自然界中的氢以氕(1H)、氘(2H)、氚(3H)三种同位素的形式存在。主要类型:自然界中氢以1H(氕,H),2H(氘,D),3H(氚,T)三种同位素的形式存在,相对丰度分别为约99.9844%、约0.0156%、低于0.001%,其中氚具放射性,半衰期为12.46年。
应用
天然物质的氢同位素组成由D/H比值确定的δ(D)表示,以标准平均海洋水(SMOW)作为标准品。在地球科学中氢同位素通常与氧同位素或碳同位素配合,研究大气降水的成岩成矿作用及石油与天然气的成因。可用于热核反应和标记化合物等。
原油的δ(D)值一般在-80‰~-160‰之间,而天然气的δD值在-105‰~-270‰之间,比石油δ(D)值低。石油和天然气中的H含量分别比普通水高60%和79.39%。由于油气与水的氢同位素交换,因而使同油气聚集伴生的水2H含量也增高。
液氢精馏、水电解或重水分解均可大规模制氘。液氖吸收法制氘的成本可与液氢精馏法相比。吸附分离与色谱分离是小规模制氘的好方法。利用像热扩散塔中实行自然对流的电泳法,设备简单、能耗小,预计可以以硫化氢双温交换过程(GS过程)竞争。激光分离氢同位素是很有希望的方法。采用氟化氘-水激光分离体系,投资比GS过程节约80%~90%,操作费用节约5/6,已接近实现工业生产水平。
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