[发明专利]一种碳-14同位素的分离装置及分离方法

说明书

本发明属于同位素的分离提纯技术领域，具体公开了一种碳‑14同位素的分离装置，包括若干级操作塔，每一级操作塔均包括交换塔、气液分离装置和分解釜，最后一级之前的每一级交换塔的塔底均通过级间输送泵与下一级交换塔的塔顶连接，最后一级交换塔的塔底与¹⁴CO₂收集装置连接，除第一级之外的每一级交换塔的塔顶均通过气体管道二与上一级交换塔的塔底连接，第一级分解釜的釜底通过液体输送泵与第一级交换塔的塔顶连接，第一级之外的其他级分解釜的釜底均通过液体管道二与第一级所述分解釜连接。本发明获得的碳‑14同位素纯度更高，最高达99%以上；本发明工艺步骤简单，成本低，与传统的气体级联方式相比更加的安全和简单。

技术领域

本发明属于同位素的分离提纯技术领域，具体涉及一种碳-14同位素的分离装置及分离方法。

背景技术

作为放射性同位素，¹⁴C同位素是一种常用的来源示踪指标，可应用于幽门螺旋杆菌(Hp)检测，药物的ADME（吸收，分布，代谢与排泄）研究，以及其他环境探测等领域，具有广泛的用途。

目前，¹⁴C的主要通过反应堆辐照AlN粉末靶材的方式来进行生产。如在2013年发表于《中国原子能科学研究院年报》中的一篇名称为“利用中国先进研究堆辐照高纯AlN制备¹⁴C源材料技术研究”的文献；但该种方式产能一般不大，分离提纯难，成本很高。造成市场上经常出现短缺，进而导致¹⁴C同位素的价格居高不下。

为此，申请号为CN202010190466.8的中国专利公开了一种从核电站废弃物中分离纯化¹⁴C同位素的方法，该方法需要使用碳酸盐为原料，加酸生成CO₂的形式，然后对对含¹⁴C的CO₂气体进行纯化和分离，分离的方法为将¹⁴CO₂粗品依次在-20至0^oC、-78.5至-170^oC进行两级冷凝后再依次经-77至0^oC蒸发、-78.5至-170^oC凝华得纯品¹⁴CO₂；再将所得纯品¹⁴CO₂蒸发后送入交换塔，¹⁴CO₂与来自交换塔塔顶的液相¹²CO₂在交换塔中实现交换；¹⁴CO₂从交换塔塔底排出后进入解析塔解析后即得超纯品¹⁴CO₂。但是由于同位素性质相近，分离因子较小，需要通过多级塔进行级联，专利中均通过气相级联的方式进行同位素分离，需要在塔底对气体进行分离，在塔顶重新吸收，由于塔底进行分离需要加热，同时塔顶重新吸收需要冷却，会造成能耗的上升。

针对现有技术的缺点，目前尚没有解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种碳-14同位素的分离装置，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种碳-14同位素的分离装置，包括若干级操作塔，

每一级所述操作塔均包括交换塔、气液分离装置和分解釜，其中所述气液分离装置通过气体管道一和液体管道一与该级交换塔的塔底连接，每一级的气液分离装置与该级的分解釜连接，且气液分离装置位于所述分解釜的上方，所述交换塔内填充有催化填料，其中每一级交换塔内均装有吸收剂，其中某一级交换塔内通入有含有¹⁴C的CO₂原料；