陈润道，郑芳，郭立东，杨启炜，2，张治国，2，杨亦文，2，任其龙，2，鲍宗必，2

（1 浙江大学化学工程与生物工程学院，生物质化工教育部重点实验室，浙江杭州310027；2 浙江大学衢州研究院，浙江衢州324000）

引 言

氙（xenon，Xe）、氪（krypton，Kr）是重要的稀有气体，具有极高的商业价值。Xe可用于机场跑道照明系统、矿灯等高照度特种灯具、气体激光器、麻醉等领域[1-3]；还可作为核磁共振的惰性探针用于蛋白质溶液中弱分子间作用研究[4]。Kr 同样可用于制造高照度、高透射灯具，放射性Kr 同位素还用于医学成像示踪、密闭容器探伤检漏等。同时，放射性乏燃料（used nuclear fuel，UNF）的高效、经济、无害化处理是核电进一步扩展布局的重要前提之一[5-6]。UNF是由固态、液态和气态高放射性废物等组成的混合物[7]，其中气态放射性核素（主要为127Xe、85Kr 等）具有易挥发、易扩散的特性，对其进行高效富集是UNF 处理过程中的重要一环。此外，富集分离大气中的Xe/Kr，并测定其放射性同位素的含量，也是监测与评价周边核安全状况的重要手段之一。通过测定大气中放射性Xe 同位素的活度还可对各国核活动进行有效监测[8]。因此，稀有气体Xe/Kr 的高效捕集与分离是气体工业、核环境监测和乏燃料处理等领域的重要分离过程。

Xe/Kr 在大气中含量极低（Xe：0.086 ppm，Kr：1.14 ppm，1 ppm = 10-6m3·m-3）[9]，Xe、Kr 沸 点（-108.12℃、-153.22℃）明显高于O2（-183.0℃）、N2（-195.8℃）、Ar（-185.9℃），Xe/Kr 混合气（20/80, 体积比）是空气深冷分离工艺的典型副产物。现有工艺利用Xe/Kr 沸点差异，进一步通过低温精馏获得高纯Xe/Kr 产品。此工艺技术成熟，但能耗巨大，且产品纯度受设备、工艺、成本等诸多因素约束，难以满足各领域对Xe/Kr 高效捕捉与更高纯度产品的需求。……