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活性炭:防毒卫士与万能材料

时间:2023-08-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:泽林斯基为了加强木炭吸附化学物质的能力,经过不断的研究,终于在1917年得到了一种特殊的物质——“活性炭”。“活性炭”是坚强的防毒卫士,它能把有毒的气体截获住,只让氧气和其他无害气体通过。这样制成的活性炭,具有质轻、疏松、多孔的特点。罐子里装有“活性炭”。当袭来的毒气通过活性炭时,毒气被滤掉。“活性炭”在日常生活中和科学技术上也大放异彩。在制糖工厂里,活性炭也是一个重要的角色。

活性炭:防毒卫士与万能材料

在俄国科学家泽林斯基的故居,有一个防毒面具,令人感到惊奇的是在这个防毒面具上挂着一枚金质勋章。说起它的来历还得从第一次世界大战说起。

1915年春天,处在第一次世界大战的欧洲西部战场,正当德国军队同英法联军比利兰德地区大战的时候,德军为了打破战场上的僵局,突然于4月22日向英法联军的阵地施放了180号毒气——氯气。浓厚的刺激性黄绿色气体导致英法联军5000人死亡,15000人中毒。

科学家在战场调查中发现,当毒气袭来的时候,有一只猪也在现场。开始,毒气把它熏得难以忍受,于是它就拼命地用嘴巴拱土,然后把大嘴巴埋在松软的泥土里。出乎意料的是,这只猪居然成了这场毒气战中的幸存者!这件事引起了科学家的很大兴趣。经初步研究,发现在猪将嘴巴埋在泥土里时,土壤颗粒把空气中的毒气阻拦并吸附了。这就是说,松软的泥土起了过滤毒气的作用,猪吸入体内的空气是无毒气体了。于是,科学家设计了一种最原始的防毒面具——装有泥土小颗粒的口罩。后来,又根据碳酸钠和硫代硫酸钠能与氯气反应的原理:

研制了浸过这两种物质溶液的棉布防毒口罩。但效果并不理想,一是棉布口罩吸附性不大;二是充其量只能防御氯气而无法对付其他有毒气体

俄国派往前线的是著名的化学家泽林斯基教授。泽林斯基经过认真的分析认为:棉花和泥土有吸收气体的能力是因为暴露在固体表面的分子只受到内层及左右两旁分子的吸引,而吸引力没有完全抵消掉,还有剩余吸引力可以吸引来到它近旁的气体分子。固体表面存有的剩余吸引力对任何气体都能够发生吸附作用。气体的分子量越大,固体表面分子对它的吸引力也越大,也就是越容易吸附。因为各种毒气的分子量都是比较大的。所以,棉花和泥土对各种毒气均有相当的吸附作用。

于是,泽林斯基得出结论:完全用不着为每一种毒气去找它们的防御品,因为固体表面的分子对任何一种毒气都有吸附作用,只要选择一种比棉花或泥土有更大的固体表面,也就是有更大的吸附气体能力的物质就能够应付所有的毒气了。

经过实验,泽林斯基选择了一般的木炭做吸附剂。早在1785年,就有人发现木炭具有吸附气体的奇妙作用,只是没有人利用木炭的特长去发挥作用罢了。泽木斯基的实验证明,木炭本身不仅能吸附气体,而且因为它有多孔的结构,还能使新鲜空气畅通无阻。

泽林斯基为了加强木炭吸附化学物质的能力,经过不断的研究,终于在1917年得到了一种特殊的物质——“活性炭”。(www.xing528.com)

“活性炭”是坚强的防毒卫士,它能把有毒的气体截获住,只让氧气和其他无害气体通过。活性炭是用木材、硬果壳(例如核桃壳)或兽骨干馏制成的。干馏就是在隔绝空气条件下进行加热处理。经过干馏,木材中的纤维素、木质素都变成了炭。同时水分及许多挥发性的物质不断逸出,在炭中留下了无数的孔隙,还要将干馏制成的炭在800~900℃的高温蒸汽下进行处理,以清除这些堵塞物。这样制成的活性炭,具有质轻、疏松、多孔的特点。每一克就有几百平方米的表面积,因为吸附气体能力特别强,防毒效果更好了。

泽林斯基在一位俄国工程师的协助下又设计成功了防毒面具。这就是在一个面罩前安有一个短粗的罐子,恰好罩在鼻子上。罐子里装有“活性炭”。当袭来的毒气通过活性炭时,毒气被滤掉。新鲜空气充分供应。

当防毒面具送往前线之后,经过实践考验,得到了肯定和称赞,它曾在第二次世界大战中拯救了成千上万个士兵的生命,无怪乎人们要为防毒面具挂上军功章

“活性炭”在日常生活中和科学技术上也大放异彩。当你因饮食太多或受冷引起腹泻、腹痛时,医生常会给你服用一些药用炭(活性炭)。药用炭能吸附肠内的杂物,减少这些杂物对肠粘膜的刺激,起到止痛、止泻的作用。

在制糖工厂里,活性炭也是一个重要的角色。不过,在这儿它是一种脱色剂。颜色呈暗红色、含糖96%左右的粗糖,经过活性炭脱色以及真空浓缩、结晶等加工就制成了白得耀眼的含蔗糖99.7%以上的精糖——高级白糖。

还值得一提的是,宇宙飞船宇宙空间航行时,须有一套单独的生态系统,其中空气是补充适量的氧气后循环使用的,宇宙航行员呼出的气体,必须经过化学物质吸收二氧化碳,并经过活性炭吸收,除去臭味及其他物质,然后才能补充氧气,循环使用。装在活性炭中的化学物质是过氧化钠,其中氧气的来源是通过如下反应实现的:

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