磷烷毒性与解毒概述

2010-07-26王东凯张宏伟任立伟

黑龙江科学 2010年6期

王东凯，张宏伟，任立伟

（黑龙江省对俄工业技术合作中心，黑龙江哈尔滨，150090）

磷烷的毒性与特性：

磷烷（磷化氢），分子式：PH3。无色，有介子气味的气体，相对密度：1.15；熔点：-132.5℃；沸点：-87.7℃；引燃温度：100℃；临界温度：51.3℃；饱和蒸汽压：53.32kPa(-98.3℃)；爆炸极限：1.3～98（体积百分比）。微溶于水，水溶液呈弱碱性；不溶于热水，溶于乙醇、乙醚。

接触磷烷液体可引起冻伤，吸入可引起下列症状：头痛，恶心，呕吐，食欲不振，贫血，腰痛，呼吸困难，肺水肿，心动过速，神经错乱，昏迷甚至死亡，尿液呈黑色，皮肤变成青铜色。暴露于该气体250ppm浓度下，几分钟内就可导致死亡。磷烷可溶于血液，能引起红细胞损伤，患尿血症和肾功能病症，也可影响脾脏增大，骨髓增生，心肌损伤。

磷烷生产企业对磷烷的毒性必须有充分的理解并掌握解毒方法。

清除磷烷中杂质的工艺过程包括两个阶段，预先净化从气体混合器的集气管中导入到吸附器Ⅰ气流中较浓的氢化物。从混合气的控制板出来的空气和通过真空泵后出来的气流直接导向吸附塔Ⅱ。第二阶段是从吸附器I出来的剩余气体进入该管路预先净化出氢化物的气体内氢化物中的杂质含量不超过5.0×10-6%,（体积比）。

磷烷和高锰酸钾间发生反应如下：

3PH3+4KMnO4+8H2O→

3H3PO4＋4MnO2＋4KOH+6H2

可采用纯度不小于99.3%（质量百分数）高锰酸钾粉末，氯化物含量可允许不大于0.02%,硫酸盐不大于0.15%（质量百分数）来配置溶液。洁净的吸收液高锰酸钾质量百分数2.0%。

1 高锰酸钾水溶液的配制

为了确定吸收溶液启动级别必须配制草酸钠溶液作为标准。草酸钠的标准反应必须加热并使它保持在150～200℃下40～60min，然后在硫酸干燥器中冷却。称出6.7gNa2C2O4(浓度100%)，并使试剂溶解在硫酸的水溶液中（根据1:7体积比）。同时草酸钠溶液放在计量瓶中并放入一定量的硫酸溶液。

在配制好草酸钠溶液20mL后，把它小心倒入300mL锥形瓶。在温度60～80℃从吸附器或吸收塔中取出用于分析的高锰酸钾溶液样品进行滴定。被滴定的液体出现粉白色，滴定过程结束。此后由下列表达式可确定溶液的效果：

№：设备（吸附器或吸附踏）中高锰酸钾水溶液的效果；

f:草酸钠溶液的浓度№/10；

V:取出的草酸钠溶液的体积等于20mL；

Y:滴定消耗的高锰酸钾水溶液的体积，mL。

在确定溶液效力时，如采用上述方法将确定它起作用低于0.18，必须把吸收液替换成新配制的。为此采用的高锰酸钾水溶液通过球形阀1-3或1-4从吸附器或吸附塔相应放入专用的密封箱中。然后溶液在200L蒸发器中浓缩。往该容器中注入大约150L的废液并供用于加热的蒸气。在这种情况下溶液中的水将汽化，溶液将变得更浓。

当蒸发器中溶液变为40L时，重新补充废液到150L。这种操作重复到8次后停止供气，蒸发器内剩余的液体冷却到周围环境的温度。以后剩余的液体运到相应单位保存。

2 吸收液的配制

吸收液是一种含高锰酸钾约为2%(质量百分比)水溶液。溶液是按如下顺序配制的：

（1）称取用于吸附器的高锰酸钾粉末13kg，用于吸收塔的高锰酸钾粉末12kg。

（2）往吸附器和吸收塔注水到接近工作液面的一半。

（3）往与设备相连的专用套筒里注入温度为30～40℃的水。

然后在里边加足必需量的高锰酸钾粉末并搅拌使之溶解。高锰酸钾的溶解程度取决于水温，有下列数值（质量百分比）：

在水温30℃时，8%；

在水温40℃时，11%；

在水温50℃时，15%。

（4）往相应设备（吸附器或吸附塔）中注入吸收剂，注意不要使高锰酸钾固体颗粒掉入该设备中。

（5）吸收剂的溶解阶段和重复注入阶段使所有称出的高锰酸钾都溶解并注入相应的设备中。

（6）往吸附器或吸收塔中注入水到工作液表面，在这种情况下溶液中吸收物质的浓度大约为2.0%(质量百分比)。

3 解毒装置工作前的准备

解毒装置的设备组成：吸附器Ⅰ，吸附塔Ⅱ，循环泵Ⅲ和通风机Ⅳ。

吸附器Ⅰ用于除去来自气体混合器的集气管排出的气流中的氢化物。在该气流中氢化物的最大的浓度允许达到0.1%（体积比）。设备的壳体是由不锈钢制成的。为了加速吸附器内氢化物氧化过程，在它的底部设有转子-喷射器，它在电动机的带动下高速运动。在吸附器内允许的最大工作压力不超过2000毫米水柱。净化气体的产率为50m3/h。

吸附塔（吸收塔）Ⅱ用于净化从气体混合器的控制板进入的空气流、通过真空泵排放的气体及预先在吸附器Ⅰ净化除去氢化物的剩余气体中的氢化物（砷化氢和磷化氢）。吸收塔的壳体由不锈钢制成。在吸收塔的上部分装备有三个百叶窗式接触盘。在设备净化气体的产量最大达4000m3/h情况下，通过盘缝隙气体的速度为15m/s。允许的最大工作压力不应超过2000mm水柱。吸收塔的上部分和下部分压力表读数间的压力差距不应超过190mm水柱。

借助离心式循环泵Ⅲ吸收液喷洒到接触盘上。增压的最大工作压力不应超过1.0kgf/cm2。循环泵供给吸收液的量为8m3/h。

通风机Ⅳ用于除去吸附塔中的气流并把它排放到大气中。通风机Ⅳ的所有基本部件都由不锈钢制成。在入口的压力为-240mm水柱及来自机组出口压力为250mm水柱时，通风机的抽气量为4000m3/h。通风机上出入口剩余气体的压力差最大允许的范围是490mm水柱。

上述所有设备（除通风机外）都装配在总的框架上，由解毒室内的控制台来控制。

来自气体混合器集气管的气体通过球形阀进入吸附器Ⅰ的下剖面，进入倒转碗形式的转子-喷射器，并以高速旋转。通过碗的边缘流出的气体在转子表面形成了气层并靠高速旋转逐渐得到小气泡，这更有利于促进气体与溶液的接触。在通过设备Ⅰ后氢化物的含量不超过5.0×10-6%（体积比）。

由于在吸附器Ⅰ工作过程吸收液逐渐消耗，因此必须定期补充它。在设备Ⅰ液位的监测是借助液位指示器和当液位降低到允许值时设备发出的光信号实现的。与废气一起损失的水通过供技术水的线路上的开关来补充。

来自吸附器Ⅰ上部分预先净化的气体沿着带有节气门的管路进入吸附塔Ⅱ进行最后净化除去氢化物。该气流是与从气体混合控制板出来的通风空气及通过真空泵后的气流一起进入吸收塔。

从气体混合器出来的空气、通过真空泵排放的气体及剩余气体从吸附器Ⅰ出来后被通风机Ⅳ抽出进入吸附塔Ⅱ三个集气盘中下面的一个内。与普通的帽形或筛形盘不同之处是吸附塔Ⅱ的盘是组合结构。对于盘的元件采用的是拉长的“Г”字母形式的造型的材料。所有盘的元件都固定在支持芯轴上并借助专用拉杆可以转动一定的角度，根据负载拉杆保证所有元件同步转动。所有调节都是根据气流量自动调节的。盘的这种结构特点使气体和液体在气流量较大变换范围内能有效接触。

借助循环泵Ⅲ来喷洒接触盘的吸收液注满了吸附塔Ⅱ的下部分。泵制成完全密封的，因为电机处于泵的内壳体，这样可充分防止吸收液泄漏的可能。喷洒吸收塔的吸收剂流量靠装在泵的吸入管上的球型阀的开启来调节并借助流量计来监控。在正常状态下在循环泵工作时泵的输出量应该是可调节的，应使吸收液的供给速度在7.5～8.0m3/h范围。

为防止来自吸附塔的吸收液液滴被带走，在它的上部装有液体分离器。随排出气体损失的水分通过带浮子的传动机构的球形阀来定期补充，该传动机构直接装在供技术水的截止阀1-2后的塔上。借助直接装在吸附塔壳体上的液面计保证监测吸收液液面。在设备Ⅱ中剩余气体的压力及元件接触盘和液体分离器的阻力值由指示值来调控。吸附塔内的压力落差应在150～190mm水柱。

通风机Ⅳ保证空气从气体混合器的控制板中强制抽出，并克服吸附器Ⅰ，吸附塔Ⅱ内的阻力。来自设备Ⅱ上部分的剩余气体预先通过用于调节通风机流量的活门吸到通风机中。通过通风机后剩余气体排到大气中。在通风机的出入口设有用于确定通过通风机前后的气体的差动压力。该仪器的读数的差值应为490mm水柱。

在气体混合气通风机排放到大气中的排放管上应设有气体选择器并把气体供给气体信号器，以便发现氢气的泄漏并防止产生危险的爆炸浓度。在通过通风机后的空气中氢气的浓度达到相应的最低的爆炸极限浓度时，气体信号器启动在控制测量仪器的控制板上发出光和声音信号。

在吸附器和吸附塔中高锰酸钾水溶液的效果随着它的使用逐渐降低。因此需定期每月不少于两次分析两个设备中的溶液，按照下述方法确定它的启动级别。