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菏澤魯齊天實驗儀器設備有限公司
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超輕水生產設備

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魯齊天公司深耕化工分離提純領域，專注于精餾塔技術裝備；憑借深厚的專業技術底蘊，為客戶提供全方位、全流程的優質服務。公司擁有專業的化工設計院，化工實驗室，實驗設備研發制造車間，工業化裝備生產車間。以精餾技術為主，耦合萃取、吸附、共沸、膜分離、反應等化工技術的咨詢、模擬計算、分析測試、方案設計、工藝包開發、化工設備設計、塔內件的研發與制造；是一家集科研、設計、制造、服務于一體的專注精餾科技型企業。

發布時間：2025-07-21 17:49:31

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信息詳情

一、工作原理：基于同位素特性的分離技術

蒸餾分離原理：與傳統濃縮蒸發裝置的蒸發 - 冷凝原理相關但又有獨特之處。由于氘（D）與氫（H）的質量差異，含氘水分子（D?O）相對普通水分子（H?O）“更重”。在加熱過程中，普通水分子因沸點略低，優先大量蒸發為蒸汽。蒸汽在上升過程中遇冷凝結，通過精確控制溫度與蒸發 - 冷凝速率，可使冷凝后的水中氘含量逐步降低。例如，在多級蒸餾裝置中，經過多次蒸發與冷凝循環，輕水分子不斷被富集在氣相并優先冷凝收集，最終得到低氘水，就如同精細地提純酒液，通過多次蒸餾提升酒精度一般，只不過這里是降低水中氘的濃度。

膜分離原理：近年來新興的膜分離技術在低氘水制備中嶄露頭角。以蘭州大學科研團隊開發的氧化石墨烯 / 納孔石墨烯宏觀異質結膜為例，這種特殊結構的膜具有精準篩分能力。在膜兩側壓力差的驅動下，水分子通過膜的孔隙。由于氘水分子與普通水分子在質量、動力學直徑等方面存在細微差異，在通過膜孔隙時，普通水分子更易快速通過，而氘水分子通過相對困難，從而實現兩者分離。該膜以具有豐富孔隙的納孔石墨烯為篩分單元，氧化石墨烯膜為流量調節單元，通過兩者協同作用，高效地篩選出低氘水，這種技術擺脫了傳統分離中復雜流程與苛刻條件限制，為低氘水制備開辟了新路徑。

二、核心結構：多部件協同保障高效制備

加熱蒸發系統：這是蒸餾法制備低氘水的關鍵起始部分。通常采用耐腐蝕的不銹鋼材質制作蒸發容器，確保在長期使用中不會因水的侵蝕而損壞。加熱方式多樣，可選用蒸汽加熱，利用蒸汽的潛熱高效傳遞熱量，使水均勻受熱蒸發；也可采用電加熱，通過精確控制電流、電壓來精準調控加熱溫度，滿足不同階段對蒸發速率的要求。例如，在小型實驗制備裝置中，電加熱便于靈活調整參數，而在大規模工業化生產中，蒸汽加熱能提供穩定、大量的熱量，提升制備效率。

冷凝收集系統：與蒸發系統緊密相連，其作用是將蒸發產生的蒸汽迅速冷卻凝結為液態水。冷凝器多采用列管式結構，內部有大量細小管道，蒸汽在管道外流動，冷卻介質（如水、空氣）在管道內流動，通過管壁進行熱交換，實現蒸汽快速冷凝。對于低氘水制備，冷凝過程的溫度控制極為關鍵，需精準調節冷卻介質流量與溫度，使普通水分子優先冷凝收集，而含氘較高的部分繼續留在未冷凝蒸汽中，以實現氘的有效分離。

膜分離組件（若采用膜法）：膜組件是膜分離制備低氘水的核心。由特殊材質制成的分離膜被封裝在特定結構中，確保水流均勻通過膜表面且壓力穩定。膜組件的設計要考慮膜的耐化學腐蝕性、機械強度以及對水分子的通量和選擇性。例如，上述提到的氧化石墨烯 / 納孔石墨烯復合膜，需精心組裝在膜殼內，同時配備壓力調節裝置，保證在適宜壓力下實現高效氫氘分離，且能長期穩定運行。

控制系統：為了實現整個制備過程的精準調控，裝置配備了先進的控制系統。通過溫度傳感器實時監測加熱蒸發與冷凝環節的溫度，壓力傳感器監測膜分離組件兩側壓力（若有），以及流量傳感器監控水流速度等參數。這些傳感器將數據反饋給中央控制器，控制器根據預設程序自動調節加熱功率、冷卻介質流量、泵的轉速等設備運行參數，確保制備過程穩定、高效，產品氘含量精準可控。

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