导读：硼烷是一类硼和氢的化合物总称，具有高度易燃易爆、剧毒、强腐蚀、与水/湿气的剧烈反应的高危险性，所以淬灭硼烷时，要在严格隔绝空气/氧气的条件下，缓慢、可控地将其氧化或水解，绝对不能直接将大量硼烷废物倒入水槽或暴露在空气中。
一、硼烷的危险性
硼烷不是单一物质，而是一类硼和氢的化合物总称。常见的有乙硼烷（B₂H₆）气体、硼烷-四氢呋喃络合物（BH₃·THF）、硼烷-二甲硫醚络合物（BH₃·SMe₂） 等。它们的危险性主要体现在以下几个方面：
1. 高度易燃易爆
- 自燃性：特别是乙硼烷气体，在空气中浓度达到一定范围时（约0.8% - 88%），会自发燃烧甚至爆炸。它与空气混合形成的爆炸性混合物非常危险。
- 与氧化剂剧烈反应：与氧气、卤素、硝酸等强氧化剂接触会发生剧烈反应。
2. 剧毒性
- 呼吸系统损害：硼烷对呼吸道有极强的刺激性和腐蚀性，吸入后可导致严重的化学性肺炎、肺水肿，严重时可致命。其毒性被认为远高于氰化氢和光气。
- 神经系统损害：长期或短期暴露可能引起头痛、头晕、震颤、嗜睡等中枢神经系统症状。
- 潜伏性：中毒症状可能有几个小时的潜伏期，容易被忽视，但一旦出现症状，病情可能迅速恶化。
3. 强腐蚀性
- 硼烷遇水会分解，产生氢气和硼酸，并释放大量热。这个过程会对皮肤、眼睛和黏膜造成严重的化学灼伤。
4. 与水/湿气的剧烈反应
- 即使是络合形式的硼烷（如BH₃·THF），也会与湿气反应产生氢气。在密闭空间内，积累的氢气会形成爆炸性气氛。
总结：处理硼烷时，必须在通风良好的环境下进行，通常是专业的通风橱，并佩戴适当的个人防护装备，如防化手套、护目镜和实验室外套。对于乙硼烷气体，还需要使用供气式呼吸器。
二、硼烷的淬灭方法
淬灭硼烷的核心原则是：在严格隔绝空气/氧气的条件下，缓慢、可控地将其氧化或水解。绝对禁止直接将大量硼烷废物倒入水槽或暴露在空气中。 以下是针对不同形态硼烷的常用淬灭方法：
通用原则与准备
- 惰性气体保护：所有淬灭操作都应在氮气或氩气保护下进行。
- 冷却：淬灭反应通常是放热的，因此建议在冰水浴中进行，以控制反应速率。
- 缓慢滴加：淬灭剂应缓慢地、逐滴地加入到硼烷溶液或废物中，同时保持搅拌。
- 使用防爆装置：由于会产生氢气，淬灭系统应保持通畅，最好连接到通风橱的排风系统，避免氢气积聚。
常用淬灭方法
方法一：缓慢水解（适用于低浓度、小量废物） 这是最基础的方法，但需要极其小心。
- 在氮气保护下，将硼烷溶液冷却至0°C。
- 用恒压滴液漏斗非常缓慢地滴加水或甲醇-水混合物。
- 过程中会观察到有大量气泡（氢气）产生。确保搅拌充分，让氢气缓慢释放。
- 滴加完毕后，缓慢升至室温并继续搅拌数小时，确保反应完全。
- 最终产物是硼酸/硼酸盐和氢气，溶液呈酸性。
方法二：溶剂稀释后淬灭（更安全的选择） 对于浓度较高的硼烷溶液，先用惰性溶剂（如THF、甲苯）稀释，可以降低反应剧烈程度，再进行淬灭。
方法三：使用弱氧化剂淬灭（推荐，更温和、更安全） 这是实验室最常用且最受推荐的方法。
- 淬灭剂：丙酮、乙醇或异丙醇。
- 原理：硼烷会优先还原这些溶剂中的羰基或作为质子源，而不是剧烈地与水反应。
- 步骤：
- 在氮气保护和冰浴冷却下，将硼烷溶液缓慢加入到大量（10-20倍体积）的冷却丙酮或乙醇中。
- 保持搅拌，直至无明显气泡产生。
- 然后可以按照方法一，缓慢加水以淬灭可能残留的活性物质。
- 优点：反应温和，放热可控，安全性高。
方法四：使用强氧化剂淬灭（针对大量或高浓度硼烷） 对于需要彻底、快速破坏的场合，可以使用更强的氧化剂。
- 淬灭剂：次氯酸钠溶液（漂白水）。
- 原理：次氯酸钠能将硼烷迅速氧化成无害的硼酸盐。
- 步骤：
- 在冷却和搅拌下，将硼烷废物缓慢地加入到过量的冷却次氯酸钠溶液中。
- 此反应可能较为剧烈，务必小心控制滴加速度。
- 搅拌过夜以确保反应完全。
针对特定硼烷的注意事项
- 乙硼烷（B₂H₆）气体：
- 通常通过一个装有丙酮或胺类（如三乙胺） 的洗涤瓶进行吸收和淬灭。系统必须严格密封且排风良好。
- 硼烷-四氢呋喃络合物（BH₃·THF）：
- 非常容易吸水变质，淬灭时优先采用方法三（丙酮淬灭）。
- 硼烷-二甲硫醚络合物（BH₃·SMe₂）：
- 稳定性较高，但淬灭原则相同。甲醇是很好的淬灭溶剂。
淬灭后处理
淬灭完成后，得到的溶液主要是硼酸/硼酸盐、相应的醇或盐的水溶液。此时可以：
- 用pH试纸检查溶液，通常为酸性。
- 可以根据当地环保法规，用碱中和至中性。
- 作为含硼的化学废水进行处理。
总之，在开始实验前要规划好硼烷废物的淬灭方案，“慢”是安全淬灭的关键，在通风橱内、惰性气氛下、低温条件中进行，可最大限度地降低使用和处置硼烷时带来的风险。
