是分離氫同位素的方法之一,它根據(jù)熱力學(xué)同位素效應(yīng),利用同位素在不同化學(xué)組分間的分配不同而達(dá)到分離的目的。依據(jù)操作過程的不同,化學(xué)交換法又可分成單溫法和雙溫交換法。單溫交換法的典型過程是H2O?H2交換法,雙溫交換法的典型過程是H2S?H2O交換法。除H2O?H2交換法外,其它化學(xué)交換法生產(chǎn)的低氘水不適宜用作飲用水。1.2?蒸餾法蒸餾法是分離液相混合物的經(jīng)典方法,是

5、利用不同組分蒸汽壓的差別來實現(xiàn)分離的,由于同位素分子變種的蒸汽壓相差甚小,水蒸餾分離制備低氘水的能耗較高,但是水蒸餾法操作簡單可靠,生產(chǎn)過程無污染,是一種較容易實現(xiàn)的方法。專業(yè)技術(shù)資料分享WORD文檔下載可編輯1.3?電解法電解法是一種古老的分離方法,水電解時,陰極上析出氫氣,陽極上析出氧氣,由于水溶液中氘離子在陰極上電析速度比氕離子慢得多,因此在陰極上析出的氫氣中氕離子獲得富集,由此氫氣和氧氣可合成低氘水。2?低氘水的應(yīng)用同一元素的同位素,在物理化學(xué)和核性質(zhì)上是有差異的,這種差異(稱為同位素效應(yīng))取決于同位素的相對質(zhì)量變化和核殼層結(jié)構(gòu),越輕的元素由質(zhì)量差異所引起的同位素效應(yīng)越

6、強,因此水中同位素氕和氘含量的變化,使水的有些性質(zhì)發(fā)生很大變化而改變其用途。根據(jù)氘豐度的不同,低氘水主要用于制備超純氕氣、核磁共振溶劑、防治疾病、保健飲用水及配方用水等。2.1?制備超純氕氣和在核磁共振溶劑的應(yīng)用氘豐度!1?10-4atom%的低氘水,可制備超純氕氣應(yīng)用于實驗研究。氘豐度2~3?10-4atom%的低氘水,可用作核磁共振溶劑應(yīng)用于核磁共振技術(shù)[13]。質(zhì)子核磁共振技術(shù)是用來確定未知有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的有效方法,已經(jīng)成為分子認(rèn)證主要技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用在化學(xué)研究、生化、醫(yī)藥化學(xué)、聚合物科學(xué)、石油研究、農(nóng)業(yè)化學(xué)和醫(yī)學(xué)。專業(yè)技術(shù)資料分享WORD文檔下載可編輯核磁共振成像技術(shù)

7、是核磁共振在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,人體內(nèi)含有非常豐富的水,不同的組織水的含量也各不相同,探測水的分布信息,就能夠繪制出一幅比較完整的人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像,核磁共振成像技術(shù)就是通過識別水分子中氫原子信號的分布來推測水分子在人體內(nèi)的分布,進(jìn)而探測人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù)。核磁共振技術(shù)是一種無侵襲的檢查方法,對患者沒有射線影響,診斷的依據(jù)是人體內(nèi)水分子氫核發(fā)出的核磁共振信號,信號強弱不僅取決于人體所含氫核密度,而且還取決于氫核在分子結(jié)構(gòu)中的位置和分子周圍的環(huán)境狀態(tài)。核磁共振成像的優(yōu)點是不需要移動患者就能獲得無重疊