水也有輕重之分嗎,？當(dāng)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?nèi)粘Ｋ嬘玫妮p水的分子質(zhì)量為18.0153，而重水的分子質(zhì)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(zhì)子和一個核外電子,，而最大的區(qū)別就在質(zhì)量上,，氕的質(zhì)量是最小，其次是氘，氚最重,。之所以質(zhì)量不同,，是因為它們的原子核不同，氕的原子核內(nèi)只有1個質(zhì)子,，沒有中子,，氘核則由1個質(zhì)子和1個中子構(gòu)成，而最重的氚核內(nèi)有1個質(zhì)子和2個中子,。
普通的水由2個氕原子和1個氧原子構(gòu)成,，而重水則由2個氘原子和1個氧原子構(gòu)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(xué)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(xué)吸附,、代謝等。在光譜學(xué)中,，如果氫是標(biāo)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(zhì)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(zhì)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(dá)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(xué)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(xué)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(xué)SusumuKitagawa教授合作報告了通過構(gòu)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(zhì)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(dāng)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(zhì)量檢測儀以確認(rèn)重水與普通水的分離。
新型重水生產(chǎn)方法的流量調(diào)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(fù)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(zhì)量流量控制器
l 0.5 SCCM至5,000 SLPM,，調(diào)節(jié)比范圍 1%- 100%
l NIST可溯源精度高達(dá) ±0.4% 讀數(shù) 或±0.2% 滿量程
l 重復(fù)性為±0.2%滿量程
l 控制響應(yīng)時間快達(dá)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(diào)節(jié)比范圍 2%-100%
l NIST可溯源精度高達(dá) ±0.5% 讀數(shù)或 ±0.05% 滿量程,，以較大值為準(zhǔn)
l 重復(fù)性為±0.05% 讀數(shù)+ 0.025% 滿量程
l 控制響應(yīng)時間快達(dá)500毫秒
l 串行和工業(yè)協(xié)議多種通信選項
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
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