体发生三元共聚,制得高分子化合物。二氧化碳与乙二胺、碳酸二乙、光气、尿素作用制得的乙撑脲,是纺织助剂、柔软剂,同时它也可作为生产油漆、黏结剂的原料。
⑶ 二氧化碳甲烷化合成天然气
二氧化碳在镍(Ni)和钉(Ru)的负载型催化剂作用下,在较低温度下即能发生甲烷化反应,与一氧化碳相比,二氧化碳的表观活化能较一氧化碳低,因此反应速度快。例如,以Ru为催化剂,二氧化碳甲烷化的表观活化能为67.14KJ/mol,而一氧化碳却需100.91kJ/mol。
加拿大京士敦女皇大学迈克尔?贝尔德实验室实现了以 RuS3 (CO)12/A1O3为催化剂,在275℃常压下使二氧化碳发生甲烷化反应,其收率为60~70%。反应式为:
CO2 + 4H2 ~ CH4 + 2H2O ⑷ 气体保护焊
电弧焊接由于生产效率高、焊接质量好、焊接成本低, 是我国重点推广的技术项目之一。CO2做为电弧焊接的保护气体,现已广泛应用于汽车、轮船、机车制造、工程机械、石油化工设备等的焊接。
表2-1二氧化碳利用对比 项目
优点
制碳酸二甲酯(DMC) 非毒性,为绿色产品可以替代有毒光气(COCl2)作羰基化剂替代剧毒的硫酸二甲酯(DMS)做甲基化剂④替代MTBE,可提高燃料油的辛烷值和氧含量,减少尾气有害物质排放 做气体保护焊
焊接成本低生产效率高操作简单④焊缝抗裂性能高⑤焊后
适合于处理高沸点热敏性物质,如香精、香料、油脂、
变形较小⑥焊接飞溅小 制超临界流体萃取剂
维生素等;超临界CO2萃取特别适合于对生物、食品、化妆品和药物等的提取和纯化超临界CO2萃取流程简单。④CO2的萃取物中不含硝酸盐和有害的重金量,并且无有害溶剂的残留
上述三方面的利用各有优势,可以将CO2捕集后生产碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二苯酯等,这样利用的CO2作为绿色产品,替代其他有毒物质,达到环保,且经济效益高。
4.2.3 二氧化碳在农业上的利用 ⑴气肥
在农业上,液体CO2可用作覆盖植物的气肥,以提高光合作用的效率,使农作物早熟,并提高农作物产量。目前,CO2在大棚蔬菜、水果中的应用正日趋广泛。
⑵ 食品的气调保鲜
气调贮藏的实质是在冷藏的基础上增加气体成份调节。二氧化碳气调贮藏是当今最先进的果蔬保鲜贮藏方法。二氧化碳气调贮藏(低氧及适当的二氧化碳浓度条件下的贮藏方式)可以在很大程度上抑制果蔬呼吸,抑制有害菌繁殖生存,减少腐烂,保持果蔬良的风味和芳香气味,抑制水份蒸发,保持果蔬新鲜度,而且还可抑制酶的活性,抑制乙烯产生(蔬贮藏中自身会产生乙烯气体,乙烯又促使果蔬加快后熟和衰老),延缓后熟和衰老过程,长期保持果实硬度和新鲜,延长贮藏期和货架期。 ⑶ 呼吸剂
液体二氧化碳还可用作呼吸促进剂,以及用于柿子脱色、菌种培育等。 4.2.4二氧化碳在其他方面的利用 ⑴ 在医疗上利用
液体CO2在医疗上主要用来进行低温手术和局部麻醉等,同时也可用于开发止痛、止血手术刀,处理人体骨胳及血液(液体CO2处理人体血液,将其进行脱脂、消灭血液中的病毒及寄生虫卵,可用于治疗一些疑难病症),解决骨移植和输血安全性问题。 ⑵在烟丝生产中
CO2和氟利昂是两种常用的烟丝膨化剂,但后者正逐步减少施用,最后将被彻底禁用,这给CO2在烟草业的发展提供了不可多得的良机。液体CO2用于烟丝的膨化处理,可使每箱香烟节约5 %~6 %(约 2.5 kg~3 kg)烟丝,并可提高烟丝的质量,每箱香烟(约50 kg烟丝)所需烟丝膨化剂为30kgCO2。目前,国内仅上海、宁波卷烟厂使用这项技术,我国每年生产香烟2000万箱左右,如10 %用CO2膨化处理,则需耗CO26万吨左右,如全部施用CO2膨化处理,则需消耗 CO2达60万吨。因此,CO2在烟草工业具有十分良好的推广应用前景。 ⑶ 碳酸化饮料
饮料行业是国内二氧化碳的另一大市场,随着国民生活水平的提高,饮料和啤酒的销售量将会进一步加大,这一领域对二氧化碳的消费量也将迅速提高。 ⑷超临界CO2在食品工业的应用
二氧化碳在温度高于临界温度(Tc) 31℃、压力高于临界压力(Pc)3MPa 的条件下,便转化为介乎气态和液态的超临界状态,此时其性质会发生变化,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,二氧化碳处于温度和压力的临界值水平就会失去液体或气体的典型特性, 变成一种高密度液体或称超临界流体。超临界流体既可以像液体那样溶解很多物质,又具有气体的渗透力,可穿过任何微孔。由于超临界流体兼备气体和液体的特性,因而超临界CO2可用于溶解多种物质,在化学物质中分解有毒物。
除上述用途外,液体CO2还可以用消防灭火剂、灭菌剂、喷枪喷射剂、泡沫材料的发泡剂、呼救船的气源,以及用于低温粉碎、人工降雨等方面。
5我的 结论
随着温室效应和能源危机的加剧,二氧化碳的吸收利用越来越受到广泛的关注,目前国内外吸收二氧化碳的工艺应用最广泛的是化学吸收法,离子液体目前虽多处于实验室阶段,但作为新型绿色溶剂,随着研究的不断深入和规模化生产,克服其自身固有的弊端,离子液体在解决CO2这一世界难题上将会发挥愈来愈大的作用。除了上述方法外,二氧化碳吸收方法的研究在一直不停的进行中,国内外研究较多的是采用光生物法,即通过绿色生物的光合作用直接吸收并利用气体中所含的CO2,此外,新型吸收剂—硅酸锂、钙基吸收剂、催化剂法,酶法和低温冷凝等方法都投入了研究,如何提高二氧化碳的吸收效率和选择无污染试剂成为以后研究的热点。
参考文献
[1]项非,施耀,李伟.混合有机胺吸收烟道气中C02的实验研究[J].环境污染与防治,2003,25(4):206~208
[2]赵毅,沈艳梅,倪世清等.燃煤电厂CO2捕集分离技术研究现状及其展望[J].技术经济综述,40(6):9~12
[3]Hsu-Hsiang Cheng, Chung-Sung Tan. Carbon DioxideCapture by Blended Alkanolamines in Rotating PackedBed[J].Energy Procedia,2009,1(1):925~932
[4]AlinaIwan,Hazel Stephenson,William C Ketchie,et al.High temperature sequestration of CO2
using lithiumzirconates[J].Chemical Engineering Journal,2009,146:249~258
[5]Minghua Wang,Choong-GonLee. Absorption of CO2 on CaSiO3 at high temperatures[J]. Energy Conversion and Management, 2009, 50:636~638
[6]晏水平,方梦祥,张卫风等.烟气中CO2化学吸收法脱除技术分析与进展[J].化工进展,2006,25 (9):1018~1024
[7]宿辉,胡明星.四原子氮有机胺三乙烯四胺吸收CO2的研究[J].环境科学与理,2007,32(4) [8]Damle A S, Dorchak T P. Recovery of carbon dioxide in advanced fossil energy conversion processes using a membrane reactor[J].Journal of Energy and Environment Research,
2001,1(1):77~89
[9]黄斌,刘练波,许世森.二氧化碳的捕获和封存技术进展[J].中国电力,2007,40(3): [10]李现勇.CO2减排及封存利用技术概况及发展[J].电力设备,2008,9(5):7~10 [11]裴克毅,黄丽坤等.全球变暖与二氧化碳减排团[J].节能技术,2005,23(131):239~243
学习本课程对今后研究工作的启示
学习本课程对我今后研究的工作有很大启示。本课程内容广泛,涉及面广,多位化工、应化方向的老师主要讲述了国内外化工方向的前沿技术以及研究进展。老师们深入浅出的讲解,拓展了我们的知识面,尤其是在当今这个知识爆炸的时代,需要的不再是一味的死读书、读死书,而是综合型人才,这对我们以后有很大的启示指导作用。在此感谢姜老师辛苦的授课讲解。