密闭无污染氯气制取装置

教育与装备研究

2017年第12期

密闭无污染氯气制取装置

韩静

摘要:设计了密闭无污染制取氯气装置，能有效地防止有毒气体逸出，操作筒单，适用于 化学实验室大量制取氯气和氯气性质演示实验前的准备工作。关键词：氯气；密闭无污染；制取装置

氯气的制取是高中化学教师及化学实验员 感到棘手的问题。主要原因是:①氯气有毒，若 实验系统密封不好，会逸散出来，污染空气，伤 害身体；②氯气利用不充分，多余氯气需用浓 氢氧化钠溶液吸收，要增加吸收装置;③当平行 班级较多而教学进度不一致时,前后需多次投 放药品、拆分清洗仪器，既造成了药品的浪费, 又增加了操作者负担[1]。

由于以上原因，不少化学教师以“播放演 示实验视频”的形式取代演示过程。这样做, 学生缺少真实的参与，难以产生真切感受，不利 于他们从中探知物质的性质、学习化学反应原 理和规律,在一定程度上会阻碍他们充实化学 基础知识、学习实验的思想方法、发展认知水平 和提高科学探究能力[1]。

目前,实验室无污染大量制取氯气多采用

碱液吸收法，吸收剂主要采用Na0H、Na2C03、 Ca(OH)2等[2]碱性水溶液。这种方法吸收氯 气的效率高，速率快;但主要缺点是成本较高， 吸收废氯气之后的产物难以回收利用,排放掉 又会造成二次污染。然而，目前实验室尚未发 现采用活性炭吸附多余氯气的报道。活性炭对 氯气的吸附曲线符合朗格缪尔吸附等温线，属

于物理吸附[3]。随着温度的降低，氯气的吸附 量会增加。同时，压力也是影响其氯气吸附量 的另一个重要因素，在一定压力范围内，压力越 大越有利于吸附氯气[4]。据报道，30丈时, 0.332MPa下，活性炭对氯气的最大吸附量为 31. 95%，且经过多次吸附，活性炭对氯气的吸 附量变化很小。XRD谱图也表明，经过多次吸 附，它们的骨架结构基本未被破坏，可以用来反 复吸附处理氯气[4]。为了让教师方便安全高 效地做好实验，我们设计了一套密闭无污染制 取氯气装置。该装置通过采用活性炭吸收多余 氯气，能有效地防止氯气外逸，减少空气污染及 对人类健康的危害。

―、实验装置(见

图1)

该装置由透明有机玻璃外壳、孔径小于 2nm的活性炭（一般活性炭的微孔越小，比表 面积就越大，潜在的吸附容量就越大[4])、烧 瓶、集气瓶、空心玻璃导管、洗耳球、止水夹、空 心乳胶管和玻璃漏斗等组成。透明有机玻璃外 壳见图2。有机玻璃外壳长50(:m，宽25(:m，高 30cm，由有机玻璃底座、橡胶垫圈和顶盖组成。 有机玻璃底座内部放置活性炭和有孔底板。

韩静，四川省自贡市富顺第二中学，一级教师；，四川省自贡市富顺第二中学，高级实验研究员—

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2017年第12期

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技术方法

1-止水夹2-空心玻璃导管3-空心乳胶管

4-双孔乳胶塞5-洗耳球6-烧瓶 7-高锰酸钾固体8-浓盐酸9-烧瓶 10-玻璃漏斗11-集气瓶12-活性炭

图1

密闭无污染制取氯气装置

~A

^

1-顶盖2-空心玻璃管3-有机玻璃底座 4-橡胶垫圈5-扣板6-有孔底座7-活性炭

图2

透明有机玻璃外壳

二、实验步骤与现象

使用时，将图1所示烧瓶9与图2所示空 心玻璃管2在壳外通过空心乳胶管连接，再将 图1所示烧瓶6和与之相连的集气瓶11及玻 璃漏斗10等部件放置于图2的有机玻璃底座

3内（即活性炭7和有孔底板6上面），接着将

上述部件用空心乳胶管与底座3内的空心玻璃 管2连接，之后放上橡胶垫圈4、盖上顶盖1、扣 上扳扣5,使整个装置外壳构成密闭状态。

制取氯气时，轻轻挤压图1洗耳球5,使浓 盐酸8缓慢流入烧瓶6与高猛酸钾7反应，同 时关闭止水夹1。氯气被收集到集气瓶中，多 余的氯气则被活性炭吸收。15min后打开图2 顶盖1，关闭图1外壳内部部件连接处止水夹， 取出收集满氯气的集气瓶备用，盖好顶盖1。 有孔底座6下面的活性炭7可多次重复使用，

同时多个收集得到的含有氯气的集气瓶可保留 在有机玻璃外壳内，以备其他班级使用，能有效 地防止氯气泄漏造成环境污染。

三、 实验装置特点

①

可在同一密闭体系内进行氯气的制取及

贮存，能有效地防止氯气外逸，减少环境

污染⑴。

②

通过打造外壳模具，该装置可适用于化

学实验室大量制取氯气，并且可随用随制，简化 了准备工作，使教学更加简便。

③

活性炭具有巨大的比表面积和特别发达

的孔径，良好的吸附性能和稳定的化学性 质[5]，在气体吸附储存方面得到了较广泛的应 用;能再生，对环境污染小，且合成简单，经济效 益十分显著。

四、 注意事项

①

实验前必须检查装置的气密性，保证装

置气密性完好。

②

根据所需氯气的量控制好浓盐酸和高锰

酸钾的用量及集气瓶的数目，以减少药品损耗 及有毒气体的产生。

③

浓盐酸的挤入必须缓慢，控制好反应速

率，防止反应过快。

参考文献：

[1] 谭文生.无污染氯气制备贮存装置[J].教学仪器

与实验,2014,30(5): -.

[2] 陈玉林.新型氯气、废弃吸收装置[P].中国：

CN03270490. 9,2004 -10 -06.

[3] 王慧娟，肖伟强，薛健伟，等.活性炭吸附性能的研

究[J].山西化工,2010,30(3):1 -3.

[4] 王慧娟.氯气在活性炭、炭分子筛和碳纳米管上的

吸附性能研究[D].山西：太原理工大学硕士研究 生学位论文，2010.

[5] 兰淑澄.活性炭水处理技术[M].北京：中国环境

科学出版社，1991:9.

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