水也有輕重之分嗎？當然，平日里我們所喝的水就是“輕水”，而與之相對的則是“重水”。

什么是重水呢？

顧名思義，就是比普通的水要重，我們日常所飲用的輕水的分子質量為18.0153，而重水的分子質量為20.0275。重水“重”在哪里？問題就出在氫上。

自然界中一共有3種氫，分別為氕、氘、氚，它們互為彼此的同位素。它們都含有一個質子和一個核外電子，而最大的區別就在質量上，氕的質量是最小，其次是氘，氚最重。之所以質量不同，是因為它們的原子核不同，氕的原子核內只有1個質子，沒有中子，氘核則由1個質子和1個中子構成，而最重的氚核內有1個質子和2個中子。

普通的水由2個氕原子和1個氧原子構成，而重水則由2個氘原子和1個氧原子構成，因此重水其實“重”在了氫上。

一提到重水，人們常常把它與核電站聯系起來。沒錯，重水確實是核電站常用的中子減速劑，減小中子速度，控制核裂變過程，也是冷卻劑。

另外，在醫學中，重水被用作放射示蹤劑，用于可視化和測量生理活動的變化，包括血流、化學吸附、代謝等。在光譜學中，如果氫是標記核素，那么將使用氧化氘作為溶劑，而不是普通水，因為普通水會干擾氫溶質分子的信號。

與普通水相比，重水的密度是普通水的10.6倍，粘度更高。此外，作為一種始終穩定且非放射性的同位素形式的水，氧化氘在少量情況下對人體無毒且安全。

由于這些特別的性質和用途，對重水的需求很高。但是普通水中重水的含量每6000份普通水中只有一份，并且難以分離，傳統的重水生產工藝能源密集且成本高昂。重水的價格可以高達每千克0.5美元至1美元，取決于所需純度。

一種新型的重水生產方法

傳統上，重水是通過水電解、化學交換或普通水的分餾來生產。生產重水具有成本效益的工藝是Girdler 硫化物工藝，但這些分離程序存在著選擇性低和能源需求高的問題。2022年，華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室顧成研究員與京都大學SusumuKitagawa教授合作報告了通過構建兩種多孔配位聚合物（PCPs，或MOF）在室溫下有效生產氧化氘的方法。

1.在研究中，氦氣以10 SCCM 流速在常壓下通入D2O和H2O的混合物中，以便用質量檢測儀分析水蒸氣，以確定重水與普通水的初始比例。

2.在此步驟之后，將PCPs在真空室中激活，溫度為393K，持續10小時，去除PCPs中的任何殘留水分。

3.當溫度降至298K，將氦氣注入水中形成蒸汽。

4.停止氣泡，并使氦氣流動以除去水蒸汽，然后將其帶到質量檢測儀以確認重水與普通水的分離。

新型重水生產方法的流量調節

顯而易見，在重水的制備整個過程中都需要保持高精度和高重復性的氦氣流量。此外，由于存在水蒸氣，Alicat MCS系列和CODA KC系列均可提供理想解決方案：

MCS耐腐蝕系列質量流量控制器

l 0.5 SCCM至5,000 SLPM，調節比范圍 1%- 100%

l NIST可溯源精度高達 ±0.4% 讀數 或±0.2% 滿量程

l 重復性為±0.2%滿量程

l 控制響應時間快達30毫秒

l 模擬、串行和工業協議多種通信選項

CODA KC系列科里奧利流量控制器

l 40 g/h 至100 kg/h ，調節比范圍 2%-100%

l NIST可溯源精度高達 ±0.5% 讀數或 ±0.05% 滿量程，以較大值為準

l 重復性為±0.05% 讀數+ 0.025% 滿量程

l 控制響應時間快達500毫秒

l 串行和工業協議多種通信選項