欲除去氯气时,以下哪一种物质作为吸收剂最为有效
氯气是一种黄绿色、具有强烈刺激性气味的有毒气体,广泛存在于化工生产、污水处理、实验室反应等场景中。若不妥善处理,会对人体呼吸道、眼部造成严重伤害,甚至引发环境污染。因此,选择高效的吸收剂对氯气进行去除,是保障生产安全与生态环境的关键。常见的氯气吸收剂包括水、氢氧化钙、活性炭及氢氧化钠等,其中氢氧化钠溶液的吸收效果最为显著。水是最基础的吸收剂,但其对氯气的吸收能力十分有限。氯气在水中的溶度较低常温下约1体积水溶2体积氯气,且溶后发生可逆反应:Cl₂+H₂O⇌HCl+HClO。这一反应存在平衡限制,法彻底吸收氯气,未溶的气体仍会逸出,尤其在氯气浓度较高时,吸收效率大幅下降。此外,生成的次氯酸不稳定,易分为HCl和O₂,反而可能造成二次污染,因此水并非理想选择。
氢氧化钙石灰水也是常见的吸收剂,其原理是通过碱性物质与氯气反应。但氢氧化钙在水中的溶度极低常温下仅0.16g/100mL,溶液浓度受限,导致单位体积吸收容量小。工业中常用石灰乳氢氧化钙悬浊液提高吸收量,但悬浮颗粒易堵塞设备,且反应生成的氯化钙、次氯酸钙等产物仍有一定腐蚀性,实际应用中难以实现高效、彻底的吸收。
活性炭凭借多孔结构可通过物理吸附捕捉氯气分子,但其吸附能力受温度、湿度、气体流速等因素影响较大,且吸附达到饱和后需要再生或更换,法持续处理大量氯气。更重要的是,物理吸附仅能暂时固定氯气,法将其转化为害物质,一旦条件变化如温度升高,氯气可能重新释放,存在安全隐患。
相比之下,氢氧化钠NaOH溶液作为吸收剂展现出显著优势。作为强碱,氢氧化钠在水中溶度高常温下溶度约110g/100mL,可配置高浓度溶液,大幅提升单位体积的吸收容量。其与氯气的反应为不可逆的化学转化:2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O,生成的氯化钠、次氯酸钠均为易溶于水的盐类,不会堵塞设备,且反应彻底,能将氯气全转化为害或低害物质。论是实验室少量氯气处理,还是工业大规模尾气净化,氢氧化钠溶液均能通过调节浓度和流速,实现高效、稳定的吸收效果。
在常见的氯气吸收剂中,氢氧化钠溶液因溶度高、反应彻底、产物稳定等特点,其吸收效率远超水、氢氧化钙和活性炭,是除去氯气时最为有效的吸收剂。
