Углекислый газ атмосферы — основной источник углерода для растений. Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет 0,038 %.
Углекислый газ или двуокись углерода — широко распространенный в природе бесцветный газ, имеет слабый кисловатый запах и вкус, хорошо растворяется в воде и, образуя угольную кислоту Н2СО3, придает ей кислый вкус.
Диоксид углерода невзрывоопасен и не токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье. Углекислый газ легко пропускает ультрафиолетовые лучи и лучи видимой части спектра, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают её. В то же время он поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и является парниковым газом. Являясь одним из парниковых газов, принимает участие в процессе глобального потепления. Постоянный рост наблюдается с начала индустриальной эпохи.
Углекислоту или двуокись углерода (диоксид углерода, углекислый газ) высокого давления и низкотемпературную получают из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания углеводородного топлива и других производств. Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная. В промышленности получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Смесь газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании разлагается, высвобождая углекислоту. При промышленном производстве закачивается в баллоны. В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора с соляной кислотой.
При выпуске жидкой углекислоты из баллона в атмосферу часть её испаряется, а другая часть образует хлопья сухого льда. Работа, затраченная на сжатие газа, оказывается значительно меньше той, которая требуется на его расширение. И чтобы как-то компенсировать возникающий дефицит, углекислый газ резко охлаждается, превращаясь в «сухой лед».
Сухой лёд используется в качестве хладагента в ледниках и морозильных установках. В этом же качестве иногда используется и жидкая углекислота, так как её удобно транспортировать по трубам и трубкам внутри приборов.
Баллоны с жидкой углекислотой широко применяются в качестве огнетушителей, для производства газированной воды и лимонада. Углекислый газ используется в качестве инертной среды при сварке проволокой. Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии.
Свойства
Двуокись углерода (СO2) — газ без цвета и запаха при температуре 20°C и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), плотность – 1,839 кг/ м3. Жидкая двуокись углерода (жидкая пищевая углекислота) – сжиженный углекислый газ, хранящийся под высоким давлением (~ 65-70 Атм), бесцветная жидкость без запаха.
Области применения
Углекислота — необходимый компонент многих технологических процессов. Двуокись углерода используют в качестве активного защитного газа при сварке металлов, для пищевых целей в производстве газированных напитков, сухого льда, для охлаждения, замораживания и хранения пищевых продуктов при прямом и косвенном контакте с ними; для сушки литейных форм; для пожаротушения и других целей во всех отраслях промышленности. Жидкая двуокись углерода применяется преимущественно для нужд сварочного производства.
В машиностроении и строительстве
Техническая углекислота применяется:
для электросварки, основанной на принципе защиты расплавленного металла от вредного воздействия атмосферного воздуха. Электросварка в защитной среде углекислоты:
- повышает производительность труда по сравнению с ручной сваркой
- снижает более чем в два раза себестоимость наплавленных металлов
- обеспечивает отличное качество сварных швов
- углекислота используется для холодной посадки частей машин
- углекислота используется в процессах тонкой заточки
В металлургии
- продувка углекислым газом литейных форм
- при производстве алюминия и других легкоокисляющихся металлов
В сельском хозяйстве
- для создания искусственного дождя
В экологии
- заменяет сильнодействующие минеральные кислоты для нейтрализации щелочной отбросной воды
В изготовлении противопожарных средств
- эффективно останавливает процесс горения
В горнодобывающей промышленности
- при методе беспламенного взрыва горных пород
В парфюмерии
- при изготовлении духов
В пищевой промышленности
- диоксид углерода используется как консервант и обозначается на упаковке под кодом Е290, а также в качестве разрыхлителя теста
Хранение и перевозка
Газообразную двуокись углерода и жидкую высокого давления поставляют по трубопроводам. Жидкую двуокись углерода высокого давления поставляют в баллонах (ГОСТ 949-73) вместимостью до 50 дм3, в баллончиках для бытовых сифонов по ГОСТ 19136 — 80 вместимостью не менее 0,01 дм3, в спецтаре по нормативно-технической документации для автотранспорта. Жидкую двуокись углерода в баллонах транспортируют всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки опасных грузов, действующими на данном виде транспорта.
Опасные факторы и меры безопасности
Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5% (92 г/ м3) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.