中學化學實驗尾氣的處理

摘要：長期以來中學化學實驗中產生尾氣的處理大多不被人們重視，如何防治大氣污染已成為全社會共同關注的一個重要課題，本文簡單介紹了中學化學實驗產生尾氣的處理問題，希望能引起廣大教師(實驗教師)和學生的重視。

關鍵詞：尾氣；污染；無害化處理；環境保護

近幾年來，自然災害頻頻發生，氣候也發生了重大變化。如：2008年1月我國南方九省的大暴風雪；2009年太平洋東部出現的厄爾尼諾現象；2010年我國西南五省發生的特大干旱……，這些自然災害的發生，與生態環境的破壞不無關系，而引起生態環境破壞的原因之一是廢氣的排放。筆者近幾年從事化學實驗教學工作，目睹學生實驗中對化學尾氣不加處理而隨意排放，甚至有些教師認為化學實驗產生的尾氣量少，對環境沒多大的影響，處理不處理沒多大關系，這些壞習慣和想法是要不得的，必須加以改正。誠然有些氣體雖然無毒，對環境不會造成大的危害，但作為一種習慣，必須將其處理掉。由此筆者想到中學化學實驗室產生的尾氣的處理問題。

1 尾氣處理的重要性

在2010年的兩會上，“低碳經濟”成為兩會的重要議題之一；2010年3月福建省發布的《福建省實驗室環境污染防治管理辦法(暫行)》的通知。明確要求全省各實驗室要對廢水、固體廢棄物、廢氣先處理后排放。這些都體現了環境保護已成為全社會的共識，也逐漸引起了人們的重視。化學實驗產生的尾氣，如果不及時處理而隨意排放，長此以往，不僅污染環境，還會淡化學生的化學環境意識素養。隨著社會的進步，人類文明的發展，全民環保意識與日俱增。實驗尾氣的處理無疑成為實驗的必修內容之一，教學中應予以足夠的重視。尾氣的處理不僅可以減少有害氣體對大氣的污染，保護師生的身體健康；可以在處理尾氣的過程中得到某些副產品；更重要的是學校是對學生進行環保教育的基礎場所，學校實驗尾氣的凈化處理可以給學生起良好的示范作用，對學生的影響是深遠的；可以培養學生的環保意識，養成環境保護的習慣。

2 尾氣處理的原則

充分利用化學實驗室的常規儀器，依據每個具體化學實驗的特點，因地制宜地選擇廉價易得的物質，如水、火、酸液、堿液等等，作為消除試劑和消除措施。

凡是對人體和生物界有毒害作用，又是污染環境的氣體，未進行無害化處理的。禁止排入大氣。而對有用或價值較高的成分應給予回收利用，充分做到物質的循環使用和節能減排。

3 尾氣處理的方法

化學實驗中產生尾氣，處理的方法主要有燃燒法、收集法、吸收法。下面就一般實驗室適用的處理方法作簡單介紹。

3.1燃燒法

一般來說，可燃性氣體可采用燃燒法來進行處理。但有些氣體除外，如H₂S氣體，因為H₂S氣體燃燒的產物會造成二次污染，故不能用此法，而需用NaOH溶液或其它物質吸收。而對于H₂、CO、CH４、C３H₂：、C₂H４等可燃性氣體都可以采用這種方法進行尾氣處理。義務教育課程標準實驗教科書滬教版九年級上冊的CO還原Fe₂O３時產生的尾氣可以用這種方法來處理。

3.2 收集法

像收集氣體那樣，用儲氣瓶儲存，或用小氣球、球膽一類的容器收集。高一化學新教材(蘇教版必修化學2)演示的甲烷爆炸實驗時所制取的甲烷尾氣就可以用這種方法處理。這種方法適用于各種氣體的尾氣處理，便于尾氣的回收利用。但由于這種方法因為收集裝置的體積限制而使所處理的尾氣較少。

3.3 吸收法

3.3.1 普通的尾氣吸收法

對于那些極易溶解于水(或某種液體)的氣體，一般可用這種方法來處理尾氣。堿性氣體可用酸液吸收，酸性氣體可用堿液吸收，易溶于水的氣體可用水吸收。H₂S、Cl₂、SO₂可以用NaOH溶液來處理，HCLNH_{3可以用水來吸收。高一化學新教材(蘇教版必修化學1)氯氣的制取，就是將尾氣通入到氫氧化鈉溶液中的；銅與濃硫酸反應時產生的尾氣也是用氫氧化鈉溶液吸收的。教材中有關尾氣的處理基本上是采用這一種方法。}

3.3.2 改進的尾氣吸收法

作為中學化學實驗教師，除了按照教材對尾氣進行處理之外，還要多考慮能否最大限度地吸收化學實驗尾氣，以減少環境的污染，這就要求我們要改進一些尾氣的處理裝置，對化學尾氣實現無害化處理。中學化學實驗中常見的尾氣處理裝置主要是將尾氣用導管直接導人吸收液中，如圖1。這種方法處理的尾氣常不完全，當氣流較大時會有氣體從溶液中逸出。而氯氣的制取實驗裝置在這方面的問題表現得比較突出，而且氯氣有毒，較易造成環境污染，實驗完畢后拆開裝置和清洗儀器時，裝置內殘余氯氣也極易傷害洗滌操作人員并污染環境。如果利用圖2對實驗進行改進，能有效地解決這些問題。在檢查裝置的氣密性并按要求加好藥品后，將a夾子夾緊，b夾子松開，加熱反應物并收集生成的氯氣。集滿一瓶氯氣后，將a夾子松開，b夾子關閉，吸收反應放出的Cl₂。更換集氣瓶后，松開b夾子，再收集一瓶氯氣。這樣操作可減少在換瓶過程中氯氣的逸出。

收集好氯氣后裝置內殘存的氣體，可以通過分液漏斗加入Na₂，_CO₃溶液，讓Na₂，CO₃溶液與容器內殘存的酸液反應，產生CO₂：以排出Cl₂等有毒氣體，從而被NaOH溶液充分吸收。經過這樣的處理之后，再拆開裝置并清洗儀器，就不會造成污染。

再如，高一化學新教材(蘇教版必修化學1)專題四第一單元中的將SO₂氣體通人裝有品紅溶液的試管里，觀察品紅溶液顏色的變化。給試管加熱，實驗裝置如圖3所示。

圖3二氧化硫漂白品紅溶液的實驗裝置

該實驗的缺點是：加熱試管時放出的SO₂會對環境造成污染。可用以下方法改進：將SO₂通入品紅溶液的試管里，待品紅褪色后，再在試管口套下一個氣球，給試管加熱，然后冷卻。觀察現象，處理試管里的SO₂氣體時，可將試管倒扣在NaOH溶液中，用鑷子褪去氣球。讓氣體充分被NaOH溶液吸收，實現尾氣處理的零排放。裝置如圖4N示：