二氧化碳用途

2021-04-17 19:20:11 王经理

      二氧化碳是无色、无臭、无毒、略带酸味的气体,化学式为CO2,是地球大气层的重要组成成分之一,密度1.977克/立方米厘米。二氧化碳气体在一定温度和压力条件下可实现由气态转化为液态,液态形式的二氧化碳可以贮存于高压钢瓶内,日常使用的二氧化碳钢瓶就是储存二氧化碳的常用容器,瓶内一般维持底部为液体顶部为气体的稳定状态。当液态二氧化碳进入空气环境开始迅速气化时,会因吸收大量热而促使环境温度迅速下降,这一过程释放的冷气又会促使二氧化碳气体本身再次冷凝为雪花状固体(干冰),类似雪花结晶体,这种固体二氧化碳会继续吸收热量转化为气态二氧化碳,这种现象给生产加工干冰创造了绝佳条件。大气中二氧化碳含量约为0.03%;海洋中二氧化碳含量约为0.014%。它们主要来源于生物呼吸呼出的二氧化碳,煤炭、天然气和石油燃烧产生二氧化碳,有机体腐烂释放二氧化碳,底层内储存的二氧化碳。  

二氧化碳化学性质较稳定,仅在高温条件下可与镁等金属元素反应,也可与红热的炭发生反应生成有毒气体一氧化碳;二氧化碳气体与水反应生成碳酸,是一种不稳定的弱酸,遇升温易分解成二氧化碳和水。二氧化碳本身无毒,但在空气中含量达到3%时,人体会感到呼吸急促,达到10%时,就会丧失知觉、呼吸停止而死亡。二氧化碳引起人员死亡的主因为二氧化碳派出氧气导致人员窒息。  

随着工业经济发展和尾气排放量剧增,大气中二氧化碳含量不断提高,二氧化碳能吸收地面反射的红外辐射,在地球周围形成绝热层,阻止热量向外层空间扩散,使平均气温上升,这就是二氧化碳过量排放造成的温室效应。  

化工上使用的二氧化碳多数为化肥厂、煤化工的副产物,是经过二氧化碳提炼提纯厂进行尾气回收后提纯去除杂质后进入工业或视频加工应用领域。二氧化碳可用于制造碳酸钠,及作为碳酸饮料的填充添加剂,例如啤酒、可乐。使用固体二氧化碳(干冰)冷冻水果或肉类,即可保持低温,又无多余水分,还可隔绝氧气延长保质期。二氧化碳还是有效的灭火材料,可用于不能用水来扑灭的火灾,如油、电、金属钠引起的火灾。 

“干冰”的故事:在美国南部的得克萨斯州,一个钻探队曾遇到了一件怪事:当他们用钻探机往地下打孔勘探油矿时,突然有一股强大的气流从管口喷出,立刻在管口形成一大堆雪花似的”冰”。好奇的勘探队员用这些“冰”滚起了雪球。可后来许多队员的手被冻伤,接着皮肤开始发黑、起脓疱。那雪花似的“冰”就是固体二氧化碳,其温度约在零下78摄氏度,因气化后不会产生水分而顾名“干冰”。  

   二氧化碳是植物的重要营养物质。每一片叶子中的叶绿素在日光照射下都能完成一个很奇妙的变化,把叶子吸收的二氧化和根部输送来的水分转变为糖、淀粉以及氧气,光合作用:6CO26H2O =C6H12O66O2其中C6H12O6就是葡萄糖,再经转化就生成淀粉等。在这个过程中,日光中的能量被吸收了,变成储存在淀粉中的能量,成为地球上生命活动的能源。  

二氧化碳与油漆,通常我们的油漆,都是具有挥发性的有机溶剂。涂上油漆后,溶剂就挥发出来,挥发的时间较长,而且还给环境造成污染,污染物中有许多有毒气体和致癌物。美国一家公司研制出一种用二氧化碳做溶剂的油漆,克服了常用尤其给人带来的危害。二氧化碳是气体,不能做溶剂。他们采用的办法是:在一定温度下增大压力,使二氧化碳处于气态与液态相互转变的一种状态。这样,就可做溶剂使油漆溶解。所用二氧化碳是合成氨厂、炼油厂的副产品,并不需要制取。使用二氧化碳喷漆,干得快,光泽好,不会产生有毒污染。 

在现代化仓库里常充入二氧化碳,防止粮食虫蛀和蔬菜腐烂,延长保存期。固态的二氧化碳即“干冰”,主要用作致冷剂,用飞机在高空喷撒“干冰”,可以使空气中水蒸气冷凝,形成人工降雨;在实验室里,“干冰”与乙醚等易挥发液体混合,可以提供-77C左右的低温浴。“干冰”还可以做食品速冻保鲜剂。在农业上,温室里直接施用二氧化碳作肥料,利用植物根部吸收二氧化碳,可以增进植物的光合作用。促进农作物生长,增加产量。在自然界,二氧化碳保证了绿色植物进行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要。  

除课本里提及的二氧化碳的各种用途外,尚有下列一些用途。   

1.人体呼吸的有效刺激因素,它通过对人体外化学感受器的刺激,兴奋呼吸中抠。如果一个人长时间吸入纯氧,体内二氧化碳浓度过低,可导致呼吸停止。因此,临床上把5%二氧化碳与95%氧气的混合气体、应用于一氧化碳中毒、溺水、休克、碱中毒的治疗和麻醉上的应用。液态二氧化碳低温手术的用途也较广泛。  

2.贮藏粮食、水果、蔬菜。用二氧化碳贮藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用,可有效地防止食品中细菌、霉菌、虫子生长,避免变质和有害健康的过氧化物产生,并能保鲜和维持食品原有的风味和营养成分。二氧化碳不会造成谷物中药物残留和大气污染。用二氧化碳通入大米仓库24h,能使99%的虫子死亡。   

3.作为萃取剂。国外普遍利用二氧化碳进行食品、饮料。油料、香料、药物等加工萃取。   

4.用二氧化碳与氢气做原料,可生产甲醇、甲烷、甲醚、聚碳酸酯等化工原料和新燃料。   

5、作为油田注入剂。可有效地驱油和提高石油的采油率。   

6.注入地下难于开采的煤层,使煤层气化,获得化工所需的合成气体和居间物。   

7.保护电弧焊接,既可避免金属表而氧化,又可使焊接速度提高大约9倍。有的科学家认为,大气中二氧化碳加倍,将使粮食平均增产超过30%,棉花增长80%以上,小麦和水稻一类作物增产36%。  
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