[发明专利]一种浓缩稳定同位素12C和35Cl的方法

说明书

技术领域

本发明属于同位素分离生产技术领域，特别涉及一种浓缩稳定同位素¹²C和³⁵Cl的方法。

背景技术

随着科技的发展，稳定同位素在医疗、航空航天、农业生态、生物制药、基础物理等方 面表现出很多重要应用，相应地，对稳定同位素的产品丰度和制备方法也提出了更高的要求。 其中，高丰度的¹²C同位素构成的单晶金刚石具有很高的热导率(专利 CN1052340,1991-06-19)，氯同位素主要作示踪剂，用于化学、医药学和环境科学研究中，在 农业生态及地球物理方面也有重要应用。

碳元素有¹²C、¹³C两种稳定同位素，氯元素有³⁵Cl、³⁷Cl两种稳定同位素。目前碳同位 素的分离主要是精馏法和离心法，精馏法耗能较大，经济性有待提高，而离心法则缺少合适 分离介质。氯同位素曾用电磁法分离，费用昂贵；现在以液相热扩散法进行分离，但热扩散 法存在耗能很高、平衡时间过长等问题，影响了氯同位素的应用。

发明内容

为了克服目前碳同位素和氯同位素分离中耗能高、成本高、平衡时间长等问题，本发明 提出了一种同时浓缩稳定同位素¹²C和³⁵Cl的方法，具体技术方案如下：

一种浓缩稳定同位素¹²C和³⁵Cl的方法，具体步骤如下：

(1)分离介质的选择和净化：

为了同时获得较高丰度的¹²C和³⁵Cl，采用氟利昂-11(分子式CCl₃F)作为分离介质，并 通过物理方式对其进行净化，以提高其化学纯度，满足同位素分离的需要；

净化的具体方式为：以液氮或液氮-无水乙醇混合物为冷却剂，利用轻杂质与氟利昂-11 饱和蒸气压的差异，在低温条件下进行净化。

(2)使用离心法进行同位素分离，提高¹²C³⁵Cl³⁵Cl³⁵Cl¹⁹F的比例，浓缩稳定同位素¹²C 和³⁵Cl：建立级联分离装置，在常温下，将净化后的氟利昂-11以气态的形式通入级联，进行 同位素分离，在轻组分料流端取同位素产品，重组分料流端进行贫料回收；

还可以使用精馏法进行同位素分离：建立级联分离装置，将净化后的氟利昂-11以液态的 形式通入级联，进行同位素分离，在轻组分料流端取同位素产品，重组分料流端进行贫料回 收；

(3)使用气体质谱仪进行丰度分析：使用气体质谱仪的离子源装置打掉同位素产品中的 F，使之成为CCl₃⁺离子，进行不同分子量组分的丰度分析。

本发明的有益效果为：

1.使用氟利昂-11作为分离介质：廉价且无腐蚀性，分离产生的贫料仍然可以作为制冷剂 正常使用，生产成本较低；F元素为单同位素元素，不会对C、Cl同位素的分离造成影响， 且F的分子量较小，在分子量所占比例较小，同位素分离效率较高；同时含有碳元素和氯元 素，其物理化学性质能够同时满足精馏法和离心法分离的要求；由于¹²C和³⁵Cl的天然丰度 较高，天然氟利昂-11中分子量最小的组分¹²C³⁵Cl³⁵Cl³⁵Cl¹⁹F只含有¹²C和³⁵Cl同位素，且其 摩尔丰度为42.61％，无论是精馏法还是离心法，都容易实现，尤其适合于离心法分离。

2.可以使用比较成熟的精馏法或离心法进行分离，其中精馏法适合较大规模的分离，离心 法分离的规模更为灵活，满足不同的需求。