The invention relates to the preparation field of low deuterium water, in particular to a method and a device for preparing low deuterium water by liquid phase catalytic exchange process. Method of preparing low deuterium water exchange process for liquid phase catalysis, which comprises the following steps: raw water and hydrogen into the catalytic exchange reaction column countercurrent, get rich water and deuterium depleted deuterium hydrogen; deuterium depleted hydrogen oxidation reaction, low deuterium water; catalytic exchange column by catalytic tandem exchange the column is connected to the column section height to diameter ratio is not higher than 6 8, catalytic exchange period of mixed column filled with Pt based hydrophobic catalysts and hydrophilic filler, Pt based hydrophobic catalysts and hydrophilic filler volume ratio of 1:3 4; catalytic exchange column section is arranged in the gas and liquid distributor. By limiting the specific parameters of the catalytic exchange column, the invention has the advantages of high reaction efficiency, mild operation condition, low energy consumption, convenient process operation and remarkable control of equipment investment.
【技术实现步骤摘要】
一种液相催化交换工艺制备低氘水的方法及装置
本专利技术涉及低氘水的制备领域,具体而言,涉及一种液相催化交换工艺制备低氘水的方法及装置。
技术介绍
氘是氢的稳定同位素,不同于氢原子只有一个质子,氘原子含有一个质子和一个中子,这也导致氢和氘的物理和化学性质的一定差异。自然界中含有特定浓度的氘,其丰度约150ppm,氘浓度低于该浓度的水被称为低氘水。人体内有60-70%的成分为水,水参与了生命体内几乎所有的反应,这其中也包括遗传物质DNA的演化。DNA控制分子系统的秩序,是机体衰老、癌症和免疫失调的根本原因。氘化学键比氢键断裂速率慢6倍以上,DNA转录复制中的随机错误发生在氘键上,就更难被修复酶纠正,从而发生在DNA上的错误的保持和积累,会对机体代谢和遗传产生一系列恶化影响。此外,氘置换氢原子在DNA的螺旋结构中产生附加应力,使得核糖核酸排列错乱,甚至导致基因突变,使得细胞产生缺陷的几率增加,提高癌症发生的可能性。试验研究表明,低氘水不仅可以活化人体细胞,明显促进酶反应;而且可以提高NK细胞活性值,增强人体免疫功能;同时,低氘水还可以抑制细胞癌变和癌细胞增殖,从而具有防癌保健功能。目前,水-氢双温交换法是较大规模生产低氘水的办法。基于氢氘在反应中非等几率平衡分布的特性,及交换反应分离因子随温度升高而减少的原理,进行氢氘的分离。冷塔内氘从气相向液相富集;热塔内氘由液相向气相的相转变加强,但分离因子减小;最终获得浓缩的氘水和贫氘氢气。但该法存在以下问题:过程包括液相催化交换和相转变过程,涉及高低温塔之间的物料循环,流量、温度等参数的操作控制复杂;工艺包括低温塔和高温 ...
【技术保护点】
一种液相催化交换工艺制备低氘水的方法,其特征在于,包括以下步骤:将原料水和氢气通入催化交换柱中进行逆流反应,得到富氘水、贫氘氢气;所述贫氘氢气进行氧化反应,得到低氘水;所述催化交换柱采用多级串联的催化交换柱段连接而成,各柱段高径比不高于6‑8,所述催化交换柱段内混装填充有Pt基疏水催化剂和亲水填料,所述Pt基疏水催化剂和亲水填料的体积比为1:3‑4;所述催化交换柱段内还设置有气体和液体分布器。
【技术特征摘要】
1.一种液相催化交换工艺制备低氘水的方法,其特征在于,包括以下步骤:将原料水和氢气通入催化交换柱中进行逆流反应,得到富氘水、贫氘氢气;所述贫氘氢气进行氧化反应,得到低氘水;所述催化交换柱采用多级串联的催化交换柱段连接而成,各柱段高径比不高于6-8,所述催化交换柱段内混装填充有Pt基疏水催化剂和亲水填料,所述Pt基疏水催化剂和亲水填料的体积比为1:3-4;所述催化交换柱段内还设置有气体和液体分布器。2.根据权利要求1所述的液相催化交换工艺制备低氘水的方法,其特征在于,所述原料水和氢气的摩尔比为1:0.5-1;优选地,所述原料水为天然丰度的去离子水。3.根据权利要求1所述的液相催化交换工艺制备低氘水的方法,其特征在于,原料水和氢气的反应温度为60±2℃,反应压力优选为微正压。4.根据权利要求1所述的液相催化交换工艺制备低氘水的方法,其特征在于,所述氧化反应采用贫氘氢气与Fe3O4反应得到所述低氘水。5.实施权利要求1-4任一项所述的液相催化交换工艺制备低氘水的方法的装置,其特征在于,包括催化交换柱,所述催化交换柱的顶端入口与原料水供应系统连接,所述催化交换柱的顶端出口与贫氘氢气氧化系统连接,所述催化交换柱的底部入口与供气系统连接,所述催化交换柱的底部出口与储存装置连接;所述原料水供应系统包括原料水储备装置以及控制装置;所述供气系统包括氢气储备装置、惰性气体储备装置及其控制装置;所述贫氘氢气氧化系统与低氘水收集系统连接。6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述装置还包括换热系统;所述换热系统包括第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器和冷水机组;所...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋江锋,李佩龙,文明,何康昊,陈闽,王劲川,周帅,邓立,胡俊,罗德礼,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院材料研究所,
类型:发明
国别省市:四川,51
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