内容概要

　　迄今为止，氢同位素的定量分析，专门的HD（其中结合了轻氢和氘的分子）专门用于氘质谱仪。然而，由于该装置昂贵并且需要高度可变的真空，因此存在诸如需要专门的测量技术的缺点。

　　另一方面，由于气相色谱易于操作，因此研究了氢同位素的分离和分析方法。这种方法的缺点是（1）分析需要几分钟到几十分钟。（2）低浓度HD的分析接近天然丰度比（0.015％）不能用检测限为0.1％左右。（3）载体气体和混合在样品中的空气成分被吸附并积聚在分离柱K上，分离效率发生变化，分离成分的检测灵敏度逐渐变化。

　　何用该方法考虑了这些缺点的改善，当HD浓度低氢气载气女分子羊（室温）的方法，以高浓度HD和d ₂（氘）氢载气散氧化铝（ -1950℃）方法，可以在短时间内在几乎所有氘区域进行分析。

详细内容

　1试剂和设备

　（1）试剂

　　通过用蒸馏水稀释由Merck制造的重水（99.75g）并使用喷射闭合循环装置在铂催化剂存在下与氢气反应来制备HD。从化学平衡方程计算HD浓度。

使用由Showa Denko KK制造的　　D ₂。通过使用真空装置混合H ₂和D ₂并使其与铂催化剂接触来制备H ₂，HD，D ₂混合气体。HD浓度也由化学平衡方程确定。

　（2）设备

　　气相色谱仪是Shimadzu GC-5A型（热导检测器，钨铼灯丝，100欧姆）。在2的（1）的实验中，使用分子筛13×（60-80目），4mmφ×2m作为分离柱。柱温为38℃，检测器温度为900℃。对于载气，使用通过使用Japan Pure Hydrogen LW-06SC型氢净化器纯化市售氢而获得的超高纯度氢。

　　在实验2分离塔（2），Takeda化学工业气相色谱仪的活性氧化铝（60-80目），使用4mm直径×1米，柱温和液氮温度（-195℃）。作为载气，使用如上所述的纯度氢和氦。在氦气的情况下，在分离柱之后连接加热至550℃的酸性杯形一氧化铜铬柱，并且检测样品氢气作为水蒸气。

　2结果与讨论

　（1）快速分析低浓度HD，接近天然丰度比

　　通常，在HD的分析中，即使当HD的浓度很小时，也已经分别分析了用液氮冷却的分子筛7。但是，如表1所示，当氢中的氘浓度为5％或更低时，化学平衡状态下HD转化率为97％或更高，D ₂实际上可忽略不计。因此，在普通分析中，没有必要为这种低浓度样品分离HD和D ₂。因此，在该方法中，在室温下使用氢气作为载气，并且仅用热导检测器（TCD）检测HD。结果如图1所示。因此，该方法可用于分析具有HD含量（5至0.01）％的样品，并且被认为可用作低浓度氢同位素分析方法。尽管通过计算计算用于校准曲线的标准样品的HD浓度，但实际上，用于稀释D ₂ O的蒸馏水和用作交换反应的氢气中的天然存在比率的HD ，在极低浓度分析的情况下，校正是必要的。但是，在该浓度范围内，不进行该校正，可以确认作为添加方法的定量性。

　（2）D ₂，HD混合气体的分析

　　通常，氢同位素混合气体的分析是通过在液氮温度下通过氧化铝柱进行吸附分离的方法进行的。在这种情况下，使用氦气作为载气，但我们发现我们可以通过在此替换氢气来解决氦气方法的缺点。在氦载气的情况下，保留量相对于富集温度敏感地改变，但是它几乎不受氢载气的影响。在后一种情况下，认为载气的氢塌缩了活性氧化铝的强吸附点。当样品的注入量改变时获得的色谱图显示在图2中。使用在250℃下活化的氧化铝，但是在氦载气中，随着样品量减少，保留量增加。在这种情况下，使用携带顺磁离子的色谱柱会增加色谱图的对称性，但色谱柱的制备很困难，并且没有重复性。在另一方面，在氢气载气HD，d ₂完全分离的形式也峰不会引起甚至对称和耕作，理想色谱而不获得的音量差异样品的保持量的位移。如图3所示，D ₂的校准曲线通过原点显示出良好的线性。d ₂和HD的峰高比表示在流量140〜310毫升/毫米的范围内的恒定值，表示即使载气的流量变化相对摩尔感觉小麦（峰高比）不会改变是的。在该方法中，当氢载气流速设定为约300ml / mm时，如图4所示，分析可在约一分钟内完成。

　特点

　　通常，质谱法或气相色谱法已用于分析氢同位素。然而，前者价格昂贵且需要专业技能，后者很简单，但准确性存在问题。在这项研究中，我们改进了后一种方法，并建立了一种可以在短时间内以足够的准确度进行的方法。

应用领域

　　使用氢同位素或研究领域的行业。

专利

　　氘分析力法及其设备（特殊）942709

　　用于定量分析重水的方法和设备