水-氢同位素液相催化交换反应过程

描述了水氢同位素液相催化交换反应的模型,并从动力学和反应过程的角度对模型进行了实验验证。验证结果表明:水氢同位素液相催化交换是一个较复杂的传质反应的串联过程,主要包括汽液相间转化和氢同位素催化交换两个反应。

水-氢同位素液相催化交换工艺研究

以PtSDB为憎水催化剂研究了水氢同位素液相催化交换工艺,讨论了反应温度、氢气流量、低浓重水流量等工艺条件对催化交换塔传质单元高度(HTU)的影响和反应温度、气液比对催化交换塔阻力降的影响。结果表明:当反应温度为60℃、气液比为1∶1时,水氢同位素液相催化交换工艺是比较适宜的。

填料及填装工艺对水氢同位素液相催化交换效率的影响

研究了填料及填装工艺对水 氢同位素液相催化交换效率的影响,讨论了亲水填料的选型原则、处理方式、亲水填料与憎水催化剂在催化反应床中的填装比例。结果表明:选用不锈钢三角填料,填料使用前进行表面处理,亲水填料与憎水催化剂按体积比为1∶4分层有序填装,均能提高催化反应床的交换效率。

氢同位素D、T从气相到液相的氢-水交换实验研究

采用Pt-SDB疏水催化剂和亲水填料混装进行含氘、氚氢气与水的液相催化交换实验,研究反应温度、气体流量和液体流量对D、T转化率以及H-D、H-T的总传质系数Kya的影响。研究结果表明:在相同操作条件下,T的转化率η(H-T)比D的转化率η(H-T)高,H-T的总传质系数比H-D的高;从D、T转化率随气体流量和液体流量的变化趋势可知,气体流量对D、T转化率的影响较大;选择合适的反应温度即可获得较佳的转化率和总传质系数。在实际工艺中,反应温度选为45℃较适宜。

水-氢同位素催化交换模拟研究现状及展望

计算机模拟技术应用于氢同位素分离领域,可以方便快捷地进行工艺条件分析和工艺路线优化,具有重要的应用价值,并可以规避试验中氚的放射性危害。文章系统总结了水-氢同位素催化交换工艺的理论模型和应用进展,并分析目前研究中存在的问题,最后提出了流程模拟技术的潜在应用,以期理论模型结合流程模拟技术协同为水-氢催化交换工艺的应用提供有力的技术支撑。

用于氢-水同位素交换的Pt-PTFE类憎水催化剂的研制

研制了以铂为活性成分 ,聚四氟乙烯 (PTFE)为憎水材料 ,活性炭、二氧化硅等作载体的憎水催化剂。在滴流床上 ,进行了氢 水气液逆流氢同位素交换反应 ,讨论了载体、铂含量及PTFE量对催化剂活性的影响。结果表明 ,以活性炭为载体 ,聚四氟乙烯与Pt C粉的质量比在 1～ 2时 ,Pt C PTFE催化剂的活性高 ;

4 mm Pt-SDB大粒径催化剂氢-水同位素交换工艺研究

液相催化交换是氢-水同位素交换工艺的重要技术。本工作采用自行研制的大粒径4 mm柱型Pt-SDB催化剂与4 mm Dixon填料,开展了氢-水交换工艺实验研究。研究结果表明,在填料与催化剂体积填装比为1∶1时,等板高度最低,氢-水交换分离效果最好;在50℃到70℃之间,随着催化交换反应温度升高,等板高度降低,当温度大于70℃时,等板高度变化不大,最优反应温度为70℃;随着气液比的增加,等板高度增大,气体流速比改变液体喷淋密度对等板高度的影响大。

水-氢交换氢同位素体系HD/H_2O、DT/D_2O和HT/H_2O分离性能模拟研究

计算模拟应用于氢同位素分离领域,能够方便、快捷地进行工艺条件分析。本工作采用数值模拟的方法对比研究了水-氢催化交换过程中HD/H_2O、DT/D2O和HT/H_2O三种氢同位素体系的分离性能。研究表明:在一定工艺条件下,三种体系均在操作温度为343K时达到最大的分离效果;随着气液比从1.0增大到3.0,最优操作温度均从343K降低到323K,但是在此过程中,HT/H_2O体系的分离效果受温度的影响较小一些;在达到最大分离效果的目标下,HT/H_2O体系需要的理论塔板数比HD/H_2O和DT/D2O体系少,同时,在优化的工艺条件下,三体系气相中氢同位素浓度在交换柱内分布曲线存在一定的差异。

氢同位素氘，氚从气相到液相的氢-水交换实验

在自制疏水催化剂与亲水填料混装的催化交换柱中，将配制的氕、氘、氚混合气体预热后，经过气体质量流量计计量，从催化交换柱底进入，与自上而下的去离子水逆流接触，在催化交换柱内进行反应，实现氘、氚从气相到液相的交换。从柱顶及柱底取样口采集样品，分别采用Delta气体质谱仪和正比计数器测量氘和氚的浓度，计算氘、氚的转化率η以及总传质系数Kya。

Pt-SDB憎水催化剂氢水液相催化交换工艺研究

研究了以贵金属铂为活性成分、聚苯乙烯 二乙烯基苯为载体的憎水催化剂Pt SDB的氢 水液相催化交换工艺条件 ,讨论了催化剂与亲水填料在催化反应床中的填装方式、填装比例以及反应温度、交换方式等工艺条件对氢 水催化交换反应总体积传质系数的影响。结果表明 :催化剂与填料混合填装时体积比 1∶1和分层有序填装时体积比 1∶4的效果最佳 ,总体积传质系数随反应温度升高而提高 ,交换反应温度以

Pt-Ru疏水催化剂制备及氢-水液相交换催化性能

用乙二醇为还原剂和碳黑分散溶剂,微波快速加热,1-2 MPa压力下制备了Pt/C和Pt-Ru/C催化剂,用XRD、TEM和XPS对其进行了表征。Pt/C和Pt-Ru/C催化剂活性金属平均粒径为1.9~2.0 nm。随Ru的加入,活性金属粒子的面心立方结构逐渐不明显。Pt-Ru/C中Pt以Pt（0）、Pt（Ⅱ）和Pt（Ⅳ）形式存在,Ru以Ru（0）和Ru（Ⅳ）形式存在。再将Pt/C、Pt-Ru/C催化剂与聚四氟乙烯一起负载于泡沫镍,得到疏水催化剂,研究了其对氢-水液相交换反应的催化活性。研究中观察到,Pt中掺入适量Ru可提高单一Pt基疏水催化剂的催化活性。其可能的原因是：水在Pt表面不解离,Pt表面氢气与水间同位素交换通过形成中间体（H2O）nH＋（ads）（n≥2）进行,而水在Ru表面会发生解离,Pt-Ru疏水催化剂同时存在另一条反应路径。

高分散度Pt-Ir疏水催化剂制备及氢-水液相交换催化性能研究

用乙二醇作为碳黑分散溶剂,微波辐射快速加热,1￣2MPa压力下制备了Pt/C及不同Pt、Ir比例的Pt-Ir/C催化剂,用浸渍还原法制备了Pt-Ir/C催化剂,并用XRD,TEM和XPS对催化剂进行了表征。将两种方法制备的Pt/C,Pt-Ir/C催化剂与聚四氟乙烯(PTFE)一起负载于多孔金属载体,得到疏水催化剂,考查了其对氢-水液相交换反应的催化活性。微波辐射加热法制备的Pt/C和Pt-Ir/C催化剂活性金属粒子在碳载体上分布均匀,平均粒径大小分别为2.1nm和2.2nm,Ir的加入改变了活性金属粒子的形状和晶相结构,Pt-Ir/C中Pt以Pt(0),Pt!和Pt"形式存在,Ir以Ir(0)和Ir"形式存在。浸渍还原法制备的Pt-Ir/C催化剂活性金属粒子有明显团聚,晶粒平均大小为4.8nm。微波辐射法所得催化剂对氢-水液相交换反应有更高催化活性;Pt中掺入适量Ir,可提高单一Pt催化剂活性,Pt、Ir原子比例为4∶1时,催化剂活性最高。

氢-水液相交换疏水催化剂制备及活性影响因素研究进展

氢-水液相催化交换反应(LPCE)可用于含氚废水处理、含氚重水提氚、重水升级和重水生产等工艺,疏水催化剂是实现LPCE的关键。本文对疏水催化剂的制备方法及活性影响因素进行了综述,重点介绍了Pt/C/惰性载体类疏水催化剂的研究进展,包括惰性载体、活性金属载体的选择,碳负载Pt基催化剂制备方法,详细介绍了围绕疏水催化剂制备开展的基础研究工作,如LPCE微观反应机理,活性金属微观结构与催化活性的关系等。对疏水催化剂这一领域有待解决的问题及下一步的研究方向进行了探讨。

氢-水同位素交换分离因子理论计算

采用量子化学从头计算法计算得到氢 水同位素交换体系HDg/H2 Ol和DTg/D2 Ol在 0 .1MPa、2 83 .2～ 3 73 .2K下的气相反应平衡常数 ,并根据相应同位素水的饱和蒸气压求得气 液交换过程的分离因子 ,得出了两种氢 水同位素交换体系总反应分离因子。

氢-水液相催化交换法脱氚

对疏水催化剂的设计与制备方法及氢 水液相交换反应过程进行了讨论 ,并概要评述了以常温氢 水催化交换法进行重水脱氚的液相催化交换 (LPCE)及其联合电解的催化交换 (CECE)工艺流程。

氢水液相交换反应用高分散度Pt/C/FN疏水催化剂制备及Pt粒径效应研究

以乙二醇代替常规的异丙醇为分散溶剂,H2PtCl6为前驱体溶剂,甲醛为还原剂,采用改进浸渍还原法制备Pt/C催化剂,用XRD,TEM和XPS对其进行表征.改进浸渍还原法容易制备高分散度Pt/C催化剂,催化剂Pt粒径大小可通过改变溶液pH值控制,pH值从1.6增加至11.3,铂纳米粒子的平均粒径由3.3nm减小到1.8nm.pH值11.3时催化剂中Pt(0),Pt(II)和Pt(IV)的含量分别为43.3%,30.8%和25.9%.选择不同Pt粒径大小的Pt/C催化剂与聚四氟乙烯(PTFE)一起负载于泡沫镍(FN),得到Pt/C/FN疏水催化剂,考查其对氢水液相交换反应的催化活性,Pt粒径越小,催化剂活性越高.

Ni基催化剂的氢-水汽相催化交换性能

汽相催化交换(VPCE)是水除氚的重要手段之一,本研究采用金属Ni替代常用的贵金属Pt作为逆流型VPCE工艺的催化剂,研究了其在多种实验条件下HDO-H2反应体系中的静态及动态催化交换性能。实验结果表明:静态实验时,催化剂在温度大于200℃、压力和反应物浓度的摩尔比值(HDO∶H2)越大的条件下,催化交换反应向正方向移动,催化性能更好;在Ni高负载率的情况下,其催化性能优于Pt基催化剂。动态实验时,产物平衡氘浓度与静态实验一致,H2中氘摩尔浓度均为1%左右;且进料比例对结果的影响规律与静态实验一致,反应物HDO越多,产物氘浓度越大。本研究表明了纯Ni催化剂在HDO-H2催化交换反应体系中有着较为明显的催化作用,可以替代传统贵金属Pt作为逆流型VPCE工艺的催化剂。

Pt微观结构对疏水催化剂氢水液相催化交换性能的影响

氢水液相交换（LPCE）是从水中分离氢同位素的一种重要方法，是指氢气与液态水之间进行的氢同位素交换反应，可用于含氚重水提氚和升级，含氚废水处理及重水生产等，LPCE反应实现的关键是疏水催化剂的制备。从第一种疏水催化剂制备到现在，已经有超过1000种催化剂。尽管如此，各国研究的重点主要集中在如何提高催化剂疏水性，以延长使用寿命，提高催化活性，而一些常规催化剂更关注的基础问题几乎没有涉及，如Pt粒径大小、价态分布等Pt微观结构与催化剂活性的关系。这些问题的解决对改进催化剂制备工艺，进一步提高催化剂活性有重要作用。

CECE水-氢交换工艺

研究了基于Pt-SDB憎水催化剂的CECE水-氢交换工艺,讨论了填料处理工艺、填料规格、反应温度、气液比、塔内径大小等对CECE水-氢交换理论塔板高度的影响和反应温度、气液比对水-氢交换阻力降的影响。结果表明,填料的酸处理方式优于碱处理方式;填料规格2.5 mm×2.5 mm×0.2 mm、填料与催化剂填装比例4.5∶1.0、反应温度70~75℃是内径164 mm CECE水氢交换的合适工艺条件;温度和氢气流速是影响CECE催化交换塔阻力的主要因素;随CECE催化交换塔内径的增大,交换塔表现出明显的放大效应。

Ф6mm Pt-PTFE疏水催化剂的研制

在研制粒径为6 mm的多孔PTFE疏水担体基础上,采用浸渍法研制了可在工程上应用的Pt-PTFE疏水催化剂.室温下,在并流催化床上考察了该疏水催化剂的催化活性、疏水性能和催化剂上活性粒子的稳定性.结果表明:当氚浓度为153 Bq/mL,氢气线速度为5.31 cm/s和15.93 cm/s时,水中氚的催化转化率分别为73.7%和69.6%.在用普通水浸泡并淋洗145 d后,该疏水催化剂的催化活性和活性粒子(Pt)的含量无明显变化.