CO“密室逃脱”——净化密闭空间中CO的实验探究

文 北京市第八十中学 赵骏波 梁京梅 中科院化学所 李书沐

文 北京市第八十中学 赵骏波 梁京梅 中科院化学所 李书沐

一氧化碳（CO）毒性很强，它可以通过呼吸系统进入血液，与血液中的血红蛋白结合，给人体带来极大危害。

CO主要由碳物质燃烧不充分而产生。近年来工农业快速发展，随之也产生了环境污染的问题，CO已成为大气中的主要污染物之一，其排放量呈逐年增加的趋势。

如果能采用简单、经济的方法迅速净化密闭环境中的CO，不仅可以减少工业排污量，改善大气环境，而且对保护人们生命财产安全也有重要意义。

一、CO净化方法

目前，大型化工企业通常采用的净化CO的方法有低温催化氧化法、光催化法、甲苯吸收法、亚铜溶液吸附法。

利用低温催化氧化法对CO进行净化时多采用Pt和Pd等贵金属进行，这些贵金属金属粒径小、分散度高、活性表面积大、表面能高。采用贵金属催化剂Pt/SnO2或Pd/SnO2对降温后的CO进行净化有一定的实验效果，但该方法成本较高。

光催化法工作原理简单，但需要二氧化钛（TiO2）电极，利用 TiO2在紫外光照射下能对CO产生光催化加速分解的原理，把CO转化成二氧化碳和水。该方法虽然原理简单，但需要非常干燥的工作环境，还要有一定强度的紫外光照射TiO2电极，在常温环境中难以实施。

用甲苯吸收法看似简单，但甲苯使用不当易造成二次污染。

基于以上原因，我们把实验探究的目标锁定在采用绿色环保的亚铜材料进行化学吸附的方法上。

二、基于氯化亚铜化学吸附净化CO

利用亚铜材料对CO进行净化和吸附，是因为Cu+能与CO结合形成羰基络合物，氯化亚铜溶液（CuCl）在工业界属于“绿色化学”环保材料，其吸收CO是基于化学反应CuCl+CO→Cu（CO）Cl。

Cu（CO）Cl并不稳定，加热可以破坏配位键，从而又分解释放出CO。所以，利用CuCl溶液不仅可以吸收CO，还提供了回收利用CO的思路。

实验前，我们进行了简单计算，0.5mlCO理论上可以被约0.0009gCuCl完全吸收。按照以上原理，我们制定了CO净化的实验方案，在老师的帮助下，来到中科院化学所进行了以下两组对比实验。

实验一

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

2.在通风橱内，分别取15mlCuCl溶液于烧瓶中，用翻口塞盖好，室温下分别向烧瓶中通满氮气，再分别通入30mlCO，根据容器瓶中通入CO后CuCl溶液的颜色变化程度和速度，判断反应进程。

结果表明，选用不同浓度的CuCl水溶液吸收CO时，CuCl溶液呈中性时为淡绿色，反应后静置一段时间，颜色稍微变暗，但仍为浅绿色，颜色变化速度均不明显，说明反应不充分。主要原因是，中性CuCl溶液中Cu+很不稳定，吸附效果差。

实验二

1.选取盐酸作为CuCl的稳定剂，在容量瓶中分别配制。

2.将0.5gCuCl配制成100ml盐酸溶液，将pH值调为4。将0.5gCuCl配制成100ml盐酸溶液，将pH值调为2。

3.在通风橱内分别取15mlCuCl溶液于烧瓶中，用翻口塞盖好，再分别通入30mlCO，根据容器瓶中通入CO后CuCl溶液的颜色变化程度和速度判断反应进程。

结果表明，通入CO后，pH值为2的CuCl溶液迅速变为蓝绿色，颜色变化非常明显。pH值为4的CuCl溶液通入CO后，反应速度和颜色变化介于pH值为2的CuCl溶液和中性水溶液之间。

这说明，酸性CuCl溶液能更好地吸收CO。

三、实验结论

酸性CuCl溶液能较好地吸收和净化密闭空间中的CO，而且溶液的酸性越强，净化效果越好。

采用酸性CuCl溶液不仅可以净化废气中的CO，而且对吸附后的溶液进行有效处理后，还可以回收CO。