1  二硫化碳的性質(zhì)及危害

1.1  二硫化碳的性質(zhì)

    二硫化碳純品為清澈無(wú)色帶有芳香甜味的液體，工業(yè)品呈微黃色并有爛蘿卜氣味。分子量76.14，密度1.2632 g／cm³（20 ℃），冰點(diǎn)為－111.6 ℃，沸點(diǎn)46.3 ℃。本品在室溫下易于揮發(fā)，其蒸氣比空氣重2.62倍，能與空氣形成易爆混合物，爆炸上限及下限為50％和1％。CS₂液體屬于易燃、易爆化學(xué)品，能產(chǎn)生靜電引起爆炸，遇高溫、氧化劑有燃燒危險，受熱分解則放出有毒的SO_x煙霧，于130～140 ℃時(shí)可以自燃。本品易溶于酒精、苯和醚中，微溶于水。

1.2  二硫化碳的危害

    二硫化碳對環(huán)境的危害，二硫化碳在化學(xué)反應活性較低，但在平流層中易被氧化成二氧化硫，后者則是形成酸霧或酸雨的主要成分。因此二硫化碳對大氣環(huán)境所造成的危害是不容忽視的。

    二硫化碳對工業(yè)生產(chǎn)中也有很大的危害。由于二硫化碳緩慢水解生成硫化氫，腐蝕生產(chǎn)設備，同時(shí)毒害下游工業(yè)的催化劑，如合成甲醇、烷基化過(guò)程及合成氨等催化劑。這樣以來(lái)給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟損失。

    二硫化碳的吸入對人身體健康存在很大的危害。二硫化碳可通過(guò)呼吸和皮膚進(jìn)入人體，作用于人體的各種器官，危及人們身體健康。有報導指出二硫化碳可致胚胎發(fā)育障礙和子代先天缺陷，而且這種致畸作用可隔代遺傳。二硫化碳可經(jīng)呼吸道吸入體內。也可由消化道攝入或經(jīng)皮膚吸收。二硫化碳體內由血液中紅細胞和血漿吸收，并經(jīng)血液循環(huán)送至全身，很快溶解在脂肪和脂類(lèi)中，與氨基酸、蛋白質(zhì)結合，所以體內的二硫化碳大多存在于組織和器官中，血液較少。其體內若積較強。二硫化碳的毒性，因吸收途徑、接觸濃度和暴礴時(shí)間的不同而異。一般表現為神經(jīng)衰弱癥狀、多發(fā)性周?chē)�神�?jīng)炎、植物神經(jīng)功能紊亂和其他如性欲減退、婦女月經(jīng)不調、早產(chǎn)、流產(chǎn)及眼部疾患等。急性中毒癥狀一般為神經(jīng)麻痹，乃至昏迷、甚至呼吸衰蝎。二硫化碳具有致癌和致突變性的作用目前尚未見(jiàn)報道。但有實(shí)驗證明，在硫化氫和二硫化碳低濃度聯(lián)合染毒時(shí)，大鼠呈現弱致崎作用。

2  二硫化碳的脫除方法

    脫除二硫化碳的方法分為干法脫硫和濕法脫硫。濕法脫硫可分為物理脫硫和化學(xué)脫硫，兩種方法流程類(lèi)似，均采用吸收再生模式，吸收劑吸收或與天然氣中含硫組分反應，富液到再生塔再生出吸收劑后循環(huán)使用；但需不斷補充脫硫劑，裝置重設備多，能耗大，流程復雜，生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的脫硫劑廢液需要處理，適用于處理量大、氣體含硫量高且脫硫精度要求不高的物料。一般情況下進(jìn)料含硫量在60 mg／m³以上，脫硫后天然氣含硫量一般仍在10 mg／m³以上。目前對于二硫化碳的濕法脫除是較為古老乙醇胺脫硫的方法，CS₂易與乙醇胺生成降解產(chǎn)物，此產(chǎn)物在乙醇胺的再生溫度下不能分解，將導致乙醇胺的量不斷減少，即此種方法對于CS₂的脫除并不有效。應用更為廣泛的還是干法脫二硫化碳。在干法脫二硫化碳中，常用的方法有吸附法、化學(xué)轉化吸收、催化加氫、催化水解的方法。下面主要介紹干法脫除二硫化碳的方法。

2.1  吸附法

    吸附法脫除二硫化碳中一般使用的是活性碳、活性碳纖維（ACF）以及樹(shù)脂等。二硫化碳蒸汽在不同ACF上靜態(tài)及動(dòng)態(tài)吸附的行為是以氣相界膜外擴散為主，吸附行為均為物理吸附，即低溫有利于吸附，吸附量與吸附劑比表面及微孔體積相關(guān)聯(lián)。但吸附作為一種手段，只是將二硫化碳轉移到了吸附劑上，并未將二硫化碳真正消除，在進(jìn)行后處理時(shí)，即將二硫化碳洗脫、冷凝分離過(guò)程中，很容易引起二次污染。

    王亞寧等采用XDA－1樹(shù)脂吸附固定床工藝分別處理CS₂飽和水溶液和含CS₂的空氣，探索出一種簡(jiǎn)便高效、兼顧環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的CS₂飽和水溶液和含CS₂空氣的資源化處理新工藝。在室溫、氣體流速為600 BV／h的條件下，XDA－1樹(shù)脂對空氣中CS₂的吸附效率為63.9％～90.0％，對CS₂的吸附量可達28.0～36.8 mg／mL。XDA－1樹(shù)脂對水中微量CS₂的吸附能力極強，即使在很高的流速下，樹(shù)脂吸附效率仍可達到86.4％～98.8％。

2.2  化學(xué)轉化吸收法

    化學(xué)轉化吸收法通過(guò)化學(xué)反應把二硫化碳轉化吸收從而到達脫除的方法。例如湖北省化學(xué)研究院開(kāi)發(fā)研制的MZX高溫有機硫轉化吸收型精脫硫劑，MZX精脫硫劑采用多種金屬氧化物復合，添加一定比例的粘合劑擠條成型后，再浸漬活性組分經(jīng)干燥焙燒而成。MZX精脫硫劑可以有效地降二硫化碳轉化并脫除，使用溫度為350～450 ℃。同時(shí)湖北省化學(xué)研究院開(kāi)發(fā)研制的EZ－2寬溫氧化鋅精脫硫劑，是通過(guò)：

    2ZnO＋CS₂＝2ZnS＋CO₂

    反應將二硫化碳轉化吸收的，并且可在常溫～400 ℃的寬溫區下使用。EZ－2寬溫氧化鋅精脫硫劑的反應速度快，脫硫精度高，能脫有機硫（二硫化碳），操作簡(jiǎn)單，使用方便，有效地保護了下游對硫敏感的催化劑，解決了設備硫腐蝕和高效催化劑中毒問(wèn)題，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。KDS－I型吸收劑是可在常溫常壓下脫除二硫化碳的轉化吸收脫硫劑，此脫硫劑是由胺負載到硅酸鈣載體上制備的，在溫度45 ℃的條件下，KDS－I型吸收劑對二硫化碳的脫除率可達70％以上。

2.3  催化加氫法

    催化加氫法是基于在一定的壓力和溫度下進(jìn)行催化加氫。催化加氫脫硫劑是采用具有加氫功能的物質(zhì)，作為活性組分浸漬到Al₂O₃或者Al₂O₃／SiO₂載體上構成加氫催化劑。活性組分主要有WNi，MoNi，MoCo，MoCoNi，WmoNi，WmoNiCo等，有時(shí)摻入少量P，B，F等助劑。催化加氫法主要用來(lái)脫除機硫化合物，包括硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩、苯并噻吩（BT）、二苯并噻吩（DBT）及其衍生物等。

    脫除二硫化碳是在300～400 ℃用CO－MO／Al₂O₃催化劑通過(guò)加氫生成H₂S，發(fā)生反應：

    CS₂＋4H₂＝CH₄＋2H₂S

    再串聯(lián)固定床反應器脫除硫化氫。

2.4  催化水解法

    催化水解二硫化碳在反應溫度200～300 ℃進(jìn)行，能耗相對較低，副反應少。二硫化碳在催化劑上水解轉化為硫化氫，然后硫化氫被氧化鐵或活性炭脫硫劑吸附脫除。水解催化劑通常采用活性氧化鋁。堿性有利于二硫化碳的水解，堿性中心在催化作用中占非常重要的地位。

    王麗等對低溫下催化水解－氧化耦合一步法脫除二硫化碳的可行性進(jìn)行了研究。探討在降低二硫化碳的水解溫度的同時(shí)，并將生成的硫化氫脫除。二硫化碳催化水解－催化耦合反應的反應式如下：

    CS₂＋H₂O＝COS＋H₂S

    COS＋H₂O＝CO₂＋H₂S

    H₂S＋1／2O₂＝H₂O＋S

    H₂S＋2O₂＝H₂SO₄

    整個(gè)反應的宏觀(guān)歷程可表述為：

   

    王麗等通過(guò)研究得出此方法在低溫（100～130 ℃）是可行的。

3  脫除二硫化碳的前景與展望

    現有的各種二硫化碳的脫除方法都存在一些不足。催化加氫和催化水解對二硫化碳的脫除都需要兩步完成，而且要在高溫條件下，這樣不僅工序復雜而且投資大。吸附法則需要后處理，將導致二次污染。更重要的是各種脫硫劑的負荷都比較低。綜合上面提到各種問(wèn)題，需要開(kāi)發(fā)一種低溫下的一步法脫除二硫化碳的脫硫劑，王麗等在此領(lǐng)域進(jìn)行了探討，但仍然存在負荷低的問(wèn)題。因此在此領(lǐng)域開(kāi)發(fā)一種操作簡(jiǎn)便，能耗小和負荷高的脫硫劑是有很大的發(fā)展前景。