【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢同位素分离领域，涉及一种通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法和应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、核能发电产生的核污水中含有大量的氘和氚，其中降低核污水中氚浓度，是迫切需要解决的问题。目前从水中分离氢同位素的有效方法是液相催化交换法(lpce)，其是通过气态氢同位素与液态水之间进行氢同位素交换实现氢同位素的分离。其他分离氘的方法有利用平衡分子输运、热力学和动力学的微弱差异，以及某些材料(如金属有机框架、石墨烯、共价有机框架、多孔有机框架和多孔配位聚合物等)的合成。分离氚主要包含两个部分：一个是氚的相转化过程，即将含氚重水(dto)的氚形式转化成气体dt形式。另一过程为含氘、氚气体的分离浓缩过程。对于氚的相转化过程，根据交换方式及操作条件不同，氚的转化过程可分为蒸汽催化交换(vpce)、液相催化交换(ipce)和联合电解催化交换(cece)。综合比较三种技术，cece最具优势，不仅适用于氚浓度较高的重水堆，也适用于氚浓度低的轻水堆，但其单位能耗还是很高，这也限制了除氚装置在实际核污水处理中的应用。另一种核污水处理思路为直接将液相废水转化为气相进行排放。
3、然而，专利技术人研究了解，上述分离氢同位素方法存在操作条件苛刻、费用高、分离效率低等缺点。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一方面，一种通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，将水同位素体混合制成体积为0.3～10μl的微液滴，并将所述微液滴附着在基板表面，然后进行自然挥发，所述微液滴中重组分的质量浓度为200ppt～10％，所述重组分为d2o、t2o、hdo、hto、dto中的一种或多种。
4、微液滴是不同于体相水的一种液态的特殊形式。据研究报道，很多在体相水中难以实现的物理化学反应在微液滴中可以轻松实现，这归因于微液滴特殊的凝聚态形式，微液滴具有较大比表面积、表面张力、特殊的表面电荷，可对于特定反应具有调控作用。据本专利技术研究发现，体积为0.3～10μl的微液滴具有在气-液-固三相接触线重水优先挥发的特性，微液滴与基板、空气接触处形成气-液-固三相界面，界面处进行气液相间氢同位素交换，微液滴内的重组分优先向液滴三相界面扩散并挥发到大气中在气相中富集，而微液滴内则留下纯h2o，从而实现水中氢同位素的分离。
5、本专利技术制备微液滴的方法可以为多通道移液枪滴加、3d打印法，或通过光刻法制造具有微米级沟槽的平板，制作液体流动通路。
6、本专利技术所述的基板包括但不限于石英、聚氯乙烯(pvc)、聚四氟乙烯(ptfe)、纯铁片(99.99％)、纯镍片(99.99％)、纯铂片(99.99％)、纯金片(99.99％)。
7、本专利技术所述自然挥发的温度为15～35℃，湿度为35～90％ rh。
8、另一方面，一种上述通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法在处理核污水中的应用。
9、本专利技术的有益效果为：
10、1.本专利技术利用自然挥发的手段分离水同位素体混合溶液中的重组分，使d和t在气相中富集。本专利技术自然挥发分离中只需将体相溶液制备成液滴或微液流在自然条件下挥发可实现分离。该分离方法简单，易操作。
11、2.本专利技术利用低能耗的手段分离水同位素体混合溶液中的氢同位素。此专利技术的能量消耗仅来源于微液滴的制备。整个过程的能量消耗远低于传统的电解法及蒸馏法。
12、3.本专利技术通过气-液-固三相界面进行调控，并通过液滴法制造大量三相界面，最终实现高效的氢同位素分离。
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1.一种通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，将水同位素体混合制成体积为0.3～10μL的微液滴，并将所述微液滴附着在基板表面，然后进行自然挥发，所述微液滴中重组分的质量浓度为200ppt～10％，所述重组分为D2O、T2O、HDO、HTO、DTO中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，制备微液滴的方法可以为多通道移液枪滴加、3D打印法，或通过光刻法制造具有微米级沟槽的平板，制作液体流动通路；或，采用多通道移液枪滴加制成微液滴。
3.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，所述的基板为石英板、PVC板、PTFE板、纯铁片、纯镍片、纯铂片、纯金片；或，所述基板为PVC板或PTFE板。
4.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，微液滴的体积为0.5～10μL。
5.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，微液滴中重组分的质量浓度为200ppt～3％。
6.如权利要求1所述的通过固
7.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，所述自然挥发的温度为15～35℃；或为20～30℃。
8.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，自然挥发的时间为4～11min。
9.一种权利要求1～8任一所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法在处理核污水中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征是，将过滤去除部分放射性核素的核污水制成体积为0.3～10μL的微液滴，并将所述微液滴附着在基板表面，然后进行自然挥发。
...【技术特征摘要】
1.一种通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，将水同位素体混合制成体积为0.3～10μl的微液滴，并将所述微液滴附着在基板表面，然后进行自然挥发，所述微液滴中重组分的质量浓度为200ppt～10％，所述重组分为d2o、t2o、hdo、hto、dto中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，制备微液滴的方法可以为多通道移液枪滴加、3d打印法，或通过光刻法制造具有微米级沟槽的平板，制作液体流动通路；或，采用多通道移液枪滴加制成微液滴。
3.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，所述的基板为石英板、pvc板、ptfe板、纯铁片、纯镍片、纯铂片、纯金片；或，所述基板为pvc板或ptfe板。
4.如权利要求1所述的通过固着微液滴挥发分离水同位素体的方法，其特征是，微液滴的体积为0.5～10μl。
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