文 北京市第八十中學(xué) 趙駿波 梁京梅 中科院化學(xué)所 李書沐

文 北京市第八十中學(xué) 趙駿波 梁京梅 中科院化學(xué)所 李書沐

一氧化碳（CO）毒性很強(qiáng)，它可以通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入血液，與血液中的血紅蛋白結(jié)合，給人體帶來極大危害。

CO主要由碳物質(zhì)燃燒不充分而產(chǎn)生。近年來工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，隨之也產(chǎn)生了環(huán)境污染的問題，CO已成為大氣中的主要污染物之一，其排放量呈逐年增加的趨勢。

如果能采用簡單、經(jīng)濟(jì)的方法迅速凈化密閉環(huán)境中的CO，不僅可以減少工業(yè)排污量，改善大氣環(huán)境，而且對保護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)安全也有重要意義。

一、CO凈化方法

目前，大型化工企業(yè)通常采用的凈化CO的方法有低溫催化氧化法、光催化法、甲苯吸收法、亞銅溶液吸附法。

利用低溫催化氧化法對CO進(jìn)行凈化時(shí)多采用Pt和Pd等貴金屬進(jìn)行，這些貴金屬金屬粒徑小、分散度高、活性表面積大、表面能高。采用貴金屬催化劑Pt/SnO2或Pd/SnO2對降溫后的CO進(jìn)行凈化有一定的實(shí)驗(yàn)效果，但該方法成本較高。

光催化法工作原理簡單，但需要二氧化鈦（TiO2）電極，利用 TiO2在紫外光照射下能對CO產(chǎn)生光催化加速分解的原理，把CO轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。該方法雖然原理簡單，但需要非常干燥的工作環(huán)境，還要有一定強(qiáng)度的紫外光照射TiO2電極，在常溫環(huán)境中難以實(shí)施。

用甲苯吸收法看似簡單，但甲苯使用不當(dāng)易造成二次污染。

基于以上原因，我們把實(shí)驗(yàn)探究的目標(biāo)鎖定在采用綠色環(huán)保的亞銅材料進(jìn)行化學(xué)吸附的方法上。

二、基于氯化亞銅化學(xué)吸附凈化CO

利用亞銅材料對CO進(jìn)行凈化和吸附，是因?yàn)镃u+能與CO結(jié)合形成羰基絡(luò)合物，氯化亞銅溶液（CuCl）在工業(yè)界屬于“綠色化學(xué)”環(huán)保材料，其吸收CO是基于化學(xué)反應(yīng)CuCl+CO→Cu（CO）Cl。

Cu（CO）Cl并不穩(wěn)定，加熱可以破壞配位鍵，從而又分解釋放出CO。所以，利用CuCl溶液不僅可以吸收CO，還提供了回收利用CO的思路。

實(shí)驗(yàn)前，我們進(jìn)行了簡單計(jì)算，0.5mlCO理論上可以被約0.0009gCuCl完全吸收。按照以上原理，我們制定了CO凈化的實(shí)驗(yàn)方案，在老師的幫助下，來到中科院化學(xué)所進(jìn)行了以下兩組對比實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一

1.將0.5gCuCl配制成100mlCuCl水溶液。將1gCuCl配制成100ml水溶液。

2.在通風(fēng)櫥內(nèi)，分別取15mlCuCl溶液于燒瓶中，用翻口塞蓋好，室溫下分別向燒瓶中通滿氮?dú)?，再分別通入30mlCO，根據(jù)容器瓶中通入CO后CuCl溶液的顏色變化程度和速度，判斷反應(yīng)進(jìn)程。

結(jié)果表明，選用不同濃度的CuCl水溶液吸收CO時(shí)，CuCl溶液呈中性時(shí)為淡綠色，反應(yīng)后靜置一段時(shí)間，顏色稍微變暗，但仍為淺綠色，顏色變化速度均不明顯，說明反應(yīng)不充分。主要原因是，中性CuCl溶液中Cu+很不穩(wěn)定，吸附效果差。

實(shí)驗(yàn)二

1.選取鹽酸作為CuCl的穩(wěn)定劑，在容量瓶中分別配制。

2.將0.5gCuCl配制成100ml鹽酸溶液，將pH值調(diào)為4。將0.5gCuCl配制成100ml鹽酸溶液，將pH值調(diào)為2。

3.在通風(fēng)櫥內(nèi)分別取15mlCuCl溶液于燒瓶中，用翻口塞蓋好，再分別通入30mlCO，根據(jù)容器瓶中通入CO后CuCl溶液的顏色變化程度和速度判斷反應(yīng)進(jìn)程。

結(jié)果表明，通入CO后，pH值為2的CuCl溶液迅速變?yōu)樗{(lán)綠色，顏色變化非常明顯。pH值為4的CuCl溶液通入CO后，反應(yīng)速度和顏色變化介于pH值為2的CuCl溶液和中性水溶液之間。

這說明，酸性CuCl溶液能更好地吸收CO。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

酸性CuCl溶液能較好地吸收和凈化密閉空間中的CO，而且溶液的酸性越強(qiáng)，凈化效果越好。

采用酸性CuCl溶液不僅可以凈化廢氣中的CO，而且對吸附后的溶液進(jìn)行有效處理后，還可以回收CO。