氟利昂替代品研究现状

氟利昂替代品研究现状

目录

引言 (1)

1.氟利昂破坏臭氧层的原理及危害 (1)

1.1氟利昂破坏臭氧层理 (1)

1.2氟利昂的主要危害 (2)

2.削减和禁用氟利昂的进程 (3)

3.正确认识无氟的氟利昂替代品 (4)

4. 各种替代方案 (5)

4.1氟利昂目前最合适的替代品 (5)

4.2 以美国、日本为代表的替代方案 (7)

4.3 以德国、英国、荷兰为代表的替代方案 (8)

4.4 其他替代方案 (8)

5.各方案特性比较及替代效果 (8)

6.结语 (9)

参考文献 (10)

摘要氟利昂是地球变暖的罪魁祸首，它的温室效应效果是二氧化碳的数千倍。在被发现会破坏臭氧层前，氟利昂在世界上用于冷却目的，被广泛应用于汽车及室内冷藏、空调、冰箱、电器的冷却等方面。为了保护地球上的生物，防止臭氧层再受到破坏，需努力寻找解决方案。开发氟利昂替代品是一个有效的途径。通过调查研究氟利昂的危害、替代方案、替代成果等, 阐述了氟利昂替代品的研究现状及各种替代品的性能比较, 指出了氟利昂替代品的发展趋势。

关键词氟里昂, 替代品, 研究现状

引言

目前,比较常用的氟利昂有F11( 三氯氟甲烷,CFC11, 分子CCl3F) 、F12( 二氯氟甲烷, HCFC22,分子式CCl2F2) 、F1l3(CFC113, C2Cl3F3 ) 等, 分别用作发泡剂、制冷剂和洗净剂。作为含氟烃类化合物, 氟利昂具有挥发性高、比重大、表面张力小、亲油性适度、沸点低、不燃、热稳定性与化学稳定性高等特性。当其中含有氯原子时, 亲油性将变得更佳。

由于具有这些特殊性质, 加上价格低廉, 氟利昂不仅广泛用于运输制冷装置、空调装置、热泵系统, 而且在化学工业中用于生产灭火材料、烟雾剂、泡沫塑料等。但是氟利昂严重破坏了臭氧层，影响人类生活和生物生长。

然而破坏臭氧层的物质在工农业生产中占有相当重要的地位，限用和禁用上述物质就必须研究开发相应的替代物。因此寻找氟里昂的替代物是研究的重点。

1.氟利昂破坏臭氧层的原理及危害

1.1氟利昂破坏臭氧层的原理

目前, 世界氟利昂年产量已达160 万t。大量使用氟利昂会使大气层中的臭氧层遭到破坏, 使臭氧减少。臭氧层对保证地球上生命的存在,起着重要的作用, 臭氧层能吸收对人类、牲畜和植物有害的太阳射线中紫外线( 波长240nm ~329nm)。氟利昂挥发到大气中以后, 长时间不会被分解, 且一直扩散到平流层, 在距地面20~ 50Km高度与臭氧层相遇。由于在平流层受到强烈太阳紫外线照射, 含氯的氟利昂分子便分解出游离氯原子,而氯原子可以催化分解臭氧分子。在反应中氯原子被不断地放出, 分解反应不断进行, 引起臭氧浓度的降低, 使得臭氧层变薄和遭到破坏。其破坏机理如下( 以CF2Cl2 为例) :

CF2Cl2 → CF2Cl• + •Cl

自由基链反应

Cl• + O3 → ClO• + O2

ClO• + O → Cl• + O2

总反应：O3 + O = 2O2

1.2氟利昂的主要危害

由于臭氧层被破坏，照射到地面的紫外线B段辐射(UV-B)将增强，预计UV-B 辐照水平的增加不仅会影响人类，而且对植物、野生生物和水生生物也会有影响。

1) 对人类健康的影响

臭氧层破坏后，人们直接暴露于UV-B辐射中的机会增加了。UV-B辐射会损坏人的免疫系统，使患呼吸道系统的传染病人增多；受到过多的UV-B辐射，还会增加皮肤癌和白内障的发病率。全世界每年大约有10万死于皮肤癌，大多数病例与UV-B有关。据估计平流层臭氧每损耗1%，皮肤癌的发病率约增加2%。总的来说，在长期受太阳照射的地区的浅色皮肤人群中，50%以上的皮肤病是阳光诱发的，即肤色浅的人比其他种族的人更容易患各种由阳光诱发的皮肤癌。此外，紫外线照射还会使皮肤过早老化。也有专家分析，平流层臭氧减少万分之一，全球白内障的发病率将增加0.6-0.8%，即意味着因此引起失明的人数将增加1万到1.5万人。

2) 对植物的影响

一般说来，UV辐射使植物叶片变小，因而减少俘获阳光进行光合作用的有效面积。有时植物的种子质量也受到影响。各种植物对UV辐射的反应不同。对大豆的初步研究表明，UV辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害。臭氧层厚度减少25%,可使大豆减产20～25%。

3) 对水生系统的影响

UV-B的增加，对水生系统也有潜在的危险。水生植物大多数贴近水面生长，这些处于水生食物链最底部的小型浮游植物最易受到平流层损耗的影响，而危及整个生态系统。研究表明，UV-B辐射的增加会直接导致浮游植物、浮游动物、幼体鱼类、幼体虾类、幼体螃蟹以及其它水生食物链中重要生物的破坏。研究人员已发现臭氧洞与浮游植物繁殖速度下降12%有直接关系，而美国能源与环境研究所的报告表明，臭氧层厚度减少25%导致水面附近的初级生物产量降低35%，光亮带(生产力最高的海洋带)减少10%。

4) 对其它方面的影响

有研究指出，UV-B增加会使一些市区的烟雾加剧。一个模拟实验发现，在同温层

臭氧减少33%，温度升高4℃时，费城及纳什维尔的光化学烟雾将增加30%或更多。另一种经济上很重要的影响是，臭氧耗竭会使塑料恶化、油漆退色、玻璃变黄、车顶脆裂。

氟利昂在大气中浓度增加的另一个危害是/ 温室效应0, 原本地球表面温室效应形成的主要原因是大气中的二氧化碳, 但大多数氟利昂也有类似的特性。因此导致地球大气中产生温室效应的气体增加, 气温异常上升、海平面上升, 从而给地球环境、生态平衡带来严重不良影响。此外长时间接触氟利昂还会对人体产生危害, 严重时可导致窒息死亡或受伤。

2.削减和禁用氟利昂的进程

1987 年9 月16 日在加拿大蒙特利尔市, 签署了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协议书, 简称蒙特利尔协议书( Montreal Protocol ) , 规定了对臭氧层有破坏作用的氟利昂等受控物质的削减和禁用时间表。此后, 几经修改, 禁用期限不断提前。

我国于1993 年1 月制订并由国务院批准实施了中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案。方案的实施表明我国政府对大气臭氧层的保护工作进入了一个新的阶段。中国保护臭氧层行动自发现大气臭氧层耗减以来, 国际组织通过了多次会议, 拟订了保护臭氧层的国际

公约, 对消耗臭氧层物质的种类及其生产、使用和排放进行全球性限制作出了规定。我国对此也作出承诺, 并于2003 年7 月1 日实现了CFCs( 全氯氟烃类物质) 等消耗臭氧层物质生产量和消费量的冻结, 将按承诺的时间表逐渐削减直至完全淘汰。例如，2001年氟利昂在洛阳市开始推出历史舞台。该市规定，自６月５日起，禁止家用冰箱、冰柜和空调维修充灌氟利昂制冷剂。另外，启用氟利昂替代品的举动有可能很快在全省铺开。目前，氟利昂的替代品——清华系列绿色环保制冷剂日渐成熟，按我国将消耗臭氧层物质逐步淘汰的方案，推广这种绿色环保制冷产品已刻不容缓。洛阳市推广应用绿色环保制冷剂领导小组强调，除家电维修禁止充灌氟利昂外，所有在用的汽车空调也必须强制更换非氟利昂绿色制冷剂，必须换装获得国家环境标志的非氟利昂制冷剂。同时，不得建设生产和使用氟利昂的项目，禁止所有单位和个人经销含氟利昂的家用冰柜，禁止经销用氟利昂作制冷剂的工业和商业用制冷设备，所有新建、扩建的宾馆、工业及商业项目，其制冷设备必须使用非氟利昂制冷剂。目前，推广应用非氟利昂制冷剂的工作已在洛阳市全面展开，该市成立了由环

保、经贸、技术监督等部门组成的联合调查组，对推广活动进行检查。

自蒙特利尔协议签订以来, 各国展开对不同氟利昂替代品的广泛讨论和研究。随着2004 年实现无氟化0日期的临近, 用何种制冷剂取代目前被广泛使用的氟利昂, 成为人们关注的焦点。

有使用价值的氟利昂替代品必须满足以下要求: