1. 二氧化碳的性質(zhì)
二氧化碳(carbon dioxide,一種碳氧化合物,化學(xué)式為CO2,化學(xué)式量為44.0095,常溫常壓下是一種無(wú)色無(wú)味或無(wú)色無(wú)臭而其水溶液略有酸味的氣體,也是一種常見(jiàn)的溫室氣體,還是空氣的組分之一(占大氣總體積的0.03%-0.04%)。在物理性質(zhì)方面,二氧化碳的熔點(diǎn)為-56.6℃(527kPa),沸點(diǎn)為-78.5℃,密度比空氣密度大(標(biāo)準(zhǔn)條件下),溶于水,每100毫升水中的溶解克數(shù):0.1782g/20℃。對(duì)于其毒性ADI不作特殊規(guī)定(FALO/WHO,2001)。當(dāng)吸入CO2氣體量達(dá)5%~6%時(shí),可刺激呼吸中樞,使呼吸深而快。吸入量達(dá)10%以上時(shí),會(huì)發(fā)生頭昏、出汗、呼吸困難等癥狀,高濃度時(shí)會(huì)導(dǎo)致昏睡、血壓升高、痙攣乃至死亡。
2. 二氧化碳的發(fā)現(xiàn)
二氧化碳的發(fā)現(xiàn)早在公元300年以前,我國(guó)西晉時(shí)期的張華就在他所寫的《博物志》一書中作了燒白石作白灰有氣體發(fā)生的記載。17世紀(jì),比利時(shí)科學(xué)家海爾蒙特發(fā)現(xiàn)在一些洞穴中有一種可以使燃燒著的蠟燭熄滅的氣體,并且與木炭燃燒,與麥子、葡萄發(fā)酵以及石灰石與醋酸接觸后產(chǎn)生的氣體一樣。1755年,英國(guó)化學(xué)家布拉克又進(jìn)一步定量地研究這種氣體,他一次次把石灰石放到容器里煅燒,燒透后再一次次仔細(xì)稱量剩下的石灰質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)每次都減輕了44%,1765年,著名英國(guó)化學(xué)家卡文迪許想出了一個(gè)高招——他把這種氣體通入水銀槽,然后再在水銀表面上收集到純凈的氣體,測(cè)量了密度和溶解性,并證明了它和動(dòng)物呼出、木炭燃燒所產(chǎn)生的氣體相同。1772年,法國(guó)大化學(xué)家拉瓦錫等人用大聚光鏡把陽(yáng)光聚焦在汞槽玻璃罩中的金剛石上,做了著名的燒鉆石實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)鉆石燃燒后產(chǎn)生的也是這種氣體;爾后,他用純氧與純炭進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)只生成一種氣體,得出該氣體是由碳、氧兩種元素組成的化合物。后來(lái),人們用更精確的實(shí)驗(yàn)方法并經(jīng)道爾頓等許多化學(xué)家的努力,才證明它分子中碳、氧原子的個(gè)數(shù)比為1:2。就這樣,經(jīng)歷1500年,經(jīng)過(guò)許多化學(xué)家的不懈努力,人類才認(rèn)識(shí)了今天大家能脫口而出的二氧化碳?xì)怏w。
3. 二氧化碳的用途
(1) 可用作食品添加劑,國(guó)標(biāo)GB 2760-2001規(guī)定:二氧化碳(酒精發(fā)酵法、石灰窯法、合成氨尾氣法、甲醇裂解法)、液體二氧化碳(催化法)可用于碳酸飲料及汽酒類。用量以GMP為限。
(2) 用于養(yǎng)護(hù)焊接、鑄鋼造模及制造清涼飲料,用于水果、蔬菜作保鮮劑、致冷劑等。
(3) 廣泛用于魚類、奶油、冰淇淋等食品保鮮儲(chǔ)存及低溫運(yùn)輸?shù)取?span>
(4) 用于半導(dǎo)體器件制備工藝中熱氧化、外延擴(kuò)散、化學(xué)氣相沉積、離子注入氮化等,還用于原子能發(fā)電、食品冷凍。
(5) 氣體二氧化碳主要用作制純堿、化肥(碳酸氫銨、尿素)及合成甲醇和無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的原料,亦用于鋼鑄件淬火和鉛白制造,還用于制造干冰等。液體二氧化碳用于焊接、發(fā)酵工業(yè)、冷卻和清涼飲料、制糖工業(yè)、醫(yī)用局部麻醉,還用作大型鑄鋼防泡劑、植物成長(zhǎng)促進(jìn)劑、防氧化 劑及滅火劑等。固體二氧化碳用于青霉素生產(chǎn),魚類、奶油、冰淇淋等食品貯存及低溫運(yùn)輸?shù)确矫妗?span>
(6) 充碳酸氣劑;包裝用氣體;防腐劑;制冷劑;萃取劑;膨松劑;氣調(diào)劑;Ph調(diào)節(jié)劑;加工助劑。
4. 二氧化碳的生產(chǎn)方法
(1) 在工業(yè)上,二氧化碳是煅燒石灰石制取石灰或發(fā)酵過(guò)程的副產(chǎn)品,也是生產(chǎn)氨、汽油和其他化工產(chǎn)品的烴類-蒸汽轉(zhuǎn)化爐的副產(chǎn)物,從煙道氣(主要由氮?dú)夂投趸冀M成)中可回收得到二氧化碳,還可直接從富含二氧化碳的天然氣井中獲得。
(2) 副產(chǎn)氣體回收法:氨、氫氣、合成氨生產(chǎn)過(guò)程中往往有脫碳(即脫除氣體混合物中二氧化碳)過(guò)程,使混合氣體中二氧化碳經(jīng)加壓吸收、減壓加熱解吸可獲得高純度的二氧化碳?xì)狻?span>