氘氢 HD DH氘代氢 氘氢化物

　　HD（氢化氘）

　　Enrichment-96atom%

　　Chemical-99%

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　　Vol-14L/cylinder

　　同位素气体是指气体具有相同质子数，不同中子数（或不同质量数）同一元素的不同核素互为同位素气体。同位素气体广泛用于半导体研究、军事、照明、生物医药、医疗、基础物理研究等。

　　氘是氢的同位素，又称重氢，化学符号为D或2H，常温下氘气是一种无色、无味的可燃性气体，在地球上的丰度为0.015%，它在普氢中的含量很少，且大多以重水D2O即氧化氘形式存在于海水与普通水中。

　　氘是氢的同位素，由一个质子、一个中子和一个电子组成，由1931年美国H.C.尤里和F.G.布里克维德在液氢中发现氘。海水中氘的质量浓度大约为30mg/L。氘气在军事、热核实验和光纤制造上均有广泛的应用。

　　制备方法编辑播报

　　氘气的分离原理可分为两类：一种是直接利用质量同位素效应，不同质量的单个同位素分子、离子在重力场、电场中的运动差异；另一种是利用同位素的统计特性差异，氘的主要制备方法有液氢精馏法、电解重水法、钯/合金薄膜或金属氢化物法等。

　　电解重水法

　　氘主要的化合物为重水（D2O），气态氘可用钠或赤热的铁分解重水，或在碳酸钠存在时电解重水获得，重水电解是制取氘的主要方法。重水电解制氘原理与电解水制氢原理完全相同，在阴极上产生氘气，在阳极上产生氧气，但其使用固体电解质-磺酸基团结合在聚四氟乙烯上，导电介质是水合氘离子（D+・D2O），而磺酸基是不移动的。

　　采用普通电解水装置，以氘氧化物为电解质（如：KOD、NaOD），或者采用SPE（SolidPolymerElec-trolyte）膜电解槽电解重水，在阴极上可得到丰度为99%的氘气，再经过分离、净化可得到高纯氘产品。此法技术含量高，规模可大可小，易于控制，安全可靠。

　　钯膜或金属氢化物法

　　由于氘化物的分解压高于氢化物的分解压，同一金属对氢、氘吸收平衡压与分解平衡压不同，利用这种压差特性以及它们的活化能差别就可以进行氢、氘的分离，其适合于对含氘气体进行分离净化使用及核电站托卡马克废气的回收利用。

　　液氢精馏法

　　氘在天然氢中的含量为0.0139%~0.0156%，D2的沸点为23.5K，H2为20.38K，HD（氘化氢）的沸点为22.13K。由精馏液氢来制取氘气，理论上是完全可能的。在低温精馏时首先浓缩的是HD，HD必须经催化剂转化为D2，HD、H2的平衡混合后才能继续精馏浓缩。低温精馏分离氢同位素的流程主要有4种，即四塔流程、三塔流程、二塔流程及带有侧线返回进料平衡装置的二塔流程。

　　纯化技术编辑播报

　　电解重水制备的氘气中主要杂质有N2、O2、HD和少量H2等。

　　杂质氮气的脱除，杂质氮气主要来源是空气在重水中有一定的溶解度以及系统的污染渗透，降低氮气含量需要做好系统的密封性，同时也可利用活性炭、硅胶或分子筛等吸附剂在低温情况下吸附使氮气降低。

　　杂质氧气的脱除，杂质氧气主要来源于电解水分解的氧，同时也有管路系统的渗透而引入的氧，利用脱氧催化剂进行杂质氧的脱除。

　　杂质HD的脱除，电解重水制取的氘气中含量的杂质是HD，HD的去除可采用热循环吸附工艺（TCAP），该方法使用的工作介质是Pd-Al2O3，HD含量也可利用活性氧化铝、分子筛等在催化剂作用下通过低温吸附分离来降低。

　　杂质H2的脱除，氘中杂质H2的去除可采用钯膜或金属氢化物法，特别是对于重水电解所得氘气的净化非常合适。氢和氘在金属中都以原子状态存在，氢在金属中的吸附力大于氘，氢杂质优先牢固吸附在金属中形成氢化物，由此氘中氢就被除去，高纯氘流出。经过一定的时间再将氢化物进行加温、真空脱附等措施，从而获得高纯氘。