本发明涉及同位素分离技术、纳米技术及胶体和界面技术，具体涉及一种用纳米气泡分离同位素的方法及分离装置，以及多个分离装置组成的级联。
背景技术：
国内外现有的同位素分离方法非常之多，分离铀同位素的方法有离心法、激光法、电磁法等，分离轻同位素(如碳、锂、氢等)有各种物理-化学法，如蒸馏法(含低温精馏)、电解法和气-液、液-液同位素化学交换法(如锂汞齐法、h2s-h2o双温度交换法)等。此外还有许多处于研究开发阶段的各种分离方法。
根据同位素分离的原理，可分为直接利用同位素质量差的离心法、电磁法和利用同位素质量差引起原子、分子能级差的激光法、化学交换法等。纳米气泡同位素分离方法是基于同位素分子的能级差，利用纳米气泡(它实际上是存在于液体中的固态纳米颗粒)的量子特性和其它物化特性将具有微小能级差的同位素分子分开，使某一种同位素浓缩于纳米气泡，其它同位素浓缩于液体中。基于纳米气泡的量子特性在纳米气泡与液体的界面上不仅有化学交换，还有原子、分子、离子以及自由基的交换，由于同位素粒子间的碰撞交换是共振交换，原则上经一次界面的碰撞或接触即可发生同位素交换，所以分离过程十分迅速。并且由于纳米气泡有很大的比表面，增加了气-液的接触，将会加速这一过程。
在国内外文选和专利中至今未见纳米气泡同位素分离方法的有关任何报告和报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种纳米气泡同位素分离方法及分离装置和级联，该方法基于纳米气泡的量子特性以及胶体和界面科学中气-液界面的表面能发生变化的原理，可实现各种元素的同位素分离。本发明方法具有设备简单、工艺简易、平衡时间短、原料廉价、低能耗、无污染等明显的优点。
实现本发明目的的技术方案：
一种纳米气泡同位素分离方法，该方法包括如下步骤：
第一步：制造纳米气泡
将气体与液体混合，通过纳米气泡发生器制得含纳米气泡的液体；
所制得的纳米气泡粒径尺寸在50-500nm范围内，其中小于200nm的纳米气泡占70％以上；纳米气泡的密度在108个气泡/毫升以上；纳米气泡寿命很长；
第二步：分离同位素
将第一步制得的含纳米气泡的液体泵入分离圆筒中，其中待分离的同位素物质既可在液体中也可在纳米气泡中；纳米气泡随液体在圆筒中上升，并逐渐充满圆筒，形成白色气泡的絮状液柱；
纳米气泡在分离圆筒内上升的过程中与液体发生接触，由于纳米气泡具有量子特性，接触过程中发生化学反应和同位素交换，较重的同位素随纳米气泡一同上升，当纳米气泡上升至一定高度后，即可获得较重的同位素浓缩产品，而较轻的同位素浓缩产品在分离圆筒的液相中，从而实现了同位素分离。
如上所述的一种纳米气泡同位素分离方法，其所述的含纳米气泡的液体，其中纳米气泡为空气泡、co2气泡、h2气泡、nh3气泡、sf6气泡或uf6气泡，液体为水或水溶液；该纳米气泡和/或液体中含有待分离的同位素物质。
如上所述的一种纳米气泡同位素分离方法，其所述的待分离的同位素为碳同位素、氢同位素、氧同位素或锂同位素中的一种或几种。
如上所述的一种纳米气泡同位素分离方法，其所述的含纳米气泡的液体为水、含co2气体的水溶液、或者li2so4溶液。
如上所述的一种纳米气泡同位素分离方法，其所述的通过纳米气泡发生器制得含纳米气泡的液体，具体是首先击碎、分散气泡，制造尺寸为0.1-100微米的气泡，再采用压力溶气法配合进一步得到50-500nm的气泡。
本发明所述的一种纳米气泡同位素分离装置，该装置为一个纳米气泡分离器单元，该纳米气泡分离器单元包括纳米气泡发生器、圆筒型的纳米气泡分离器和供取料系统三部分；其中，纳米气泡发生器与纳米气泡分离器连接，它将气体与液体混合制造含纳米气泡的液体，并将制得的含纳米气泡的液体通过纳米气泡分离器的圆筒中部开有的供料口进入纳米气泡分离器的圆筒内；所述的含纳米气泡的液体，其纳米气泡尺寸在50-500纳米范围内，其纳米气泡和/或液体中含有待分离的同位素物质；
纳米气泡分离器还与供取料系统连接，即纳米气泡分离器的圆筒的顶部和底部分别开有精料取料口和贫料取料口；纳米气泡分离器接收含纳米气泡的液体，实现同位素的分离；供取料系统分别连接精料取料口和贫料取料口，可直接收取所需要的同位素浓缩产品。
如上所述的一种纳米气泡同位素分离装置，其所述的纳米气泡发生器含两相流机械泵和压力容器罐，气体供给源和液体供给源(3)分别连接纳米气泡发生器输入端口，当气体和液体被吸入两相流机械泵，由两相流机械泵所带快速旋转刀片将气泡击散成微米气泡,微米气泡再进入压力容器罐通过压力溶气法将微米气泡进一步变成纳米气泡，然后含纳米气泡的液体由两相流机械泵压入纳米气泡分离器的圆筒中部；
所述的纳米气泡分离器主体为圆筒，所述的供取料系统包括精料取出单元和贫料收集单元；上述圆筒的上方连通精料取出单元，圆筒的下部连通贫料收集单元，在圆筒的上部取出精料产品，即较重的同位素浓缩产品，在圆筒的下部取出贫料，即较轻的同位素浓缩产品；
所述的纳米气泡分离器的圆筒顶部还连接气体捕集器，底部通过管路连通纳米气泡发生器，圆筒内部分气体进入气体捕集器，部分液体回流回纳米气泡发生器。
本发明所述的一种纳米气泡同位素分离级联，其采用上述多个纳米气泡分离单元通过串连或并连方式构成级联，进而获得更高丰度的同位素浓缩产品。
如上所述的一种纳米气泡同位素分离级联，其特征在于：所述的多个纳米气泡分离单元通过串连或并连方式构成级联，其是由本级的纳米气泡分离器圆筒上部取出的精料输入前一级的纳米气泡发生器内作为供料，本级纳米气泡分离器圆筒下部取出的贫料返回后一级纳米气泡发生器内作为该级的供料，而前一级的贫料和后一级的精料作为本级的供料，一起输入本级的纳米气泡发生器内，以此类推构成级联。
本发明的效果在于：
(1)本发明纳米气泡同位素分离方法，其生产的纳米气泡直径范围50-500nm，其中小于200nm占70％以上，气泡寿命较长。本发明基于纳米气泡的量子特性以及胶体和界面科学中气-液界面的表面能发生变化的原理，可实现各种元素的同位素分离。
(2)本发明纳米气泡同位素分离方法与现有技术相比具有明显的优点：现有的锂汞齐法的汞污染是十分严重，co低温精馏能耗极大，其它同位素分离方法也有类似能耗较大、有机溶剂污染严重的缺点。而本发明能够克服现有技术缺点，以轻同位素分离为例，本发明纳米气泡同位素分离方法具有设备简单、体积小；工艺简易，可在常温、常压下运行；原料廉价易得(如对c分离仅需co2和水，对li分离仅需co2和li2so3)；平衡时间短(达产时间快)；能耗低以及不产生废水和其它固体废物，对环境无污染等优点。特别是替代锂汞齐法，可以彻底改变汞污染的问题。总之，本发明投资少、能耗小、成本低、无污染。
(3)本发明方法既可用于分离碳、氢、氧、氮、锂、硼等轻同位素，也可应用于其它重同位素分离。更广泛而言，对气-液化学反应体系，由于纳米气泡具有很强化学活性和大的比表面，可以促进化学反应，加快反应速度，提高生产效率。
(4)本发明使用的纳米气泡可以是空气泡，也可以是其它气体的气泡，液体可以是水，也可以是溶液或其它溶剂，可根据不同的分离对象选择不同的气体和液体以组成各种分离工质体系。本发明还可应用于化工工艺如水冶及废水处理或灭藻等环境治理方面。
(5)采用本发明分离装置，产生的纳米气泡粒径范围50-500nm，其中小于200nm占70％以上(图4)，而且存在寿命很长，将它压入液体中，使它与液体或溶液发生化学交换反应或原子、分子、离子、自由基之间的各种同位素交换反应，实现同位素分离。纳米气泡同位素分离方法可适用于各种元素的同位素分离，本发明已实现碳、氢、氧和锂等元素的同位素分离。
(6)本发明装置及级联的优点是：分离设备简单；运行工艺简便，没有高温高压或极低温的要求；能耗也较低；平稳时间短、达产快；所需原料十分廉价普通，对碳分离是co2气体和水，对锂分离是co2气体和li2so4；最后它不产生废水和废物，对环境没有影响。总之，本发明具有投资少、能耗低、原料廉价、快速达产、规模灵活和无污染等优点。
附图说明
图1为本发明所述的一种纳米气泡同位素分离方法流程图；
图2为本发明实现分离的纳米气泡粒径分布图；
图3为本发明所述的一种纳米气泡同位素分离装置结构示意图；
图4为本发明所述的一种纳米气泡同位素分离级联示意图；
图5为实施例1纳米气泡分离碳同位素的实测结果图；
图6为实施例2纳米气泡分离锂同位素的实测结果图。
图4中：1.纳米气泡发生器(含两相流机械泵和压力容器罐)；2.纳米气泡分离器；3.液体供给源；4.精料取出单元；5.贫料收集；6.气体供给源；7.气体捕集器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种纳米气泡同位素分离方法及分离装置和级联作进一步描述。
实施例1：碳同位素分离
本发明所述的一种纳米气泡同位素分离方法，包括如下步骤：
第一步：制造co2纳米气泡
将co2气体和水混合，通过纳米气泡发生器制得含co2纳米气泡的水溶液；
如图2所示，所制得的co2纳米气泡粒径尺寸在50-500nm范围内，其中小于200nm的co2纳米气泡占70％以上；co2纳米气泡的密度在108个气泡/毫升；
第二步：分离碳同位素
将第一步制得的含co2纳米气泡的水溶液泵入高1米的竖立的分离圆筒中，这里待分离的碳同位素物质在co2纳米气泡中；co2纳米气泡随水在圆筒中上升，并逐渐充满圆筒，形成白色气泡的絮状液柱；
co2纳米气泡在分离圆筒内上升的过程中与水发生接触，由于co2纳米气泡具有量子特性，接触过程中发生化学反应和碳同位素交换，较重的碳同位素随纳米气泡一同上升，当co2纳米气泡随水上升至一定高度后，即可获得较重的碳同位素浓缩产品，而较轻的碳同位素浓缩产品在分离圆筒的液相中，从而实现了同位素分离。
当有效分离高度为0.3米时分离系数为1.002，当有效分离高度为0.6米时分离系数为1.005，分离系数随着圆筒的高度增加而增加。
实施例2：碳同位素分离
本发明所述的一种纳米气泡同位素分离方法，包括如下步骤：
第一步：制造co2纳米气泡
将co2气体和水混合，通过纳米气泡发生器迅速击散水中co2气泡，制得0.1-100微米的co2微米气泡，再使用压力溶气法将击散的co2微米气泡进一步变成co2纳米气泡，该纳米气泡的粒径范围50-500nm，其中小于200nm的纳米气泡占75％以上，纳米气泡的密度达到3×108个气泡/毫升，而且在水中存在的寿命较长，为同位素分离创造了条件。
第二步：分离碳同位素
将第一步制得的含co2纳米气泡的水溶液泵入高1米的竖立的分离圆筒中，这里待分离的碳同位素物质在co2纳米气泡中；co2纳米气泡随水在圆筒中上升，并逐渐充满圆筒，形成白色气泡的絮状液柱；
co2纳米气泡在分离圆筒内上升的过程中与水发生接触，由于co2纳米气泡具有量子特性，接触过程中发生化学反应和碳同位素交换，较重的碳同位素随纳米气泡一同上升，当co2纳米气泡随水上升至一定高度后，即可获得较重的碳同位素浓缩产品，而较轻的碳同位素浓缩产品在分离圆筒的液相中，从而实现了同位素分离。具体为：如图5所示，co2纳米气泡将可能产生或附着的碳酸根或碳原子、碳离子、含碳的分子、离子以及自由基，与水中的碳酸根和水中溶解态碳发生碳同位素交换，碳-13由水中向气泡转移，浓缩于纳米气泡中，并随水流上升，很快达到平衡。从圆筒的上部获取含气泡水的碳-13浓缩样品，当有效分离高度为0.3米时分离系数为1.002，当有效分离高度为0.6米时分离系数为1.005，分离系数随着圆筒的高度增加而增加。
实施例3：分离锂同位素
本发明所述的一种纳米气泡同位素分离方法，包括如下步骤：
第一步：制造co2纳米气泡
将co2气体和li2so4溶液混合，通过纳米气泡发生器迅速击散溶液中co2气泡，制得50-100微米的co2微米气泡，再使用压力溶气法将击散的co2微米气泡进一步变成co2纳米气泡，该纳米气泡的粒径范围50-500nm，其中小于200nm的纳米气泡占70％以上，纳米气泡的密度达到108个气泡/毫升以上，而且在li2so4溶液中存在的寿命较长，为同位素分离创造了条件。
第二步：分离锂同位素
将第一步制得的含co2纳米气泡的li2so4溶液泵入高10米的竖立的分离圆筒中，这里待分离的碳同位素物质在co2纳米气泡中；待分离的锂同位素在li2so4溶液中；co2纳米气泡随水在圆筒中上升，并逐渐充满圆筒，形成白色气泡的絮状液柱；
co2纳米气泡在分离圆筒内上升的过程中与li2so4溶液发生接触，由于co2纳米气泡具有的量子特性和物化特性，如图6所示，co2纳米气泡表面形成或附着的碳酸根比水中的硫酸根更容易吸附锂元素，特别是锂-7同位素。无论化学反应引起的锂同位素交换还是纳米气泡表面发生的锂同位素交换都有利于较重的锂-7离子吸附在co2纳米气泡表面上，意味着分离锂同位素的效果会更好。纳米气泡随水流在圆筒中上升，获得浓缩的锂-7同位素。本次实验获得锂同位素分离系数平均值为1.014，最高达1.024.明显高于碳同位素分离系数系数。随着圆筒高度增加锂同位素分离系数还可增高。
本实施例在水中加入li2so4，即可同时分离锂和碳同位素，较重的同位素总是浓缩在纳米气泡表面并随水流上升，而较轻的同位素留在液相中。分离速度很快，分离系数(浓缩效果)会随圆筒的高度增加而增加。
实施例4：分离氧同位素
本发明所述的一种纳米气泡同位素分离方法，包括如下步骤：
第一步：制造空气纳米气泡
将空气和水混合，通过纳米气泡发生器制得含空气纳米气泡的水溶液；
所制得的空气纳米气泡粒径尺寸在50-500nm范围内，其中小于200nm的纳米气泡占70％以上；纳米气泡的密度在108个气泡/毫升以上；
第二步：分离氧同位素
将第一步制得的含空气纳米气泡的水溶液泵入高1米的竖立的分离圆筒中，这里待分离的氧同位素物质包含在空气纳米气泡和水中；
空气纳米气泡在分离圆筒内上升的过程中与水发生接触，由于空气纳米气泡具有量子特性，接触过程中发生化学反应和氧同位素交换，较重的氧同位素随纳米气泡一同上升，当空气纳米气泡随水上升至一定高度后，即可获得较重的氧同位素浓缩产品，而较轻的氧同位素浓缩产品在分离圆筒的液相中，从而实现了同位素分离。本次实验获得氧-18的平均分离系数为1.002。
实施例5：纳米气泡同位素分离装置
如图3所示，本发明所述的一种纳米气泡同位素分离装置，其为一个纳米气泡分离器单元，该纳米气泡分离器单元包括纳米气泡发生器1、圆筒型的纳米气泡分离器2和供取料系统三部分；
其中，纳米气泡发生器1与纳米气泡分离器2连接，它将气体与液体混合制造成含纳米气泡的液体，并将制得的含纳米气泡的液体通过纳米气泡分离器2的圆筒中部开有的供料口进入纳米气泡分离器2的圆筒内；所述的含纳米气泡的液体，其纳米气泡尺寸在50-500纳米范围内，其纳米气泡和/或液体中含有待分离的同位素物质；
纳米气泡分离器2还与供取料系统连接，即纳米气泡分离器2的圆筒的顶部和底部分别开有精料取料口和贫料取料口；纳米气泡分离器2接收含纳米气泡的液体，实现同位素的分离；供取料系统分别连接精料取料口和贫料取料口，可直接收取所需要的同位素浓缩产品。
实施例6：纳米气泡同位素分离装置
如图3所示，本发明所述的一种纳米气泡同位素分离装置，其为一个纳米气泡分离器单元，该纳米气泡分离器单元包括纳米气泡发生器1、圆筒型的纳米气泡分离器2和供取料系统三部分；
其中，纳米气泡发生器1与纳米气泡分离器2连接，它将气体与液体混合制成含纳米气泡的液体，并将制得的含纳米气泡的液体通过纳米气泡分离器2的圆筒中部开有的供料口进入纳米气泡分离器2的圆筒内；所述的含纳米气泡的液体，其纳米气泡尺寸在50-500纳米范围内，其纳米气泡和/或液体中含有待分离的同位素物质；所述的纳米气泡发生器含两相流机械泵和压力容器，气体供给源6和液体供给源3分别连接纳米气泡发生器1输入端口，当气体和液体被吸入两相流机械泵，由两相流机械泵所带快速旋转刀片将气泡击散成微米气泡，微米气泡再进入压力容器罐通过压力溶气法将微米气泡进一步变成纳米气泡，然后含纳米气泡的液体由两相流机械泵压入纳米气泡分离器2的圆筒中部；
纳米气泡分离器2还与供取料系统连接，即纳米气泡分离器2的圆筒的顶部和底部分别开有精料取料口和贫料取料口；纳米气泡分离器2接收含纳米气泡的液体，实现同位素的分离；供取料系统分别连接精料取料口和贫料取料口，可直接收取所需要的同位素浓缩产品；所述的纳米气泡分离器2主体为圆筒，所述的供取料系统包括精料取出单元4和贫料收集单元6；上述圆筒的上方连通精料取出单元4，圆筒的下部连通贫料收集单元6，在圆筒的上部取出精料产品，即较重的同位素浓缩产品，在圆筒的下部取出贫料，即较轻的同位素浓缩产品；
所述的纳米气泡分离器2的圆筒顶部还连接气体捕集器7，底部通过管路连通纳米气泡发生器1，圆筒内部分气体进入气体捕集器7，部分液体回流回纳米气泡发生器1。
以分离碳同位素为例：
将co2和水作为分离工质，输入纳米气泡发生器1的两相流机械泵，由两相流机械泵所带快速旋转刀片将气泡击散成微米气泡，微米气泡再进入压力容器罐，通过压力溶气法将微米气泡进一步变成纳米气泡，纳米气泡的粒径范围50-500nm，其中小于200nm的纳米气泡占70％以上。再由同一个两相流机械泵将含大量co2纳米气泡的水溶液压入纳米气泡分离器2的圆筒，co2纳米气泡随水流向上浮升，co2纳米气泡在浮升的过程中与水中的co3 碳酸根离子接触碰撞，由于纳米气泡具有量子性能，co2纳米气泡表面可能产生或附着的碳酸根或碳原子、碳离子、含碳的分子、离子以及自由基，与水中的碳酸根和溶解态碳发生碰撞接触碳同位素交换，co3 发生，产生碳同位素交换。如图5所示，在压入co2纳米气泡15分钟后，上浮到圆筒顶部的纳米气泡水中即可获得碳-13同位素的浓缩样品。同位素交换和分离过程十分迅速，很快达到平衡。对圆筒上部含气泡的水取样，经质谱仪分析可证实获得了浓缩的碳-13同位素。
另外，只要在水中加入li2so4，即可同时分离锂和碳同位素，较重的同位素总是浓缩在纳米气泡表面并随水流上升，而较轻的同位素留在液相中。分离速度很快，分离系数(浓缩效果)会随圆筒的高度增加而增加。
本实施例中纳米气泡分离器2的圆筒的有效高度为1米。
实施例7：纳米气泡同位素分离级联
本发明所述的一种纳米气泡同位素分离级联，其采用实施例5或实施例6所述的多个纳米气泡分离单元通过串连或并连方式构成级联，进而获得更高丰度的同位素浓缩产品。
如图4所示，所述的多个纳米气泡分离单元通过串连或并连方式构成级联，其是由本级的纳米气泡分离器2圆筒上部取出的精料输入前一级的纳米气泡发生器1内作为供料，本级纳米气泡分离器2圆筒下部取出的贫料返回后一级纳米气泡发生器1内作为该级的供料，而前一级的贫料和后一级的精料作为本级的供料，一起输入本级的纳米气泡发生器1内，以此类推构成级联。以锂同位素分离为例，中间一级含浓缩锂-7的精料液体供入下一级作为原料，中间一级的贫料返回前一级作为供料，以此类推构成级联。
所述的多个纳米气泡分离单元通过串连或并连方式构成级联，其中由2～100个纳米气泡分离单元(例如：2个纳米气泡分离单元、10个纳米气泡分离单元或100个纳米气泡分离单元)通过串连或并连方式构成级联。
本发明是一种全新的同位素分离方法，可应用于各种元素的同位素分离，特别适用于轻同位素的分离，尤其是碳同位素、锂同位素、氧同位素等分离。
本发明涉及的纳米气泡制造设备、同位素分离装置及其组成的级联具有设备简单、工艺简易、没有高温高压和低温的要求，达产时间短、规模灵活、原料价廉、低能耗、无污染等明显的优点。
1.一种纳米气泡同位素分离方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
第一步：制造纳米气泡
将气体与液体混合，通过纳米气泡发生器制得含纳米气泡的液体；
所制得的纳米气泡粒径尺寸在50-500nm范围内，其中小于200nm的纳米气泡占70％以上；纳米气泡的密度在108个气泡/毫升以上；
第二步：分离同位素
将第一步制得的含纳米气泡的液体泵入分离圆筒中，其中待分离的同位素物质既可在液体中也可在纳米气泡中；纳米气泡随液体在圆筒中上升，并逐渐充满圆筒，形成白色气泡的絮状液柱；
纳米气泡在分离圆筒内上升的过程中与液体发生接触，由于纳米气泡具有量子特性，接触过程中发生化学反应和同位素交换，较重的同位素随纳米气泡一同上升，当纳米气泡上升至一定高度后，即可获得较重的同位素浓缩产品，而较轻的同位素浓缩产品在分离圆筒的液相中，从而实现了同位素分离。
2.根据权利要求1所述的一种纳米气泡同位素分离方法，其特征在于：所述的含纳米气泡的液体，其中纳米气泡为空气泡、co2气泡、h2气泡、nh3气泡、sf6气泡或uf6气泡，液体为水或水溶液；该纳米气泡和/或液体中含有待分离的同位素物质。
3.根据权利要求2所述的一种纳米气泡同位素分离方法，其特征在于：所述的待分离的同位素为碳同位素、氢同位素、氧同位素或锂同位素中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种纳米气泡同位素分离方法，其特征在于：所述的含纳米气泡的液体为含co2气体的li2so4溶液、或者含co2气体的水溶液。
5.根据权利要求1所述的一种纳米气泡同位素分离方法，其特征在于：所述的通过纳米气泡发生器制得含纳米气泡的液体，具体是首先击碎、分散气泡，制造尺寸为0.1-100微米的气泡，再采用压力溶气法配合进一步得到50-500nm的气泡。
6.一种纳米气泡同位素分离装置，其特征在于：该装置为一个纳米气泡分离器单元，该纳米气泡分离器单元包括纳米气泡发生器(1)、圆筒型的纳米气泡分离器(2)和供取料系统三部分；
其中，纳米气泡发生器(1)与纳米气泡分离器(2)连接，它将气体与液体混合制成含纳米气泡的液体，并将制得的含纳米气泡的液体通过纳米气泡分离器(2)的圆筒中部开有的供料口进入纳米气泡分离器(2)的圆筒内；所述的含纳米气泡的液体，其纳米气泡尺寸在50-500纳米范围内，其纳米气泡和/或液体中含有待分离的同位素物质；
纳米气泡分离器(2)还与供取料系统连接，即纳米气泡分离器(2)的圆筒的顶部和底部分别开有精料取料口和贫料取料口；纳米气泡分离器(2)接收含纳米气泡的液体，实现同位素的分离；供取料系统分别连接精料取料口和贫料取料口，可直接收取所需要的同位素浓缩产品。
7.根据权利要求6所述的一种纳米气泡同位素分离装置，其特征在于：所述的纳米气泡发生器含两相流机械泵和压力容器罐，气体供给源(6)和液体供给源(3)分别连接纳米气泡发生器(1)输入端口，当气体和液体被吸入两相流机械泵，由两相流机械泵所带快速旋转刀片将气泡击散成微米气泡,微米气泡再进入压力容器罐，通过压力溶气法将微米气泡进一步变成纳米气泡，然后含纳米气泡的液体由两相流机械泵压入纳米气泡分离器(2)的圆筒中部；
所述的纳米气泡分离器(2)主体为圆筒，所述的供取料系统包括精料取出单元(4)和贫料收集单元(6)；上述圆筒的上方连通精料取出单元(4)，圆筒的下部连通贫料收集单元(6)，在圆筒的上部取出精料产品，即较重的同位素浓缩产品，在圆筒的下部取出贫料，即较轻的同位素浓缩产品；
所述的纳米气泡分离器(2)的圆筒顶部还连接气体捕集器(7)，底部通过管路连通纳米气泡发生器(1)，圆筒内部分气体进入气体捕集器(7)，部分液体回流回纳米气泡发生器(1)。
8.一种纳米气泡同位素分离级联，其特征在于：采用权利要求6或7所述的多个纳米气泡分离单元通过串连或并连方式构成级联，进而获得更高丰度的同位素浓缩产品；纳米气泡分离单元的数量根据产品丰度的要求增加。
9.根据权利要求8所述的一种纳米气泡同位素分离级联，其特征在于：所述的多个纳米气泡分离单元通过串连或并连方式构成级联，其是由本级的纳米气泡分离器(2)圆筒上部取出的精料输入前一级的纳米气泡发生器(1)内作为供料，本级纳米气泡分离器(2)圆筒下部取出的贫料返回后一级纳米气泡发生器(1)内作为该级的供料，而前一级的贫料和后一级的精料作为本级的供料，一起输入本级的纳米气泡发生器(1)内，以此类推构成级联。
10.根据权利要求9所述的一种纳米气泡同位素分离级联，其特征在于：由2～100个纳米气泡分离单元通过串连或并连方式构成级联。
技术总结