核能工业产生的含“氚”废水，其处理是世界性难题，因为氚是氢的放射性同位素，化学性质极其相似，分离异常困难。基于“石灰石”衍生“矿物膜”的分离技术，为“氢同位素筛分”和“核工业废水”的深度处理，提供了一条极具潜力的前沿路径。
氚水分子与普通水分子之间存在微小的质量差异和振动能级差异，这为量子筛分提供了理论可能。石灰石的主要成分碳酸钙，可以制备成具有规则纳米通道的“矿物膜”，如仿生合成的碳酸钙薄膜。其筛分机理可能包括：
- 尺寸排阻效应：通过精确控制碳酸钙晶体的生长，可以形成孔径高度均一、尺寸与水分子的动力学直径相当的纳米通道。由于量子效应，更轻的H₂O分子可能比更重的HTO（氚水）分子具有略高的通过速率。
- 表面扩散效应：水分子在矿物通道壁表面是以吸附-跳跃的方式迁移的。H₂O与HTO分子与通道壁的吸附能和扩散活化能存在微小差异，这可能导致它们在通过膜时的迁移速率不同，从而实现筛分。
- 催化同位素交换：石灰石表面可能对氢同位素之间的交换反应具有催化作用，与膜分离过程耦合，可增强分离因子。
尽管该技术目前仍处于非常早期的实验室基础研究阶段，分离效率远未达到实用要求，但其原理的创新性令人振奋。它设想利用地球上最丰富、最廉价的矿物之一，通过其精密的纳米结构，来解决核能领域最棘手的环境问题之一——“氚处理”。
如果未来能够在材料制备和分离机理上取得突破，石灰石基“矿物膜分离”技术或许能为“氢同位素筛分”带来革命性的变化，为核能的绿色可持续发展扫清一个重大的环境障碍。
