Oxygen-18 isotope

自然界氧有3种稳定同位素,即氧16 、氧17、氧18,其中氧18是最重的一种稳定同位素,称为重氧,其天然丰度仅为0.204%。氧18的重离子束具有较高的中子/质子比例及较易加速的特点,在重粒子核物理和核化学研究中有着广泛的应用。高纯度的氧18气体是电子回旋共振离子源(ECR)产生氧18重离子束的理想气源。例如, 氧18的重离子已经被应用于以中能重离子引起的深部非弹多核子转移反应,在重质量丰中子区合成新核素208,209 Hg和239 Pa研究中。此外,以高纯度氧18气体为基础的稳定同位素示踪技术也广泛应用于物理、化学、医学、地学、环境学等领域的基础研究中。用环境同位素氧18、成、众探讨地下水运动规律区和同一季节,而且必须在同一时间,或在很短时间内进行,否则会影响结果的准确性。用环境同位素氧8,D和T来确定地下水的补给、还流、排泄的关系,不仅从理论上是可行的,而且从实践中证明它是一种较为理想的方法。它不仅可以为传统的水文地质认识提供证据,还可以获得一些用常规水文地质方法所不能获得的重要信息。应用环境同位素分析方法时,应与常规的水文地质工作相结合。水文地质工作做得详细的地区,利用环境同位素分析方法得出的结论就愈加客观、合理。所以,应用环境同位素分析方法在水文地质工作的基础上进行就更有效。水的来源主要来自大气降水。而在不同地理条件和不同季节,大气降水的同位素组成是不同的。在标准条件下,水的理论分解电压为1.229V,与其pH无关,因而酸性溶液或碱性溶液都可用作电解液,但从电解槽和电极材料的防腐等方面考虑,选择碱性电解液更好。因重氧重水含有大量D及氧18同位素,以其为原料,以碱性溶液为电解液,采用电解法制备D2 和氧18气体可能发生的反应有：

图1为氧18气体可能发生的反应。以上反应中,式(1)和(2)以及(5)和(6)为获得目标气体的主反应,式(3)和(4)以及(7)和(8)分别为造成氧18及D2不纯的关键因素。此外,系统的污染渗透也会对气体的纯度造成一定的影响,因此,要制得高纯度的氧18和D2,除要求提供纯度较高的重氧重水外,还要求在生产和使用过程中尽量将杂质气体的影响降到最小。 在实验中发现,电解槽在工作一段时间后,在其槽底部(尤其是阳极)逐渐有沉淀物质出现,并且随着电解时间的延长,沉淀量增多。推测产生上述沉淀的原因可能是,在电解过程中由于电解体系的自平衡作用,使得电解液和可伐管接触,可伐管内金属元素被氧化而溶解,随后在阳极与氘氧根离子接触形成沉淀。根据电解反应原理,电解所得氧18气体和氘气的体积比应为1：2,而在本工作中所得的氧氘体积比约为1：3,分析原因可能是,在相同条件下,氧的溶解度比氢的大,气体的溶解使得收集的氧18气体量减少。此外,可伐管的存在,使得阳极发生氧化副反应,消耗了部分制得的氧18气体。