核设施排放的氚化水对环境构成重大风险,威胁核能的可持续性。然而,由于水同位素之间的物理化学性质几乎难以区分,深度脱氚仍然是一项重大挑战。
鉴于此,苏州大学王殳凹教授介绍了一种基于催化质子交换的高效氢同位素分离工艺。在金属有机骨架(MIL-101(Cr))中发现的独特催化促进质子转移途径显著降低了同位素交换能垒,达到前所未有的水平。将MIL-101(Cr)整合到水蒸馏(WD)系统中,可以实现固-液-气三相传质,从而克服了传统WD的热力学限制,后者依赖于液-气双相同位素交换。与现有的WD系统相比,已建立的WD原型的理论塔板等效高度下降了一半,从而将10米蒸馏塔的分离效率提高了四个数量级以上。这项工作为净化氚水提供了一种工业上可行且可扩展的选择。相关研究成果以题为“Catalytic proton exchange in water distillation for efficient tritiated water clean-up”发表在最新一期《Nature sustainability》上。
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