二硫化碳（別稱：二硫化碳素，英文名：carbon disulfide)，化學式為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，工業品因含有雜質而呈現黃色并有惡臭。二硫化碳極易揮發，腐蝕性強，露光易變質，電導率低，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、氨等物質發生反應，也可同過渡金屬絡合物發生反應，生成相應的絡合物。
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、玻璃紙和四氯化碳制造、橡膠硫化、石油精煉、谷物熏蒸等領域有應用，是重要的化工和農業原料。但是，二硫化碳排放到大氣環境中，會對環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、神經病變及全身主要臟器的損害。長期密切接觸二硫化碳會導致慢性、急性中毒，對人體神經系統、心血管系統、視覺系統、生殖系統等產生巨大危害。
發展歷史
1796年，德國化學家蘭帕迪烏斯（Wilhelm August Lampadius，1772-1842）加熱濕潤的炭和黃鐵礦，首次發現了二硫化碳。他發現這是一種含硫非常高的液體，且非常容易揮發，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，瑞典化學家永斯·貝采利烏斯（J?ns Jacob Berzelius，1779-1848）和瑞士化學家亞歷山大·馬塞特（Alexander Marcet）的團隊分析確定了二硫化碳的結構組成，確定化學式為CS2。
1850年末，世界各地開始出現起因不明并且奇怪的神經和精神病患者的案例，自此二硫化碳的毒性逐漸被發現。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生環境。于是由于硫化過程引起的首次二硫化碳中毒的流行病調查于20世紀初完成。
同時段，粘膠纖維工業開始發展，并且迅速擴大。1916年，日本創建了粘膠纖維工業，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生。1941年，美國標準協會采納了二硫化碳的工業閾值為20ppm。當工業采取此標準后，嚴重中毒的發病率下降。然而，二次世界大戰期間，粘膠纖維工業擴大且衛生條件惡化，嚴重中毒案例頻繁出現，主要來自意大利，比利時等國家。二次世界大戰后，粘膠纖維工業傳到發展中國家，許多不同程度的中毒案例也開始出現。
理化性質
物理性質
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，工業品因含有雜質而帶黃色并有惡臭，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，腐蝕性強并且有毒。二硫化碳電導率低，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遠處，遇明火會返燃。
二硫化碳的結構式為S=C=S，分子結構圖如下：
化學性質
二硫化碳露光易變質，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生化學反應。
水解反應
二硫化碳在一定條件下可發生水解反應，化學反應式如下：
氧化反應
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，燃燒時產生大量有毒的二氧化硫和一氧化碳氣體，化學反應式如下：
氧氣充足的情況下，則會生成二氧化碳，化學反應式如下：
此外，二硫化碳和單質溴、水在一定條件下，可以生成硫酸、二氧化碳和溴化氫，化學反應式如下：
還原反應
二硫化碳和氫氣在一定條件下可以生成硫化氫和甲烷，化學反應式如下：
分解反應
二硫化碳在空氣中會逐漸氧化而顯黃色，并產生臭味，受日光作用會發生分解，光照條件下反應式如下：
結晶反應
二硫化碳在低溫條件下，與水生成結構為2CS2·H2O的晶體。
與氫氧化鉀反應
二硫化碳可與氫氧化鉀作用，化學反應式如下：
與二氧化硫反應
二硫化碳與過量的二氧化硫混合，且在較高的反應溫度下可生成單質S，化學反應式如下：
與氨和胺類物質反應
二硫化碳可與氨迅速的反應，化學反應式如下：
絡合反應
二硫化碳（CS2）可同過渡金屬配位化合物發生反應，比如CS2可以同鉑苯乙炔絡合物和烯丙基絡合物制得相應的（η2-CS2）絡合物，其中和鈮烯丙基絡合物反應的化學反應式如下：
氯化反應
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
脂質代謝影響
二硫化碳具有脂溶性，可溶于類脂質中形成穩定的化合物，可直接作用于神經系統，發生毒害作用。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氨酶等受抑制，造成細胞功能代謝紊亂，從而發生多發性神經損傷。
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，鋅等結合，如二硫代氨基甲酸與多巴胺-β-羥化酶中銅離子結合，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系統損害的機制。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致以神經系統改變為主的全身性疾病多發生慢性中毒。二硫化碳通過呼吸道后進入人體內，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%在體內轉化，以代謝產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P450活化與還原型谷胱甘肽結合形成的特異性代謝產物，可作為二硫化碳的生物學檢測指標。
急性中毒
若短時間內吸入高濃度（3000-5000mg/m3）的二硫化碳，可出現明顯的神經精神癥狀和體征，如明顯的情緒異常改變，出現妄、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，會出現昏迷、肌肉痙攣、甚至死亡。
慢性中毒
神經系統
二硫化碳會導致中樞和外周神經損傷，輕者表現為易疲勞、嗜睡、乏力、記憶力減退，嚴重者出現神經精神障礙。外周神經病變以感覺運動功能障礙為主，常由遠及近，由外至內進行性發展，表現為感覺缺失、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
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系，也有視網膜動脈瘤、全身小動脈硬化等影響。
視覺系統
二硫化碳可造成眼底形態學改變、灶性出血、滲出性改變、神經性萎縮、球后視神經炎等病癥，同時，色覺、暗適應、瞳孔對光反射、視敏度，以及眼瞼、眼球能動性等均有改變。眼部病變仍然可能作為慢性二硫化碳毒作用的早期檢測指標。
生殖系統
二硫化碳慢性中毒可導致女性月經周期異常，周期紊亂、排卵功能障礙、流產或先兆流產的發生率增加。男性性功能出現障礙，性功能減退，甚至出現陽痿[wěi]，及精子數目、形態、功能出現異常。CS2可導致胚胎發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，將預先干燥過的天然氣預熱到650°C后，與硫蒸汽混合進入反應器，在反應器中經催化反應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，化學反應式如下：
由于催化法中的催化劑經常會因為天然氣中所含雜質烴類的裂解結焦，使生產受到影響，因此現在普遍改用非催化法生產。非催化法的工藝與以上催化法工藝類似，流程中的反應器改為非催化反應器，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也可制得二硫化碳，其反應式如下：
木炭硫黃法
此法根據不同的加熱方式，可分為外熱式鐵法和內熱式電爐法兩類。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，熔融硫黃連續加入電爐內與灼紅木炭在1000°C左右進行反應，生成的二硫化碳經除硫、冷凝得到粗制品，再經精餾、冷凝，制得二硫化碳成品，其反應式如下：
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，再經無水氯化鈣干燥，蒸餾收集餾分。
應用領域
工業領域
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。生產粘膠纖維時，二硫化碳與堿性纖維素反應，生成纖維素磺原酸酯和三硫碳酸鈉，粘膠漿經紡絲槽噴成粘膠絲，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，再經脫硫、漂洗、酸洗、丙三醇增塑等一系列生產程序而制成玻璃紙成品。
由二硫化碳制造的硫氰[qíng]胺酸（NH4SCN），是氨處理系統中設備和管道的優良防腐蝕劑。另外，二硫化碳在石油精煉、石蠟溶解等也有應用，是重要的化工原料。
農業領域
二硫化碳可應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芽。
此外，二硫化碳可制造氯甲硫醇（Cl3S-SCl）中間體，用于生產農用殺蟲劑。
安全事宜
環境來源與危害
二硫化碳廣泛存在于大氣環境中，來源可分為自然源和人為源。自然源自于火山噴發、沼澤等陸地、海洋的釋放。人為源主要來自工業廢氣的排放，廣泛存在于煤氣、焦爐氣、水煤氣、煉廠氣、天然氣、克勞斯尾氣以及其他化工行業尾氣。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是在生產粘膠纖維的過程中，人造纖維廠一噸產品約會排放230m3廢水，廢水中平均產生200mg/L的二硫化碳。
當二硫化碳排放到大氣環境中，會對環境和生物造成非常嚴重的污染和危害。例如，當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；工業生產中的二硫化碳毒害下游工業的催化劑，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，且緩慢水解產生的硫化氫會腐蝕生產設備，給工業生產帶來嚴重的經濟損失，加大了設備投資和產品成本；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%）：通過長期或反復暴露對器官造成損害【危險：特異性靶器官毒性，反復暴露】
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，容器內可用水封蓋表面保持容器密封，貯罐液面應用惰性氣體封存。
二硫化碳須存放在不燃材料結構并有地面通風設施的倉庫內，與氧化劑、胺類、堿金屬、食用化學品分開存放，切忌混儲。禁止使用易產生火花的機械設備和工具，須采用防爆型照明、通風設施，且儲區應備有泄露應急處理設備和合適的收容材料。倉庫附近不可有電器設備或加熱設施，須防閃電或靜電引火，運輸須按易燃物品規定貯運。
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，尤其是局部有效的通風排毒。
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，及時清除容器內可能殘留的有害物質。
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
應急處理
搶救人員須穿戴防護面具立即將患者移至安全區空氣新鮮處，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；濺入眼內時，應提起眼瞼，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；食入者應催吐、洗胃等，立即與醫療急救單位聯系搶救。
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，構筑圍堤或挖坑收容，噴霧狀水冷卻和稀釋蒸汽，保護現場人員。用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。
參考資料 >
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