水精馏已被证明是从核电站排水中回收氚的有效方法,其具有设计和操作简单,可靠性高,无爆炸性、腐蚀性和有毒物质,并且不需要同位素交换催化剂等优点。水精馏过程的分离效率主要取决于塔内填料的传质性能,除了填料的几何结构和材质外,表面润湿性也显著影响着填料的传质性能。水的表面张力较大,其在目前大部分商用填料表面的润湿性较差,塔内填料难以被完全润湿,不能很好地形成液膜,造成气液相界面密度过低,从而使分离效率受到限制。本文通过简单有效的方法对不锈钢填料和紫铜填料的表面进行了超亲水化学改性。利用扫描电子显微镜,原子力显微镜,X射线衍射和X射线光电子能谱等手段研究了改性前后填料表面微观形貌和化学组成的变化。通过对比改性填料的浸润性能和表面超亲水涂层的持久性,发现与不锈钢填料相比,紫铜填料的改性过程更加可控,更易实现界面微观结构的构筑,且结构更加稳定。此外,由持久性实验可知,水可以作为亲水表面的“保护液体”,通过使超亲水表面与空气环境隔绝,减少其对于空气中有机污染物和悬浮颗粒的吸附,延缓自身表面能降低的过程,延长超亲水性质的寿命。此外,本文进行液滴动态铺展实验和液体润湿面积测试以研究液体在改性紫铜填料表面的流动行为。利用高速相机拍摄得到10μL液滴仅需0.02 s即可在超亲水铜板上实现完全铺展,移动接触线的铺展速度达到192.4 mm/s。利用紫外荧光显像技术测得水在流过紫铜丝网波纹填料片时的润湿面积,与改性前相比,20～100 m L/min流量范围内,润湿面积增大58.0%～91.2%。最后,在全回流模式的玻璃精馏塔中,以氚活度为12.9 MBq/kg的H2O-HTO混合物作为研究案例,测试了改性填料的传质效率。铜填料经过表面超亲水改性后,等板高度从3.5～5.8 cm左右降至1.9～2.4 cm,传质效率大幅提高,证明超亲水表面改性对于水精馏填料传质性能的提升效果显著。