[發明專利]氫同位素定量分析用的氣相色譜柱填料的制備方法及其色譜柱的制作工藝

有效

• 申請號: 201410364905.7
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104128167A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 秦城;王曉英;羅德禮;宋江鋒;羅軍洪;呂超;張志;安永濤;呂俊波;趙萍;魏英;姚勇;何康昊
• 申請（專利權）人: 四川材料與工藝研究所
• 主分類號: B01J20/281
• 分類號: B01J20/281;B01J20/30;B01D59/00
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果

技術領域

本發明涉及一種氣相色譜柱，具體涉及的是一種氫同位素定量分析用的氣相色譜柱填料的制備方法及其色譜柱的制作工藝。

背景技術

人類日益嚴峻的能源危機促使了國際熱核聚變反應堆(ITER)計劃的正式啟動，對于能量釋放大、污染小的核聚變能開發也開始備受矚目。聚變堆燃料的生產和處理是聚變堆核心技術之一，這其中包括等離子體排灰中的氘氚回收、循環利用和氚增殖包層(TBM)實時產氚(以補充氚的消耗)。無論是燃料循環過程還是氚增殖提取過程，都需要用到氫同位素的快速、甚至是在線測量的技術。

氫同位素基本具有相同的化學性質，所以對它們的分析只能利用其物理性質的微小差別來實現。目前，氫同位素分析方法主要有質譜法、拉曼光譜法、氣相色譜法。各種方法都有其局限性，如質譜法中高能電子的作用會加速氫同位素氣體分子的歧化反應，且設備體積大、價格昂貴；激光拉曼光譜無法分析惰性氣體，并且當樣品氣中存在雜質元素時，會產生干擾；氣相色譜法的分析周期較長，一般來說誤差也較大。

雖然存在一定的缺陷，但是氣相色譜分析法有其重要的優點：儀器價格便宜、操作維護簡單。如果能縮小儀器體積、縮短分析周期、提高分析的精準度和準確性，則將成為氫同位素分析方面較為理想的工具。

氫同位素氕(H)、氘(D)、氚(T)相互結合可組成同核氫H₂、D₂、T₂和異核氫HD、HT、DT。在同核氫中，由于核自旋狀態不同，又有正(ortho)仲(para)之分，并且當樣品中含有氚時，還有氚的衰變產物³He，同時，含氚氣體的成分不僅因為氚的衰變而變化，還伴隨著輻射誘發產生的次級產物。因此，為在分離氫同位素氣體時消除正仲氫分離導致的氫峰分裂，一般選取對正仲氫轉換有催化作用的順磁性材料對色譜固定相進行涂敷改性。

目前，關于色譜固定相的涂覆改性，有人采用了涂覆質量分數為5％的V₂O₄(二氧化釩)的4A分子篩色譜柱和涂覆了5％的Fe₂O₃的4A分子篩色譜柱，然后分別在-196℃下分離了HT和T₂。然而，利用V₂O₄涂覆的4A分子篩色譜柱方法，由于釩氧化物溶于水易形成穩定的膠體溶液，因而導致了涂覆的效率較低；另外，雖然+4價的釩具有順磁性，但原料V₂O₅易還原成各種不同的低價氧化物，使得涂覆物V₂O₄中含有其他價態雜質多，影響了涂覆物對正仲氫轉換的催化作用。而采用Fe₂O₃涂覆的4A分子篩色譜柱方法中，由于通入的氨水會使Fe₂O₃快速水解形成絮狀沉淀，因而容易造成涂覆不均勻，影響了涂覆改性的效果，繼而也影響了氫同位素的分離效果。

本申請人的員工王曉英、秦城等人亦有參與設計過一種改性的γ-Al₂O₃色譜柱，該種色譜柱對氫同位素的保留能力較強，適合制作負載量小的毛細柱。但該技術方案由于峰的對稱性不夠好，易發生拖尾，且抗污染能力較弱，因而不適合制作負載量較大的色譜柱。而隨著科技的逐步發展，制作大負載量、且抗污染能力強的色譜柱已成為一種必然的趨勢，因此，有必要對色譜柱進行改進。

發明內容

針對上述技術不足，本發明提供了一種氫同位素定量分析用的氣相色譜柱填料的制備方法及其色譜柱的制作工藝，其具有氫同位素分離效果好、且適合制作負載量較大的色譜柱的特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

氫同位素定量分析用的氣相色譜柱填料的制備方法，包括以下步驟：

S1：將4A分子篩置于FeCl₃溶液中浸泡，該FeCl₃及由部分FeCl₃水解生成的Fe(OH)₃和Fe(OH)₃的水合物均吸附于4A分子篩上；所述4A分子篩的目數為80～100目；

S2：4A分子篩吸附FeCl₃、Fe(OH)₃及Fe(OH)₃的水合物直至飽和，然后濾除FeCl₃溶液；