[发明专利]同位素精馏制备超轻水的方法

说明书

技术领域

本发明属于同位素精馏技术领域，具体涉及一种同位素精馏制备超轻水的方法。

背景技术

水由两个氢原子和一个氧原子构成，但氢原子又有质量数分别为1、2和3的三种同位素，这三种同位素是：H1(氕)、H2(氘)和H3(氚)，H2(氘)为重氢，H3(氚)为超重氢。超重氢(氚)是放射性的，自然界不存在。因此自然界中的水只有H1和H2两种稳定性同位素，其中，H2(氘)即重氢的含量约为150ppm。

从天然水中去除或部分去除氘而使水中的氘含量降低所得到的水被称为超轻水，超轻水的化学性质与普通水完全相同。此外，超轻水也被称为贫氘水(英文缩写为DDW)。

国内外研究表明，重氢即H2(氘)对生命体有害而无益。已经得到证明的是：重氢对生命机体的生存和繁衍有严重影响，氘置换氢在DNA的螺旋结构中产生附加应力，造成双螺旋的相移、断裂和替换，使核糖酸排列紊乱，甚至重新组合而出现突变；高含量的氘对人体的遗传代谢和酶系等等均会产生负面影响。因此，氘含量越高，对生命体的损害程度越大，加上生命体对重氢无抵御能力，一旦进入体内，便很难代谢出去，在体内有累积(累加)作用。因此，包括人在内的各种动物乃至植物生命体均存在着氘中毒的状况，只是程度不同而已。

匈牙利的癌病研究所的研究结果表明，给老鼠喂超轻水可以抑制其癌细胞的增长并且有延长生命的功效。此后的实验发现，癌细胞增长的机理和氘原子有很大关系，降低体内氘的浓度，可以抑制体内癌细胞的增长，诱发癌细胞的凋亡。并且已经证实，癌细胞进入分裂时期需要氘原子，此时，如果氘原子不足的话，癌细胞的代谢就会出现紊乱而无法进行分裂，甚至使其坏死。前述癌病研究所的研究报告称，相对于150ppm的普通水，125ppm及25ppm的超轻水在癌病治疗中是有效的。因此，贫氘水的饮用能使癌组织缩小、死亡，更能提高免疫力。临床报告表明，在连续几个月饮用超轻水而降低体内氘浓度的患者中，相当数量的患者抑制了癌细胞的增长，或出现癌组织缩小乃至消失的现象。因此，对癌症的低氘疗法正在逐渐被人们所认识和接受。此外，将超轻水应用于化妆品和护肤品等领域也受到人们的关注和重视。鉴此，超轻水的应用价值将不断凸显。

制备超轻水所用的原水为天然水，天然水中氘(H2)的丰度为0.015％(原子)，即150ppm。制备超轻水的方法在文献例如中国专利文献中已有报道，中国发明专利申请号200710043904.2采用双温交换的方式生产超轻水，具体是通过硫化氢与水之间的双温交换实现轻水的分离。然而，众所周知，硫化氢具有很强的毒性，并且硫化氢的制备和储存相当困难，加上生产工艺要求严苛，因而，安全生产具有相当的难度。尤其，因超轻水属于饮用水范畴，对化学物质的残留指标具有严格要求，所以，前述技术方案生产的超轻水不适宜饮用，使规模推广应用受到限制。

在中国发明专利申请号200810032767.7推荐的饮用超轻水的生产装置和方法的技术方案中着重教导了后处理方法，通过精馏、离心分离与纳米过滤联用的方式得到符合饮用标准的超轻水，对同位素分离未作详细的介绍，然而，作为同位素分离中的十分重要的要素是如何以较小的装置体积(精馏塔塔体)达到最佳的分离效果；如何使制备工艺适应对超轻水的氘含量要求的变化，例如依据超轻水中的氘含量的高低要求改变装置的配置；如何提高同位素分离效率和缩短平衡时间，等等，因上述要素在已公开的文献中未找到相应的技术启示，因此有必要加以探索，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于提高同位素分离效果、有利于根据氘含量的高低要求而合理选择同位素分离装置的配置数量而藉以节约设备和能耗体现分离效率以及缩短时间的同位素精馏制备超轻水的方法。

本发明的任务是这样来完成的，一种同位素精馏制备超轻水的方法，它包括以下步骤：

A)制取纯化水，以城市自来水为原料水，将原料水进行纯化处理，得到纯化水；

B)制备超轻水，将纯化水引入同位素分离装置进行同位素传质交换，得到氘含量为1-100ppm的超轻水。

在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的纯化处理是将所述的城市自来水依次经石英沙过滤器、活性炭过滤器、反渗透装置和超滤装置过滤，使纯化水的电导率为＜10μScm-1。

在本发明的一个具体的实施例中，步骤B)中所述的同位素分离装置为单个精馏塔，精馏塔的填料层净高为10-30m、内径为0.2-1.2m。