水也有輕重之分嗎？當然,，平日里我們所喝的水就是“輕水",，而與之相對的則是“重水"。
什么是重水呢,？
顧名思義,，就是比普通的水要重，我們日常所飲用的輕水的分子質量為18.0153,，而重水的分子質量為20.0275,。重水“重"在哪里？問題就出在氫上,。
自然界中一共有3種氫,，分別為氕、氘,、氚,，它們互為彼此的同位素。它們都含有一個質子和一個核外電子,，而最大的區(qū)別就在質量上,，氕的質量是最小，其次是氘,，氚最重,。之所以質量不同，是因為它們的原子核不同,，氕的原子核內只有1個質子,，沒有中子，氘核則由1個質子和1個中子構成,，而最重的氚核內有1個質子和2個中子,。
普通的水由2個氕原子和1個氧原子構成,，而重水則由2個氘原子和1個氧原子構成,，因此重水其實“重"在了氫上。
一提到重水,，人們常常把它與核電站聯(lián)系起來,。沒錯,，重水確實是核電站常用的中子減速劑，減小中子速度,，控制核裂變過程,，也是冷卻劑。
另外,，在醫(yī)學中,，重水被用作放射示蹤劑，用于可視化和測量生理活動的變化,，包括血流,、化學吸附、代謝等,。在光譜學中,，如果氫是標記核素，那么將使用氧化氘作為溶劑,，而不是普通水,，因為普通水會干擾氫溶質分子的信號。
與普通水相比,，重水的密度是普通水的10.6倍,，粘度更高。此外,，作為一種始終穩(wěn)定且非放射性的同位素形式的水,，氧化氘在少量情況下對人體無毒且安全。
由于這些特別的性質和用途,，對重水的需求很高,。但是普通水中重水的含量每6000份普通水中只有一份，并且難以分離,，傳統(tǒng)的重水生產(chǎn)工藝能源密集且成本高昂,。重水的價格可以高達每千克0.5美元至1美元，取決于所需純度,。
一種新型的重水生產(chǎn)方法
傳統(tǒng)上,，重水是通過水電解、化學交換或普通水的分餾來生產(chǎn),。生產(chǎn)重水具有成本效益的工藝是Girdler 硫化物工藝,，但這些分離程序存在著選擇性低和能源需求高的問題。2022年,，華南理工大學發(fā)光材料與器件國家重點實驗室顧成研究員與京都大學SusumuKitagawa教授合作報告了通過構建兩種多孔配位聚合物（PCPs,，或MOF）在室溫下有效生產(chǎn)氧化氘的方法。
1.在研究中,，氦氣以10 SCCM 流速在常壓下通入D2O和H2O的混合物中,，以便用質量檢測儀分析水蒸氣,，以確定重水與普通水的初始比例。
2.在此步驟之后,，將PCPs在真空室中激活,，溫度為393K，持續(xù)10小時,，去除PCPs中的任何殘留水分,。
3.當溫度降至298K，將氦氣注入水中形成蒸汽,。
4.停止氣泡,，并使氦氣流動以除去水蒸汽，然后將其帶到質量檢測儀以確認重水與普通水的分離,。
新型重水生產(chǎn)方法的流量調節(jié)
顯而易見,，在重水的制備整個過程中都需要保持高精度和高重復性的氦氣流量。此外,，由于存在水蒸氣,，Alicat MCS系列和CODA KC系列均可提供理想解決方案：
MCS耐腐蝕系列質量流量控制器
l 0.5 SCCM至5,000 SLPM，調節(jié)比范圍 1%- 100%
l NIST可溯源精度高達 ±0.4% 讀數(shù) 或±0.2% 滿量程
l 重復性為±0.2%滿量程
l 控制響應時間快達30毫秒
l 模擬,、串行和工業(yè)協(xié)議多種通信選項
CODA KC系列科里奧利流量控制器
l 40 g/h 至100 kg/h ,，調節(jié)比范圍 2%-100%
l NIST可溯源精度高達 ±0.5% 讀數(shù)或 ±0.05% 滿量程，以較大值為準
l 重復性為±0.05% 讀數(shù)+ 0.025% 滿量程
l 控制響應時間快達500毫秒
l 串行和工業(yè)協(xié)議多種通信選項
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