CN1923715A - 一种去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，该方法包括紫外光照射、滤膜过滤、蒸馏除杂等工艺步骤。与现有技术相比，本发明中利用紫外光进行紫外光氧化方法直接去除重氧水中有机物和细菌，保证重氧水的净化处理工艺中的重氧(¹⁸O)丰度，明显降低重氧水中总的有机碳含量，避免采用其它方法造成的重氧(¹⁸O)同位素的分馏和稀释作用，保证产品质量，扩大重氧水的用途，工艺简便。

Description

一种去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法

技术领域

本发明涉及一种利用紫外光获得有机物和细菌含量低的示踪剂—重氧水(H₂ ¹⁸O)的净化处理工艺方法。

背景技术

自然界中的氧元素有三种稳定性同位素，其质量数分别为16，17，18，其在天然水中的丰度分别为99.76％，0.04％，0.2％原子。其中¹⁶O是普通氧元素，¹⁸O、¹⁷O为重氧元素。

重氧水(H₂ ¹⁸O)是重氧(¹⁸O)同位素的氢化物，具有与普通水(H₂ ¹⁶O)相同的物理化学性质，但是重氧(¹⁸O)元素可作为示踪元素，使得重氧水(H₂ ¹⁸O)可作为一种示踪剂而广泛应用于核医学显像、医药、生物医药、环境、化学、生命科学等领域。

重氧水(H₂ ¹⁸O)是正电子发射计算机断层显像(Positron Emission ComputedTomography，PET)技术必需的正电子显像药物¹⁸F-FDG的唯一制备原料。重氧水的重氧(¹⁸O)丰度、离子浓度、总有机物和细菌含量，将直接影响正电子显像药物¹⁸F-FDG的合成产率。

重氧水中总有机物含量，通常以总有机碳(TOC)含量来衡量，因此，在重氧水的净化处理工艺中，有效降低离子浓度、总有机物和细菌的含量，保证重氧水中的TOC指标，避免净化工艺过程中重氧(¹⁸O)丰度的降低，保证重氧水产品质量和应用范围，对于重氧水产品的净化处理工艺极为重要。

目前，由于重氧水产品在国内还是一种新产品，仅有上海化工研究院的重氧水生产技术的发明专利，在国内未见有关重氧水净化技术的公开报道(期刊、专利等)。

通常我们可以采用加入药剂：如次氯酸，通入臭氧等方法进行水的灭菌，但是这些方法会增加重氧水产品的离子浓度而造成后处理过程困难，或引入¹⁶O原子而造成氧同位素的交换、分馏，明显降低重氧水产品的重氧(¹⁸O)丰度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，该方法在利用紫外光有效杀灭重氧水的细菌和降低有机物的同时，可避免重氧(¹⁸O)丰度的降低。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种去除重氧水中细菌

和有机物的净化处理方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤：

(1)紫外光照射

采用紫外光氧化的方法直接照射去除重氧水中的细菌和有机物；

(2)滤膜过滤

采用微孔滤膜对经紫外光照射后的重氧水进行过滤；

(3)蒸馏除杂

采用蒸馏装置对经过过滤的重氧水进行蒸馏除杂，得到一种纯净的、可避免重氧(¹⁸O)丰度降低的重氧水(H₂ ¹⁸O)。

所述的紫外光的波长范围是100纳米～420纳米。

所述的紫外光为某一特定波长的紫外光，如波长185纳米，或同时为两种，如波长185纳米和254纳米，或同时为两种以上波长的紫外光，如波长185纳米、254纳米和270纳米。

所述的步骤(1)中重氧水在紫外光照射下的停留时间在10分钟以上。

所述的步骤(2)中采用的微孔滤膜选自聚偏二氟乙烯(PVDF)微孔滤膜，或者聚四氟乙烯(PTFE)微孔滤膜

所述的微孔滤膜的孔径为0.22～0.5微米。

所述的步骤(3)中采用的蒸馏装置为旋转蒸发仪或蒸馏水发生器。

所述的步骤(3)中的蒸馏过程是在高纯度氩气(Ar)或氮气(N₂)作为保护气的条件下进行蒸馏。

所述的重氧水(H₂ ¹⁸O)的重氧(¹⁸O)丰度为9.0％～99.9％。

本发明采用紫外光照射的方法，由于紫外光具有杀灭多数细菌和可以打断有机物中大多数化学键能力，所以可以利用紫外光照射杀灭重氧水中细菌，分解重氧水中残留的有机物。

重氧水中细菌和残留有机物在紫外光的作用下，细菌被杀死变为尸体，残留有机物分解为带电小分子有机物、不带电小分子有机物和被氧化生成二氧化碳。由于采用紫外光照射的方式，这个过程中，重氧水不会接触其它含氧物质，不会造成重氧(¹⁸O)丰度的变化，可在杀灭细菌和降低有机物的同时有效避免处理过程中重氧丰度的降低。在重氧水的净化处理工艺中，利用紫外光灭菌和分解后，还需要利用其它净化方法，去处离子、细菌尸体和被分解的小分子有机物和二氧化碳。

在重氧水的净化处理工艺中，利用紫外光灭菌和分解有机物后，可安置膜过滤、简单蒸馏工艺，用以去除细菌尸体，脱除离子、小分子不带电有机物、带电有机物和二氧化碳，完成整个重氧水的净化处理工艺。

本发明利用已有的滤膜过滤技术，即采用孔径为0.22～0.5微米的滤膜。将其安置在重氧水经过紫外光净化处理后，能够有效过滤去除经过紫外光净化处理后的重氧水中的细菌尸体、碎屑等。

本发明再利用已有的实验室蒸馏技术，即利用简单的蒸馏装置(如实验室常用的旋转蒸发仪、蒸馏水发生器等)对重氧水进行蒸馏，用以去除离子、小分子不带电有机物、带电有机物和二氧化碳等，在蒸馏过程中要注意不能使重氧水接触空气，应该采用高纯度氩气(Ar)或氮气(N₂)作为保护气进行蒸馏，避免空气中的氧气对重氧(¹⁸O)同位素的分馏作用，降低重氧水的重氧(¹⁸O)丰度。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1

工业生产的重氧水，丰度97.2％，细菌含量10个/ml，总有机碳(TOC)含量12ppm，经185纳米紫外光照射，重氧水停留时间15分钟后，经孔径为0.3微米的PVDF(聚偏二氟乙烯)微孔滤膜过滤、高纯度氩气(Ar)保护的蒸馏装置，产品重氧水的细菌含量＜1个/ml，总有机碳(TOC)含量10ppb，产品丰度97.1％。

实施例2

工业生产的重氧水，丰度95.8％，细菌含量25个/ml，总有机碳含量800ppm，经254纳米紫外光照射，重氧水停留时间30分钟后，经孔径为0.22微米的PVDF(聚偏二氟乙烯)微孔滤膜过滤、高纯度氩气(Ar)保护的蒸馏装置，产品重氧水细菌含量＜1个/ml，总有机碳含量120ppm，产品丰度95.8％。

实施例3

工业生产的重氧水，丰度99.3％，细菌含量18个/ml，总有机碳含量350ppm，经185纳米和254纳米双波长的紫外光照射，重氧水停留时间20分钟后，经孔径为0.45微米的PTFE(聚四氟乙烯)微孔滤膜过滤、高纯度氮气(N₂)保护的蒸馏装置，产品重氧水细菌含量＜1个/ml，总有机碳含量80ppm，产品丰度99.2％。

实施例4

工业生产的重氧水，丰度10.2％，细菌含量120个/ml，总有机碳含量80ppm，经185纳米、200纳米和254纳米紫外光照射，重氧水停留时间10分钟后，经孔径为0.5微米的PTFE(聚四氟乙烯)微孔滤膜过滤、高纯度氮气(N₂)保护的蒸馏装置，产品重氧水细菌含量＜1个/ml，总有机碳含量13ppb，产品丰度10.1％。

Claims (9)

1.一种去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤：

(1)紫外光照射

采用紫外光氧化的方法直接照射去除重氧水中的细菌和有机物；

(2)滤膜过滤

采用微孔滤膜对经紫外光照射后的重氧水进行过滤；

(3)蒸馏除杂

采用蒸馏装置对经过过滤的重氧水进行蒸馏除杂，得到一种纯净的、可避免重氧(¹⁸O)丰度降低的重氧水(H₂ ¹⁸O)。

2.根据权利要求1所述的去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，所述的紫外光的波长范围是100纳米～420纳米。

3.根据权利要求1或2所述的去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，所述的紫外光为某一特定波长的紫外光，如波长185纳米，或同时为两种，如波长185纳米和254纳米，或同时为两种以上波长的紫外光，如波长185纳米、254纳米和270纳米。

4.根据权利要求1所述的去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，所述的步骤(1)中重氧水在紫外光照射下的停留时间在10分钟以上。

5.根据权利要求1所述的去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，所述的步骤(2)中采用的微孔滤膜选自聚偏二氟乙烯(PVDF)微孔滤膜，或者聚四氟乙烯(PTFE)微孔滤膜

6.根据权利要求5所述的去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，所述的微孔滤膜的孔径为0.22～0.5微米。

7.根据权利要求1所述的去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，所述的步骤(3)中采用的蒸馏装置为旋转蒸发仪或蒸馏水发生器。

8.根据权利要求1所述的去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的蒸馏过程是在高纯度氩气(Ar)或氮气(N₂)作为保护气的条件下进行蒸馏。

9.根据权利要求1所述的去除重氧水中细菌和有机物的净化处理方法，其特征在于，所述的重氧水(H₂ ¹⁸O)的重氧(¹⁸O)丰度为9.0％～99.9％。