二氧化碳的性质

二氧化碳的性质、用途及可能的减排措施

性质：二氧化碳是空气中常见的化合物，碳与氧反应生成其化学式为CO2，一个二氧化碳分子由两个氧原子与一个碳原子通过共价键构成，常温下是一种无色无味气体，密度比空气大，能溶于水，与水反应生成碳酸，不支持燃烧。固态二氧化碳压缩后俗称为干冰。二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大（1.977g/L，所以实验室收集二氧化碳可用向上排空气法），能溶于水，没有闪点。无色无味，液体状态表面张力：约3.0dyn/cm密度：1.816kg/m3 粘度：比四氯乙烯粘度低得多，所以液体二氧化碳更能穿透纤维。二氧化碳分子结构很稳定，化学性质不活泼，不会与织物发生化学反应。它沸点低(-78.5℃)，常温常压下是气体。加压降温可得无色CO2液体，再降温可得雪花状固体，再压缩可得干冰，干冰达到-78.5℃,会升华成为气体CO2,不会形成CO2液体。干冰不是冰，是固态二氧化碳。

用途：二氧化碳可注入饮料中，增加压力，使饮料中带有气泡，增加饮用时的口感，像汽水、啤酒均为此类的例子。

固态的二氧化碳（或干冰）在常温下会气化，吸收大量的热，因此可用在急速的食品冷冻。二氧化碳的重量比空气重，不助燃，因此许多灭火器都通过产生二氧化碳，利用其特性灭火。而二氧化碳灭火器是直接用液化的二氧化碳灭火，除上述特性外，更有灭火后不会留下固体残留物的优点。

二氧化碳也可用作焊接用的保护气体，其保护效果不如其他稀有气体（如氩），但价格相对便宜许多。

二氧化碳激光是一种重要的工业激光来源。

二氧化碳是植物光合作用的主要碳源，可以用作植物温室的气体肥料和水草缸水族箱的肥料。

二氧化碳可用来酿酒，二氧化碳气体创造一个缺氧的环境，有助于防止细菌在葡萄生长。二氧化碳可控制pH值，游泳池加入二氧化碳以控制pH值，加入二氧化碳从而保持pH值不上升。

二氧化碳可用于制碱工业和制糖工业。

二氧化碳可用于塑料行业的发泡剂。

干冰可以用于人造雨、舞台的烟雾效果、食品行业、美食的特殊效果等。

干冰可以用于清理核工业设备及印刷工业的版辊等。

干冰可以用于汽车、轮船、航空、太空与电子工业。液体二氧化碳通过减压变成气体很容积和织物分离，完全省去了用传统溶剂带来的复杂后处理过程。液体CO₂和超临界CO₂均可作为溶剂，尽管超临界CO₂具有比液体CO₂更高的溶解性（具有与液体相近的密度和高溶解性，并兼备气体的低粘度和高渗透力）。但它对设备的要求比液体CO₂高。综合考虑机器成本与作CO₂为溶剂，温度控制在15℃左右，压力在5MPa左右。

现国内外正在致力于发展一种新型二氧化碳利用技术── CO₂超临界萃取技术。运用该技术可生产高附加值的产品，可提取过去用化学方法无法提取的物质，且廉价、无毒、安全、高效。它适用于化工、医药、食品等工业。

二氧化碳在温度高于临界温度（T c）31℃、压力高于临界压力（Pc）3MPa的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力，用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛应用。

传统提取有效成份的方法如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，但工艺复杂、纯度不高，而且易残留有害物质。而二氧化碳超临界萃取廉价、无毒、安全、高效，可以生产极高附加值的产品。用超临界CO₂萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分，而这些成分过去用化学方法是提取不出来的。除了用在化工、化工等工业外，还可用在烟草、香料、食品等方面。如食品中，可以用来去除咖啡、茶叶中的咖啡因，可提取大蒜素、胚芽油、沙棘油、植物油以及医药用的鸦片、阿托品、人参素、虾青素（英文称astaxanthin，简称ASTA）及银杏叶、紫杉中的有价值成分。

减排措施：

1捕获分离CO2技术

1.1.1吸收法

包括物理吸收和化学吸收。物理吸收是指利用那些对CO2具有较大溶解度的有机溶剂做吸收剂，通过对CO2的加压让其溶解到该溶剂内，再通过减压让CO2释放出来，通过这样的交替方式完成CO2的捕获分离。当然溶剂的选择非常重要，一般要求其具有无腐蚀性、无毒性和良好的化学稳定性。常见吸收剂有丙烯酸酯、甲醇、乙醇、聚乙二醇等等。化学吸收是指利用碱性溶液如碳酸钾等对CO2进行溶解捕获，再通过脱析作用完成对CO2的分离和溶剂的再生。该方法适用于大流量低浓度CO2的分离回收。

1.1.2吸附法

通过吸附剂在一定条件下对CO2进行选择性吸附，再将CO2解析分离的方法。常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅胶、分子筛等。按照改变的条件，吸附法又可分为：变电吸附(ESA)、变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)等。其中以变压吸附法发展较为迅速，目前在化肥、化工工业中获得了广泛应用。

1.1.3富氧燃料

该技术是利用空分系统获得富氧甚至纯氧，再与纯的CO2以一定比例混合后送入炉膛与燃料混合燃烧。这样由于除去了氮，就可以在排放气体中产生高浓度的CO2，通过烟气再循环装置去稀释纯氧，重新回注燃烧炉。采用这种富氧燃烧方法，由于助燃气体中氧气浓

度较高，燃烧比较完全，不但大大降低了烟气黑度，还因为氮气量的减少，而减少了热损失，节约了能源，故而被发达国家称之为“资源创造性技术”，有着良好的应用前景。目前的

oxy-fuel技术又得到了进一步的发展。在oxy-fuel技术中，由于烟道气中CO2的浓度很高，这样就有利于对CO2进行捕获和封存。

1.1.4膜分离法

又称分子筛法，利用不同的聚合材料对不同的气体具有不同的渗透率，将CO2

从锅炉尾部烟气中分离出来的方法。其最大优点在于投资少，结构简单，操作方便。工业上常见的分离CO2的膜有醋酸纤维膜、乙基纤维素膜、聚苯醚等。这些膜对于CO2现出良好的渗透性。随着高分子材料科学的不断发展，膜分离技术将不断完善，成为CO2的捕获分离的又一重要手段。

1.2捕获封存技术

(CCS) 将含有CO2的废气通过一个装有三维网筛的烟囱，废气在上升的过程中与从上方喷淋下来的化学溶剂相遇，CO2气体被溶剂吸收，随后再将其从溶剂中提取出来进行压缩，然后用泵注入地下储存。由于地球储存CO2的潜力十分巨大，因而地质封存被普遍认为是未来主流的封存方式。由于该方法减排效果较好(可捕集90%以上的CO2的排放)，加之地球储存CO2的潜力巨大且对环境友好，因而受到了越来越多的国家的广泛重视。但是，这种技术也有一定的局限性。首先，它存在一定的环境风险，比如，溶解的CO2会对地下水的化学性质产生影响，浅层地下和近表面环境处气态CO2高浓度产生的直接效应以及CO2泄漏和盐水取代对地下水的危害、对陆地和海洋生态系统的危害、诱发地震、引起地面沉降或升高等。其次，能耗大，成本高。从捕集到运输再到贮存，每一个环节都要耗能，如果将该技术用于电力生产，每kWh电的费用估计会增加约0.01~0.05美元，排放每t CO2的成本是30~70美元。由此可见，该技术能否获得广泛应用，还取决于环境、技术、资金以及政策等问题。但是，随着技术的不断成熟，CCS技术将成为未来CO减排的重要手段。

姓名：黎引园

学号：1104500318