[发明专利]一种宏观异质结膜高效、快速分离氢同位素的方法

说明书

本发明公开了一种宏观异质结膜高效、快速分离氢同位素的方法，是属于同位素分离技术领域，包括如下步骤；S1将浓度的氧化石墨烯以及PG水悬浮液超声30min；S2通过负压抽滤方式，在聚醚砜超滤膜基底上抽滤成膜；S3制备得到GO/PG/GO的宏观异质结膜；S4待膜完全抽滤结束后烘干，得到GO/PG/GO宏观异质结膜；S5通过压力驱动的方式利用真空抽滤将一定浓度的Dsubgt;2/subgt;O溶液滤过宏观异质结，最终实现H/D分离，其有益效果在于：本方法不需要高温等极端条件，仅仅利用真空抽滤，因此反应过程简便、经济、快速；分离条件常温常压，绿色环保，分离效果显著。

技术领域

本发明属于同位素分离技术领域，具体涉及一种宏观异质结膜高效、快速分离氢同位素的方法。

背景技术

氘，作为一种氢的稳定同位素，不仅是工业生产、武器制造中不可或缺的元素，同时也在医疗和基础科研等领域中被广泛应用。然而，自然界中的氘丰度极低(约0.015％)，而现有的氘富集技术通常数量庞大且繁琐，大都需要面临分离条件严苛、分离效率低等问题，因此发展一种常温下简单、快速、高效、安全、绿色环保的新型重水分离方法具有重要的价值。膜分离作为一种新兴的分离技术，具有无相变、无添加剂，低能耗等优势，近年来逐渐被应用于分离探究中。自2016年以来，有团队利用单层石墨烯，在电场驱动下通过膜分离技术分离氢/氘(H/D)。但单层石墨烯的制备面临制备成本高、工艺复杂等问题。与之相比，氧化石墨烯(GO)的制备方法更简单、产率更高、成本更低，同时片层之间存在强的π-π相互作用易于堆积，因而作为膜材料被应用于氢同位素分离探究中。除此之外，与低温条件下分离气态H2/D2的技术相比，利用电场驱动分离H/D的技术能耗更低、分离因子较高，同时分离步骤相对简单。但由于成本过高、装置复杂等劣势仍然使该类分离技术难以被大规模使用。因此有必要开发一种更加简单、高效、绿色环保的膜分离技术，在常温下实现液态氘水分子的高效选择性分离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，更加简单、高效、绿色环保的进行膜分离。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种宏观异质结膜高效、快速分离氢同位素的方法，包括如下步骤：

S1将浓度的氧化石墨烯以及PG水悬浮液超声30mi n；

S2通过负压抽滤方式，在聚醚砜超滤膜基底上抽滤成膜；

S3制备得到GO/PG/GO的宏观异质结膜；

S4待膜完全抽滤结束后烘干，得到GO/PG/GO宏观异质结膜；

S5通过压力驱动的方式利用真空抽滤将一定浓度的D₂O溶液滤过宏观异质结，最终实现H/D分离。

所述聚醚砜超滤膜基底的规格为0.22μm，d＝50mm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)由于该方法不需要高温等极端条件，仅仅利用真空抽滤，因此反应过程简便、经济、快速。

2)分离方法绿色环保，分离条件常温常压，分离效果显著。

3)该分离方法不需要复杂的反应过程和严苛的反应条件，成本低，具有大规模应用的潜力。

附图说明

图1为本发明所述异质结膜分离H/D的装置图。

图2为宏观异质结膜的形貌表征图，其中a-c为扫描电镜图。

图3为宏观异质结膜的分离表征图，其中a为纯水与D₂O的通量之比表征图；b为D₂O拒绝率表征图；c为D₂O与H₂O的分离因子表征图。

具体实施方式