三、氧氣的製備


危險的液體產氧劑-雙氧水

雙氧水是過氧化合物最基本的物質,也是各國科學家最早認識的化學產氧劑。雙氧水具有產氧量較大(30%的稀釋液中,有效氧含量為14.1%)和成本較低的好處。但是,雙氧水是強腐蝕劑,稍一不慎便會造成人身傷害,而且在許多情況下會引起爆炸或燃燒,無論在使用或貯存、運輸中都屬於危險品。

雙氧水的正式名稱是過氧化氫(H2O2二氧化氫),為無色透明液體,有微弱的特殊臭氧臭味,是很不穩定的物質,在遇熱、遇鹼性介質、混入雜質等許多情況下都會加速分解。溫度每升高5℃,它的分解速度就要增加1.5倍。即便是稀釋後濃度為35%的雙氧水,在pH值增加(例如貯存在含碱玻璃瓶裡)超過6時就要發生急劇分解。雙氧水中混入少量鐵、銅、黃銅、青銅、鉛、銀、鉻、錳等金屬粉末或它們的鹽類,即便在室溫下,同樣要引起急劇的分解,並有自促分解反應,壓力急增。雙氧水急劇分解的結果是爆炸。在常壓下,雙氧水的蒸氣濃度達到40%以上時,溫度過高即有爆炸危險。雙氧水與有機物混合,能形成敏感和強烈的高錳炸藥。雙氧水與醇類、甘油等有機物溶合,形成極危險的爆炸性混合物。

雙氧水是強烈氧化劑,對有機物、特別對紡織物和紙張有腐蝕性,與大多數可燃物接觸都能自行燃燒。

為了抑制分解,雙氧水作為商品都加有穩定劑,如磷酸、丙二烯縮脲酸、乙醯苯胺、羥基喹啉、焦磷酸四鈉以及錫化合物等。

加有穩定劑的雙氧水,對眼睛、皮膚、粘膜和呼吸道仍有強烈刺激和腐蝕作用。人的皮膚接觸8%以上的雙氧水稀釋溶液,即發生白斑並伴有疼痛;接觸25%以上的稀釋溶液,即造成劇烈化學燒傷,還可併發眼膜充血、疼痛,視力模糊、煙喉刺痛、呼吸急促、困難,胸痛、腹痛、嘔吐等症狀。如果不慎濺入眼中,則會灼傷角膜,嚴重者導致失明。

雙氧水的蒸汽達到室內空氣的50 ppm時,即可造成支氣管炎和肺水腫,呼吸困難和咳吐血痰。短時間暴露在1,000ppm以上的雙氧水蒸汽中,即有生命危險。吸入濃度達到260 mg/m3時,可在短時間內導致死亡。

如果以雙氧水作為氧劑,那麼,氧器中盛放雙氧水和進行化學反應的空間裡面,在雙氧水的液面以上必然有一部分空氣存在。從拉烏爾定律和亨利定律均可知道,只要液相中有雙氧水存在,氣相中的雙氧水蒸汽就不可避免地永遠存在。也就是說,使用以雙氧水作為氧劑的氧器,使用者首先吸入和連續吸入的氣體中,含有雙氧水的蒸汽。

雙氧水液面上的氣體中含有多少雙氧水的蒸汽呢?由於製氧器工作溫度和壓力的不同,會有所變化。根據計算雙氧水蒸汽分壓值和濃度(V/V)的公式lgP=+C(P-蒸汽壓,mmHg; T-絕對溫度,0KB-48.530; C-8.853)以及氣體狀態方程(V=RT)查理定律 (=),可以計算出在靜態(制氧器不制氧時,即1個大氣壓時)和常溫條件下製氧器中的雙氧水蒸汽量。

氣相中的雙氧水蒸汽含量

 

20℃/293°K

25℃/298°K

30℃/303°K

雙氧水在氣相中的蒸汽分壓

1.59 mmHg

2.22 mmHg

3.07 mmHg

ml氣相中的雙氧水蒸汽含量

2.96×10-6 g

4.06×10-6 g

5.52×10-6 g

ml氣相中所含雙氧水蒸汽的體積

2.09×10-3 ml

2.67×10-3 ml

3.64×10-3 ml

ml氣相中所含雙氧水蒸汽的濃度(V/V

2090ppm=0.21%

2910ppm=0.29%

4040ppm=0.41%

應該指出,以雙氧水為製氧劑的制氧器,工作溫度常常超過30℃,壓力也不止1個大氣壓。所以,製氧過程中,產出氧氣中的雙氧水蒸汽超過上表所列數值。如果沒有經過極其徹底的淨化,給用戶造成的傷害是顯著的。

另外,據國外報導,雙氧水有致癌作用。日本國立癌中心研究所經長期動物實驗後,於1980年宣佈:老鼠接觸濃度僅為1,000~4,000 ppm的雙氧水時,在十二指腸上發生了腺癌。這裡作老鼠實驗的雙氧水濃度只有0.1~0.4%,而用作製氧劑的雙氧水濃度為30%

綜上所述,雙氧水作為產氧劑存在隱患甚多,尤其不適於家用。家用氧器的使用者多是老人、病人和體弱的人,在家庭環境中很難使管家與兒童遠離。假如以雙氧水作氧劑,由於操作生疏、不慎,或緊張、慌忙等多種原因,發生漏泄拋撒,傷害人身的機率很高,還可能由於發生爆炸而導致大面積的噴灑,後果難測。

如果把雙氧水存放在直接吸取氧氣的氧器中,吸氧時會首先吸入氧器空間裡積聚的雙氧水蒸汽。在某種意外情況下,雙氧水也有可能通過吸氣導管直接竄入呼吸道,其後果的嚴重性是不言而喻的。

如果以催化劑浸入和提離雙氧水作為氧器氧和停止氧的方法,那麼,氧器中有催化劑微粒殘存是不可避免的,繼續在氧器中存放雙氧水更為危險;一旦受熱,分解會更劇烈。

按照安全要求,雙氧水應當貯存在以非鹼性玻璃、鋁或聚乙烯為原料的容器中;容器應備有排氣孔,不得全密閉,又必須保證在倒置時不漏泄。容器上應當有“腐蝕性物品”及“請勿倒置”的明顯標誌。貯存雙氧水應特別注意防止火災。必須與可燃物、有機物、易氧化物及具有催化效應的金屬等隔絕;必須避免日照;必須遠離熱源。

雙氧水濺入眼睛,須立即用清水沖洗至少20分鐘,然後就醫診治;雙氧水接觸皮膚後,須以大量清水沖洗;如果誤入口中,須立即漱口,飲大量清水,用手指刺激咽部催吐三次以上,並送醫院診治。

吸入雙氧水蒸汽,要幾小時後才出現肺水腫症狀,會因體力活動而加劇。因此在吸入其蒸汽後注意休息,可先給予可體松噴霧吸入。

被雙氧水污染的衣物,須用大量清水洗滌。




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