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氧18氧气制备工艺详解:同位素分离技术与提纯方法

氧18氧气制备工艺详解:同位素分离技术与提纯方法

氧18氧气作为氧的同位素气体,在众多领域都有着非常重要的价值,但因国产化能力不足,还需依赖进口补足,本文就来说说国内氧18氧气的分离技术与提纯方法。

一、原料预处理技术​

国内的原料选择大多是天然水作为核心材料,一般需要经过三级预处理,即​

机械过滤:去除粒径>5μm的悬浮物​

离子交换:通过树脂去除钙、镁离子​

真空脱气:剥离溶解的氮气、二氧化碳​

二、核心同位素分离技术​

我国工业上最主流的分离方法就是蒸馏法,主要分为低温氧蒸馏和水精馏法;

上海化工研究院最擅长使用低温氧蒸馏,利用氧同位素蒸汽压差异驱动同位素分级,现已能实现年产200kg氧18水;

而另外的水精馏法就是直接处理天然水,但效率极低,需要近千次循环富集,才能从1吨水中得到1g产品

​ 另外化学方法就是水气交换工艺,这种方式能耗较低,设备也比较便宜,但是由于反应速率慢,效率很低;

经过我国研究所的技术突破,现在使用激光分离法能够极大提升生产效率与能耗,产品纯度也比较高,但现在处于实验室阶段,尚不能工业化;同样热扩散法也是,现在仅能小批量制作高丰度的产品。

氧18氧气 2

三、提纯工艺体系​

分离后最重要的就是提供,一般用低温吸附或膜分离的方法进行初级提纯;

之后通过钯催化剂催化燃烧去除烃类杂质、二次精馏去除氧17同位素及铝胶吸附去除水分;

之后可以得到气态或者液态的产品,用不同的瓶子进行存储。

四、工业应用与技术突破​

当下,我国苏州联清生物已实现200kg规模生产,打破了美俄龙都那,而且自主研发的波纹填料,也提升了工艺同时降低能耗;

当下95%的医用级产品与99.5%的科研级产品已能稳定供应。