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干冰是一種固態(tài)的二氧化碳，溫度為-56.6℃（5.2大氣壓），密度為1.56g/cm（179℃），具有面心立方晶格。干冰的制造方法包括液體二氧化碳經(jīng)過連續(xù)制造CO2雪和在壓縮室內(nèi)直接壓制干冰兩種方法。干冰
固態(tài)的二氧化碳
干冰（英文名稱：Dry Ice）即固態(tài)二氧化碳，為白色固體，形狀似冰雪，且受熱時(shí)不經(jīng)熔化直接汽化，故名干冰。在78.5℃會(huì)進(jìn)行升華，熔點(diǎn)為-56.6℃（5.2大氣壓），密度為1.56g/cm（179℃），具有面心立方晶格。干冰可由液體二氧化碳經(jīng)過連續(xù)制造CO2雪的方法和在壓縮室內(nèi)直接壓制干冰兩種方法制得。干冰主要應(yīng)用于清洗劑和制冷劑。
基本信息
中文名
干冰
英文名
Dry Ice
CAS號(hào)
124-38-9
性質(zhì)
化學(xué)式
CO2
外觀
白色固體
氣味
無味
密度
1.56g/cm（179℃）
熔點(diǎn)
-56.6℃（5.2大氣壓）
相關(guān)歷史
在1823年英國的科學(xué)家法拉第（Michael Faraday）和笛彼首次將二氧化碳進(jìn)行了液化，在之后的1834年德國的科學(xué)家奇洛列成功地制出了固體二氧化碳，但當(dāng)時(shí)限于研究使用，并沒有被普遍使用。1925年的美國設(shè)立的干冰股份有限公司，代表著干冰已經(jīng)被成功地工業(yè)性大量生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)將制成的成品命名為干冰，現(xiàn)在已經(jīng)將它視為普通名詞，但其正式的名稱叫固體二氧化碳。1928年日本從干冰股份有限公司得到了制造銷售權(quán)，成立了日本干冰株式會(huì)社，也就是昭和碳酸株式會(huì)社的前身。
物理性質(zhì)
干冰為白色固體，熔點(diǎn)-56.6℃（5.2大氣壓），密度1.56g/cm（179℃），為面心立方晶格。
固體二氧化碳晶體結(jié)構(gòu)圖
干冰在7453Pa壓力下的升華溫度為-78.5℃，蓄冷能力是冰的2倍，用于冷藏的效果遠(yuǎn)好于冰。最重要的是，隨著溫度的升高，干冰不會(huì)像冰一樣化成水，弄得到處都是，它只會(huì)升華成氣體，無殘留、無污染。
固態(tài)二氧化碳的汽化熱很大，在-60℃時(shí)為365J/K，在常壓下汽化時(shí)可使周圍溫度降到-78℃左右，并且不會(huì)產(chǎn)生液體，所以叫干冰。常見的干冰呈塊狀或丸狀。現(xiàn)在我們常見的干冰，是在6250千帕左右的壓力下，通過把二氧化碳冷凝成無色的液體后，再在低壓下迅速凝固而得到的。
其化學(xué)性質(zhì)具體見二氧化碳。
制備方法
連續(xù)制造CO2雪的方法
通常將液體二氧化碳減壓至中間壓力，然后在雪塔中膨脹，同時(shí)產(chǎn)生CO2雪和氣體二氧化碳?xì)怏w。CO2雪則進(jìn)入壓縮室以70bar-100bar的壓力壓縮成干冰塊。氣體二氧化碳進(jìn)入熱交換器內(nèi)被重復(fù)壓縮，冷凝成液體二氧化碳。
雷塔式壓制干冰示意圖
在壓縮室內(nèi)直接壓制干冰
液體二氧化碳經(jīng)噴嘴減壓至5.2bar時(shí)在壓縮室直接生成由CO2雪壓制成干冰塊。減壓時(shí)所產(chǎn)生的氣體二氧化碳再返回壓縮冷凝成液體二氧化碳。
壓縮室內(nèi)壓縮干冰示意圖
應(yīng)用領(lǐng)域
清洗
應(yīng)用范圍
干冰清洗技術(shù)主要用于清除食品加工設(shè)備表面的積炭結(jié)焦；輪船發(fā)動(dòng)機(jī)工作艙，機(jī)械和電器設(shè)備的清垢；汽車制造行業(yè)中舊漆膜及密封膠的去除、在不損傷汽車表面漆前提下清除各類標(biāo)貼和印花以及電器控制系統(tǒng)的除垢除塵；在塑料加工行業(yè)用于擠出機(jī)、型模的除污；在原子能工業(yè)中用于對有害的放射性物質(zhì)（包括石棉、重金屬、表面放射性污染物、多氯聯(lián)苯等污染物）的去除；在電力工業(yè)中用于各類變壓器及其他電力設(shè)備的在線清洗；印刷行業(yè)中用于對彩色膠印設(shè)備的在線清洗以及復(fù)印機(jī)內(nèi)部備件的清洗；在航空業(yè)，石油化工行業(yè)中也廣泛用干冰清洗技術(shù)對設(shè)備、裝置、儀器進(jìn)行清洗除污。
清洗原理
將干冰顆粒（或方塊）研磨成細(xì)粉使用時(shí)，通過噴射清洗機(jī)與壓縮空氣混合，噴射到被清洗物體起到類似噴砂作用。利用高速運(yùn)動(dòng)的固體干冰顆粒（或細(xì)粉）的沖擊力，結(jié)合干冰本身溫度低以及升華的特點(diǎn)產(chǎn)生熱力沖擊和類似刮刀的作用，使得被清洗表面的結(jié)垢、油垢、殘留雜質(zhì)迅速被剝離、清除而絲毫不會(huì)對被清洗物體，特別是金屬表面造成任何傷害，尤其不會(huì)影響金屬表面的光潔度。
清洗優(yōu)點(diǎn)
①減少停工時(shí)間、提高工作效率。
②干冰升華變成二氧化碳?xì)怏w沒有污染和危害。
③干冰還有殺菌消毒的作用。
④干冰的清潔效果又很好，被清潔的污染物可以有效地分解并且不會(huì)污染環(huán)境。
美容
干冰具有很好的制冷效果，所以可以用于美容行業(yè)的冷凍治療。干冰被皮膚科醫(yī)生用來治療青春痘，這種治療被稱做冷凍治療。在冷凍過程中，皮膚會(huì)被干冰輕微地冷凍起來。用冷凍治療方法治療青春痘的好處在于可以減少發(fā)炎，從而減少青春痘疤痕的產(chǎn)生。把干冰磨碎再與乙酮混合，就是治療青春痘的一種冷凍材料，還可以再混合一些硫黃。另外，液態(tài)氮及固態(tài)干冰也是用來做冷凍治療的好材料。
食品
干冰作為一種制冷劑在食品行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛了。例如在葡萄酒、雞尾酒或飲料中加入少許干冰塊，不僅飲用時(shí)涼爽可口，而且杯中煙霧繚繞，在視覺上也是一種不錯(cuò)的享受；在制作冰淇淋的過程中加入一些干冰，這樣做出來的冰淇淋不易融化。干冰最適合用于冷凍冷藏食品，如龍蝦、蟹、魚翅等海產(chǎn)品，這是因?yàn)楦杀诨瘯?huì)變成氣體，不會(huì)生成液態(tài)水，這比水冰更清潔、干凈。
娛樂領(lǐng)域
干冰可以用來制造人工煙霧。由于干冰的溫度很低，當(dāng)它升華時(shí)低溫的二氧化碳?xì)怏w遇到空氣，就會(huì)使空氣中的水蒸氣凝結(jié)成小水滴，產(chǎn)生視覺上的煙霧效果。在許多舞臺(tái)、劇場、影視、婚慶、慶典、晚會(huì)上所放的煙霧，就是利用干冰制作出來的效果。
消防
在消防業(yè)中，干冰可用來滅火，如用來制造部分低溫滅火器。不過，干冰在這一領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用還比較少，市場程度較低。
人工降雨
用干冰人工降雨也是利用了它的制冷效果。當(dāng)干冰被人類駕駛飛機(jī)撒在云上，由于干冰極低的溫度，當(dāng)它遇到云中的小水滴時(shí)，就會(huì)使其凍結(jié)成許多小冰晶。這樣整個(gè)云團(tuán)的氣溫都降低了，就會(huì)有更多的水蒸氣凝結(jié)，最后變成雨滴降落到地面。
相關(guān)安全措施
①使用干冰時(shí)必須配戴防護(hù)手套。
②嚴(yán)禁干冰入口。
③粉碎干冰時(shí)必須配戴防護(hù)眼鏡，防止碎渣濺入眼睛。
④干冰不斷升華汽化，對產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w應(yīng)保證無危險(xiǎn)泄露。
⑤不得將干冰放入不透氣的容器內(nèi)，防止超壓引起容器破裂發(fā)生危險(xiǎn)。
⑥氣體二氧化碳是一種惰性氣體，對人和動(dòng)物會(huì)產(chǎn)生室息作用，因此儲(chǔ)藏干冰或用作制冷劑的空間（例如船艙、冷藏車、快速凍結(jié)裝置、冷藏庫等）應(yīng)保持通風(fēng)，避免發(fā)生室息危險(xiǎn)。
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作者
