[发明专利]一种利用天然水生产氧-18气体及氘气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定性同位素标记物的制备方法，确切的说是以天然水为原料，同时生产氧-18气体及氘气的方法。

背景技术

众所周知，自然界中的水分子是由2个氢原子和1个氧原子组成(H₂O)，氢元素有氕(¹H)、氘(²H即D)两种稳定性同位素和氚(³H即T)一种放射性同位素，天然丰度分别是99.985％、0.015％(150ppm)，氚天然丰度极低不到十亿分之一；氧元素有氧-16、氧-17、氧-18三种稳定性同位素，天然丰度分别是99.76％、0.04％、0.2％。由两个氢原子和一个氧原子可以构成九种稳定性同位素水分子，它们以不同比例存在于天然水中。

氧同位素主要应用于生物体代谢、药物合成步骤控制、环境科学和水文地质学、化学链特性和化学反应机理等方面的研究，重氧水(氧-18与氢结合形成的水)还可以作为核医学诊断试剂广泛应用于核医学诊断技术领域，尤其是PET(正电子发射断层显像)显像剂的合成。氘同位素最重要的应用是以重水(氧化氘)的形式作为核反应堆的减速剂和冷却剂。而将氘制成多种标记化合物，利用同位素示踪技术广泛应用在科学的各个领域。

氧-18气体和氘气作为重要的同位素标记物可以直接应用于化学反应机理等方面的研究，还可以合成多种氧-18标记化合物及氘代试剂，所以具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节省投资、节能降耗、降低成本的利用天然水生产氧-18气体及氘气的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用天然水生产氧-18气体及氘气的方法，其特征在于，该制备方法具体包括以下步骤：

(1)精馏部分：由多个精馏塔并联或串联组成整个精馏部分，以天然水作为原料，分多股进料由塔顶进入初浓段的精馏塔中，在塔底得到的中间物料汇流进入下一级精馏塔组，经过多级浓缩富集在高浓段精馏塔底得到氘和氧-18同位素富集的双标记水(D₂¹⁸O)产品，整个精馏塔组的操作压力控制在50～200mmHg，温度控制在40～70℃；

(2)电解部分：将在精馏部分得到的氘和氧-18同位素富集的双标记水(D₂¹⁸O)置于电解池内，通过电解池的电解在阴阳两极分别得到氧-18气体和氘气；

(3)精制纯化部分：将电解部分得到氧-18气体和氘气分别经过冷阱、干燥、活性炭吸附、液氮冷阱等过程最后装入钢瓶。

所述的精馏塔的直径为10mm～200mm、高度为5m～20m。

所述的精馏塔内采用散堆的不锈钢螺旋填料。

所述的精馏部分的初浓段采用5-15级精馏塔并联的方式组成，所述的高浓段精馏塔采用串联的方式。

所述的电解部分的整个电解装置必须密闭并保持温度在5～20℃。

所述的精制纯化部分的干燥工序采用的干燥剂选自无水氯化钙、浓硫酸、硅胶中的一种。

所述的活性炭吸附的活性炭选用果壳类活性炭，比表面积≥1000m²/g，总孔容积0.9cm³/g。

与现有技术相比，本发明以天然水为原料，通过多级级联精馏过程、电解过程、精制纯化过程可以得到纯度和丰度极高的氧-18气体和氘气产品，这种方法具有节省投资、节能降耗、降低成本的优点，极大的提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明利用天然水生产氧-18气体和氘气的工艺流程简图。

具体实施方式