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淺談-氯氣的“功”與“名”

更新時間:2023-01-13 10:46:57

每次聽到氯氣這個詞,下意識的就只想到他是有毒氣體,畢竟在一戰(zhàn)中,氯氣是用于毒氣戰(zhàn)的,可今天閱讀資料時發(fā)現(xiàn),氯氣原來應用這么廣泛,接下來就帶大家了解一下吧。

氯氣(chlorine)是氯元素形成的一種單質,化學式Cl2。常溫常壓下為黃綠色,有強烈刺激性氣味的劇毒氣體,具有窒息性,密度比空氣大。熔點-101.00℃,沸點-34℃??扇苡谒蛪A溶液,易溶于有機溶劑(如四氯化碳),難溶于飽和食鹽水 。易壓縮,可液化為黃綠色的油狀液氯。



研究簡史


氯氣的發(fā)現(xiàn)

舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣是在1774年,當時他正在研究軟錳礦(二氧化錳),當他使軟錳礦與濃鹽酸混合并加熱時,產(chǎn)生了一種黃綠色的氣體,他發(fā)現(xiàn)這是一種新的氣體,并具有刺激性。

從1774年舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣以后,到1810年,許多科學家先后對這種氣體的性質進行了研究。這期間,氯氣一直被當作一種化合物。直到1810年,戴維經(jīng)過大量實驗研究,才確認這種氣體是由一種化學元素組成的物質。他將這種元素命名為chlorine,這個名稱來自希臘文,有“綠色的”意思。中國早年的譯文將其譯作“綠氣”,后改為氯氣。



理化性質


物理性質

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氯氣物理性質:氯氣化學式為Cl2。常溫常壓下為黃綠色氣體,密度比空氣大,可溶于水,易壓縮經(jīng)壓縮可液化為金黃色液態(tài)氯,用作強氧化劑與氯化劑,氯氣可溶于水,易溶于有機溶劑,難溶于飽和鹽水。


化學性質

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漂白性


助燃性

與金屬反應


例如:與鈉的反應:2Na+Cl2=2NaCl


與非金屬單質反應


與有機化合物反應


與無機化合物反應


營養(yǎng)功能





光合作用


氯氣參與光合作用。在光合作用中,氯作為錳的輔助因子參與水的光解反應。水光解反應是光合作用最初的光化學反應,氯的作用位點在光系統(tǒng)II。研究工作表明,在缺氯條件下,植物細胞的增殖速度降低,葉面積減少,生長量明顯下降(大約60%),但氯并不影響植物體中光合速率。氯不僅為希爾反應放O2所必需,它還能促進光合磷酸化作用。

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氣孔運動


氯對氣孔的開張和關閉有調節(jié)作用。當某些植物葉片氣孔開張時,K+流入是由有機酸陰離子(主要是蘋果酸根)作為陪伴離子,這些離子在代謝過程中是靠消耗淀粉產(chǎn)生的;但是對某些淀粉含量不多的作物(如洋蔥),當K+流入保衛(wèi)細胞時,由于缺少蘋果酸根則需由Cl-作為陪伴離子。

缺氯時,洋蔥的氣孔就不能自如地開關,而導致水分過多地損失。由于氯在維持細胞膨壓、調節(jié)氣孔運動方面的明顯作用,從而能增強植物的抗旱能力。


激活酶


氯氣參與激活H+-泵ATP酶

以往人們了解較多的是原生質上的H+-ATP酶,它受K+的激活。而在液泡膜上也存在有H+-ATP酶。與原生質上的H+-ATP酶不同,這種酶不受一價陽離子的影響,而專靠氯化物激活。該酶可以把原生質中的H+轉運到液泡內,使液泡膜內外產(chǎn)生pH梯度(胞液,pH>7;液泡,pH<<6)。缺氯時,植物根的伸長嚴重受阻,這可能和氯的上述功能有關。因為缺氯時,影響活性溶質滲入液泡內,從而使根的伸長受到抑制(Hagerh和Helrnle,1981)。

抑制病害


施用含氯肥料對抑制病害的發(fā)生有明顯作用。

據(jù)報道,2013以前年至少有10種作物的15個品種,其葉、根病害可通過增施含氯肥料而明顯減輕。例如冬小麥的全蝕病、條銹病,春小麥的葉銹病、枯斑病,大麥的根腐病,玉米的莖枯病,馬鈴薯的空心病、褐心病等。

根據(jù)研究者的推論,氯能抑制土壤中銨態(tài)氮的硝化作用。當施入銨態(tài)氮肥時,氯使大多數(shù)銨態(tài)氮不能被轉化,而迫使作物吸收更多的銨態(tài)氮;在作物吸收銨態(tài)氮肥的同時,根系釋放出H+離子,使根際酸度增加。

許多土壤微生物由于適宜在酸度較大的環(huán)境中大量繁衍,從而抑制了病菌的滋生,如小麥因施用含氯肥料而減輕了全蝕病病害的發(fā)生。還有一些研究者從Cl-和NO3-存在吸收上的競爭性來解釋。施含氯肥料可降低作物體內NO3-的濃度,一般認為NO3-含量低的作物很少發(fā)生嚴重的根腐病。

其他作用


在許多陰離子中,Cl-是生物化學性質穩(wěn)定的離子,它能與陽離子保持電荷平衡,維持細胞內的滲透壓。植物體內氯的流動性很強,輸送速度較快,能迅速進入細胞內,提高細胞的滲透壓和膨壓。滲透壓的提高可增強細胞吸水,并提高植物細胞和組織束縛水分的能力。這就有利于促進植物從外界吸收更多的水分。

氯對酶活性也有影響。氯化物能激活利用谷氨酰胺為底物的天冬酰胺合成酶,促進天冬酰胺和谷氨酸的合成。氯在氮素代謝過程中有重要作用。

適量的氯有利于碳水化合物的合成和轉化。

應用領域


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理化學工業(yè)


化學工業(yè)用于生產(chǎn)次氯酸鈉、漂白粉等無機化工產(chǎn)品,以及有機氯化物。


制備環(huán)氧丙烷


在氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的過程中,有一步反應是丙烯與次氯酸反應生成氯醇,因此可將氯水用于氯醇化反應中,同時氯水可部分代替生產(chǎn)所用工藝水。


制備氯化鐵


此方法利用工業(yè)鹽酸或酸洗廢液與廢鐵屑反應,生成氯化亞鐵溶液,氯化亞鐵溶液與廢鐵屑組成的循環(huán)吸收液與氯氣發(fā)生氧化還原反應,氯氣將Fe2+氧化為Fe3+,Fe3+被吸收液中的鐵屑還原為Fe2+Fe2+繼續(xù)與氯氣反應,形成循環(huán)吸收。


制備鹽酸


工業(yè)上制取鹽酸時,首先在反應器中將氫氣點燃,然后通入氯氣進行反應,制得氯化氫。


制聚氯乙烯


重單體制法可分為兩種路線,一種是以乙烯為原料的石油路線,即氧氯化法。由石油裂解分離出乙烯,然后用氧氣和HCl(裂解副產(chǎn)物)作用生成的Cl2與乙烯發(fā)生氯化反應,生成二氯乙烷,再裂解出氯化氫得氯乙烯。


制漂白物


氯氣制成的漂白物很多,一般生活中涉及兩種,NaClO和Ca(ClO)2。一般來說,消毒液是NaClO,一般用氯氣通入氫氧化鈉中制得。但其價格較高,工業(yè)漂白不用,常見于84消毒液。


消毒粉則是Ca(ClO)2,因為其不夠穩(wěn)定一般為固體,是氯氣通入石灰乳中制得,價格低廉,用于工業(yè)漂白。


冶金工業(yè)


主要用于生產(chǎn)金屬鈦、鎂等。


電子工業(yè)


在電子工業(yè)中,高純氯氣主要用于電子工業(yè)干刻、光導纖維、晶體生長和熱氧化。


醫(yī)藥工業(yè)


氯氣常用于制藥,常參與含氯有機化合物的合成。如:馬來酸氨氯地平片。


農藥工業(yè)


用作生產(chǎn)高效殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長刺激劑的原料


其他方面


用于啤酒廠的污水處理


國公布了用氯氣對啤酒廠污水進行處理的方法。氯氣價格低廉,用量少,消毒可靠,工藝成熟,是自來水公司普遍使用的消毒劑,氯氣還可以除臭、除微生物,對生物耗氧量和化學耗氧量去除率也很高,可確保回收水質的穩(wěn)定,因而比較適合啤酒廠污水的處理。


自來水消毒

自來水常用氯氣消毒,1 L水里約通入0.002 g氯氣,消毒原理是其與水反應生成了次氯酸,它的強氧化性能殺死水里的病菌。而之所以不直接用次氯酸為自來水殺菌消毒,是因為次氯酸易分解難保存、成本高、毒性較大,則用氯氣消毒可使水中次氯酸的溶解、分解、合成達到平衡,濃度適宜。


去除乙炔中的硫、磷雜質

乙炔氣是PVC生產(chǎn)的主要原料。工業(yè)乙炔氣中,硫、磷是以H2S和H3P氣體形式存在的,這2種氣體超標,會使生產(chǎn)PVC所用的催化劑中毒。利用氯水中的CIO-的強氧化性,對乙炔氣進行噴淋洗滌,可除去H2S和H3P。



安全處理


中毒處理


吸入氣體者立即脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處,保持安靜及保暖。眼或皮膚接觸液氯時立即用清水沖洗。

吸入后有癥狀者至少觀察12小時,對癥處理。吸入量較多者應臥床休息,吸氧,給舒喘靈氣霧劑、喘樂寧(Ventolin)或5%碳酸氫鈉加地塞米松等霧化吸入。

急性中毒時需合理氧療;早期、適量、短程應用腎上腺糖皮質激素;維持呼吸道通暢;防治肺水腫及繼發(fā)感染。


危害防治


1.不能選用存在缺陷的設備和部件,各設備和部件要定期檢測和檢驗;

2.加強工藝管理,嚴格控制工藝指標,發(fā)現(xiàn)問題必須及時檢查和處理;

3.加強事故氯處理裝置的管理和檢修,相關裝置采用多路電源供電,定期清洗事故氯處理裝置,機泵定期試車;

4.為了及時發(fā)現(xiàn)氯氣泄漏,在生產(chǎn)、儲存、輸送和使用的崗位都要安裝氯氣報警器,一旦氯氣泄漏,可及早發(fā)現(xiàn),防止事故擴大,并在液化崗位安裝電視監(jiān)控和堿液噴淋裝置;

5.加強對職工的安全教育和培訓。


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儀器推薦


JC-ADT固定式氯氣探測器


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產(chǎn)品簡介


JC-ADT是一款隔爆型、24小時在線監(jiān)測的有毒氣體檢測儀,儀器采用進口傳感器,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸,響應速度快,測量精度高,穩(wěn)定性好,多種信號輸出,可兼容現(xiàn)場DCS、PLC等控制系統(tǒng),也可以作為單機控制使用,一體化聲光報警器。儀器外殼采用防爆合金金屬外殼,同時有多重電路保護功能可防止人為因素導致的儀器損壞,本儀器廣泛應用于石油化工、電力消防、管井隧道,污水處理等各種工業(yè)環(huán)境以及特殊環(huán)境。


MP100氯氣檢測儀


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產(chǎn)品簡介


MP100單一氣體檢測儀可對包括氧氣在內的超過21種有毒有害氣體進行準確測量。雙按鍵操作簡單方便;可視性顯示,輕松感知儀器信息;堅固和可靠的外殼設計,保證在惡劣條件下都可以輕松應對;使用者可以通過紅色LEDs快速得知報警信息。功能測試和標定操作可以通過手動輕松完成,亦可通過MP300T1自動校準與管理平臺進行管理。因此MP100可以被廣泛的應用在石油石化,冶金,化工等行業(yè),用于進行人員保護以及氣體檢測。


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