專(zhuān)利名稱(chēng)：制造低重氧及氘含量水的方法及其蒸餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低重氧及氘含量水的制備，特別是涉及一種利用具有緩沖件的蒸 餾裝置制備低重氧及氘含量水。
背景技術(shù)：
水分子H2O是由氫和氧兩種元素所組成的無(wú)機(jī)物，水也是地球上最常見(jiàn)的物質(zhì)之 一，是包括人類(lèi)在內(nèi)所有生命生存的重要資源。由于氫的同位素1H、2H(D)及3H(T)以及氧 的同位素160、170及18O存在，使得除了因氚(T)具有輻射性且半衰期短外，基本上水是九種 組成，如 H2160、H218O, H217O, HD16O, HD18O, HD17O, D216O, D218O 及 D217O15 天然水中除了 占 99. 76% 的H216O輕水外，其余均屬于重水。水的氫氧同位素組成，可由氫氧同位素比值質(zhì)譜儀進(jìn)行 180/160及D/H 的分析，并以 V-SMOW(Vienna Standard Mean Ocean) δ (%。)表示，按研究機(jī)構(gòu) 在1990至1998年對(duì)臺(tái)北地區(qū)的降水分析及統(tǒng)計(jì)，其δ 18O為-5. 4%, δ D為-33. 0%。(Wang and Peng, Western Pacific Earth Sci.，2001，429)。地球上天然水的氧與氫同位素比值 相關(guān)性為SD = Sx δ 180+10，因此，重氧同位素比值較低的水，其氘的比值也較低。一般生物因重水的“同位素效應(yīng)”不利于生長(zhǎng)。因此，科學(xué)家致力于減低天然水 中重氧及氘的含量，目前，在東歐有采用高度大于25公尺的超高蒸餾塔分餾多次以得到低 氘含量的水，然而該方法需要耗費(fèi)大量熱能，且效率不高。另外，也有采電化學(xué)的手段，例 如 Kotai，Ind. Eng. Chem.，1999、Sinvac, Acta. Astronautica，2003 及 Matusima et al.， Energy，2005所披露的方法，然而該方法同樣有其限制，無(wú)法快速得到低重氧及氘含量水。已知重氧及氘含量較低的水對(duì)于生物，尤其是麥類(lèi)植物的成長(zhǎng)及細(xì)胞培養(yǎng)具有特 殊效果。因此，如何以簡(jiǎn)便和快速的方法及裝置獲得低重氧及氘含量水，儼然為目前急欲解 決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制造低重氧及氘含量水的方法及其蒸餾裝置，其可以簡(jiǎn) 便和快速的方法及裝置獲得低重氧及氘含量水。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種制造低重氧及氘含量水的蒸餾裝置，包括容 槽，用以容納原料水；加熱單元，用以加熱該容槽內(nèi)的原料水以產(chǎn)生水蒸氣；第一收集槽， 用以接收低重氧及氘含量的水；第一緩沖槽，連接該容槽與第一收集槽，該水蒸氣經(jīng)該第一 緩沖槽輸送至該第一收集槽，且該第一緩沖槽內(nèi)設(shè)有緩沖件，以改變水蒸氣通過(guò)該第一緩 沖槽的路徑；以及減壓?jiǎn)卧?，用以降低該蒸餾裝置內(nèi)的壓力。在一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的蒸餾裝置還包括第二收集槽，以接收來(lái)自第一收集 槽的低重氧及氘含量的水。在另一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的蒸餾裝置還包括冷凝單元，以控制該第一收集槽 的溫度從而令該水蒸氣冷凝于該第一收集槽內(nèi)。且在具有第二收集槽的實(shí)施例中，本發(fā)明 的蒸餾裝置可還包括冷凝單元，以控制該第一收集槽及第二收集槽的溫度。
在又一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的蒸餾裝置還包括第二收集槽及第二緩沖槽，該第 二緩沖槽連接該第一收集槽與第二收集槽。而該第二緩沖槽內(nèi)可視需要還設(shè)有緩沖件，以 改變水蒸氣通過(guò)該第二緩沖槽的路徑。此外，本發(fā)明還提供一種制造低重氧及氘含量水的方法，其使用本發(fā)明的蒸餾裝 置；以及該方法包括在該蒸餾裝置內(nèi)壓力低于環(huán)境壓力條件下，蒸餾該容槽內(nèi)的原料水以 產(chǎn)生水蒸氣，并令該水蒸氣經(jīng)該第一緩沖槽以冷凝于該第一收集槽中，其中，蒸餾出該容槽 的水體積不超過(guò)原料水體積60%。在一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的方法還包括又一步驟，其是以第二收集槽接收來(lái)自 該第一收集槽的低重氧及氘含量的水，該步驟包括降低該容槽的溫度至室溫以及加熱該第 一收集槽使該第一收集槽內(nèi)的水被蒸餾至該第二收集槽中，其中，蒸餾出該第一收集槽的 水體積不超過(guò)該第一收集槽內(nèi)的水的50%。在采用第二收集槽的實(shí)施例中，可還包括第二緩沖槽，以連接該第一收集槽與第 二收集槽，而該第二緩沖槽內(nèi)可視需要還設(shè)有緩沖件，以改變水蒸氣通過(guò)該第二緩沖槽的 路徑。本發(fā)明利用緩沖件改變水蒸氣通過(guò)該第一緩沖槽的路徑，而水蒸氣中含重氧及/ 或氘等較重的水成分在第一緩沖槽中凝結(jié)下來(lái)，較輕的水成分則在第一收集槽中得到，故 而無(wú)需使用大尺寸蒸餾塔或進(jìn)行多次蒸餾即可在第一收集槽中冷凝得到低重氧及氘含量 水。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明10 容槽11 接口20加熱單元30第一收集槽31 出口40第一緩沖槽41緩沖件50冷凝單元60減壓?jiǎn)卧?0第二收集槽80第二緩沖槽100、200 蒸餾裝置
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明 書(shū)所揭示的內(nèi)容了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。CN
請(qǐng)參閱圖1，其顯示本發(fā)明的制造低重氧及氘含量水的蒸餾裝置100，包括容槽 10，用以容納原料水；加熱單元20，用以加熱該容槽10內(nèi)的原料水以產(chǎn)生水蒸氣；第一收 集槽30，用以接收低重氧及氘含量的水；第一緩沖槽40，連接該容槽10與第一收集槽30， 使該水蒸氣經(jīng)該第一緩沖槽40輸送至該第一收集槽30，且該第一緩沖槽40內(nèi)設(shè)有緩沖件 41，以改變水蒸氣通過(guò)該第一緩沖槽40的路徑；以及減壓?jiǎn)卧?0，用以降低該蒸餾裝置100 內(nèi)的壓力。在本實(shí)施例中，選擇能均勻受熱的容槽供裝填原料水，容槽可為如圖所示的圓底 瓶。圖1顯示批次式設(shè)備，故該容槽的接口 11可作為進(jìn)料口及出料口，但為連續(xù)生產(chǎn)或半 連續(xù)生產(chǎn)，則可選擇進(jìn)料口及出料口位于不同位置的容槽。本發(fā)明的加熱單元20用以加熱 該容槽10內(nèi)的原料水以產(chǎn)生水蒸氣，該加熱單元20可為一般常用的加熱器，或者該加熱單 元20可與該容槽10合并組設(shè)。而本發(fā)明的第一收集槽30用以接收低重氧及氘含量的水， 通常，為使較輕的水蒸氣得以在第一收集槽30中冷凝下來(lái)，本發(fā)明的蒸餾裝置100還包括 冷凝單元50，以控制該第一收集槽30的溫度從而令該水蒸氣冷凝于該第一收集槽30內(nèi)，該 冷凝單元的實(shí)例包括冷凝管或供容納第一收集槽30的容器，其通過(guò)或不通過(guò)介質(zhì)與第一 收集槽30接觸以控制溫度。為了避免水蒸氣直通第一收集槽30或?yàn)樽钃鹾匮跫?或氘等較重的水蒸氣成 分，本發(fā)明的蒸餾裝置包括第一緩沖槽40，其連接該容槽10與第一收集槽30，從而使該水 蒸氣經(jīng)該第一緩沖槽40輸送至該第一收集槽30，且該第一緩沖槽40內(nèi)設(shè)有緩沖件41，以 改變水蒸氣通過(guò)該第一緩沖槽40的路徑，該緩沖件41并非用以完全阻擋水蒸氣通過(guò)，而是 避免形成水蒸氣時(shí)壓力使水蒸氣太快地輸送至第一收集槽30。本發(fā)明的一具體實(shí)施中，是 使用玻璃纖維作為緩沖件41并填充于第一緩沖槽40中，當(dāng)然，所使用的第一緩沖槽40也 可包括與第一緩沖槽40—體成形的緩沖件。此外，除了玻璃纖維外緩沖件的實(shí)例包括不會(huì) 與水或水蒸氣反應(yīng)或作用的固體材料。另一方面，本發(fā)明的蒸餾裝置還包括減壓?jiǎn)卧?0，用以降低該蒸餾裝置100內(nèi)的 壓力，該減壓?jiǎn)卧?0連接于第一收集槽的出口 31，減壓?jiǎn)卧?0的實(shí)施例，包括但不限于水 式或可調(diào)油式的減壓機(jī)。在一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的蒸餾裝置還包括第二收集槽，以接收來(lái)自第一收集 槽的低重氧及氘含量的水。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，本發(fā)明的蒸餾裝置200還包括第二收集槽，以接收來(lái) 自第一收集槽的低重氧及氘含量的水。如圖2所示，該第二收集槽70連接第一收集槽30， 通常，該第二收集槽70直接連接第一收集槽30即可，但因該第二收集槽70的設(shè)置為精制 低重氧及氘含量的水，是以，本實(shí)施例中，通過(guò)第二緩沖槽80連接該第一收集槽30與第二 收集槽70，而該第二緩沖槽80內(nèi)可視需要還設(shè)有緩沖件41，以改變水蒸氣通過(guò)該第二緩沖 槽80的路徑，應(yīng)注意的是圖2雖顯示第二緩沖槽80內(nèi)還設(shè)有緩沖件41，但其僅用以說(shuō)明較 佳的實(shí)施方式，而無(wú)意限制本發(fā)明。本發(fā)明的蒸餾裝置200還包括冷凝單元50，以控制該第 二收集槽70的溫度從而令該水蒸氣冷凝于該第二收集槽70內(nèi)，該冷凝單元50的實(shí)施例包 括冷凝管或供容納第二收集槽70的容器，其通過(guò)或不通過(guò)介質(zhì)與第二收集槽70接觸以控 制溫度。接著，還通過(guò)圖1及圖2說(shuō)明本發(fā)明制造低重氧及氘含量水的方法及其結(jié)果。為
5得到低重氧及氘含量水，本發(fā)明是在該蒸餾裝置100內(nèi)壓力低于環(huán)境壓力條件下，蒸餾該 容槽10中的原料水以產(chǎn)生水蒸氣，并令該水蒸氣經(jīng)該第一緩沖槽40以冷凝于該第一收集 槽30中，其中，蒸餾出該容槽的水體積不超過(guò)原料水體積60%。本發(fā)明降低蒸餾裝置100的壓力，并加熱該容槽10內(nèi)的水以進(jìn)行蒸餾，但較佳地， 是在該容槽10內(nèi)的原料水未沸騰的條件下進(jìn)行蒸餾，以避免蒸餾速度過(guò)快，使含有重氧及 氘的水成分在蒸餾的初時(shí)即被蒸餾出來(lái)。此外，蒸餾的過(guò)程中可令該蒸餾裝置100轉(zhuǎn)動(dòng)或 攪拌該原料水。在一具體實(shí)施例中，是在45至60mbar的裝置壓力及49至52°C的該容槽溫度進(jìn) 行蒸餾，且為收集低重氧及氘含量水，則控制該第一收集槽的溫度為0至5°C以利于冷凝水 分。在蒸餾前，于該容槽中裝填1000毫升的原料水，該原料水的實(shí)例包括自來(lái)水、販?zhǔn)鄣?飲用水或未經(jīng)處理的天然水，接著以前述條件進(jìn)行蒸餾，由于原料水中包括含有重氧及氘 的水成分，因本發(fā)明的蒸餾裝置設(shè)有緩沖槽，可令該較重的水成分被收集在緩沖槽內(nèi)，較佳 地，該蒸餾裝置設(shè)有多個(gè)緩沖槽，例如，圖2所示的三個(gè)緩沖槽。在本實(shí)施例中，緩沖槽內(nèi)填 充有如玻璃纖維的緩沖件，用以改變水蒸氣通過(guò)該第一緩沖槽40的路徑，該緩沖件41并非 用以完全阻擋水蒸氣通過(guò)，而是避免形成水蒸氣時(shí)壓力使水蒸氣太快地輸送至第一收集槽 30。在蒸餾時(shí)，通常，緩沖槽的溫度維持在常溫或19至22°C。最后，蒸餾出該容槽的水體積 不超過(guò)原料水體積60%，在本實(shí)施例中，在第一收集槽收集到450毫升時(shí)，中止蒸餾，所得 到的低重氧及氘含量水的水同位素比值δ 18O為-14. 24%。，SD為_(kāi)91.9%0。在另一具體實(shí)施例中，如圖2所示，本發(fā)明還以第二收集槽70接收來(lái)自該第一收 集槽30的低重氧及氘含量的水，該步驟包括降低該容槽10的溫度至室溫以及加熱該第一 收集槽30使該第一收集槽30內(nèi)的水被蒸餾至該第二收集槽70中，其中，蒸餾出該第一收 集槽30的水體積不超過(guò)該第一收集槽內(nèi)的水的50%。在本實(shí)施例中，是在第一收集槽30 收集到600毫升時(shí)，快速地降低容槽10的溫度至常溫，以閥門(mén)阻斷第一緩沖槽40與第一收 集槽30的通路，接著，同樣在減壓條件下，以冷凝單元50 (冷凝單元也可具有加熱功能)或 獨(dú)立的加熱器使第一收集槽30中的水溫升至約50至55°C，并控制第二緩沖槽的溫度為常 溫或19至22°C且第二收集槽的溫度為0至5°C，收集到300毫升的低重氧及氘含量水，其 中，水同位素比值δ 18O為-21.89%。，δ 為-150. 13%0。由此可知，本發(fā)明通過(guò)單一蒸餾裝置中設(shè)有緩沖槽，令該較重的水成分被收集在 緩沖槽內(nèi)，并在蒸餾時(shí)控制原料水未處于沸騰狀態(tài)，快速及方便地得到低重氧及氘含量水， 具有無(wú)需使用大尺寸蒸餾塔或進(jìn)行多次蒸餾即可獲得低重氧及氘含量水的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明已通過(guò)較佳實(shí)施例例示性地證明本發(fā)明的原理及功效，但并非用以限定本 發(fā)明。此外，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，舉凡依本發(fā)明權(quán)利要 求書(shū)所述的特征及精神當(dāng)可做些許的變更，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)的范圍 為依據(jù)。
權(quán)利要求
一種制造低重氧及氘含量水的蒸餾裝置，其特征在于，包括容槽，用以容納原料水；加熱單元，用以加熱該容槽內(nèi)的原料水以產(chǎn)生水蒸氣；第一收集槽，用以接收低重氧及氘含量的水；第一緩沖槽，連接該容槽與第一收集槽，使該水蒸氣經(jīng)該第一緩沖槽輸送至該第一收集槽，且該第一緩沖槽內(nèi)設(shè)有緩沖件，以改變水蒸氣通過(guò)該第一緩沖槽的路徑；以及減壓?jiǎn)卧靡越档驮撜麴s裝置內(nèi)的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸餾裝置，其特征在于還包括第二收集槽，用以接收來(lái)自第 一收集槽的低重氧及氘含量的水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸餾裝置，其特征在于還包括冷凝單元，以控制該第一收集 槽的溫度，從而令該水蒸氣冷凝于該第一收集槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸餾裝置，其特征在于還包括冷凝單元，以控制該第一收集 槽及第二收集槽的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸餾裝置，其特征在于還包括第二緩沖槽，連接該第一收集 槽與第二收集槽，且該第二緩沖槽內(nèi)也設(shè)有緩沖件。
6.一種制造低重氧及氘含量水的方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1所述的蒸餾裝置；以及該方法包括在該蒸餾裝置內(nèi)壓力低于環(huán)境壓力條件下，在45至60mbar的裝置壓力及 49至52°C的容槽溫度蒸餾該容槽內(nèi)的原料水以產(chǎn)生水蒸氣，并令該水蒸氣經(jīng)該第一緩沖 槽以冷凝于該第一收集槽中，其中，蒸餾出該容槽的水體積不超過(guò)原料水體積60%且控制 該第一收集槽的溫度為0至5°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于在該容槽內(nèi)的原料水未沸騰的條件下進(jìn) 行蒸餾。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于該蒸餾裝置還包括一第二收集槽，用來(lái)接 收來(lái)自該第一收集槽的低重氧及氘含量的水，該步驟包括降低該容槽的溫度至室溫以及加 熱該第一收集槽使該第一收集槽內(nèi)的水被蒸餾至該第二收集槽中，其中，蒸餾出該第一收 集槽的水體積不超過(guò)該第一收集槽內(nèi)的水的50%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括第二緩沖槽，以連接該第一收集槽 與第二收集槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于在以該第二收集槽接收來(lái)自該第一收集 槽的水的步驟時(shí)，降低該容槽溫度至室溫，并加熱該第一收集槽至50至60°C且令該第二收 集槽的溫度為0至5°C。
全文摘要
一種制造低重氧及氘含量水的方法及其蒸餾裝置，該蒸餾裝置包括容槽；加熱單元；第一收集槽，用以接收低重氧及氘含量的水；第一緩沖槽，連接該容槽與第一收集槽，使該水蒸氣經(jīng)該第一緩沖槽輸送至該第一收集槽，且該第一緩沖槽內(nèi)設(shè)有緩沖件；以及用以降低該蒸餾裝置內(nèi)的壓力的減壓?jiǎn)卧?。本發(fā)明利用緩沖件改變水蒸氣通過(guò)該第一緩沖槽的路徑，無(wú)需使用大尺寸蒸餾塔或進(jìn)行多次蒸餾即可在第一收集槽中冷凝得到低重氧及氘含量水。
文檔編號(hào)C01B5/00GK101920935SQ20091014603
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者林元灝, 郭憲壽 申請(qǐng)人:中天生物科技股份有限公司