Опис на Co2. Јаглерод диоксид, познат и како јаглерод диоксид, познат и како јаглерод диоксид... Производство на јаглерод диоксид

Во последниве години, изгледите за CO 2 како средство за ладење значително се зголемија. Јаглерод диоксидот е едно од ретките средства за ладење за системи за ладење што е релевантно во однос на ефикасноста и безбедноста на животната средина. Употребата на традиционалните средства за ладење е ограничена со различни прописи, а постои тренд на нивно затегнување низ целиот свет. Во овој поглед, се повеќе се користат природни средства за ладење. Започнуваме колона посветена на употребата на CO 2 ладилно средство во областа на вештачкото ладење.

Ладилното средство CO 2 спаѓа во групата на таканаречени природни средства за ладење (амонијак, пропан, бутан, вода итн.) која има нула потенцијал за осиромашување на озонската обвивка (ODP=0) и е референтна единица за пресметување на потенцијалот за глобално затоплување (GWP=1 ). Секој од природните средства за ладење има свои недостатоци, на пример, амонијакот е токсичен, пропанот е запалив, а водата има ограничен опсег на примена. Спротивно на тоа, CO 2 не е токсичен или запалив, иако неговото влијание врз животната средина не е јасно. Од една страна, CO 2 е содржан во воздухот околу нас и е неопходен за текот на животните процеси. Од друга страна, се верува дека високата концентрација на јаглерод диоксид во воздухот е една од причините за глобалното затоплување.

Иницијативата за враќање на употребата на CO 2 во технологијата за ладење доаѓа од скандинавските земји, каде што законите значително ја ограничуваат употребата на HFC и HCFC ладилни средства. Амонијакот традиционално се користи како средство за ладење за индустриски инсталации, но неговото количество во системот е ограничено. Ова не е проблем за инсталации кои работат на високи и средни температури (до -15/-25°C), каде што количината на амонијак се намалува со користење на секундарна течност за ладење. За пониски температури, употребата на секундарна течност за ладење е неефикасна поради големи загуби поради температурни разлики; во овој случај, се користи CO 2.

На сликата погоре е прикажан фазен дијаграм на CO 2. Заоблените линии што го делат дијаграмот во посебни делови ги дефинираат ограничувачките вредности на притисокот и температурата за различни фази: течна, цврста, пареа или суперкритична. Точките на овие криви ги одредуваат притисоците и соодветните температури на кои две фази се во рамнотежа, на пример, цврста и пареа, течност и пареа, цврста и течна.

При атмосферски притисок, CO 2 постои во цврсти или парни фази. При овој притисок течната фаза не постои. На температури под -78,4°C, јаглеродниот диоксид е во цврста фаза („сув мраз“). Како што се зголемува температурата, CO 2 се сублимира во фазата на пареа. При притисок од 5,2 бари и температура од -56,6°C, ладилното средство ја достигнува таканаречената тројна точка. Во овој момент, сите три фази постојат во рамнотежна состојба. На температура од +31,1°C CO 2 ја достигнува својата критична точка, каде што неговата густина во течната и фазата на пареа се исти (слика погоре). Следствено, разликата помеѓу двете фази исчезнува и CO 2 постои во суперкритична состојба.

Јаглерод диоксидот може да се користи како средство за ладење во различни видови системи за ладење, и субкритични и транскритични. При користење на CO 2 како средство за ладење, мора да се земат предвид и тројната и критичната точка за сите видови системи за ладење. Во субкритичниот циклус на CO 2 (слика погоре), целиот опсег на работни температури и притисоци се наоѓа помеѓу критичните и тројните точки. Едностепените циклуси на ладење CO 2 се слични на другите средства за ладење, но имаат одредени недостатоци, првенствено поврзани со ограничувањата на температурата и притисокот.

Транскритичните системи за ладење CO 2 моментално се користат во мали и комерцијални апликации за ладење, како што се мобилни системи за климатизација, мали топлински пумпи и системи за ладење супермаркети. Транскритичните системи практично не се користат во индустриските ладилни единици. Работниот притисок во субкритичниот циклус е типично во опсег од 5,7 до 35 бари со соодветна температура од -55 до 0°C. Кога испарувачот се одмрзнува со топол гас, работниот притисок се зголемува за приближно 10 бари.

CO 2 најшироко се користи во каскадни системи на индустриски ладилни единици. Ова се должи на фактот дека опсегот на работниот притисок овозможува користење на стандардна опрема (компресори, регулатори и вентили).

Постојат различни типови на каскадни системи за ладење CO 2: системи за директно вриење, системи за циркулација на пумпата, системи на CO 2 со секундарно коло за саламура или комбинации на овие системи.

Примена на јаглеродна киселина (јаглерод диоксид)

Во моментов, јаглерод диоксидот во сите негови држави е широко користен во сите сектори на индустријата и агро-индустрискиот комплекс.

Во гасовита состојба (јаглерод диоксид)

Во прехранбената индустрија

1. Да се создаде инертна бактериостатска и фунгистатска атмосфера (при концентрации над 20%):
· при преработка на растителни и животински производи;
· при пакување на прехранбени производи и лекови за значително зголемување на нивниот рок на траење;
· при точење пиво, вино и сокови како поместувачки гас.
2. Во производството на безалкохолни пијалоци и минерални води (заситеност).
3. Во подготовка и производство на шампањ и пенливи вина (карбонизација).
4. Подготовка на газирана вода и пијалоци со помош на сифони и сатуратори, за персоналот во топлите продавници и во лето.
5. Употреба во автомати за продажба на флаширан гас и вода и за рачна продажба на пиво и квас, газирана вода и пијалоци.
6. Во производството на газирани млечни пијалоци и газирани сокови од овошје и бобинки („пенливи производи“).
7. Во производството на шеќер (дефекација - сатурација).
8. За долгорочно зачувување на соковите од овошје и зеленчук при зачувување на мирисот и вкусот на свежо цеден производ со заситување со CO2 и складирање под висок притисок.
9. Да се интензивираат процесите на таложење и отстранување на солите на винската киселина од вината и соковите (детартација).
10. За подготовка на десалинирана вода за пиење со методот на филтрирање. Да се засити водата за пиење без сол со јони на калциум и магнезиум.

Во производството, складирањето и преработката на земјоделски производи

11. Да се зголеми рокот на траење на прехранбените производи, зеленчукот и овошјето во контролирана атмосфера (2-5 пати).
12. Чување на сечено цвеќе 20 или повеќе дена во атмосфера со јаглерод диоксид.
13. Чување на житарки, тестенини, житарки, сушено овошје и други прехранбени производи во атмосфера со јаглерод диоксид за да се заштитат од оштетување од инсекти и глодари.
14. За третман на овошје и бобинки пред складирање, што го спречува развојот на габично и бактериско гниење.
15. За заситување под висок притисок на исечен или цел зеленчук, што ги подобрува белешките за вкус („пенливи производи“) и го подобрува нивниот рок на траење.
16. Да се подобри растот и да се зголеми продуктивноста на растенијата во заштитената почва.
Денес, во фармите за одгледување зеленчук и цвеќе во Русија, прашањето за ѓубрење на растенијата во заштитена почва со јаглерод диоксид е итно прашање. Дефицитот на CO2 е посериозен проблем од недостатокот на минерални хранливи материи. Во просек, растението синтетизира 94% од масата на сува материја од вода и јаглерод диоксид, а останатите 6% растението ги добива од минерални ѓубрива! Ниската содржина на јаглерод диоксид сега е фактор што го ограничува приносот (првенствено кај земјоделските култури со мал обем). Воздухот во стаклена градина од 1 хектар содржи околу 20 kg CO2. При максимални нивоа на осветлување во пролетните и летните месеци, потрошувачката на CO2 од растенијата од краставици за време на фотосинтезата може да се приближи до 50 kg h/ha (т.е. до 700 kg/ha CO2 на дневни часови). Резултирачкиот дефицит е само делумно покриен со приливот на атмосферски воздух низ трансомите и истекувањето на заградните структури, како и со ноќното дишење на растенијата. Во земјата оранжерии, дополнителен извор на јаглерод диоксид е почвата исполнета со ѓубриво, тресет, слама или струготини. Ефектот на збогатување на воздухот на стаклена градина со јаглерод диоксид зависи од количината и видот на овие органски материи кои се подложени на микробиолошко распаѓање. На пример, кога се додава пилевина навлажнета со минерални ѓубрива, нивото на јаглерод диоксид најпрво може да достигне високи вредности ноќе, а во текот на денот кога се затвораат трупите. Сепак, генерално, овој ефект не е доволно голем и задоволува само дел од потребите на растенијата. Главниот недостаток на биолошките извори е краткото времетраење на зголемување на концентрацијата на јаглерод диоксид до посакуваното ниво, како и неможноста за регулирање на процесот на хранење. Често во приземните оранжерии во сончеви денови со недоволна размена на воздух, содржината на CO2 како резултат на интензивната апсорпција од растенијата може да падне под 0,01% и фотосинтезата практично престанува! Недостатокот на CO2 станува главниот фактор што ја ограничува асимилацијата на јаглени хидрати и, соодветно, растот и развојот на растенијата. Можно е целосно да се покрие дефицитот само преку употреба на технички извори на јаглерод диоксид.
17. Производство на микроалги за добиток. Кога водата е заситена со јаглерод диоксид во инсталациите за автономно одгледување алги, стапката на раст на алгите значително се зголемува (4-6 пати).
18. Да се подобри квалитетот на силажата. Кога се засилува сочната храна, вештачкото внесување на CO2 во растителната маса го спречува продирањето на кислородот од воздухот, што придонесува за формирање на висококвалитетен производ со поволен сооднос на органски киселини, висока содржина на каротин и сварливи протеини. .
19. За безбедно дезинсекција на храна и непрехранбени производи. Атмосферата која содржи повеќе од 60% јаглерод диоксид во рок од 1-10 дена (во зависност од температурата) ги уништува не само возрасните инсекти, туку и нивните ларви и јајца. Оваа технологија е применлива за производи со содржина на врзана вода до 20%, како што се жито, ориз, печурки, сушено овошје, јаткасти плодови и какао, добиточна храна и многу повеќе.
20. За целосно уништување на глодари слични на глушец со кратко полнење на јами, складишта и комори со гас (доволна концентрација од 30% јаглерод диоксид).
21. За анаеробна пастеризација на добиточна храна, измешана со водена пареа на температура не поголема од 83 степени C - како замена за гранулација и истиснување, што не бара големи трошоци за енергија.
22. За еутанизација на живина и мали животни (свињи, телиња, овци) пред колење. За анестезија на риба за време на транспортот.
23. За анестезија на матици и бумбари со цел да се забрза почетокот на овјпозицијата.
24. За заситување на водата за пиење за кокошките, што значително го намалува негативното влијание на покачените летни температури врз живината, помага во згуснување на лушпите од јајцата и зајакнување на коските.
25. Да се заситуваат работните раствори на фунгициди и хербициди за подобро дејство на препаратите. Овој метод ви овозможува да ја намалите потрошувачката на раствор за 20-30%.

Во медицината

26. а) измешан со кислород како респираторен стимулант (во концентрација од 5%);
б) за суви газирани бањи (во концентрација од 15-30%) со цел да се намали крвниот притисок и да се подобри протокот на крв.
27. Криотерапија во дерматологија, суви и водени бањи со јаглерод диоксид во балнеотерапија, мешавини за дишење во хирургија.

Во хемиската и хартиената индустрија

28. За производство на сода, амониум јаглеродни соли (кои се користат како ѓубрива во растителното производство, адитиви во добиточна храна за преживари, наместо квасец во печива и кондиторски производи од брашно), бело олово, уреа, хидроксикарбоксилни киселини. За каталитичка синтеза на метанол и формалдехид.
29. За неутрализација на алкална отпадна вода. Поради само-пуферирачкиот ефект на растворот, прецизната pH регулација ја избегнува корозијата на опремата и отпадните цевки и нема формирање на токсични нуспроизводи.
30. Во производството на хартија за преработка на пулпа по алкално белење (ја зголемува ефикасноста на процесот за 15%).
31. Да се зголеми приносот и да се подобрат физичките и механичките својства и белењето на целулозата за време на готвењето на дрвото со кислород-сода.
32. Да се исчистат разменувачите на топлина од бигор и да се спречи неговото формирање (комбинација на хидродинамички и хемиски методи).

Во градежништвото и другите индустрии

33. За брзо хемиско стврднување на калапи за одлеаноци од челик и леано железо. Снабдувањето со јаглерод диоксид во калапи за леење го забрзува нивното стврднување 20-25 пати во споредба со термичкото сушење.
34. Како пенлив гас во производството на порозна пластика.
35. За зајакнување на огноотпорни тули.
36. За полуавтоматски машини за заварување за поправка на каросерии на патнички и патнички автомобили, поправка на кабини на камиони и трактори и за електрично заварување на производи од тенок лим од челик.
37. При изработка на заварени конструкции со автоматско и полуавтоматско електрично заварување во средина на јаглерод диоксид како заштитен гас. Во споредба со заварувањето со електрода со стап, практичноста на работата се зголемува, продуктивноста се зголемува за 2-4 пати, цената на 1 кг депониран метал во средина на CO2 е повеќе од два пати помала во споредба со рачно лачно заварување.
38. Како заштитен медиум во мешавини со инертни и благородни гасови при автоматско заварување и сечење метал, благодарение на што се добиваат многу квалитетни шевови.
39. Полнење и полнење на противпожарни апарати, за противпожарна опрема. Во системите за гаснење пожари, за полнење на противпожарни апарати.
40. Конзерви за полнење на плинско оружје и сифони.
41. Како гас за небулизатор во аеросолни лименки.
42. За полнење спортска опрема (топки, топки и сл.).
43. Како активен медиум во медицинските и индустриските ласери.
44. За прецизна калибрација на инструментите.

Во рударската индустрија

45. За омекнување на јагленовата карпеста маса при ископ на тврд јаглен во формации склони кон карпи.
46. За извршување операции на минирање без создавање пламен.
47. Зголемување на ефикасноста на производството на нафта со додавање на јаглерод диоксид во резервоарите за нафта.

Во течна состојба (јаглерод диоксид на ниска температура)

Во прехранбената индустрија

1. За брзо замрзнување, на температура од -18 степени Целзиусови и пониска, на прехранбени производи во контакт замрзнувачи. Заедно со течниот азот, течниот јаглерод диоксид е најпогоден за директен контакт замрзнување на разни видови производи. Како контактно средство за ладење, тој е привлечен поради неговата ниска цена, хемиска пасивност и топлинска стабилност, не ги кородира металните компоненти, не е запалив и не е опасен за персоналот. Течен јаглерод диоксид се доставува до производот што се движи по подвижната лента од млазниците во одредени делови, кој при атмосферски притисок моментално се претвора во мешавина од сув снег и ладен јаглерод диоксид, додека вентилаторите постојано ја мешаат гасната смеса внатре во апаратот, што во принцип, може да го лади производот од +20 степени C до -78,5 степени C за неколку минути. Употребата на контактни брзи замрзнувачи има голем број основни предности во споредба со традиционалната технологија за замрзнување:
Времето на замрзнување се намалува на 5-30 минути; ензимската активност во производот брзо престанува;
· структурата на ткивата и клетките на производот е добро зачувана, бидејќи ледените кристали се формираат со многу помали големини и речиси истовремено во клетките и во меѓуклеточниот простор на ткивата;
· со бавно замрзнување, во производот се појавуваат траги од бактериска активност, додека со шок замрзнување тие едноставно немаат време да се развијат;
· губење на тежината на производот како резултат на собирање е само 0,3-1% (наспроти 3-6%);
· Лесно испарливи вредни ароматични материи ќе се зачуваат во многу поголеми количини. Во споредба со замрзнување со течен азот, замрзнување со јаглерод диоксид:
· не се забележува пукање на производот поради преголема температурна разлика помеѓу површината и јадрото на замрзнатиот производ
· за време на процесот на замрзнување, CO2 продира во производот и за време на одмрзнувањето го штити од оксидација и развој на микроорганизми. Овошјето и зеленчукот подложени на брзо замрзнување и пакување на лице место најцелосно го задржуваат својот вкус и хранлива вредност, сите витамини и биолошки активни супстанции, што овозможува широка употреба за производство на производи за детска и диетална исхрана. Важно е дека нестандардните производи од овошје и зеленчук можат успешно да се користат за подготовка на скапи замрзнати смеси. Брзите замрзнувачи кои користат течен јаглерод диоксид се компактни, едноставни по дизајн и евтини за работа (ако во близина има извор на евтин течен јаглерод диоксид). Уредите постојат во мобилни и стационарни верзии, спирални, тунелни и ормарски типови, кои се од интерес за земјоделските производители и преработувачите на производи. Тие се особено погодни кога производството бара замрзнување на разни прехранбени производи и суровини при различни температурни услови (-10...-70 степени C). Брзо замрзнатата храна може да се суши во услови на висок вакуум - сушење на замрзнување. Производите кои се сушат со овој метод се со висок квалитет: ги задржуваат сите хранливи материи, имаат зголемен капацитет за обновување, имаат минимално собирање и порозна структура и ја задржуваат својата природна боја. Производите сушени со замрзнување се 10 пати полесни од оригиналните поради отстранувањето на водата од нив, тие се чуваат многу долго во затворени кеси (особено кога кесите се полни со јаглерод диоксид) и може евтино да се доставуваат до најоддалечените области.
2. За брзо ладење на свежи прехранбени производи, спакувани и непакувани, до +2…+6 степени Ц. Користење на инсталации чија работа е слична на работата на брзи замрзнувачи: кога се инјектира течен јаглерод диоксид, се формира мал сув снег, со кој производот се обработува одредено време. Сувиот снег е ефикасно средство за брзо намалување на температурата, што не доведува до сушење на производот, како што е воздушното ладење, и не ја зголемува неговата содржина на влага, како што се случува при ладење со воден мраз. Ладењето со сув снег го обезбедува потребното намалување на температурата за само неколку минути, наместо часовите потребни со конвенционалното ладење. Природната боја на производот е зачувана, па дури и подобрена поради малата дифузија на CO2 внатре. Во исто време, рокот на траење на производите значително се зголемува, бидејќи CO2 го потиснува развојот и на аеробните и на анаеробните бактерии и на мувли габи. Удобно и профитабилно е да се чува во фрижидер месо од живина (сечено или во трупови), порции месо, колбаси и полупроизводи. Единиците се користат и таму каде што технологијата бара брзо ладење на производот за време или пред обликување, пресување, екструдирање, мелење или сечење. Уредите од овој тип се исто така многу погодни за употреба во живинарски фарми за ултра-брзо ладење од 42,7 степени C до 4,4-7,2 степени C на свежо снесени пилешки јајца.
3. За отстранување на кожата од бобинки користејќи го методот на замрзнување.
4. За криопрезервација на сперматозоиди и ембриони на говеда и свињи.

Во индустријата за ладење

5. За употреба како алтернативно средство за ладење во системи за ладење. Јаглерод диоксидот може да послужи како ефективно средство за ладење бидејќи има ниска критична температура (31,1 степени C), релативно висока температура во тројна точка (-56 степени C), висок троен притисок (0,5 mPa) и висок критичен притисок (7,39 mPa). Како средство за ладење ги има следните предности:
· многу ниска цена во споредба со другите средства за ладење;
· нетоксични, незапаливи и неексплозивни;
· компатибилен со сите електрични изолациски и структурни материјали;
· не ја уништува озонската обвивка;
· има умерен придонес во зголемувањето на ефектот на стаклена градина во споредба со современите халогени ладилни средства. Високиот критичен притисок го има позитивниот аспект на низок сооднос на компресија, што резултира со значителна ефикасност на компресорот, што овозможува компактни и евтини дизајни за ладење. Во исто време, потребно е дополнително ладење на електромоторот на кондензаторот, а потрошувачката на метал на единицата за ладење се зголемува поради зголемувањето на дебелината на цевките и ѕидовите. Ветува да се користи CO2 во двостепени инсталации на ниски температури за индустриски и полуиндустриски апликации, а особено во системите за климатизација за автомобили и возови.
6. За замрзнато мелење со високи перформанси на меки, термопластични и еластични производи и супстанции. Во криогените мелници, оние производи и супстанции кои не можат да се мелат во нивната вообичаена форма, на пример, желатин, гума, какви било полимери, гуми, се мелат брзо и со мала потрошувачка на енергија во замрзната форма. Ладно мелење во сува, инертна атмосфера е неопходно за сите билки и зачини, зрната какао и зрната кафе.
7. За тестирање на технички системи на ниски температури.

Во металургијата

8. За ладење на тешко сечат легури кога се обработуваат на стругови.
9. Да се формира заштитна средина за сузбивање на чад во процесите на топење или флаширање на бакар, никел, цинк и олово.
10. При жарење цврста бакарна жица за кабелски производи.

Во рударската индустрија

11. Како експлозив со ниска експлозија во ископ на јаглен, кој не доведува до палење на метан и јагленова прашина за време на експлозија и не произведува отровни гасови.
12. Спречување на пожари и експлозии со поместување на воздухот од контејнери и мини кои содржат експлозивни пареи и гасови со јаглерод диоксид.

Суперкритично

Во процесите на екстракција

1. Зафаќање на ароматични материи од сокови од овошје и бобинки, добивање растителни екстракти и лековити билки со користење на течен јаглерод диоксид. Во традиционалните методи на екстракција на растителни и животински суровини се користат различни видови органски растворувачи, кои се многу специфични и ретко обезбедуваат екстракција на целосниот комплекс на биолошки активни соединенија од суровините. Покрај тоа, проблемот со одвојување на остатоците од растворувачот од екстрактот секогаш се јавува, а технолошките параметри на овој процес може да доведат до делумно или дури целосно уништување на некои компоненти на екстрактот, што предизвикува промена не само во составот, туку и во својствата на изолираниот екстракт. Во споредба со традиционалните методи, процесите на екстракција (како и фракционирање и импрегнација) со помош на суперкритичен јаглерод диоксид имаат голем број на предности:
· природата на процесот за заштеда на енергија;
· Карактеристики на процесот на пренос на висока маса поради нискиот вискозитет и високата продорна способност на растворувачот;
· висок степен на екстракција на релевантните компоненти и висок квалитет на добиениот производ;
· виртуелно отсуство на CO2 во готови производи;
· се користи инертен медиум за растворање на температура што не се заканува на термичка деградација на материјалите;
· процесот не произведува отпадна вода и отпадни растворувачи; по декомпресија, CO2 може да се собере и повторно да се користи;
· се обезбедува уникатната микробиолошка чистота на добиените производи;
· недостаток на сложена опрема и повеќефазен процес;
· Се користи евтин, нетоксичен и незапалив растворувач. Селективните и екстракционите својства на јаглеродниот диоксид може да варираат во голема мера со промените во температурата и притисокот, што овозможува да се извлече најголемиот дел од спектарот на моментално познатите биолошки активни соединенија од растителните материјали на ниски температури.
2. Да се добијат вредни природни производи - CO2 екстракти од зачини, есенцијални масла и биолошки активни супстанции. Екстрактот практично го копира оригиналниот растителен материјал, а што се однесува до концентрацијата на неговите составни супстанции, можеме да кажеме дека нема аналози меѓу класичните екстракти. Податоците од хроматографската анализа покажуваат дека содржината на вредните супстанции ги надминува класичните екстракти десетици пати. Производството на индустриско ниво е совладано:
· екстракти од зачини и лековити билки;
· овошни ароми;
· екстракти и киселини од хмељ;
· антиоксиданси, каротеноиди и ликопени (вклучително и од суровини од домати);
· природни материи за боење (од плодови од црвена пиперка и други);
ланолин од волна;
· природни растителни восоци;
· масла од морско трнче.
3. За екстракција на високо прочистени есенцијални масла, особено од агруми. При екстракција на етерични масла со суперкритичен CO2, успешно се извлекуваат и високо испарливи фракции, кои на овие масла им даваат фиксирачки својства, како и поцелосна арома.
4. За отстранување на кофеинот од чајот и кафето, никотинот од тутунот.
5. Да се отстрани холестеролот од храната (месо, млечни производи и јајца).
6. За производство на чипс од компири со малку маснотии и производи од соја;
7. За производство на висококвалитетен тутун со наведени технолошки својства.
8. За хемиско чистење на облеката.
9. Да се отстранат соединенијата на ураниум и трансураниумските елементи од радиоактивно контаминирани почви и од површините на металните тела. Во исто време, обемот на отпадот од вода се намалува стотици пати и нема потреба да се користат агресивни органски растворувачи.
10. За еколошка технологија на офорт на ПХБ за микроелектроника, без генерирање токсичен течен отпад.

Во процесите на фракционирање

Одвојувањето на течна супстанција од раствор или одвојувањето на мешавина од течни материи се нарекува фракционирање. Овие процеси се континуирани и затоа се многу поефикасни од одвојувањето на супстанциите од цврстите супстрати.
11. За рафинирање и дезодорирање на масла и масти. За да се добие комерцијално масло, неопходно е да се спроведе цела низа мерки, како што се отстранување на лецитин, слуз, киселина, белење, дезодорирање и други. При екстракција со суперкритичен CO2, овие процеси се изведуваат во текот на еден технолошки циклус, а квалитетот на маслото што се добива во овој случај е многу подобар, бидејќи процесот се одвива на релативно ниски температури.
12. Да се намали содржината на алкохол во пијалоците. Производството на безалкохолни традиционални пијалоци (вино, пиво, јаболковина) е во зголемена побарувачка од етички, религиозни или диететски причини. Дури и ако овие пијалоци со низок алкохол често се со послаб квалитет, нивниот пазар е значаен и брзо расте, така што подобрувањето на таквата технологија е многу привлечно прашање.
13. За производство на заштеда на енергија на глицерин со висока чистота.
14. За производство на заштеда на енергија на лецитин од масло од соја (со содржина на фосфатидил холин од околу 95%).
15. За проточно прочистување на индустриските отпадни води од јаглеводородни загадувачи.

Во процесите на импрегнација

Процесот на импрегнација - внесување на нови супстанции, во суштина е обратен процес на екстракција. Потребната супстанција се раствора во суперкритичен CO2, потоа растворот продира во цврстата подлога, кога притисокот се ослободува, јаглерод диоксидот веднаш испарува, а супстанцијата останува во подлогата.
16. За еколошка технологија на боење на влакна, ткаенини и текстилни додатоци. Сликарството е посебен случај на импрегнација. Боите обично се раствораат во токсичен органски растворувач, па обоените материјали мора темелно да се измијат, предизвикувајќи растворувачот или да испари во атмосферата или да заврши во отпадна вода. Во суперкритичното боење, водата и растворувачите не се користат; бојата се раствора во суперкритичен CO2. Овој метод дава интересна можност за боење на различни видови синтетички материјали во исто време, како што се пластичните заби и ткаенината на патент.
17. За еколошка технологија, нанесување боја. Сувата боја се раствора во млаз на суперкритичен CO2 и заедно со неа лета надвор од млазницата на специјален пиштол. Јаглерод диоксидот веднаш испарува, а бојата се таложи на површината. Оваа технологија е особено ветувачка за боење автомобили и голема опрема.
18. За хомогенизирана импрегнација на полимерните структури со лекови, со што се обезбедува постојано и продолжено ослободување на лекот во телото. Оваа технологија се заснова на способноста на суперкритичниот CO2 лесно да навлезе во многу полимери, да ги засити, предизвикувајќи отворање и отекување на микропорите.

Во технолошките процеси

19. Замената на висока температурна водена пареа со суперкритичен CO2 во процесите на истиснување, при обработка на суровини слични на жито, овозможува користење на релативно ниски температури, воведување на млечни состојки и какви било адитиви чувствителни на топлина во рецептот. Суперкритичното истиснување на течноста овозможува создавање на нови производи со ултра-порозна внатрешна структура и мазна, густа површина.
20. За производство на полимерни и масни прашоци. Тек на суперкритичен CO2 со некои полимери или масти растворени во него се вбризгува во комора со помал притисок, каде што се „кондензираат“ во форма на целосно хомоген фино дисперзиран прав, најфините влакна или филмови.
21. Подготовка за сушење зеленило и овошје со отстранување на кутикуларниот восок слој со млаз суперкритичен CO2.

Во процесите на хемиска реакција

22. Ветувачка област на примена на суперкритичниот CO2 е неговата употреба како инертен медиум при хемиски реакции на полимеризација и синтеза. Во суперкритична средина, синтезата може да се случи илјада пати побрзо од синтезата на истите супстанции во традиционалните реактори. За индустријата е многу важно ваквото значително забрзување на брзината на реакцијата, поради високите концентрации на реагенси во суперкритична средина со неговиот низок вискозитет и висока дифузност, да овозможи соодветно да се намали времето на контакт на реагенсите. Во технолошка смисла, ова овозможува замена на статички затворени реактори со проточни реактори кои се фундаментално помали, поевтини и побезбедни.

Во термичките процеси

23. Како работен флуид за современи електрани.
24. Како работна течност на топлински пумпи за гас што произведува топлина со висока температура за системи за снабдување со топла вода.

Во цврста состојба (сув мраз и снег)

Во прехранбената индустрија

1. За контактно замрзнување на месо и риба.
2. За контактно брзо замрзнување на бобинки (црвени и црни рибизли, огрозд, малини, аронија и други).
3. Продажба на сладолед и безалкохолни пијалоци на места оддалечени од електричната мрежа, ладени со сув мраз.
4. При складирање, транспортирање и продажба на замрзнати и разладени прехранбени производи. Се развива производството на брикетиран и гранулиран сув мраз за купувачи и продавачи на лесно расипливи производи. Сувиот мраз е многу удобен за транспорт и за продажба на месо, риба и сладолед на топло време - производите остануваат замрзнати многу долго време. Бидејќи сувиот мраз само испарува (сублимира), нема стопена течност, а транспортните контејнери секогаш остануваат чисти. Автоматските фрижидери можат да бидат опремени со систем за ладење со сув мраз со мала големина, кој се карактеризира со екстремна едноставност на уредот и висока оперативна сигурност; неговата цена е многу пати помала од цената на која било класична единица за ладење. При транспорт на кратки растојанија, таков систем за ладење е најекономичен.
5. Пред да се изладат контејнерите пред да се наполнат производите. Сува снег во ладен јаглерод диоксид е еден од најефикасните начини за претходно ладење на сите контејнери.
6. За воздушен транспорт како примарен ладилник во изотермални контејнери со автономен двостепен систем за ладење (гранулиран сув мраз - фреон).

За време на работата за чистење на површината

8. Чистење на делови и компоненти, мотори од загадувачи кои користат пречистителни станици со употреба на гранули од сув мраз во проток на гас За чистење на површините на компонентите и деловите од оперативни загадувачи. Неодамна, постои голема побарувачка за неабразивно експресно чистење на материјали, суви и влажни површини со млаз од ситно гранулиран сув мраз (минирање). Без расклопување на единиците, можете успешно да извршите:
· чистење на линии за заварување;
· отстранување на стара боја;
· чистење на калапи за леење;
· чистење на единиците на машината за печатење;
· чистење на опрема за прехранбената индустрија;
· чистење на калапи за производство на производи од полиуретанска пена.
· чистење на калапи за производство на автомобилски гуми и други производи од гума;
· чистење на калапи за производство на пластични производи, вклучувајќи чистење на калапи за производство на ПЕТ шишиња; Кога топчињата од сув мраз ќе удрат во површината, тие веднаш испаруваат, создавајќи микро-експлозија која ги отстранува загадувачите од површината. Кога се отстранува кршливиот материјал како што е бојата, процесот создава бран притисок помеѓу облогата и подлогата. Овој бран е доволно силен за да ја отстрани облогата, кревајќи ја однатре. Кога отстранувате лепливи или лепливи материјали како што се масло или нечистотија, процесот на чистење е сличен на силен млаз вода.
7. За чистење на жигосани гумени и пластични производи од бруси (превртување).

За време на градежните работи

9. Во процесот на производство на порозни градежни материјали со иста големина на меурчиња од јаглерод диоксид, рамномерно распоредени низ целиот волумен на материјалот.
10. За замрзнување на почви за време на изградбата.
11. Поставување на приклучоци за мраз во цевки со вода (со нивно замрзнување однадвор со сув мраз), при поправка на цевководи без одвод на водата.
12. За чистење на артески бунари.
13. При отстранување на асфалтни површини при топло време.

Во другите индустрии

14. Примање ниски температури до минус 100 степени (при мешање на сув мраз со етер) за тестирање на квалитетот на производот, за лабораториска работа.
15. За ладно монтирање на делови во машинството.
16. Во производството на еластични оценки на легирани и нерѓосувачки челици, жарирани алуминиумски легури.
17. При дробење, мелење и зачувување на калциум карбид.
18. Да се создаде вештачки дожд и да се добијат дополнителни врнежи.
19. Вештачко растурање на облаци и магла, борба против град.
20. Да создава безопасен чад за време на настапи и концерти. Добивање ефект на чад на поп сцените за време на изведбите на уметниците со користење на сув мраз.

Во медицината

21. За третман на одредени кожни заболувања (криотерапија).

Најчестите процеси за формирање на ова соединение се гниење на животински и растителни остатоци, согорување на различни видови гориво и дишење на животните и растенијата. На пример, едно лице дневно испушта околу килограм јаглерод диоксид во атмосферата. Јаглерод моноксид и диоксид може да се формираат и во нежива природа. Јаглеродниот диоксид се ослободува за време на вулканската активност и може да се произведе и од извори на минерална вода. Јаглерод диоксидот се наоѓа во мали количини во атмосферата на Земјата.

Особеностите на хемиската структура на ова соединение му овозможуваат да учествува во многу хемиски реакции, чија основа е јаглерод диоксид.

Формула

Во соединението на оваа супстанца, четиривалентниот јаглероден атом формира линеарна врска со две молекули на кислород. Појавата на таква молекула може да се претстави на следниов начин:

Теоријата на хибридизација ја објаснува структурата на молекулата на јаглерод диоксид на следниов начин: двете постоечки сигма врски се формираат помеѓу sp орбиталите на јаглеродните атоми и двете 2p орбитали на кислородот; П-орбиталите на јаглеродот, кои не учествуваат во хибридизацијата, се поврзани во врска со слични орбитали на кислород. Во хемиските реакции, јаглеродниот диоксид се запишува како: CO 2.

Физички својства

Во нормални услови, јаглерод диоксидот е безбоен гас без мирис. Тој е потежок од воздухот, поради што јаглеродниот диоксид може да се однесува како течност. На пример, може да се истури од еден сад во друг. Оваа супстанца е малку растворлива во вода - околу 0,88 литри CO 2 се раствораат во еден литар вода на 20 ⁰C. Мало намалување на температурата радикално ја менува ситуацијата - 1,7 литри CO 2 може да се растворат во истиот литар вода на 17⁰C. Со силно ладење, оваа супстанца се таложи во форма на снегулки - се формира таканаречениот „сув мраз“. Ова име доаѓа од фактот дека при нормален притисок супстанцијата, заобиколувајќи ја течната фаза, веднаш се претвора во гас. Течниот јаглерод диоксид се формира при притисок нешто над 0,6 MPa и на собна температура.

Хемиски својства

При интеракција со силни оксидирачки агенси, 4-јаглерод диоксидот покажува оксидирачки својства. Типичната реакција на оваа интеракција е:

C + CO 2 = 2CO.

Така, со помош на јаглен, јаглерод диоксидот се сведува на неговата двовалентна модификација - јаглерод моноксид.

Во нормални услови, јаглерод диоксидот е инертен. Но, некои активни метали можат да согорат во него, отстранувајќи го кислородот од соединението и ослободувајќи јаглероден гас. Типична реакција е согорувањето на магнезиум:

2 Mg + CO 2 = 2 MgO + C.

За време на реакцијата се формираат магнезиум оксид и слободен јаглерод.

Во хемиските соединенија, CO 2 често ги покажува својствата на типичен киселински оксид. На пример, тој реагира со бази и основни оксиди. Резултатот од реакцијата се соли на јаглеродна киселина.

На пример, реакцијата на соединение на натриум оксид со јаглерод диоксид може да се претстави на следниов начин:

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3;

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O;

NaOH + CO 2 = NaHCO 3.

Раствор на јаглеродна киселина и CO 2

Јаглерод диоксидот во водата формира раствор со мал степен на дисоцијација. Овој раствор на јаглерод диоксид се нарекува јаглеродна киселина. Безбоен е, слабо изразен и со кисел вкус.

Снимање на хемиска реакција:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

Рамнотежата е доста силно поместена налево - само околу 1% од почетниот јаглероден диоксид се претвора во јаглеродна киселина. Колку е повисока температурата, толку помалку молекули на јаглеродна киселина во растворот. Кога соединението ќе зоврие, целосно исчезнува, а растворот се распаѓа во јаглерод диоксид и вода. Структурната формула на јаглеродна киселина е претставена подолу.

Својства на јаглеродна киселина

Јаглеродната киселина е многу слаба. Во растворите, се распаѓа на водородни јони H + и соединенија HCO 3 -. CO 3 - јоните се формираат во многу мали количини.

Јаглеродната киселина е двобазна, така што солите формирани од неа можат да бидат средни и кисели. Во руската хемиска традиција, средните соли се нарекуваат карбонати, а силните соли се нарекуваат бикарбонати.

Квалитативна реакција

Еден можен начин да се открие гасот на јаглерод диоксид е да се промени чистотата на варовниот малтер.

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.

Ова искуство е познато од училишен курс по хемија. На почетокот на реакцијата, се формира мала количина бел талог, кој последователно исчезнува кога јаглеродниот диоксид се пренесува низ вода. Промената на транспарентноста настанува затоа што за време на процесот на интеракција, нерастворливото соединение - калциум карбонат - се претвора во растворлива супстанција - калциум бикарбонат. Реакцијата се одвива по овој пат:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2.

Производство на јаглерод диоксид

Доколку треба да добиете мала количина на CO2, можете да ја започнете реакцијата на хлороводородна киселина со калциум карбонат (мермер). Хемиската нотација за оваа интеракција изгледа вака:

CaCO 3 + HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.

Исто така, за оваа цел, се користат реакции на согорување на супстанции што содржат јаглерод, на пример, ацетилен:

CH 4 + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 -.

За собирање и складирање на добиената гасовита супстанција се користи Kipp апарат.

За потребите на индустријата и земјоделството, обемот на производството на јаглерод диоксид мора да биде голем. Популарен метод за оваа реакција од големи размери е согорување на варовник, кој произведува јаглерод диоксид. Формулата за реакција е дадена подолу:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

Примени на јаглерод диоксид

Прехранбената индустрија, по големото производство на „сув мраз“, се префрли на фундаментално нов метод на складирање храна. Незаменлив е во производството на газирани пијалоци и минерална вода. Содржината на CO 2 во пијалоците им дава свежина и значително го зголемува рокот на траење. И карбидизацијата на минералните води ви овозможува да избегнете мувлост и непријатен вкус.

Во готвењето често се користи методот на гаснење на лимонска киселина со оцет. Јаглеродниот диоксид ослободен за време на овој процес им дава меки и леснотија на кондиторските производи.

Ова соединение често се користи како додаток на храна за да се зголеми рокот на траење на прехранбените производи. Според меѓународните стандарди за класификација на хемиските адитиви содржани во производите, таа е означена со Е 290,

Јаглерод диоксидот во прав е една од најпопуларните супстанции вклучени во мешавините за гаснење пожари. Оваа супстанца се наоѓа и во пената за противпожарни апарати.

Најдобро е да се транспортира и складира јаглерод диоксид во метални цилиндри. На температури над 31⁰C, притисокот во цилиндерот може да достигне критичен и течниот CO 2 ќе оди во суперкритична состојба со нагло зголемување на работниот притисок до 7,35 MPa. Металниот цилиндар може да издржи внатрешен притисок до 22 MPa, така што опсегот на притисок на температури над триесет степени се смета за безбеден.

Сода, вулкан, Венера, фрижидер - што имаат заедничко? Јаглерод диоксид. За вас ги собравме најинтересните информации за едно од најважните хемиски соединенија на Земјата.

Што е јаглерод диоксид

Јаглерод диоксидот е познат главно во гасовита состојба, т.е. како јаглерод диоксид со едноставна хемиска формула CO2. Во оваа форма, постои во нормални услови - при атмосферски притисок и „обични“ температури. Но, при зголемен притисок, над 5.850 kPa (како што е, на пример, притисокот на морската длабочина од околу 600 m), овој гас се претвора во течност. А кога силно се лади (минус 78,5°C), се кристализира и станува таканаречен сув мраз, кој е широко користен во трговијата за складирање на замрзната храна во фрижидери.

Течниот јаглерод диоксид и сувиот мраз се произведуваат и се користат во човечките активности, но овие форми се нестабилни и лесно се распаѓаат.

Но, гасот јаглерод диоксид е сеприсутен: тој се ослободува за време на дишењето на животните и растенијата и е важен дел од хемискиот состав на атмосферата и океанот.

Својства на јаглерод диоксид

Јаглерод диоксид CO2 е безбоен и без мирис. Во нормални услови нема вкус. Меѓутоа, ако вдишувате високи концентрации на јаглерод диоксид, може да почувствувате кисел вкус во устата, предизвикан од растворање на јаглерод диоксид на мукозните мембрани и во плунката, формирајќи слаб раствор на јаглеродна киселина.

Патем, тоа е способноста на јаглерод диоксидот да се раствори во вода што се користи за производство на газирана вода. Лимонадните меурчиња се исти јаглерод диоксид. Првиот апарат за заситување на вода со CO2 беше измислен уште во 1770 година, а веќе во 1783 година, претприемничкиот Швајцарец Јакоб Швепс започна индустриско производство на сода (марката Schweppes сè уште постои).

Јаглерод диоксидот е 1,5 пати потежок од воздухот, па затоа има тенденција да се „таложи“ во неговите долни слоеви ако просторијата е слабо проветрена. Познат е ефектот „кучешка пештера“, каде CO2 се ослободува директно од земјата и се акумулира на висина од околу половина метар. Возрасен човек, влегувајќи во таква пештера, во екот на својот раст не го чувствува вишокот на јаглерод диоксид, но кучињата се наоѓаат директно во дебел слој на јаглерод диоксид и се трујат.

CO2 не поддржува согорување, поради што се користи во противпожарни апарати и системи за гаснење пожар. Трикот за гаснење запалена свеќа со содржината на наводно празна чаша (но всушност јаглерод диоксид) се заснова токму на ова својство на јаглерод диоксид.

Јаглерод диоксид во природата: природни извори

Јаглерод диоксидот се формира во природата од различни извори:

Дишење на животни и растенија.
Секој ученик знае дека растенијата апсорбираат јаглерод диоксид CO2 од воздухот и го користат во процесите на фотосинтеза. Некои домаќинки се обидуваат да ги надополнат недостатоците со изобилство на затворени растенија. Сепак, растенијата не само што апсорбираат, туку и ослободуваат јаглерод диоксид во отсуство на светлина - ова е дел од процесот на дишење. Затоа, џунглата во слабо проветрена спална соба не е добра идеја: нивото на CO2 ќе се зголеми уште повеќе ноќе.
Вулканска активност.
Јаглерод диоксидот е дел од вулканските гасови. Во областите со висока вулканска активност, CO2 може да се ослободи директно од земјата - од пукнатини и пукнатини наречени мофети. Концентрацијата на јаглерод диоксид во долините со мофети е толку висока што многу мали животни умираат кога ќе стигнат таму.
Распаѓање на органска материја.
Јаглерод диоксид се формира за време на согорувањето и распаѓањето на органската материја. Големите природни емисии на јаглерод диоксид ги придружуваат шумските пожари.

Јаглеродниот диоксид се „складира“ во природата во форма на јаглеродни соединенија во минерали: јаглен, масло, тресет, варовник. Огромни резерви на CO2 се наоѓаат во растворена форма во светските океани.

Испуштањето на јаглерод диоксид од отворен резервоар може да доведе до лимнолошка катастрофа, како што се случи, на пример, во 1984 и 1986 година. во езерата Маноун и Ниос во Камерун. И двете езера се формирани на местото на вулканските кратери - сега тие се изумрени, но во длабочините вулканската магма сè уште ослободува јаглерод диоксид, кој се издига до водите на езерата и се раствора во нив. Како резултат на голем број климатски и геолошки процеси, концентрацијата на јаглерод диоксид во водите надмина критична вредност. Во атмосферата се испушти огромно количество јаглерод диоксид кој како лавина се спушти по планинските падини. Околу 1.800 луѓе станаа жртви на лимнолошки катастрофи на камерунските езера.

Вештачки извори на јаглерод диоксид

Главните антропогени извори на јаглерод диоксид се:

индустриски емисии поврзани со процеси на согорување;
автомобилски транспорт.

И покрај фактот дека уделот на еколошки транспорт во светот расте, огромното мнозинство од светското население нема наскоро да има можност (или желба) да се префрли на нови автомобили.

Активното уништување на шумите за индустриски цели, исто така, доведува до зголемување на концентрацијата на јаглерод диоксид CO2 во воздухот.

СО2 е еден од крајните продукти на метаболизмот (разградување на гликоза и масти). Се лачи во ткивата и се транспортира со хемоглобин во белите дробови, преку кои се издишува. Воздухот што го издишува човек содржи околу 4,5% јаглерод диоксид (45.000 ppm) - 60-110 пати повеќе отколку во воздухот што се вдишува.

Јаглерод диоксидот игра голема улога во регулирањето на протокот на крв и дишењето. Зголемувањето на нивото на CO2 во крвта предизвикува капиларите да се шират, дозволувајќи да помине повеќе крв, што доставува кислород до ткивата и го отстранува јаглеродниот диоксид.

Респираторниот систем е исто така стимулиран од зголемување на јаглерод диоксид, а не од недостаток на кислород, како што може да изгледа. Во реалноста, недостатокот на кислород телото не го чувствува долго време и сосема е можно во редок воздух човекот да изгуби свест пред да почувствува недостаток на воздух. Стимулирачкото својство на CO2 се користи во уредите за вештачко дишење: каде јаглеродниот диоксид се меша со кислород за да го „започне“ респираторниот систем.

Јаглерод диоксид и ние: зошто CO2 е опасен

Јаглерод диоксидот е неопходен за човечкото тело исто како и кислородот. Но, исто како и со кислородот, вишокот на јаглерод диоксид му штети на нашата благосостојба.

Високата концентрација на CO2 во воздухот доведува до интоксикација на телото и предизвикува состојба на хиперкапнија. Со хиперкапнија, едно лице доживува тешкотии со дишењето, гадење, главоболка, па дури и може да ја изгуби свеста. Ако содржината на јаглерод диоксид не се намали, тогаш се јавува глад на кислород. Факт е дека и јаглерод диоксидот и кислородот се движат низ телото на истиот „транспорт“ - хемоглобинот. Нормално, тие „патуваат“ заедно, прицврстувајќи се на различни места на молекулата на хемоглобинот. Сепак, зголемените концентрации на јаглерод диоксид во крвта ја намалуваат способноста на кислородот да се врзува за хемоглобинот. Количината на кислород во крвта се намалува и се јавува хипоксија.

Ваквите нездрави последици за организмот се јавуваат при вдишување воздух со содржина на CO2 од повеќе од 5.000 ppm (тоа може да биде воздухот во рудниците, на пример). Да бидеме фер, во обичниот живот практично никогаш не се среќаваме со таков воздух. Сепак, многу помала концентрација на јаглерод диоксид нема најдобар ефект врз здравјето.

Според некои наоди, дури и 1.000 ppm CO2 предизвикува замор и главоболки кај половина од испитаниците. Многу луѓе почнуваат да чувствуваат застоеност и непријатност уште порано. Со натамошно зголемување на концентрацијата на јаглерод диоксид на 1.500 – 2.500 ppm критично, мозокот е „мрзлив“ да преземе иницијатива, да обработува информации и да донесува одлуки.

И ако нивото од 5.000 ppm е речиси невозможно во секојдневниот живот, тогаш 1.000, па дури и 2.500 ppm лесно можат да бидат дел од реалноста на современиот човек. Нашите покажаа дека во училишните училници што ретко се вентилираат, нивоата на CO2 остануваат над 1.500 ppm во поголемиот дел од времето, а понекогаш скокаат над 2.000 ppm. Постојат сите причини да се верува дека ситуацијата е слична во многу канцеларии, па дури и станови.

Физиолозите сметаат дека 800 ppm е безбедно ниво на јаглерод диоксид за човековата благосостојба.

Друга студија откри врска помеѓу нивото на CO2 и оксидативниот стрес: колку е повисоко нивото на јаглерод диоксид, толку повеќе страдаме од оксидативен стрес, кој ги оштетува клетките на нашето тело.

Јаглерод диоксид во атмосферата на Земјата

Во атмосферата на нашата планета има само околу 0,04% CO2 (ова е приближно 400 ppm), а неодамна беше уште помалку: јаглерод диоксидот ја премина границата од 400 ppm дури во есента 2016 година. Научниците го припишуваат порастот на нивото на CO2 во атмосферата на индустријализацијата: во средината на 18 век, во предвечерието на Индустриската револуција, тоа беше само околу 270 ppm.