化学化工类毕业论文范文.doc

摘要近十多年来，在涉及地球环境保护的诸多问题中，最令人关注的当属大气环境逐渐变暖，即所谓的温室效应。近年来所发生的许多危害，都或多或少被打上了温室效应的烙印，如：物种灭绝及生物多样性的丧失，饮用水的减少，海平面和平均气温的上升等。尽管产生全球气候变化的原因是多方面的，但大量研究表明，产生温室效应的主要原因与温室气体（CHG）的大量排放有直接关系。而其中影响最大的就属二氧化碳。当前所谓的二氧化碳温室气体主要来源于人类活动及工农业生产中大量排放。而现在摆在人们面前的实施减排措施与实施途径，及其如何利用这部分温室气体进行工业生产，来为世界创造更多的价值。关键词：二氧化碳；温室效应；减排措施；实施途径；利用1绪论大量证据表明，以二氧化碳(CO2)为主的人为温室气体排放是全球变暖的主要原因。IPCC（2007）第四次评估报告指出，气候变化可能会导致一些不可逆的影响，如果全球平均温度增幅超过工业革命前1.5-2.5，那么20%-30%的物种可能灭亡，超过3.5则可能导致40%-70%的物种灭亡。全球气候变暖关乎人类社会的可持续发展，因此我们应及时采取相应措施来减缓CO2对环境的压力。现在地球上气温越来越高，是因为二氧化碳增多造成的。因为二氧化碳具有保温的作用，现在这一群体的成员越来越多，使温度升高，近100年，全球气温升高0.6，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.54.5。 海平面升高，也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25140厘米，海平面的上升，亚马逊雨林将会消失，两极海洋的冰块也将全部融化。所有这些变化对野生动物而言无异于灭顶之灾。 因此我们现在要劲量控制二氧化碳的排放到大气中，竟可能的使其有效的得到利用。2概述温室效应是近半个世纪以来比较热门的研究课题,也是关乎全球环境的重要问题。它不仅是全球气候、环境的问题,也是涉及到人类社会的生产、消费和生活方式以及生存空间的社会和经济发展各个领域的重大问题。2.1温室效应与温室气体1896年,诺贝尔化学奖得主瑞典科学家S. 阿仑纽斯首创地球“温室效应”概念 ,大气中的某些成分,如CO2、H2O等气体能透过太阳光的短波辐射,但却强烈地吸收长波辐射,因此,地表就像罩了一层玻璃的温室,使大气温度提高,所以称为“温室效应”。当前,已知有6种气体在地球变暖方面起着重大作用,它们是甲烷(CH4 ) 、二氧化碳(CO2 ) 、氧化氮(N2O) 、氢氟碳化物(HFCs) 、全氟烃( PFCs)和六氟化硫( SF6 ) ,后3种通常被总称为氟烃化合物(CFCs) ,其中引起温室效应的主要温室气体特征及其大气中含量如表1所列 。从表1 中可以看出,在所有的温室气体中,CO2 在大气中含量高、寿命长,对温室效应的贡献最大。然而,随着人类对燃料的使用量日益增加,向大气中排放的CO2 越来越多,同时,人类对森林的大量砍伐,使地球上的森林面积急剧减少,植物对CO2 的光合再生作用日趋减弱,大气中CO2 的浓度逐步升高,促使全球气候变暖。此外,温室效应也对全球的生态系统产生了一系列的其它影响 (表2) ,这些影响直接对全球工农业生产、人类健康和生存环境以及生物物种等产生危害,成为人们普遍关注的环境问题。表2气候变化对生态环境产生的影响项目观测到的气侯变化现象海平面20世纪全球平均每年上升12 cm河流湖泊结冰期北半球中高纬度地区约减少两周北极海冰的范围和厚度近年夏末秋初变薄40%, 20世纪50 年代以来,春夏季面积减少10% 15%非极地冰川20世纪广泛退却雪盖20世纪60年代以来,面积减少10%冰冻土层极地部分地区解冻、变暖、退化植物生长季节40年以来,北半球尤其是高纬度地区每10年约延长14 d动植物分布植物、昆虫、鸟类和鱼类的分布向高纬度、高海拔转移动物生育和迁徙、植物开花北半球开花、侯鸟回归、剩余季节和昆虫出现时间均提前珊瑚礁白化频率增加,尤其在厄尔尼诺年相关经济损失含通货膨胀, 40年来,全球经济损失增加14倍造成二氧化碳(CO2 )增加的原因,主要是工业生产与汽车、飞机、轮船废气排放量的增加;工业生产中煤炭、石油、天然气等化石燃料的大量消耗,农业化学药剂的使用;电冰箱排放的氟里昂等,都能导致CO2、氮氧化物、甲烷等温室气体的大幅度增加,加速了温室效应的作用,造成全球气候变暖。112 全球CO2 的排放情况图1给出了大气中CO2 的浓度变化 ,从中可以看出:各国在经济迅速发展的时段, CO2 排放量增长很快, CO2 浓度已由工业革命前的280L /L增加到368L /L。图2给出了各国GDP、人口、能源消费和CO2 排放量间的关系 ,由图2可看出:1999年世界上具代表性的国家单位能耗所产生的GDP的高低,反映了能源利用及其CO2 的释放情况。由图1、2可分别从CO2 排放总量和人均排放量两个方面说明CO2 减排仍然任重而道远。113各国对温室效应的对策日益变暖的气候,给人类的生存和发展带来了巨大的压力。1992年,国际社会在巴西举行了联图1大气中CO2 浓度的年度变化图2各国GDP、人口、能源消费和CO2 排放量合国环境与发展大会,包括中国在内的153个国家和欧共体,正式签署了气候变化框架公约(Unit2ed Nations Framework Convention on Climate Change,UNFCCC), 大会呼吁各国积极采取措施,限制温室气体的排放,尽早使其恢复到1990年的排放水平。为了使全球温室气体排放量控制在预期水平,需要世界各国作出更加细化且具有强制力的承诺。1997年12月, 149个国家和地区的代表在日本东京召开的联合国气候变化框架公约缔约方第三次会议,通过了旨在限制发达国家温室气体排放量,以抑制全球变暖的京都议定书 。这一公约使签约国在国际上承担了义务和责任,同时也使各国科技工作者在研究开发抑制温室气体排放对策和控制技术方面迎来了压力和挑战。3二氧化碳的控制措施3.1我国二氧化碳排放现状从总量上看，目前中国CO2排放量约占世界二氧化碳排放重量的13.0%，仅次于美国（占23.9%），已位居世界第二。1990-2001年，中国二氧化碳排放量净增8.23亿t，占世界同期增加量的27%，预计到2020年，排放量要在2000年的基础上增加1.32倍，这个增量要比全世界在1990年到2001年的总排放量还大。科学预测表明，到2025年前后，中国的二氧化碳排放总量可能超过美国，居世界第一位。从人均来看，目前中国人均二氧化碳排放量低于世界水平，到2025年可能达到世界平均水平。从排放强度来看，由于技术和设备相对陈旧落后，能源消费强度大，我国单位GDP的温室气体排放量而居世界前茅。因此，未来面临国际上的温室气体减排压力会越来越大。 中国能源活动的温室气体排放源类型包括静止源、移动源和能源开采、加工与输送过程中的排放源三大类。从燃料品种看，煤炭是中国矿物燃料的主要 CO2 排放源；从三大排放源类型看，静止源是中国 CO2 的主要排放源；从静止源内部结构看，工业部门是最大的 CO2排放源。3.2防治措施二氧化碳的防治是一项庞大的系统工程，需要个人、集团、国家至全世界的共同努力，可考虑采取如下几个方面措施：（1）要通过加强技术研发来减少污染物的排放量。开发新型无污染能源代替石油等高污染性染料，加快太阳能、地热能和可再生能源在生产生活中的应用；通过对燃料进行预处理及改进燃料技术来减少排放量；在污染物未进入大气之前，通过采用除尘消烟技术、冷凝技术、液体吸收技术、回收处理技术等消除废气中的部分污染物，以减少进入大气中的污染物种类。（2）要有效控制二氧化碳的排放并充分利用大气的自净能力。不同的气象条件会直接影响到大气对污染物的承载容量对于风力大、通风好、湍流盛、对流强的地区和时段，大气扩散稀释能力强，可接受较多的污染物；而在风力小、通风差、逆温的地区和时段，大气扩散稀释能力弱，不能够承载较多的污染物；否则会造成局部地区大气污染加剧。因此，对二氧化碳排放的有效控制，应根据不同地区和时段而定。（3）要植树造林，减少森林破坏。植物可吸收二氧化碳进行观和作用，通过绿化造林，可以有更多的植物来吸收CO2，从而减轻大气污染程度。因此，我们在日常生活中要尽量减少使用一次性筷子，节约纸张，不乱砍伐森林。（4）要从我们个人做起，倡导低碳生活。低碳生活首先就要是戒除以高耗能源为代价的“便利消费”嗜好。例如：为了使顾客购物更加便捷，现超市多使用敞开式冷柜，然而超市敞开式冷柜电耗比玻璃门冰柜高出20%左右。据国际一家中型超市敞开式冷柜一年多小号约4.8万度电，相当于消耗约19吨标准煤，多排放约48吨CO2.第二是戒除使用“一次性”用品的消费嗜好。全国减少10%的塑料袋，可节约生产塑料袋的能耗约1.2万吨标准煤，减排31万吨CO2.第三是戒除以大量消耗能源、大量排放温室气体为代价的“面子消费”、“奢侈消费”的嗜好。提倡低碳生活，并不一概反对小汽车进入家庭，而是提倡有节制地使用私家车。而且在方便的情况下，尽量乘坐公共汽车、骑自行车或步行。4利用CO2 有物理 、生物 、化学以及其它方面的用途。4.1物理应用 用作惰性气体：CO2 可用用电弧焊接 , 灭火材料 , 灭菌气体。用作冷却剂：CO2 可用为原子能反应堆的冷却剂 、食品的冷却冷冻 , 也可应用于低温粉碎 ( 如废轮胎经液态 CO2 处理后易粉碎 , 以回收橡胶 ) 、冷配合 、金属冷处理 、管道冷却技术 、低温手术 、干冰用于人工降雨等 用作压力剂：CO2 可用作粉末灭火剂的压出剂 、喷枪喷射剂 、呼救船的气源 、碳酸饮料 、鲜啤酒压出剂 、混凝土破碎 。 用作临界萃取剂：超临界萃取已成为一门新兴的分离技术 , 它是利用流体处于超临界状态时具有很强的溶解能力而粘度又很低的性质来萃取分离某些物质的方法 。利用 CO2 提取茶叶中咖啡因 、大蒜油及用于食用油和香料的抽提等 。用作清洗剂：超临界 CO2 可以用为一种清洗剂清除半导体晶片上的光刻胶 , 可对光学零件 、电子器件 、精密机械零件进行清洗 。液态 CO2 可用于衣物的干洗 , 以取代能致癌和污染地下水的传统全氯乙烯干洗剂 , 在美国用液态 CO2 的干洗机已很普遍 。 用于提高石油采收率：提高石油采收率 ( Enhanced Oil Recovery 简称 EOR) 近来在发达国家推广运用较快 , 将高压 CO2 注入油田后 , 与油 、水相混 , 当油与水内溶解大量的 CO2 时 , 它们的粘度 、密度和压缩性都得到改善 , 有助于提高采收率 , 特别是经过一次采油及二次采油后的衰老油井 , 通过压入CO2 对残留在井下的石油可进行第三次开采 。美国 West Texas 油田采用此法使原油增产 10 万桶/ d 。据估测目前国外用于石油开采的 CO2 量约CO2 与环氧丙烷加压反应可制得碳酸丙烯占其使用总量的 35 %。其他：CO2 可用作泡沫材料的发泡剂 ; CO2 可使烟气中水分蒸发 、细胞膨胀 、提高香烟等级 。用CO2 代替 Ar 用于转炉炼钢吹炼气 ( 此技术在日本已广泛应用) , 可大幅度降低炼钢成本 。4.2生物应用用作气肥：CO2 可用覆盖植物的气肥 , 能提高光合作用的效率 , 使产品早熟 , 产量提高 。用作果蔬保鲜剂：CO2 是国际上广泛应用的现代化保鲜方法 ,通过注入高浓度 CO2 , 降低 O2 含量 , 以抑制果蔬中微生物呼吸和病菌发生 , 因不含化学防腐剂且使水果储藏时间变长而深受人们欢迎 。其他：O2 还可用作呼吸促进剂 、灭杀害虫 、柿子脱涩 、CO2 培菌等 。4.3化学应用传统应用：传统的化学应用主要是合成尿素 ; 苯酚羧化的科尔比反应 ; 用 CO2 与金属或金属氧化物反应 生 成 MgCO3 、Na2 CO3 、NaHCO3 、CaCO3 、K2 CO3 、BaCO3 等无机材料 , 以及其它一些化工产品 , 如白炭黑 、轻质氧化镁等 。合称醇：CO2 在催化剂条件下加 H2 制得 醇 , 如 在CuO 、ZnO 、Cr2 O3 与 Al2 O3 组成的混合催化剂条件下 CO2 与 H2 反应生成甲醇 。在 KCl 、Mo 、SiO2 组成的混合催化剂条件下 , CO2 与 H2 合成乙醇 、丙醇 。最近我国王常有教授研制出了在Cu Zn 催化剂作用下 CO2 加 H2 合成CoAl高级醇 。合成液态烃和汽油：把 CO2 转化为可作燃料的液态烃及汽油很有吸引力。通过研究发现 CO2 与 CH4 在适当的催化剂作用下可制得 C4 H10 ; CO2 与 H2 通过催化转化可得到汽油。尽管由于催化剂的原因 , 目前转化率还不高 , 但这方面的研究正在加紧进行。