二硫化碳（別稱：二硫化碳素，英文名：carbon disulfide)，化學(xué)式為CS2，是一種易燃易爆且有毒的無機化合物，常溫下為無色透明液體，純品二硫化碳具有類似氯仿的芳香味，工業(yè)品因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)黃色并有惡臭。二硫化碳極易揮發(fā)，腐蝕性強，露光易變質(zhì)，電導(dǎo)率低，幾乎不溶于水，但能與脂肪、苯、乙醇、醚及其他多種有機溶劑混溶。
二硫化碳極易被引燃，燃燒時冒青色火焰，生成有毒的二氧化硫氣體。二硫化碳遇光受熱易分解，可與水、氫氧化鉀、二氧化硫、氨等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，也可同過渡金屬絡(luò)合物發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的絡(luò)合物。
二硫化碳是一種用途較廣的溶劑，用于制造人造絲、殺蟲劑、促進劑等，同時也在粘膠纖維生產(chǎn)、玻璃紙和四氯化碳制造、橡膠硫化、石油精煉、谷物熏蒸等領(lǐng)域有應(yīng)用，是重要的化工和農(nóng)業(yè)原料。但是，二硫化碳排放到大氣環(huán)境中，會對環(huán)境和生物造成非常嚴重的污染和危害。二硫化碳是一種廣泛性的酶抑制劑，具有細胞毒作用，可破壞細胞的正常代謝，干擾脂蛋白代謝而造成血管病變、神經(jīng)病變及全身主要臟器的損害。長期密切接觸二硫化碳會導(dǎo)致慢性、急性中毒，對人體神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等產(chǎn)生巨大危害。
發(fā)展歷史
1796年，德國化學(xué)家蘭帕迪烏斯（Wilhelm August Lampadius，1772-1842）加熱濕潤的炭和黃鐵礦，首次發(fā)現(xiàn)了二硫化碳。他發(fā)現(xiàn)這是一種含硫非常高的液體，且非常容易揮發(fā)，便稱之為“酒精硫”（alcohol of 硫）。蘭帕迪烏斯懷疑這種液體是硫和氫組成的化合物，但他無法確認其成分。
1813年，瑞典化學(xué)家永斯·貝采利烏斯（J?ns Jacob Berzelius，1779-1848）和瑞士化學(xué)家亞歷山大·馬塞特（Alexander Marcet）的團隊分析確定了二硫化碳的結(jié)構(gòu)組成，確定化學(xué)式為CS2。
1850年末，世界各地開始出現(xiàn)起因不明并且奇怪的神經(jīng)和精神病患者的案例，自此二硫化碳的毒性逐漸被發(fā)現(xiàn)。1856年和1863年分別有24例二硫化碳中毒和80多例“二硫化碳神經(jīng)癥”被報道。1886年，英國也報道了慢性中毒病例。1899年，德國硫化車間發(fā)生了二硫化碳中毒，事件中的50例精神病引起公眾輿論。二十世紀初，當(dāng)美國也報道出此類病例時，人們認識到必須改善工作地點的衛(wèi)生環(huán)境。于是由于硫化過程引起的首次二硫化碳中毒的流行病調(diào)查于20世紀初完成。
同時段，粘膠纖維工業(yè)開始發(fā)展，并且迅速擴大。1916年，日本創(chuàng)建了粘膠纖維工業(yè)，于1929年報道了第一例二硫化碳中毒，隨后其他中毒案例也有報道，同時美國也有許多案例發(fā)生。1941年，美國標準協(xié)會采納了二硫化碳的工業(yè)閾值為20ppm。當(dāng)工業(yè)采取此標準后，嚴重中毒的發(fā)病率下降。然而，二次世界大戰(zhàn)期間，粘膠纖維工業(yè)擴大且衛(wèi)生條件惡化，嚴重中毒案例頻繁出現(xiàn)，主要來自意大利，比利時等國家。二次世界大戰(zhàn)后，粘膠纖維工業(yè)傳到發(fā)展中國家，許多不同程度的中毒案例也開始出現(xiàn)。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
二硫化碳是無色透明液體，純品具有類似三氯甲烷的芳香味，工業(yè)品因含有雜質(zhì)而帶黃色并有惡臭，有爛蘿卜氣味。其分子量為76.14，密度1.26g/cm3（20°C），熔點-112 至 -111 ℃，沸點46.3°C，水溶性: 2.9g/L(20℃)，但能與脂肪、苯、乙醇、醚及其他多種有機溶劑混溶。
二硫化碳極易揮發(fā)，腐蝕性強并且有毒。二硫化碳電導(dǎo)率低，在流動和攪動時會有靜電積蓄；臨界溫度為279°C，臨界壓力7.90MPa，爆炸極限很寬，為1%-50%，最大爆炸壓力為0.76MPa；閃點-30°C，引燃溫度90°C，最小引燃能為0.009mJ，燃燒熱為1030.8kJ/摩爾。二硫化碳蒸汽比重為2.62。由于二硫化碳蒸汽比空氣重，所以其蒸汽能沿地面擴散到相當(dāng)遠處，遇明火會返燃。
二硫化碳的結(jié)構(gòu)式為S=C=S，分子結(jié)構(gòu)圖如下：
化學(xué)性質(zhì)
二硫化碳露光易變質(zhì)，生成褐色絮狀沉淀，臭味增加，且極易被引燃，燃燒時冒青色火焰，生成有毒的二氧化硫氣體。此外，二硫化碳在一定條件下可與水、單質(zhì)溴、氨、氫氣、氯、氫氧化鉀、二氧化硫，以及過渡金屬配位化合物等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
水解反應(yīng)
二硫化碳在一定條件下可發(fā)生水解反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)式如下：
氧化反應(yīng)
二硫化碳對著火高度敏感，閃點極低，其蒸汽可由暖氣管的熱量甚至燈泡的熱量引燃，燃燒時產(chǎn)生大量有毒的二氧化硫和一氧化碳氣體，化學(xué)反應(yīng)式如下：
氧氣充足的情況下，則會生成二氧化碳，化學(xué)反應(yīng)式如下：
此外，二硫化碳和單質(zhì)溴、水在一定條件下，可以生成硫酸、二氧化碳和溴化氫，化學(xué)反應(yīng)式如下：
還原反應(yīng)
二硫化碳和氫氣在一定條件下可以生成硫化氫和甲烷，化學(xué)反應(yīng)式如下：
分解反應(yīng)
二硫化碳在空氣中會逐漸氧化而顯黃色，并產(chǎn)生臭味，受日光作用會發(fā)生分解，光照條件下反應(yīng)式如下：
結(jié)晶反應(yīng)
二硫化碳在低溫條件下，與水生成結(jié)構(gòu)為2CS2·H2O的晶體。
與氫氧化鉀反應(yīng)
二硫化碳可與氫氧化鉀作用，化學(xué)反應(yīng)式如下：
與二氧化硫反應(yīng)
二硫化碳與過量的二氧化硫混合，且在較高的反應(yīng)溫度下可生成單質(zhì)S，化學(xué)反應(yīng)式如下：
與氨和胺類物質(zhì)反應(yīng)
二硫化碳可與氨迅速的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)式如下：
絡(luò)合反應(yīng)
二硫化碳（CS2）可同過渡金屬配位化合物發(fā)生反應(yīng)，比如CS2可以同鉑苯乙炔絡(luò)合物和烯丙基絡(luò)合物制得相應(yīng)的（η2-CS2）絡(luò)合物，其中和鈮烯丙基絡(luò)合物反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式如下：
氯化反應(yīng)
將二硫化碳通入到干燥的氯中，在催化劑碘或者鐵的作用下，可以制得四氯化碳。
毒性
中毒機制
脂質(zhì)代謝影響
二硫化碳具有脂溶性，可溶于類脂質(zhì)中形成穩(wěn)定的化合物，可直接作用于神經(jīng)系統(tǒng)，發(fā)生毒害作用。嚴重接觸二硫化碳的工人血清中，脂化膽固醇含量升高。
維生素代謝影響
二硫化碳急性中毒選擇性地損害中樞和周圍神經(jīng)組織，特別是腦干和小腦。由于急性血管肌肉痙攣，以致于延髓生命中樞也會受到損害，其中毒機理有人通過實驗，觀察到二硫化碳代謝物中的二硫代氨基甲酸酯能與維生素B6結(jié)合，致維生素B6失去活性，使以維生素B6為輔酶的一些酶如轉(zhuǎn)氨酶等受抑制，造成細胞功能代謝紊亂，從而發(fā)生多發(fā)性神經(jīng)損傷。
兒茶酚胺代謝受損
部分研究表明二硫化碳能與微量金屬離子如銅，鋅等結(jié)合，如二硫代氨基甲酸與多巴胺-β-羥化酶中銅離子結(jié)合，使此酶失去活性，多巴胺量增加，而兒茶酚胺量減少，這可能就是造成中毒時神經(jīng)系統(tǒng)損害的機制。還有研究認為，二硫化碳是一種廣泛的的酶抑制劑和細胞毒，可破壞細胞的正常代謝，干擾脂蛋白代謝而造成血管病變、神經(jīng)病變及全身主要臟器的損害，可能由于二硫化碳抑制單胺氧化酶的活性，使兒茶酚胺代謝紊亂。
吸收與代謝
長期密切接觸二硫化碳會導(dǎo)致以神經(jīng)系統(tǒng)改變?yōu)橹鞯娜硇约膊《喟l(fā)生慢性中毒。二硫化碳通過呼吸道后進入人體內(nèi)，吸入的二硫化碳有40%被吸收。吸收的二硫化碳有10%-30%從呼氣中排出，70%-90%在體內(nèi)轉(zhuǎn)化，以代謝產(chǎn)物的形式從尿中排出，以原形從尿液中排出不足1%，也有少量從母乳、臍帶血、唾液和汗液中排出。二硫化碳還可以透過胎盤屏障。其中，2-硫代噻唑烷4-羧酸（TTCA）是二硫化碳經(jīng)P450活化與還原型谷胱甘肽結(jié)合形成的特異性代謝產(chǎn)物，可作為二硫化碳的生物學(xué)檢測指標。
急性中毒
若短時間內(nèi)吸入高濃度（3000-5000mg/m3）的二硫化碳，可出現(xiàn)明顯的神經(jīng)精神癥狀和體征，如明顯的情緒異常改變，出現(xiàn)妄、狂躁、易激怒、幻覺妄想、自殺傾向，以及記憶障礙，嚴重失眠、噩夢、食欲喪失、胃腸神經(jīng)官能癥、全身無力和性功能障礙等。極重時，由于腦水腫，會出現(xiàn)昏迷、肌肉痙攣、甚至死亡。
慢性中毒
神經(jīng)系統(tǒng)
二硫化碳會導(dǎo)致中樞和外周神經(jīng)損傷，輕者表現(xiàn)為易疲勞、嗜睡、乏力、記憶力減退，嚴重者出現(xiàn)神經(jīng)精神障礙。外周神經(jīng)病變以感覺運動功能障礙為主，常由遠及近，由外至內(nèi)進行性發(fā)展，表現(xiàn)為感覺缺失、肌張力減退、行走困難、肌肉萎縮等。長期接觸二硫化碳可致警覺力、智力活動、情緒控制力、運動速度及運動功能的障礙。
心血管系統(tǒng)
二硫化碳接觸者中心肌缺血死亡率增高，與中毒性心肌炎、心肌梗死可能存在聯(lián)系，也有視網(wǎng)膜動脈瘤、全身小動脈硬化等影響。
視覺系統(tǒng)
二硫化碳可造成眼底形態(tài)學(xué)改變、灶性出血、滲出性改變、神經(jīng)性萎縮、球后視神經(jīng)炎等病癥，同時，色覺、暗適應(yīng)、瞳孔對光反射、視敏度，以及眼瞼、眼球能動性等均有改變。眼部病變?nèi)匀豢赡茏鳛槁远蚧级咀饔玫脑缙跈z測指標。
生殖系統(tǒng)
二硫化碳慢性中毒可導(dǎo)致女性月經(jīng)周期異常，周期紊亂、排卵功能障礙、流產(chǎn)或先兆流產(chǎn)的發(fā)生率增加。男性性功能出現(xiàn)障礙，性功能減退，甚至出現(xiàn)陽痿[wěi]，及精子數(shù)目、形態(tài)、功能出現(xiàn)異常。CS2可導(dǎo)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。
制備方法
天然氣法
用天然氣生產(chǎn)二硫化碳的工藝分為催化法和非催化法兩類，而非催化法又分低壓非催化法和高壓非催化法兩種。
傳統(tǒng)的催化法工藝中，將熔融的硫在汽化器中氣化成硫蒸汽，將預(yù)先干燥過的天然氣預(yù)熱到650°C后，與硫蒸汽混合進入反應(yīng)器，在反應(yīng)器中經(jīng)催化反應(yīng)生成二硫化碳和硫化氫，其中催化劑通常使用硅膠或活性氧化鋁球，化學(xué)反應(yīng)式如下：
由于催化法中的催化劑經(jīng)常會因為天然氣中所含雜質(zhì)烴類的裂解結(jié)焦，使生產(chǎn)受到影響，因此現(xiàn)在普遍改用非催化法生產(chǎn)。非催化法的工藝與以上催化法工藝類似，流程中的反應(yīng)器改為非催化反應(yīng)器，將吸收和解吸塔換成硫化氫加壓分凝器。高壓非催化法效率比低壓非催化法高，但是裝置投資也更高，因此采用低壓非催化法相對較多。這3種工藝生產(chǎn)二硫化碳的工藝情況如下表。
以天然氣中的乙烷為原料，在高溫及加壓與氣相硫反應(yīng)也可制得二硫化碳，其反應(yīng)式如下：
木炭硫黃法
此法根據(jù)不同的加熱方式，可分為外熱式鐵法和內(nèi)熱式電爐法兩類。一般采用三相電爐法。電爐法將木炭于800°C直接焙燒除去水分和有機化合物后間斷加入電爐，熔融硫黃連續(xù)加入電爐內(nèi)與灼紅木炭在1000°C左右進行反應(yīng)，生成的二硫化碳經(jīng)除硫、冷凝得到粗制品，再經(jīng)精餾、冷凝，制得二硫化碳成品，其反應(yīng)式如下：
純化方法
市售二硫化碳常含有硫化氫、硫磺和硫氧化碳等雜質(zhì)而有惡臭味，可用純化方法提純。實驗室純化二硫化碳時，若是對二硫化碳純度要求不高的實驗，在二硫化碳中加入少量無水氯化鈣干燥幾小時，在水浴加熱蒸餾收集即可。如需要制備較純的二硫化碳，在試劑級的二硫化碳中加入0.5%高錳酸鉀水溶液洗滌三次，除去硫化氫。再用汞不斷振蕩以除去硫，最后用2.5%硫酸汞溶液洗滌，除去所有的硫化氫，洗至沒有惡臭為止，再經(jīng)無水氯化鈣干燥，蒸餾收集餾分。
應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)領(lǐng)域
二硫化碳溶解能力很強，是堿性纖維素、碘、溴、硫、白磷、脂肪、蠟、樹脂、橡膠、樟腦等的良好溶劑。橡膠工業(yè)硫化時，二硫化碳可作為氯化硫的溶劑。二硫化碳可用作檢驗伯胺、仲胺及α-氨基酸、測折射率、色譜分析的溶劑，也可用于從亞麻仁、橄欖果實、獸骨、皮革和羊毛中提取油脂，還可用作航空的潤滑劑。
二硫化碳主要用于生產(chǎn)人造粘膠纖維（人造棉、人造毛）和粘膠薄膜（賽璐玢，即玻璃紙），還用以制造四氯化碳、二硫代氨基甲酸銨、黃原酸酯、浮選礦劑、溶劑和橡膠硫化劑。生產(chǎn)粘膠纖維時，二硫化碳與堿性纖維素反應(yīng)，生成纖維素磺原酸酯和三硫碳酸鈉，粘膠漿經(jīng)紡絲槽噴成粘膠絲，通過硫酸凝固，并釋放出多余的二硫化碳。玻璃紙的生產(chǎn)程序與此大致相似，只是在最后階段將粘膠漿噴制成紙樣薄膜，再經(jīng)脫硫、漂洗、酸洗、丙三醇增塑等一系列生產(chǎn)程序而制成玻璃紙成品。
由二硫化碳制造的硫氰[qíng]胺酸（NH4SCN），是氨處理系統(tǒng)中設(shè)備和管道的優(yōu)良防腐蝕劑。另外，二硫化碳在石油精煉、石蠟溶解等也有應(yīng)用，是重要的化工原料。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
二硫化碳可應(yīng)用于谷物及土壤熏蒸中。二硫化碳滲透性較強，可作為熏蒸劑，易被倉庫和糧堆的糧食和其他物品所吸附，但也比較容易散出。熏蒸原糧、成品糧時，殺蟲效果中等，可殺蟲卵，也是良好的殺螨劑；熏蒸蘋果時，可有效防治桃蛀果蛾和梨園介殼蟲，也可熏蒸處理休眠期塊莖、鱗莖、塊根、果樹和葡萄苗木，且對塊莖、鱗莖、塊根、水果等比較安全；土壤熏蒸可殺線蟲和地下害蟲。二硫化碳對棉、麻、絲織物及紙張顏色無不良影響，不腐蝕金屬，也不影響干燥種子發(fā)芽。
此外，二硫化碳可制造氯甲硫醇（Cl3S-SCl）中間體，用于生產(chǎn)農(nóng)用殺蟲劑。
安全事宜
環(huán)境來源與危害
二硫化碳廣泛存在于大氣環(huán)境中，來源可分為自然源和人為源。自然源自于火山噴發(fā)、沼澤等陸地、海洋的釋放。人為源主要來自工業(yè)廢氣的排放，廣泛存在于煤氣、焦?fàn)t氣、水煤氣、煉廠氣、天然氣、克勞斯尾氣以及其他化工行業(yè)尾氣。此外，二硫化碳蒸汽熏蒸谷倉后，在開倉時會造成蒸汽外逸，污染大氣。中國使用和排放二硫化碳最多的行業(yè)是在生產(chǎn)粘膠纖維的過程中，人造纖維廠一噸產(chǎn)品約會排放230m3廢水，廢水中平均產(chǎn)生200mg/L的二硫化碳。
當(dāng)二硫化碳排放到大氣環(huán)境中，會對環(huán)境和生物造成非常嚴重的污染和危害。例如，當(dāng)擴散到大氣層的平流層時，會通過光解-氧化作用生成SO2氣體，這是酸雨的主要來源之一，與此同時有可能轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的氣溶膠，引起大氣層中臭氧的耗損，加劇全球氣候變化；工業(yè)生產(chǎn)中的二硫化碳毒害下游工業(yè)的催化劑，如合成甲醇、烷基化過程及合成氨等的催化劑，使其催化效果和使用壽命受到嚴重的影響，且緩慢水解產(chǎn)生的硫化氫會腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，給工業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重的經(jīng)濟損失，加大了設(shè)備投資和產(chǎn)品成本；同時對人類身體健康存在較大危害。
危險性
二硫化碳的GHS危險分類如下：
H225（100%）：高度易燃的液體和蒸氣【危險：易燃液體】
H315（100%）：引起皮膚刺激【警告：腐蝕或者刺激皮膚】
H319（100%）：嚴重刺激眼睛【警告：嚴重損傷眼睛或者刺激眼睛】
H332（65.76%）：吸入有害【警告：急性毒性，吸入】
H361（90.24%）：懷疑損害生育能力或胎兒【警告：生殖毒性】
H372（100%）：通過長期或反復(fù)暴露對器官造成損害【危險：特異性靶器官毒性，反復(fù)暴露】
儲存運輸
二硫化碳須用小開口鋁桶、小開口厚鋼桶、螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑料瓶或金屬桶（罐）外普通木箱盛裝保護，儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房，遠離火種、熱源，避免陽光照射，庫溫不宜超過29°C，夏季應(yīng)采取冷卻措施保持在17°C以下貯存。因為二硫化碳在室溫下易揮發(fā)，容器內(nèi)可用水封蓋表面保持容器密封，貯罐液面應(yīng)用惰性氣體封存。
二硫化碳須存放在不燃材料結(jié)構(gòu)并有地面通風(fēng)設(shè)施的倉庫內(nèi)，與氧化劑、胺類、堿金屬、食用化學(xué)品分開存放，切忌混儲。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具，須采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施，且儲區(qū)應(yīng)備有泄露應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。倉庫附近不可有電器設(shè)備或加熱設(shè)施，須防閃電或靜電引火，運輸須按易燃物品規(guī)定貯運。
防治措施
隔毒排毒
在操作二硫化碳時，要密閉操作，防止蒸汽泄露，加強通風(fēng)，尤其是局部有效的通風(fēng)排毒。
防燃防爆
保證二硫化碳遠離火種、熱源，嚴禁吸煙，并避免與氧化劑、胺類、堿金屬接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞，及時清除容器內(nèi)可能殘留的有害物質(zhì)。
個人防護
在接觸二硫化碳時，佩戴過濾式防毒口罩或面具，戴化學(xué)安全防護眼鏡和橡膠耐油手套，穿防毒物滲透工作服、防腐鞋等，同時做好體檢和定期健康檢查。
急救措施
應(yīng)急處理
搶救人員須穿戴防護面具立即將患者移至安全區(qū)空氣新鮮處，除去污染衣物，保證保暖安靜；皮膚污染時用大量流動清水沖洗至少20分鐘；濺入眼內(nèi)時，應(yīng)提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗至少20分鐘；吸入時，須保持呼吸道通暢，呼吸困難時給氧，必要時進行人工呼吸；食入者應(yīng)催吐、洗胃等，立即與醫(yī)療急救單位聯(lián)系搶救。
治療
二硫化碳中毒尚無特效解毒藥，只要是對癥處理，可用B族維生素、能量合劑，并輔以體療、理療及其他對癥治療。重度中毒者應(yīng)同時加強支持療法。
其他處理
若二硫化碳小量泄露，用沙土或其他惰性材料吸收。若大量泄漏時，構(gòu)筑圍堤或挖坑收容，噴霧狀水冷卻和稀釋蒸汽，保護現(xiàn)場人員。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運至廢物處理場所處置。
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