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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，且受熱時不經熔化直接汽化，故名干冰。在78.5℃會進行升華，熔點為-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過連續(xù)制造CO2雪的方法和在壓縮室內直接壓制干冰兩種方法制得。干冰主要應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
124-38-9
性質
化學式
CO2
外觀
白色固體
氣味
無味
密度
1.56g/cm（179℃）
熔點
-56.6℃（5.2大氣壓）
相關歷史
在1823年英國的科學家法拉第（Michael Faraday）和笛彼首次將二氧化碳進行了液化，在之后的1834年德國的科學家奇洛列成功地制出了固體二氧化碳，但當時限于研究使用，并沒有被普遍使用。1925年的美國設立的干冰股份有限公司，代表著干冰已經被成功地工業(yè)性大量生產，當時將制成的成品命名為干冰，現在已經將它視為普通名詞，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，成立了日本干冰株式會社，也就是昭和碳酸株式會社的前身。
物理性質
干冰為白色固體，熔點-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構圖
干冰在7453Pa壓力下的升華溫度為-78.5℃，蓄冷能力是冰的2倍，用于冷藏的效果遠好于冰。最重要的是，隨著溫度的升高，干冰不會像冰一樣化成水，弄得到處都是，它只會升華成氣體，無殘留、無污染。
固態(tài)二氧化碳的汽化熱很大，在-60℃時為365J/K，在常壓下汽化時可使周圍溫度降到-78℃左右，并且不會產生液體，所以叫干冰。常見的干冰呈塊狀或丸狀。現在我們常見的干冰，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。
其化學性質具體見二氧化碳。
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，同時產生CO2雪和氣體二氧化碳氣體。CO2雪則進入壓縮室以70bar-100bar的壓力壓縮成干冰塊。氣體二氧化碳進入熱交換器內被重復壓縮，冷凝成液體二氧化碳。
雷塔式壓制干冰示意圖
在壓縮室內直接壓制干冰
液體二氧化碳經噴嘴減壓至5.2bar時在壓縮室直接生成由CO2雪壓制成干冰塊。減壓時所產生的氣體二氧化碳再返回壓縮冷凝成液體二氧化碳。
壓縮室內壓縮干冰示意圖
應用領域
清洗
應用范圍
干冰清洗技術主要用于清除食品加工設備表面的積炭結焦；輪船發(fā)動機工作艙，機械和電器設備的清垢；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、型模的除污；在原子能工業(yè)中用于對有害的放射性物質（包括石棉、重金屬、表面放射性污染物、多氯聯苯等污染物）的去除；在電力工業(yè)中用于各類變壓器及其他電力設備的在線清洗；印刷行業(yè)中用于對彩色膠印設備的在線清洗以及復印機內部備件的清洗；在航空業(yè)，石油化工行業(yè)中也廣泛用干冰清洗技術對設備、裝置、儀器進行清洗除污。
清洗原理
將干冰顆粒（或方塊）研磨成細粉使用時，通過噴射清洗機與壓縮空氣混合，噴射到被清洗物體起到類似噴砂作用。利用高速運動的固體干冰顆粒（或細粉）的沖擊力，結合干冰本身溫度低以及升華的特點產生熱力沖擊和類似刮刀的作用，使得被清洗表面的結垢、油垢、殘留雜質迅速被剝離、清除而絲毫不會對被清洗物體，特別是金屬表面造成任何傷害，尤其不會影響金屬表面的光潔度。
清洗優(yōu)點
①減少停工時間、提高工作效率。
②干冰升華變成二氧化碳氣體沒有污染和危害。
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)的應用已經很廣泛了。例如在葡萄酒、雞尾酒或飲料中加入少許干冰塊，不僅飲用時涼爽可口，而且杯中煙霧繚繞，在視覺上也是一種不錯的享受；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、魚翅等海產品，這是因為干冰融化會變成氣體，不會生成液態(tài)水，這比水冰更清潔、干凈。
娛樂領域
干冰可以用來制造人工煙霧。由于干冰的溫度很低，當它升華時低溫的二氧化碳氣體遇到空氣，就會使空氣中的水蒸氣凝結成小水滴，產生視覺上的煙霧效果。在許多舞臺、劇場、影視、婚慶、慶典、晚會上所放的煙霧，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，干冰在這一領域內的應用還比較少，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。當干冰被人類駕駛飛機撒在云上，由于干冰極低的溫度，當它遇到云中的小水滴時，就會使其凍結成許多小冰晶。這樣整個云團的氣溫都降低了，就會有更多的水蒸氣凝結，最后變成雨滴降落到地面。
相關安全措施
①使用干冰時必須配戴防護手套。
②嚴禁干冰入口。
③粉碎干冰時必須配戴防護眼鏡，防止碎渣濺入眼睛。
④干冰不斷升華汽化，對產生的二氧化碳氣體應保證無危險泄露。
⑤不得將干冰放入不透氣的容器內，防止超壓引起容器破裂發(fā)生危險。
⑥氣體二氧化碳是一種惰性氣體，對人和動物會產生室息作用，因此儲藏干冰或用作制冷劑的空間（例如船艙、冷藏車、快速凍結裝置、冷藏庫等）應保持通風，避免發(fā)生室息危險。
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