液态二氧化碳

液态二氧化碳（Liquid Carbon Dioxide, LCO₂）

液态二氧化碳是CO₂在高压或低温下形成的液态形式，广泛应用于食品、工业、医疗等领域。以下是详细介绍：

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1. 主要特性

（1）物理性质

• 外观：无色透明液体，汽化时形成白色烟雾（干冰升华）。

• 密度：约 1.02 g/cm³（-20℃, 20 bar）。

• 沸点（常压）：-78.5℃（直接升华成气体，不形成液态）。

• 三相点：-56.6℃, 5.18 bar（固、液、气共存条件）。

• 临界点：31.1℃, 73.8 bar（超过此温度无法液化，成为超临界流体）。

（2）化学性质

• 不可燃，但能支持某些特殊燃烧（如镁在CO₂中燃烧）。

• 弱酸性：溶于水生成碳酸（H₂CO₃）。

• 惰性：常用于隔绝氧气，防止氧化。

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2. 制备方法

液态CO₂主要通过 高压压缩法 或 低温冷却法 制取：

1. 工业副产物：

   • 从发酵工业（啤酒、乙醇生产）、化石燃料燃烧尾气中回收CO₂。

   • 经过净化（去除水分、硫化物等）后压缩液化。

2. 天然CO₂气田：

   • 直接开采高纯度CO₂气藏，经压缩后液化储存。

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3. 应用领域

（1）食品与饮料

• 碳酸饮料：可乐、啤酒等充入CO₂产生气泡。

• 食品保鲜：抑制微生物生长（如包装肉类、蔬菜）。

• 冷冻食品：液态CO₂喷射速冻（如海鲜、冰淇淋）。

（2）工业应用

• 焊接保护气：MAG焊接（CO₂+氩气混合气体）。

• 超临界萃取：提取咖啡因、香精、CBD等（超临界CO₂作为溶剂）。

• 消防灭火：CO₂灭火器（适用于电气火灾）。

（3）干冰（固态CO₂）

• 温度：-78.5℃，直接升华。

• 用途：

  • 冷链运输（医疗样本、疫苗冷藏）。

  • 舞台烟雾效果（干冰升华产生白雾）。

  • 工业清洗（干冰喷射去污）。

（4）医疗与科研

• 微创手术：腹腔镜手术中用于充气（气腹）。

• 实验室：超临界流体色谱（SFC）、低温实验。

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4. 安全注意事项

（1）高压与低温风险

• 储存压力：通常为 20~60 bar，容器需耐压设计。

• 冻伤危险：接触液态CO₂或干冰会导致严重冻伤。

（2）窒息风险

• CO₂比空气重，在低洼处积聚，可能导致缺氧窒息。

• 工作环境需 通风良好，CO₂浓度超过 5% 即危险。

（3）爆炸风险

• 在密闭空间快速汽化可能导致压力容器爆炸（如干冰放入密封瓶）。

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5. 与液氮、液氩的对比

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6. 有趣事实

• 干冰降雨：人工降雨时，干冰用于促进云层凝结。

• 火星大气：火星大气中96%是CO₂，未来可能用于制造燃料或氧气。

• 碳酸泉：天然含CO₂的矿泉水（如法国Perrier）就是CO₂溶解产物。