CO“密室逃脫”
——凈化密閉空間中CO的實驗探究

文 北京市第八十中學 趙駿波 梁京梅 中科院化學所 李書沐

文 北京市第八十中學 趙駿波 梁京梅 中科院化學所 李書沐

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

CO主要由碳物質燃燒不充分而產生。近年來工農業快速發展，隨之也產生了環境污染的問題，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、經濟的方法迅速凈化密閉環境中的CO，不僅可以減少工業排污量，改善大氣環境，而且對保護人們生命財產安全也有重要意義。

一、CO凈化方法

目前，大型化工企業通常采用的凈化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進行凈化時多采用Pt和Pd等貴金屬進行，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進行凈化有一定的實驗效果，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產生光催化加速分解的原理，把CO轉化成二氧化碳和水。該方法雖然原理簡單，但需要非常干燥的工作環境，還要有一定強度的紫外光照射TiO2電極，在常溫環境中難以實施。

用甲苯吸收法看似簡單，但甲苯使用不當易造成二次污染。

基于以上原因，我們把實驗探究的目標鎖定在采用綠色環保的亞銅材料進行化學吸附的方法上。

二、基于氯化亞銅化學吸附凈化CO

利用亞銅材料對CO進行凈化和吸附，是因為Cu+能與CO結合形成羰基絡合物，氯化亞銅溶液（CuCl）在工業界屬于“綠色化學”環保材料，其吸收CO是基于化學反應CuCl+CO→Cu（CO）Cl。

Cu（CO）Cl并不穩定，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。

實驗前，我們進行了簡單計算，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凈化的實驗方案，在老師的幫助下，來到中科院化學所進行了以下兩組對比實驗。

實驗一

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

2.在通風櫥內，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氣，再分別通入30mlCO，根據容器瓶中通入CO后CuCl溶液的顏色變化程度和速度，判斷反應進程。

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

實驗二

1.選取鹽酸作為CuCl的穩定劑，在容量瓶中分別配制。

2.將0.5gCuCl配制成100ml鹽酸溶液，將pH值調為4。將0.5gCuCl配制成100ml鹽酸溶液，將pH值調為2。

3.在通風櫥內分別取15mlCuCl溶液于燒瓶中，用翻口塞蓋好，再分別通入30mlCO，根據容器瓶中通入CO后CuCl溶液的顏色變化程度和速度判斷反應進程。

結果表明，通入CO后，pH值為2的CuCl溶液迅速變為藍綠色，顏色變化非常明顯。pH值為4的CuCl溶液通入CO后，反應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、實驗結論

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，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行有效處理后，還可以回收CO。