氟利昂的功與過

1、氟利昂的功與過氟利昂的功與過李濟洋李濟洋什么是氟利昂？ 又名氟里昂，氟氯烴 英文：freon 幾種氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的總稱 。氟里昂在常溫下都是無色氣體或易揮發(fā)液體，略有香味，低毒，化學性質(zhì)穩(wěn)定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2（F-12）。二氯二氟甲烷在常溫常壓下為無色氣體；熔點158 ，沸點29.8，密度1.486克/厘米（30）；稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚；與酸、堿不反應。二氯二氟甲烷可由四氯化碳與無水氟化氫在催化劑存在下反應制得，反應產(chǎn)物主要是二氯二氟甲烷，還有CCl3F和CClF3，可通過分餾將CCl2F2分離出來。幾種常見的氟利昂氟利昂的歷程 氟利昂的發(fā)現(xiàn) 氟利昂的特性

2、氟利昂的應用 氟利昂的危害 氟利昂的禁用 氟利昂的替代品氟利昂的發(fā)現(xiàn)20世紀20年代,當時的冰箱使用一些有毒且危險的氣體(其中包括氨、二氧化硫和丙烷)作為制冷劑,因為時常泄漏,所以這些制冷劑非常危險。1929年,發(fā)生在俄亥俄州克利夫蘭某家醫(yī)院的冰箱泄漏事故使超過100人喪生。于是,米奇利開始對研制一種穩(wěn)定、不易燃、不腐蝕且無毒的新型制冷劑產(chǎn)生了濃厚的興趣。他還是借助于門捷列夫的化學地圖開始自己的工作,結果發(fā)現(xiàn)只有位于周期表右邊的非金屬元素能生成在室溫下呈氣態(tài)的化合物,同時他還注意到化合物的可燃性從左到右依次減小。事實上,鹵化物可以用來阻燃,可是他發(fā)現(xiàn)比較重的元素化合物通常毒性很大。通過上述觀察

3、,他認為氟和其他較輕的非金屬元素形成的化合物可以制成性能優(yōu)良的制冷劑。經(jīng)過2年的艱苦實驗,他合成出二氟二氯甲烷(也稱氟利昂),這種化合物具有理想的制冷效果,從而在20世紀30年代初開始投入大批量生產(chǎn),而且還用處多多,從家用冰箱、空調(diào)到除臭噴霧劑都離不開它氟利昂的發(fā)現(xiàn)者小托馬斯米奇利(Midgley,Thomas,Jr.)1889年5月18日出生在美國賓夕法尼亞州比弗福爾斯,他本來是一名訓練有素的工程師,后來對化學的工業(yè)用途產(chǎn)生了濃厚的興趣。他曾經(jīng)為世界發(fā)明了性能卓越的汽油抗爆振劑四乙鉛以及無毒性的制冷劑氟利昂(二氟二氯甲烷)。這2種物質(zhì)在各自的領域起到了劃時代的作用,但是隨著社會的發(fā)展,人們越

4、來越認識到在這2種化合物輝煌的背后卻隱藏著罪惡,美國于1986年開始停止銷售和使用含鉛(四乙鉛)汽油,1974年開始禁止使用氟利昂。隨后其他國家也紛紛頒布法律和條令限制或者禁止使用上述2種物質(zhì)。四乙鉛和氟利昂曾經(jīng)給社會帶來的巨大經(jīng)濟效益體現(xiàn)了米奇利的天才一面,但是這2種物質(zhì)給現(xiàn)代社會帶來的無窮無盡的危害和麻煩確實顯示了他天才背后意料不到的對人類造成的負面作用氟利昂的特性 氟利昂是制冷劑是一種透明、無味、低毒、不易燃燒、爆炸和化學性穩(wěn)定的制冷劑。不同的化學組成和結構的氟里昂制冷劑熱力性質(zhì)相差很大，可適用于高溫、中溫和低溫制冷機，以適應不同制冷溫度的要求。 氟利昂的冰堵氟利昂對水的溶解度小，制冷裝

5、置中進入水分后會產(chǎn)生酸性物質(zhì)，并容易造成低溫系統(tǒng)的“冰堵”，堵塞節(jié)流閥或管道。另外避免氟里昂與天然橡膠起作用，其裝置應采用丁晴橡膠作墊片或密封圈。氟利昂的應用 在氟利昂發(fā)現(xiàn)之前人們普遍應用用一些有毒且危險的氣體(其中包括氨、二氧化硫和丙烷)作為制冷劑,因為時常泄漏,所以這些制冷劑非常危險，而氟利昂穩(wěn)定、不易燃、不腐蝕且無毒的的性質(zhì)使得這一問題得到解決，從而在20世紀30年代初開始投入大批量生產(chǎn),作為當今廣泛使用的制冷劑，不同種類的氟利昂因其特性不同，廣泛應用于冷庫、食品冷凍設備、船用制冷設備、工業(yè)低溫制冷、商業(yè)低溫制冷、交通運輸制冷設備（冷藏車等）、冷凍冷凝機組、超市陳列展示柜等制冷設備。 而

6、且氟利昂還用處多多,從家用冰箱、空調(diào)到除臭噴霧劑都離不開它。氟利昂的危害20世紀80年代后期，氟利昂的生產(chǎn)達到了高峰，產(chǎn)量達到了144萬噸。在對氟利昂實行控制之前，全世界向大氣中排放的氟利昂已達到了2000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達數(shù)百年，所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對流層，一小部分升入平流層。在對流層相當穩(wěn)定的氟利昂，在上升進入平流層后，在一定的氣象條件下，會在強烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會發(fā)生連鎖反應，不斷破壞臭氧分子。科學家估計一個氯原子可以破壞數(shù)萬個臭氧分子。根據(jù)資料，2003年臭氧空洞面積已達2500萬平方公里。臭氧層被大量損耗后

7、，吸收紫外線輻射的能力大大減弱，導致到達地球表面的紫外線明顯增加，給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來多方面的危害。據(jù)分析，平流層臭氧減少萬分之一，全球白內(nèi)障的發(fā)病率將增加0.6-0.8%，即意味著因此引起失明的人數(shù)將增加1萬到1.5萬人。在對流層的氟利昂分子很穩(wěn)定，幾乎不發(fā)生化學反應。但是，當它們上升到平流層后，會在強烈紫外線的作用下被分解，含氯的氟利昂分子會離解出氯原子（稱為“自由基”），然后同臭氧發(fā)生連鎖反應（氯原子與臭氧分子反應，生成氧氣分子和一氧化氯基；一氧化氯基不穩(wěn)定，很快又變回氯原子，氯原子又與臭氧反應生成氧氣和一氧化氯基），不斷破壞臭氧分子。氟利昂的危害原理 Cl+O3=O2+ClO；Cl

8、O+O3=O2+Cl 如此周而復始，結果一個氯氟利昂分子就能破壞多達如此周而復始，結果一個氯氟利昂分子就能破壞多達10萬個臭氧分子。即一千克氟利昂可以捕捉消滅約七萬千萬個臭氧分子。即一千克氟利昂可以捕捉消滅約七萬千克臭氧?？偟慕Y果，可以用化學方程式表示為：克臭氧。總的結果，可以用化學方程式表示為： 2O3=3O2 （在反應中氟里昂分子起到催化劑的作（在反應中氟里昂分子起到催化劑的作用）。用）。 反應機理：反應機理： 臭氧在紫外線作用下（反應條件不好打，自己加上）臭氧在紫外線作用下（反應條件不好打，自己加上） O3 = O2 + O 氯氟烴分解（以氯氟烴分解（以CF2Cl2為例）為例） CF2C

9、l2 =CF2Cl + Cl 自由基鏈反應自由基鏈反應 Cl? + O3 = ClO+ O2；ClO? + O =Cl + O2 總反應：總反應：O3 + O = 2O2 二氯二氟甲烷氟利昂的介電常數(shù)為二氯二氟甲烷氟利昂的介電常數(shù)為2，可以采用脈沖，可以采用脈沖時域反射物位計進行物位測量。此外，氟利昂也是重要的時域反射物位計進行物位測量。此外，氟利昂也是重要的溫室氣體。一個氟利昂分子增加溫室效應的效果相當于一溫室氣體。一個氟利昂分子增加溫室效應的效果相當于一萬個二氧化碳分子。萬個二氧化碳分子。氟利昂的禁用蒙特利爾議定書蒙特利爾議定書又稱作蒙特利爾公約，全名為“蒙特利爾破壞臭氧層物質(zhì)管制議定書（

10、Montreal Protocol on Substances that Depletethe Ozone Layer）”，是聯(lián)合國為了避免工業(yè)產(chǎn)品中的氟氯碳化物對地球臭氧層繼續(xù)造成惡化及損害，承續(xù)1985年保護臭氧層維也納公約的大原則，于1987年9月16日邀請所屬26個會員國在加拿大蒙特利爾所簽署的環(huán)境保護公約。該公約自1989年1月1日起生效。蒙特利爾公約中對CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC-115等五項氟氯碳化物及三項哈龍的生產(chǎn)做了嚴格的管制規(guī)定，并規(guī)定各國有共同努力保護臭氧層的義務，凡是對臭氧層有不良影響的活動，各國均應采取適當防治措施，影響的層面涉

11、及電子光學清洗劑、冷氣機、發(fā)泡劑、噴霧劑、滅火器等等。此外，公約中亦決定成立多邊信托基金，援助發(fā)展中國家進行技術轉移。我國的氟利昂禁用 2010年后我國將全面禁止使用氟利昂。一項旨在保護臭氧層的措施日前在我國出臺。按照有關部門制定的日程表：到2010年，我國將全面禁止生產(chǎn)和使用消耗臭氧層的物質(zhì)-氟里昂。按照這個日程表，我國將從1999年7月1日開始把氟里昂的生產(chǎn)和消費水平凍結在1995-1997 年的平均水平上，以后逐年減少。2010年1月1日，氟利昂被我國禁止使用。 據(jù)有關部門預測，在今后幾年中，我國對使用氟里昂等消耗臭氧層物質(zhì)的需求仍將保持旺盛的勢頭，保護臭氧層的形勢依然十分嚴峻。氟利昂的

12、替代1. 1. 以美國、日本為代表的替代方案以（，以美國、日本為代表的替代方案以（，一四氟乙烷，）替代（二氯二氟，一四氟乙烷，）替代（二氯二氟甲烷，）作為制冷劑，用（一甲烷，）作為制冷劑，用（一氟一，一二氯乙烷，）替代氟一，一二氯乙烷，）替代（三氯氟甲烷，。）作為發(fā)泡劑。熱物（三氯氟甲烷，。）作為發(fā)泡劑。熱物理性能與十分相似，（印理性能與十分相似，（?。┲禐榱?，（）值為零，（）值為，基本上無毒，）值為，基本上無毒，用戶普遍關心的主要指標即安全性、來源可靠性和成本方面都具有用戶普遍關心的主要指標即安全性、來源可靠性和成本方面都具有較強的競爭力。生產(chǎn)工藝相對簡單且安全，保較強的競爭力。生產(chǎn)工藝相對

13、簡單且安全，保溫性能好，但值和值均不為零，屬過渡性替代品。此溫性能好，但值和值均不為零，屬過渡性替代品。此替代方案的優(yōu)點是替代物制冷性能與氟利昂相近，現(xiàn)有制冷設備不替代方案的優(yōu)點是替代物制冷性能與氟利昂相近，現(xiàn)有制冷設備不需作大的改進就能使用，替代品的投資相對較低；其缺點就是沒有需作大的改進就能使用，替代品的投資相對較低；其缺點就是沒有達到達到“全綠全綠”的要求、后期運行費用高、原材料成本高。美國、日的要求、后期運行費用高、原材料成本高。美國、日本、歐洲（德國、奧地利、部分北歐冒家除外）及我國都選用了這本、歐洲（德國、奧地利、部分北歐冒家除外）及我國都選用了這條路線。條路線。氟利昂的替代2. 以德國、英國、荷蘭為代表的替代方案用（異丁烷，（）替代附，環(huán)戊烷替代，為“全綠”替代物，和環(huán)戊烷的值和值均為零。環(huán)保性能好，取材容易，價格低廉，制作原料來源于石油、天然氣。運行壓力低噪聲小，能耗降低可達；潤滑油可采用原附的潤滑油，對系統(tǒng)材料沒有特殊要求。及的不足是屬易燃易爆物質(zhì)，生產(chǎn)和設備使用維修過程中都要有嚴格的防火、防爆措施，貯運、生產(chǎn)、維修現(xiàn)場需通風良好且安裝氣體濃度監(jiān)測及報警裝置。此方案主要缺點是前期設備投資大。選擇這條路線的國家有德國、奧地利、瑞典、丹麥、荷蘭、瑞士、比利時等。氟利昂的替代非主流 （）某些國家選用（碳氫化合物）替代 ，我國也在進行這方面的探討。 （）（）與