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氟利昂的诞生与延续

2016-11-12 16:06:03 山东紫翔化工销售有限公司 阅读

制冷技术对人类社会的改变超过了我们的想象,在我们身边,冰箱让我们可以更长久的保鲜食物;空调让我们不管严寒还是酷暑都可以正常的工作学习和生活。前面说到硝石的时候我们提到中国的土法制冰,但是这种方法需要化学药品才能实现,是不可逆的过程。19世纪卡诺提出卡诺热机循环之后,人们才发现只需要一个简单的卡诺循环就可以转移热能。

【我们必须感谢卡诺,这个小鲜肉,他的发现导致了冰箱、空调的发明。】

卡诺循环中的低温热源是由可液化的气体制冷剂提供的,最早的制冷剂是氨或者二氧化硫,非常不环保。1929年,发生在俄亥俄州克利夫兰某家医院的冰箱泄漏事故使超过100人丧生。这起事件让美国人托马斯·米奇利心情十分沉重,他想,必须要研制一种稳定、不易燃、不腐蚀且无毒的新型制冷剂。

他查看门捷列夫的化学元素周期表,结果发现只有位于周期表右边的非金属元素能生成在室温下呈气态的化合物,同时他还注意到化合物的可燃性从左到右依次减小,比如:甲烷很容易燃烧,氨就很不容易了,水和氟化氢则是怎么都烧不起来,因此,卤化物是非常好的阻燃剂。从下往上看,溴的毒性太大,也太容易被氧化,因此他考虑用氟、氯化合物来做新型制冷剂。有了好的想法和思路,工作起来就更加得心应手,仅仅用了三天,他就合成出二氟二氯甲烷(即CFC-12,R12)

【一般叫他“小托马斯·米奇利”,在世时他被认为是世界上最杰出的发明家,先后被授予铂金奖章、普利斯特里奖等化学界最高荣誉,1944 年,他还当选美国化学会的主席。】

美国杜邦公司于1931年将R12工业化,商标名称为Freon(氟里昂)。我们也会经常听到氟氯烃、氯氟烃、氯氟碳化合物、氟氯碳化合物等名词,其实都是一个东西。更专业一点,让我们看看英文缩写的分类,HFC指的是氟取代部分氢原子的烃类,也叫氢氟烃;CFC指的是氯和氟取代所有氢原子的烃类,氟利昂R12就是一种CFC;还有一种HCFC,就是氯和氟取代部分氢原子的烃类,比如R22。

由于杜邦公司大规模的生产这些类型的化合物,其制冷剂商标Freon(氟里昂)几乎成为这些制冷剂的代名词,大多数民众可能不知道上面那些拗口的名词,但是一定知道氟利昂。

【氟里昂是杜邦公司最早生产出来的,为什么老是杜邦?图中的R-22是氢二氟氯甲烷。】

几十年后,人们才发现,氯氟碳化合物对臭氧层的危害极大,这一点我们在臭氧那一章节也描述过。到了1987年,《蒙特利尔公约》问世,确切提出要限制生产和销售R11、R22、R113、R114和R115等氟利昂的产量,到1998年其产量要逐步降低到1986年生产水平的50%,并在二十一世纪初尽可能地取消这类产品。

【NASA做的预测图,假设人类不禁止氯氟碳化合物,臭氧层将被破坏殆尽。】

在这个问题里面,氟是很冤的,大家可以复习一下臭氧那一章节,有一张图详细描述了氯氟碳化合物破坏臭氧的机理,实际起到破坏作用的是氯自由基。确实,氢氟烃HFC对臭氧是没有伤害作用的。因此,人们又开始大量生产氢氟烃HFC作为新型制冷剂。

有些商家针对臭氧层破坏的问题,推出了“无氟冰箱”,“无氟空调”,其中就是使用氢氟烃HFC作制冷剂的,似乎叫做“无氯冰箱”更为贴切一点。也许,氟因为性质太猛烈而背上了骂名。

【“无氟”这个概念有点无厘头,你觉得呢?】

接着,人们又发现,包括氢氟烃HFC在内,所有的氯氟碳化合物都是强烈的温室效应气体,这相当于给氯氟碳化合物判了死刑。

1999年初,中国就曾出台一项旨在保护臭氧层的措施,该措施中制定了这样的计划:“到2010年,我国将全面禁止生产和使用消耗臭氧层的物质——氟利昂。”这个计划中只提到了CFC、HCFC,对HFC只字未提,所以HFC在中国仍然是可以生产和使用的。

即使如此,很遗憾的现状是,新型制冷剂的价格居高不下,商家为了确保自己的价格竞争力仍然大量使用氟利昂。路漫漫其修远兮啊!

【氟利昂会毁灭地球吗?】