本發(fā)明屬于氫同位素色譜分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氫同位素混合氣體的分離方法。
背景技術(shù)：
氫同位素氕(h)、氘(d)、氚(t)相互結(jié)合可組成同核氫h2、d2、t2和異核氫hd、ht、dt。在同核氫中，由于核自旋狀態(tài)不同，又有正(ortho-)、仲(para-)氫同位素之分。因此，含有三種氫同位素的混合氣體不僅有h2、d2、t2的正仲成分，還有hd、ht、dt成分，是一個復(fù)雜的小分子氣體混合物，對其進(jìn)行定量分析具有相當(dāng)?shù)碾y度。氣相色譜法分析氫同位素具有操作簡單，應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點。傳統(tǒng)的三氧化二鋁填充柱難以將六種氫同位素分子有效分離，并且正(ortho-)、仲(para-)氫同位素的分裂會引起部分峰的重疊，使得成分難以定量。市售去活三氧化二鋁毛細(xì)管柱提高了柱效，但正、仲分離現(xiàn)象依然沒有消除。使用過渡金屬修飾可以消除正仲分離，但直接將過渡金屬修飾三氧化二鋁涂覆于熔融石英管內(nèi)壁上的工藝存在涂覆材料在管內(nèi)壁分布不均勻的缺點。涂覆不均勻會導(dǎo)致毛細(xì)柱堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致色譜柱的制備失敗，降低成功率，進(jìn)而增加制作成本。涂覆不均勻的另一個不足是涂覆量不夠引起柱效降低，削弱柱的分離效果。為了提高改性三氧化二鋁的涂覆均勻度，需要研制新型修飾工藝。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種氫同位素混合氣體的分離方法。
本發(fā)明的用于氫同位素混合氣體的分離方法，依次包括以下步驟：
a、利用正壓惰性氣體將過渡金屬鹽溶液從一種多孔層開管色譜柱一端壓入；
b、鹽溶液從多孔層開管色譜柱另一端流出后，惰性氣體常溫吹掃多孔層開管色譜柱12小時；
c、多孔層開管色譜柱裝入色譜儀柱溫箱后加熱脫水，冷卻后獲得所需的多孔層開管色譜柱。
d、將上述多孔層開管色譜柱置于液氮杜瓦內(nèi)，氖氣做載氣，氫同位素混合氣體通過多孔層開管色譜柱后實現(xiàn)氫同位素的分離。
步驟a中的正壓惰性氣體為氦、氬、氮中的一種。
步驟a中的過渡金屬鹽溶液，通過過渡金屬鹽類與去離子水混合獲得。
步驟a中的多孔層開管色譜柱為市售三氧化二鋁多孔層開管色譜柱。
步驟c中的加熱脫水溫度為180℃，脫水時間為2h。
所述的金屬鹽類為過渡金屬氯化物或硫酸化物，過渡金屬元素為mn、co、cu中的一種。
本發(fā)明為一種氫同位素混合氣體的分離方法，利用一種過渡金屬修飾的多孔層開管色譜柱，在液氮溫度下，利用氖氣做載氣，實現(xiàn)氫同位素混合氣體的快速分離。金屬鹽類的成分是過渡金屬氯化物或硫酸化物，過渡金屬元素為3dn中n=5~10的過渡金屬。正壓惰性氣體的種類為氦、氬、氮等。用于修飾的多孔層開管色譜柱基材為市售三氧化二鋁多孔層開管色譜柱，所述多孔層開管色譜柱內(nèi)壁有三氧化二鋁涂層，涂層厚度為10μm~30μm。
本發(fā)明的方法可以實現(xiàn)氫同位素混合氣體的快速分離，為氫同位素定量分析提供了堅實的基礎(chǔ)。相對于填充柱分離氫同位素，該方法對樣品需求量大大減少，減輕了樣品的排放及后處理壓力。本發(fā)明中多孔層開管色譜柱的過渡金屬修飾方法解決了使用常規(guī)制備方法帶來的涂覆不均勻以及容易堵塞造成制備失敗等問題。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
實施例1
使用30米市售三氧化二鋁多孔層開管色譜柱，內(nèi)表面三氧化二鋁厚度為10微米。用氮氣做助推氣，氮氣壓力為1.5bar。將mncl2與去離子水混合,獲得金屬鹽溶液；將含有2mlmncl2溶液的5ml玻璃瓶置于密閉容器內(nèi)；利用正壓惰性氣體對密閉容器增壓,使mncl2壓入多孔層開管色譜柱內(nèi)；mncl2流出多孔層開管色譜柱后，正壓惰性氣體繼續(xù)吹掃12小時。該實施例中，mncl2溶液在柱內(nèi)流動過程中，未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
多孔層開管色譜柱裝入色譜儀后180℃烘烤2h，冷卻后獲得所需的多孔層開管色譜柱。在進(jìn)行氫同位素中的h2-hd-d2混合氣分離實驗中，mncl2的磁性作用使氕正、仲態(tài)發(fā)生了合并，獲得單一h2峰，避免了o-h2與hd的重疊，獲得了h2，hd，d2的分離，各組分分離度均大于1.5，分離時間為5min。
實施例2
使用15米市售三氧化二鋁多孔層開管色譜柱，內(nèi)表面三氧化二鋁厚度為30微米。用氬氣做助推氣，過渡金屬鹽溶液成分為cocl2。該實施例中，金屬鹽溶液在柱內(nèi)流動過程中，未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。在進(jìn)行氫同位素分離實驗中，cocl2的磁性作用使氕正、仲態(tài)發(fā)生了合并，獲得單一h2峰，避免了o-h2與hd的重疊，獲得了h2，hd，d2的分離，各組分分離度均大于1.5，分離時間為5min。
實施例3
使用20米市售三氧化二鋁毛細(xì)管開管色譜柱，內(nèi)表面三氧化二鋁厚度為20微米。用氦氣做助推氣，過渡金屬鹽溶液成分為cuso4。該實施例中，金屬鹽溶液在柱內(nèi)流動過程中，未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。在進(jìn)行氫同位素分離實驗中，cuso4的磁性作用使氕正、仲態(tài)發(fā)生了合并，獲得單一h2峰，避免了o-h2與hd的重疊，獲得了h2，hd，d2的分離，各組分分離度均大于1.5，分離時間為5min。
實施例4
使用15米市售三氧化二鋁毛細(xì)管開管色譜柱，內(nèi)表面三氧化二鋁厚度為10微米。用氦氣做助推氣，過渡金屬鹽溶液成分為mnso4。該實施例中，金屬鹽溶液在柱內(nèi)流動過程中，未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。在進(jìn)行氫同位素分離實驗中，mnso4的磁性作用使氕正、仲態(tài)發(fā)生了合并，獲得單一h2峰，避免了o-h2與hd的重疊，獲得了h2，hd，d2的分離，各組分分離度均大于1.5，分離時間為5min。
本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。