[发明专利]一种气相重水的分离方法

说明书

本发明涉及一种从水蒸汽中分离气相重水的分离方法。本发明的气相重水的分离方法是：取纳孔石墨烯在容器内配置成水悬浊液，经分散均匀后，在纳滤膜上真空抽滤成均匀膜，将制备好的膜悬挂于充满静止含有重水的水蒸气中，使水蒸汽中的重水被纳滤膜上的纳孔石墨烯充分吸附，然后将气相吸附后的膜浸润在60℃的去离子水静置，得到解吸液。本发明以水蒸汽为唯一操作介质，无毒、无害、节能、绿色环保，并具有反应副产物易处理，反应过程简便，成本低，不需要复杂的反应过程和高级的反应容器、不需要高温的优点。

技术领域

本发明涉及一种重水分离方法，确切讲本发明涉及一种从水蒸汽中分离气相重水的方法。

背景技术

重水因其对中子的慢化能力比普通水强，氕比氘有更强的核磁信号，因此在能源、军事、科研和医疗等方面均有着广泛的应用。目前分离氘的方法有：化学交换法、电解法、低温蒸馏法、低温吸附法、激光等。如中国发明专利公布的CN105408243A、CN107074539A、CN105408243A等技术方案。然而用于工业化生产的只有Girdler-Sulfied方法，但这一方法单级分离比较低，使用的H₂S气体具有毒性、腐蚀性，较高的成本，从而制约了重水在工业领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气相重水的分离方法。

本发明的气相重水的分离方法是：取纳孔石墨烯在容器内配置成水悬浊液，经分散均匀后，在纳滤膜上真空抽滤成均匀膜，将制备好的膜悬挂于充满静止含有重水的水蒸气中，使水蒸汽中的重水被纳滤膜上的纳孔石墨烯充分吸附，然后将气相吸附后的膜浸润在60℃的去离子水静置，得到解吸液。

优选地，本发明的气相重水的分离方法，所述水蒸汽中的重水原子丰度为10-60％，纳孔石墨烯与重水的质量比为1:500-1:200。

优选地，本发明的气相重水的分离方法，所用的纳孔石墨烯的孔径为3.5-4.5nm。

更优选地，本发明的气相重水的分离方法，其经气相吸附后的膜浸润在60℃的去离子水静置时间约为5～10分钟

纳孔石墨烯具有大量纳米级的孔洞以及超大的比较面积(～800m²/g)。本发明以纳孔石墨烯作为吸附材料，由于轻、重水分子在纳孔石墨烯层间流动时受到的阻力不同，从而表现出不同的吸附能力，进而有效的将重水富集。本发明将纳孔石墨烯应用于重水分离中，由于直接使用水蒸汽作为操作媒介，大幅降低了重水富集的成本，节约了富集时间，简化了富集步骤，最终提高了生产效益。

本发明具有以下优点：

1)本发明以水蒸汽为唯一操作介质，无毒、无害、节能、绿色环保。

2)本发明使用的纳孔石墨烯材料可通过局部燃烧法制备，反应副产物易处理，反应过程简便，成本低。

3)本发明不需要复杂的反应过程和高级的反应容器、不需要高温，因此反应过程简便、经济、快速，具有大规模应用的潜力。

4)本发明证明了不同孔径分布的纳孔石墨烯材料为一种极有潜力的用于吸附重水的材料。

附图说明

图1为本发明所述多孔石墨烯的制备路线及制备机理图。

图2为多孔石墨烯的表征图，其中a、b为透射电镜图；c为100、300、600样品的Raman光谱表征图；d为600样品的红外光谱表征图；e、f分别为实施例1-6的气相吸附图。

具体实施方式