干冰（固态的二氧化碳）
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更新时间：2023-07-17
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干冰是一种固态的二氧化碳，温度为-56.6℃（5.2大气压），密度为1.56g/cm（179℃），具有面心立方晶格。干冰的制造方法包括液体二氧化碳经过连续制造CO2雪和在压缩室内直接压制干冰两种方法。干冰
固态的二氧化碳
干冰（英文名称：Dry Ice）即固态二氧化碳，为白色固体，形状似冰雪，且受热时不经熔化直接汽化，故名干冰。在78.5℃会进行升华，熔点为-56.6℃（5.2大气压），密度为1.56g/cm（179℃），具有面心立方晶格。干冰可由液体二氧化碳经过连续制造CO2雪的方法和在压缩室内直接压制干冰两种方法制得。干冰主要应用于清洗剂和制冷剂。
基本信息
中文名
干冰
英文名
Dry Ice
CAS号
124-38-9
性质
化学式
CO2
外观
白色固体
气味
无味
密度
1.56g/cm（179℃）
熔点
-56.6℃（5.2大气压）
相关历史
在1823年英国的科学家法拉第（Michael Faraday）和笛彼首次将二氧化碳进行了液化，在之后的1834年德国的科学家奇洛列成功地制出了固体二氧化碳，但当时限于研究使用，并没有被普遍使用。1925年的美国设立的干冰股份有限公司，代表着干冰已经被成功地工业性大量生产，当时将制成的成品命名为干冰，现在已经将它视为普通名词，但其正式的名称叫固体二氧化碳。1928年日本从干冰股份有限公司得到了制造销售权，成立了日本干冰株式会社，也就是昭和碳酸株式会社的前身。
物理性质
干冰为白色固体，熔点-56.6℃（5.2大气压），密度1.56g/cm（179℃），为面心立方晶格。
固体二氧化碳晶体结构图
干冰在7453Pa压力下的升华温度为-78.5℃，蓄冷能力是冰的2倍，用于冷藏的效果远好于冰。最重要的是，随着温度的升高，干冰不会像冰一样化成水，弄得到处都是，它只会升华成气体，无残留、无污染。
固态二氧化碳的汽化热很大，在-60℃时为365J/K，在常压下汽化时可使周围温度降到-78℃左右，并且不会产生液体，所以叫干冰。常见的干冰呈块状或丸状。现在我们常见的干冰，是在6250千帕左右的压力下，通过把二氧化碳冷凝成无色的液体后，再在低压下迅速凝固而得到的。
其化学性质具体见二氧化碳。
制备方法
连续制造CO2雪的方法
通常将液体二氧化碳减压至中间压力，然后在雪塔中膨胀，同时产生CO2雪和气体二氧化碳气体。CO2雪则进入压缩室以70bar-100bar的压力压缩成干冰块。气体二氧化碳进入热交换器内被重复压缩，冷凝成液体二氧化碳。
雷塔式压制干冰示意图
在压缩室内直接压制干冰
液体二氧化碳经喷嘴减压至5.2bar时在压缩室直接生成由CO2雪压制成干冰块。减压时所产生的气体二氧化碳再返回压缩冷凝成液体二氧化碳。
压缩室内压缩干冰示意图
应用领域
清洗
应用范围
干冰清洗技术主要用于清除食品加工设备表面的积炭结焦；轮船发动机工作舱，机械和电器设备的清垢；汽车制造行业中旧漆膜及密封胶的去除、在不损伤汽车表面漆前提下清除各类标贴和印花以及电器控制系统的除垢除尘；在塑料加工行业用于挤出机、型模的除污；在原子能工业中用于对有害的放射性物质（包括石棉、重金属、表面放射性污染物、多氯联苯等污染物）的去除；在电力工业中用于各类变压器及其他电力设备的在线清洗；印刷行业中用于对彩色胶印设备的在线清洗以及复印机内部备件的清洗；在航空业，石油化工行业中也广泛用干冰清洗技术对设备、装置、仪器进行清洗除污。
清洗原理
将干冰颗粒（或方块）研磨成细粉使用时，通过喷射清洗机与压缩空气混合，喷射到被清洗物体起到类似喷砂作用。利用高速运动的固体干冰颗粒（或细粉）的冲击力，结合干冰本身温度低以及升华的特点产生热力冲击和类似刮刀的作用，使得被清洗表面的结垢、油垢、残留杂质迅速被剥离、清除而丝毫不会对被清洗物体，特别是金属表面造成任何伤害，尤其不会影响金属表面的光洁度。
清洗优点
①减少停工时间、提高工作效率。
②干冰升华变成二氧化碳气体没有污染和危害。
③干冰还有杀菌消毒的作用。
④干冰的清洁效果又很好，被清洁的污染物可以有效地分解并且不会污染环境。
美容
干冰具有很好的制冷效果，所以可以用于美容行业的冷冻治疗。干冰被皮肤科医生用来治疗青春痘，这种治疗被称做冷冻治疗。在冷冻过程中，皮肤会被干冰轻微地冷冻起来。用冷冻治疗方法治疗青春痘的好处在于可以减少发炎，从而减少青春痘疤痕的产生。把干冰磨碎再与乙酮混合，就是治疗青春痘的一种冷冻材料，还可以再混合一些硫黄。另外，液态氮及固态干冰也是用来做冷冻治疗的好材料。
食品
干冰作为一种制冷剂在食品行业的应用已经很广泛了。例如在葡萄酒、鸡尾酒或饮料中加入少许干冰块，不仅饮用时凉爽可口，而且杯中烟雾缭绕，在视觉上也是一种不错的享受；在制作冰淇淋的过程中加入一些干冰，这样做出来的冰淇淋不易融化。干冰最适合用于冷冻冷藏食品，如龙虾、蟹、鱼翅等海产品，这是因为干冰融化会变成气体，不会生成液态水，这比水冰更清洁、干净。
娱乐领域
干冰可以用来制造人工烟雾。由于干冰的温度很低，当它升华时低温的二氧化碳气体遇到空气，就会使空气中的水蒸气凝结成小水滴，产生视觉上的烟雾效果。在许多舞台、剧场、影视、婚庆、庆典、晚会上所放的烟雾，就是利用干冰制作出来的效果。
消防
在消防业中，干冰可用来灭火，如用来制造部分低温灭火器。不过，干冰在这一领域内的应用还比较少，市场程度较低。
人工降雨
用干冰人工降雨也是利用了它的制冷效果。当干冰被人类驾驶飞机撒在云上，由于干冰极低的温度，当它遇到云中的小水滴时，就会使其冻结成许多小冰晶。这样整个云团的气温都降低了，就会有更多的水蒸气凝结，最后变成雨滴降落到地面。
相关安全措施
①使用干冰时必须配戴防护手套。
②严禁干冰入口。
③粉碎干冰时必须配戴防护眼镜，防止碎渣溅入眼睛。
④干冰不断升华汽化，对产生的二氧化碳气体应保证无危险泄露。
⑤不得将干冰放入不透气的容器内，防止超压引起容器破裂发生危险。
⑥气体二氧化碳是一种惰性气体，对人和动物会产生室息作用，因此储藏干冰或用作制冷剂的空间（例如船舱、冷藏车、快速冻结装置、冷藏库等）应保持通风，避免发生室息危险。
