碱金属处理程序及注意事项:通风橱中进行,做好个人防护

2024-07-02 12:16:01发布    浏览46次    信息编号:77367

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碱金属处理程序及注意事项:通风橱中进行,做好个人防护

本文所述程序均在通风橱中进行。必须使用适当的个人防护(实验服、护目镜和手套)。对于本文未列出的废物处理程序,请查阅原始文献并咨询您的指导老师。

1. 碱金属

碱金属与水、常见的羟基溶剂、卤代烃等反应剧烈,因此在碱金属的淬灭反应中应尽量避免这些物质的存在。通常的方法是控制醇的滴加来实现碱金属的淬灭,而最终的醇碱溶液通常可以直接倒入盛有废溶剂的容器中。

1. 娜

金属Na用95%乙醇直接淬灭:1)将固体废Na浸泡在烃类(最好是矿物油)中,用锋利的小刀切成小块,避免新鲜剪切面暴露在空气中。2)淬灭过程在配有搅拌器、滴液漏斗、冷凝器和加热夹套的三颈圆底烧瓶中进行。将三颈圆底烧瓶抽真空,充入氮气,然后将切碎的钠块转入三颈圆底烧瓶中,按照1gNa加入%乙醇的比例,以一定的速度加入13mL,使其迅速回流。 (警告:生成的氢气有爆炸性,反应要在通风橱中进行,淬灭装置前要有挡板,并做好适当的防护措施,防止废气爆裂引起燃烧,另外搅拌装置必须是防火花型的。) 3) 一旦加入的乙醇量足够,应立即开启搅拌装置,边搅拌边回流,直至钠完全溶解。 4) 撤去热源,以一定的速度滴加等体积的水,确保不发生回流。 5) 待溶液冷却后,用6 M H2SO4 或HCl 中和。

2. K

K金属的淬灭步骤及注意事项与Na淬灭基本相同,只是K的淬灭比例为1g K对21mL低活性叔丁醇。(警告:K金属会形成爆炸性的过氧化物,切勿用刀子割掉K金属暴露在空气中形成的外层黄色氧化层;即使K浸在碳氢化合物中,也不建议割掉外层黄色氧化层,因为会增加爆炸的危险。)在K淬灭过程中,如果K溶解太慢,可将极低浓度(百分之几)的甲醇逐渐滴加到回流的叔丁醇中。可将覆盖有外层氧化层的钾球直接放入烧瓶中,用叔丁醇淬灭。由于表面积/体积比较低,这种淬灭需要较长的时间。

3. 李

与钠淬灭步骤类似,锂金属淬灭也采用95%乙醇。注意配比,1gLi需要用%乙醇处理,而且锂在95%乙醇中的溶解速度比钠慢。

2. 氢化物

4.

在装有LiAH4反应液的烧瓶中加搅拌器,逐渐加入乙酸乙酯。如果加入乙酸乙酯后混合物变得粘稠,难以搅拌,则继续加入适量乙酸乙酯。当含有乙酸乙酯的反应停止时,在搅拌的同时加入一定量的饱和NH4Cl溶液。这样,混合溶液将分为有机相和含有惰性无机固体的无机相。分离出上层有机相,作为可燃液体处理:下层水相作为水溶液废料处理。

5.硼氢化钠

硼氢化钠在水中很稳定,所以市场上出售的硼氢化钠都是12%的水溶液。

为了有效淬灭NaBH4,需向NaBH4固体或水溶液中加入足量的水,使其浓度低于3%。在氮气氛围下,一边搅拌,一边逐滴加入过量的稀乙酸水溶液。

6. KH 和 NaH

KH和NaH在干燥状态下容易自燃,因此可以购买分散在矿物油中的KH和NaH以避免自燃的风险。

干态或分散在矿物油中的 KH 和 NaH 的淬灭:1)加入足量的干烃溶剂(例如庚烷)使其浓度低于 5%,在氮气氛围下逐滴加入叔丁醇,并持续搅拌:2)然后逐滴加入冷水,使溶液分成两层。用易燃液体处理有机相:下层水相需要中和并作为水性废液处理

7. 氢化钙

CaH2 是本文讨论的氢化物试剂中反应性最低的,通常以粉末形式出售。

CaH2淬灭在氮气保护下进行,1g CaH2加25mL甲醇,持续搅拌,淬灭完成后,向搅拌好的甲醇钙糊状物中滴加等体积的水,混合溶液用酸中和,作为水溶液废液处理。

3. 路易斯酸和活性金属卤化物

8. 三氟化硼-乙醚

处理该试剂时,请佩戴橡胶手套和护目镜。

在通风橱中,将 BF3-Et2O 倒入一个大的蒸发皿中,小心地用多余的粉末覆盖 BF3-Et2O 或盖上盖子。当反应变得非常缓慢时,将混合物逐渐倒入一桶冷水中,并保持 24 小时。24 小时后,测量水溶液的 pH 值,必要时进行中和。然后将其丢弃在废液桶中。

9.卤化物(如TiCl4、SnCl4、ACl3、ZrCl4)

液态卤化物(例如 TiCl4、SnCl4)可以通过将其滴加到含有水的圆底烧瓶中并保持搅拌来淬灭(如果需要,可以使用冰水浴来控制反应放热)。

可以方便地将固体卤化物(例如 AICl3、ZnCl4)添加到含有水和碎冰的圆底烧瓶或烧杯中并保持搅拌,以进行淬灭。

最终将中和卤化物的酸性溶液丢弃到废液容器中。

10.卤化物和非金属酰卤

卤化物和酰卤,例如 PCl3、PC15、SiCl、SOCl 和 POCl3 是与水发生反应的化学物质。这些液体可以使用 2M NaOH 轻松水解。(警告:这些化合物对人体皮肤和呼吸道的刺激性比其他化学物质更大。因此,在淬灭这些化合物时需要良好的通风橱和皮肤保护装置。要更加小心,PCl3 在水解过程中可能会释放少量剧毒的 PH3 气体。)

S2Cl2 是特殊情况,其水解生成 Na2S 和 的混合物,因此水解产物需要进一步用次氯酸盐处理后丢弃在废液罐中。

这些化合物的固体(例如PCl5)在潮湿空气中容易凝结并产生烟雾。因此,不方便在三颈圆底容器中水解此类物质。处理方法是将它们加入到装有50%过量25M NaOH溶液和一半体积碎冰的烧杯或广口瓶中,并不断搅拌。如果碎冰融化,搅拌混合物达到室温,但固体仍未完全溶解,则需要蒸汽浴加热以完全淬灭这些化合物,中和最终的酸性溶液,并将其丢弃在废液桶中。

4. 酸和碱

考虑到酸碱中和后的产物(腐蚀性物质)经常会流入下水道,因此需要保证有毒废弃物质(如有毒金属离子)不能进入下水道。

11、大多数实验室都有废酸、废碱,因此最经济的解决办法是分别收集,然后相互中和。如需补充酸或碱,可用HSO4或HCl、NaOH或Mg(OH)2。

如果酸或碱浓度过高,应小心地将酸或碱倒入冷水中稀释至10%以下浓度,然后进行酸碱中和反应。必要时,可慢慢加入冷水冷却稀释中和产物。需保证进入下水道的中和产物浓度小于1%

5. 硫醇和硫化物

少量的硫醇和硫化物可用NaCO氧化成磺酸,淬灭此类物质时,若组分中含有能被次氯酸盐氧化的物质,则应相应增加次氯酸盐的用量。

硫醇

淬火工序:

1) 在通风橱中,将 500 mL(0.4 mol,过量 25%)市售 NacIo 漂白剂(525% Naclo)倒入配备搅拌器、温度计和滴液漏斗的 5 L 三颈烧瓶中。

2)室温下,将0.1mol硫醇逐滴加入搅拌的NaClO溶液中(固体硫醇可通过瓶颈逐渐加入搅拌的次氯酸钠溶液中:或预先将固体硫醇溶解于四氢呋喃或其他非氧化性溶剂中,再将此溶液逐渐加入搅拌的次氯酸钠溶液中(使用四氢呋喃等易燃液体可能会改变最终处理方法))。并用NaClO冲洗试剂瓶底部及滴液漏斗上残留的硫醇

3)加入少量硫醇后立即发生氧化,并伴有温度升高。加入10%硫醇后,如果反应还未自发开始,则停止加入硫醇,并将混合物加热至50°C以开始氧化反应。继续加入硫醇,直到清楚地观察到氧化反应已经发生。通过调节硫醇加入的速度将反应温度保持在45-50°C。如有必要,可使用冰浴来控制反应温度。通常加入甲醇需要15分钟。如果pH值低于6,则意味着形成了磺酸,需要加入一些NaOH或额外的漂白剂,因为次氯酸盐在酸性条件下会失活。

4)继续搅拌2小时,反应温度降至室温后可观察到混合物为澄清溶液或混有微量油状副产物,反应混合物直接丢弃于废液桶中,过量的未反应次氯酸钠无需进一步处理。

(注:NaClO溶液在储存过程中易变质,因此建议在淬火过程中使用新鲜配制的NaClO溶液。每升525%NaClO溶液中含有25克有效氯。NaClO溶液中有效氯含量的测定方法为:将10ml NaClO溶液稀释至100ml,再将10ml稀释液加入到1克KI和12.5ml 2M HOAc溶于50ml蒸馏水制成的溶液中。以淀粉溶液为指示剂,0.1N为滴定剂,1ml滴定剂对应35mg有效氯。5.25%浓度的NaClO约需7ml滴定剂。)

次氯酸钙(Ca(ClO)2)也可用作 NaClO 的替代品,在淬灭过程中所需的量较少。淬灭 0.1mol 硫醇:1) 室温下,将 42g(过量 25%)65% Ca(ClO)2(工业级)加入 200mL 水中并搅拌。可以观察到次氯酸快速溶解。2) 然后,按照上述淬灭程序,将硫醇加入新制备的 Ca(ClO)2 溶液中。

对于因硫醇污染而引起的实验室玻璃器皿、手和实验服的气味,请使用常用于尿布除臭的四烷基铵盐溶液。

6.硫化物

少量的硫化物( )和RSR可被氧化为砜(RSO2R')以消除其难闻的气味。猝灭这些化合物的方法与用次氯酸盐猝灭硫醇的方法相同。不同之处在于,用次氯酸盐猝灭这些化合物(硫化物,RSR')会产生不溶于水的砜,这些砜产物需要通过过滤去除。

可以使用少量无机硫化物(Na2S 或 KS)来淬灭这些化合物,其方式与次氯酸盐淬灭硫醇相同。

7. 酰卤及酸酐

酰卤、磺酰卤、酸酐等易与水、醇、胺等发生反应,因此不能将(酰卤、磺酰卤、酸酐)直接倒入装有水、醇、胺等废液的容器中。大多数此类化合物的淬灭方法是将其水解成低毒的水溶性产物。

RCOX、RSO2X或(RCO2O水解过程:

1)将配备搅拌装置、滴液漏斗和温度计的1L三口烧瓶放在通风橱中,加入NaOH溶液(1.5 mol,50%过量)。

2) 搅拌下逐滴加入少量该衍生物(如果该酸衍生物是固体,则可以通过三颈烧瓶的一个颈部加入少量)。

3) 通过温度的上升和酸衍生物的溶解来观察反应。 如果观察到反应已经发生,则继续以上述滴速加入酸衍生物,并确保反应温度不超过45°C: 如果观察到反应太慢,可能是由于化合物(例如对甲苯磺酰氯)的溶解性较差,因此需要预热混合物后再继续滴加更多的酸衍生物。 待最初加入的材料溶解后,再逐滴加入剩余的材料。

4)待溶液变澄清后,冷却至室温,用稀盐酸或硫酸中和至pH值为7,直接丢弃至废液桶中。

许多醛类物质对呼吸道有刺激性,其中甲醛和丙烯醛的毒性更大。醛类物质的消除方法是将其氧化为毒性较小且挥发性较小的羧酸。

8. 胺

酸性KMnO4可以有效猝灭芳香胺。另一种方法是用次磷酸(H3PO2)质子化(重氮化)猝灭芳香胺,但此方法比氧化更复杂。

淬灭步骤:1)将芳香胺和3L 1.7N H2SO4混合于5L反应瓶中;2)加入1L 0.2M KMnO4,室温下搅拌8小时。3)缓慢加入NaSO3固体,除去过量的KMnO4,直至溶液紫色消失。混合液可直接丢弃于废液桶中。

IX. 有机过氧化物和氢过氧化物

(警告:过氧化物极其危险。这些程序只能由合格的实验室人员执行。)可以通过经过活性氧化铝柱、用分子筛处理或用 FeSO4 还原将过氧化物从溶液中分离出来。虽然此过程可以去除溶剂中可生成过氧化物的主要危险过氧化物,但它无法去除可能以较小浓度存在的二烷基过氧化物。一些常用的过氧化物,如乙酰过氧化物、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢和二叔丁基过氧化物,其危险性远低于溶剂中形成的过氧化物。

使用氧化铝去除过氧化物

2 x 33 厘米柱中的 80 克 80 目活性氧化铝通常足以从 100-400 毫升水溶性或水不溶性溶剂中去除过氧化物。溶剂通过柱后应进行过氧化物检测。空气氧化形成的过氧化物通常会被氧化铝分解,而不是简单地被吸附。但是,出于安全考虑,最好用硫酸亚铁的稀酸溶液冲洗柱子,并将柱子中的废液丢弃。

使用分子筛去除过氧化物

将5g 48目活化的4A分子筛加入到100mL待处理的溶剂中,在氮气氛围下回流数小时,当分子筛从溶液中分离出来后,溶液中的过氧化物已与分子筛发生作用而被破坏。

用硫酸亚铁去除过氧化物

6g过氧化物,6mL浓硫酸,11mL水和L待处理的不溶于水的溶剂,搅拌直至检测不到过氧化物的存在,这需要几分钟的时间。二酰基过氧化物也可以用此试剂猝灭,也可以用亚硫酸氢钠、氢氧化钠和氨水猝灭。但由于二酰基过氧化物在水中的溶解度很低(如过氧化苯甲酰),猝灭反应速度很慢。更好的猝灭试剂是使用碘化钠或碘化钾的冰醋酸。

二酰基过氧化物的猝灭

对于0.01mol二酰基过氧化物,1)将0.(10%过量)KI或NaI溶于70mL冰醋酸中:2)室温下,慢慢加入0.01mol二酰基过氧化物,不断搅拌;3)可观察到溶液很快变黑(碘的生成),30分钟后将废液直接倒入废液桶中。许多二烷基过氧化物(ROOR,R=烷基)在室温下不易与硫酸亚铁、碘、氨水及以上试剂反应。通过修改上述与碘反应的步骤,也可实现该类过氧化物的猝灭。

二烷基过氧化物的猝灭

将1mL 36%(w/)盐酸作为促进剂加入上述乙酸/碘化钾溶液中,再加入0.01mol二烷基过氧化物,用蒸汽浴在半小时内将混合物加热至90-100℃,并在此温度下加热5小时。

10. 金属叠氮化物

众所周知,重金属叠氮化物非常易爆,必须由专人处理。本科实验教学中的试剂可生成叠氮化银(即雷汞)。叠氮化钠加热到接近分解温度(300℃)时易爆炸,应避免加热。不要将叠氮化钠排入下水道,因为叠氮化物可与下水道管道中的铅或铜发生反应,产生严重的爆炸事故。猝灭叠氮化物的方法是与亚硝酸反应。

用叠氮化钠淬灭

警告:此操作必须在通风橱中进行,因为它会产生有毒的 NO(氮氧化物)。

淬灭方法:1)将浓度不超过5%的叠氮化钠溶液加入到搅拌的

以及带有滴液漏斗的三口烧瓶;2)在搅拌过程中,按1g叠氮化钠与约7mL 20%亚硝酸溶液(40%过量)的比例将亚硝酸盐溶液加入三口烧瓶中;3)然后逐渐加入20%硫酸溶液,用石蕊试纸检查混合液是否呈酸性。(警告:加入试剂的顺序很重要,如果先加硫酸再加亚硝酸盐,会产生有毒且易挥发的叠氮酸。)4)当猝灭反应不再产生氮氧化物时,用碘化淀粉试纸测试酸液,若变蓝色,说明亚硝酸盐过量,叠氮化物已完全猝灭,混合液可直接丢弃到废液中

11. 金属催化剂

雷尼镍和铜催化剂

淬灭方法:1)将金属催化剂分散于水中;2)小心地加入稀HCl直至固体溶解;3)缓慢小心地加入NaOH溶液直至混合物呈中性。混合物可直接丢弃至下水道中。

Pd/C、W、Mo 催化剂

淬灭的方法是将其通过硅胶柱,最后与硅胶粉末一起作为废料处理。

铬、镉、锇

铬、镉、锇以及涂有这些金属的废料应单独收集并存放在合适的地方,并贴上标签。

氢键

使用不含汞的耗材和设备可以避免汞泄漏。不过,大多数汞泄漏并不构成高风险。

汞泄漏的初步应对措施是隔离泄漏区域并立即开始清理过程(清理过程中戴上防护手套)。清理工作应从收集汞滴开始:对于较大的汞滴,使用刮刀或一块纸板将它们聚集在一起,然后使用泵或其他设备去除大部分汞:对于较小的汞滴,使用湿毛巾将小滴聚集成大滴,或使用胶带将它们粘在一起。

也可以使用商业汞泄漏清洁海绵和泄漏控制套件。不建议使用硫磺处理汞泄漏,因为这样做效率低下,而且会产生废物处理问题。因此,汞应存放在高密度聚乙烯制成的厚壁瓶中。应使用适当的去污套件清洁被汞泄漏污染的台面和地板。

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