¿Cómo se extrae el deuterio del agua?

El método industrialmente dominante es el proceso de Girdler-Sulfuro que implica dos pasos principales. El primer paso explota la reacción líquido / gas.

H2O (l) + HDS (g) HDO (l) + H2S (g)

La constante de equilibrio para esta reacción es 2.35 a 30 grados C y 1.91 a 130 grados C. Esta diferencia se explota a través de una serie de columnas de contacto gas / líquido en contracorriente caliente y frío que concentran HDO a aproximadamente 10-20%. El diseño y el funcionamiento de estas columnas se describen en las siguientes referencias

Página en www.nuceng.ca
Página en acs.org
Página en media.cns-snc.ca

En la segunda etapa, el agua enriquecida se concentra en agua pesada casi pura (HDO) mediante destilación fraccionada convencional de una mezcla binaria. El punto de ebullición normal de HDO es de 101 ° C, aproximadamente 1 ° C más alto que el agua normal. Esta no es una gran diferencia pero, sin embargo, implica un diseño de ingeniería química sencillo.

Se construyeron varias plantas en Canadá y Estados Unidos. Estas plantas esencialmente inundaron el mercado de agua pesada, y la mayoría de ellas ahora están cerradas.

Este es un proceso que consume mucha energía (se hierve mucha agua para producir una cantidad relativamente pequeña de HDO), e implica el uso de un sulfuro de hidrógeno altamente tóxico y corrosivo H2S. Se han desarrollado varias tecnologías alternativas, pero no está claro si alguno ha pasado la fase de demostración.

El método de destilación que menciona es el más preferido, pero como solo hay un deuterón por cada 6000 iones de hidrógeno, se necesitan cantidades MASIVAS de agua. La destilación y las destilaciones químicamente catalizadas que utilizan hidrógeno y aminas licuadas son mucho más comunes ya que requieren mucho menos materiales precursores (agua) y utilizan significativamente menos energía.