氘的概述

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氘又稱重氫，符號D或2H，氫的一種同位素。氫氣中含氘0.02%。自然界的水中，重氫的含量約為150ppm（百萬分之150）。氘符 號₁²H或D。分子量4.032。無色無臭的氣體。熔點 -254.6℃ (16.132kPa)，沸點-249.7℃。微溶于水和其他液體。自然界里存在的水一般由2個氫原子和1個氧原子組成，但氫原子有質量不同的3個同位素，原子量分別為1，2，3的氕（H，氫）、氘（D ,重氫）、氚（T，超重氫）。氘的大部分理化性質類似氫，在大多數情況下，氘的反應性較氕稍小。氘主要以重水、氘氣的形式被使用。

1931年底，美國科學家哈羅德·克萊頓·尤里（Harold Clayton Urey）在蒸發了大量液體氫之后，利用光譜檢測的方法發現了重氫（氘，D）。尤里因此在1934年獲得諾貝爾化學獎。

如果人體內氘含量過多，就無法生產足夠的能量，隨之而來就是疲勞、癌癥還有各種慢性病。很多人有這樣的病癥，就是因為體內環境的氘過多，而這又有很多原因，比如轉基因食物、工業化食品，還有居住于臨海地區等等。

工業化食品里面的氘水平是比較高的，這類食品食用過多，就會是人體氘含量增加。因為人體細胞本身就是一個去氘機，在正常的代謝過程中會去氘，如果體內氘水平太高，難以調整到一個正常的水平（130ppm），氘比較重就會攪亂蛋白質和DNA，從而引發癌癥。這其實不是因為致癌基因，20%的患癌癥病人基因是沒有突變的，是氘讓DNA變大，使細胞不斷分裂。

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氘氣制備技術

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1、液氫精餾技術

氘是氫的同位素，天然氫中氘含量是0.013到0.015。氘沸點為23.5K，氫的沸點為20.38K，HD沸點為22.13K。所以理論上采用精餾液氫制備氘氣是完全可以實現的。通常情況下低溫精餾時，首先濃縮的是HD，但HD必須經催化劑轉化為D2、HD、H2平衡混合物后才能繼續精餾濃縮，才能進一步制備。當前液氫精餾技術中低溫精餾分離技術多采用JET低溫精餾系統來實現氘氣制備。但精餾技術回流需要消耗大量能量，能耗問題突出，所以經濟性并不理想，在能耗方面有待改進。

2、重水電解技術

重水電解技術采用電解水裝置，以堿金屬的氘氧化物為電解質或固體聚合物電解重水。雖然通過該技術制備氘氣純度較高，但仍需要對已制備的氘氣進一步純化。純化重點是去除雜質，降低氘氣所含的氫同位素雜質氕，但氕去除難度較大，處理工藝十分復雜。并且電解過程中能耗問題也十分突出，應用中降低工作電壓，提高能量效率的主要策略有：減小電極間距離、提高工作壓力、提高工作溫度、改變電極材料、使用添加劑等。

3、氣相色譜法

氣相色譜法發明于一九五二年，其應用領域十分廣泛。一九五七年，氣相色譜法被成功用于于氘氣制備。目前氫同位素主流氣相色譜分離技術有H2-頂替色譜法、迎頭色譜法、沖洗色譜法、自我頂替色譜法。H2-頂替色譜法制備量大，回收率和濃縮率最高，但工藝相對復雜。迎頭色譜法工藝相對簡單，適合從天然氫中制備氘氣。沖洗色譜法制備氘氣純度較低，不能滿足需求，因此較少采用。自我頂替色譜法具有著無載氣、濃縮率高、回收率適中等優點[4]，是最為理想的色譜制氘技術。