前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的二氧化碳產(chǎn)生的原因主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。
知識目標(biāo)：認(rèn)識二氧化碳的主要物理和化學(xué)性質(zhì);了解二氧化碳在自然界碳循環(huán)中的作用以及對人類生活和生產(chǎn)的意義。
能力目標(biāo)：初步學(xué)會運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等方法獲取信息;初步學(xué)會用歸納、概括等方法對獲取的信息進(jìn)行加工;
情感目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲;發(fā)揚(yáng)善于合作、勤于思考、勇于創(chuàng)新和實(shí)踐的精神。
學(xué)習(xí)重點(diǎn)：認(rèn)識二氧化碳的主要物理和化學(xué)性質(zhì)
學(xué)習(xí)難點(diǎn)：運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等方法獲取信息，并對獲取的信息進(jìn)行加工
學(xué)習(xí)方法：實(shí)驗(yàn)探究、交流討論。
教學(xué)方法：指導(dǎo)探究、主持討論。
教學(xué)設(shè)計(jì)：
教師活動學(xué)生活動預(yù)測與對策
[創(chuàng)設(shè)情景](故事導(dǎo)入)一人帶著一條狗走進(jìn)一個山洞，走著走著，狗突然倒在地上，原來狗已經(jīng)死了?！瓕?dǎo)致狗死亡的原因是什么?
[教師講解](小結(jié)并提出學(xué)習(xí)任務(wù))幾位同學(xué)猜得很對，是由于山洞的下層充滿二氧化碳?xì)怏w所致。你們還知道其他有關(guān)二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生和消耗的途徑嗎?把你知道的歸納一下，填寫在學(xué)案上。
[問題導(dǎo)入]你知道二氧化碳有哪些用途嗎?引入二氧化碳的奇妙變化(液態(tài)二氧化碳，固態(tài)二氧化碳—干冰)
[播放錄像]光合作用，溫室效應(yīng)、二氧化碳滅火器、“干冰”的用途。
[創(chuàng)設(shè)問題]你知道打開汽水瓶或啤酒瓶時冒出的氣體是什么嗎?如何驗(yàn)證?
通過此實(shí)驗(yàn)，你還能得出二氧化碳具有哪些性質(zhì)?
[演示實(shí)驗(yàn)]在一個裝滿二氧化碳的集氣瓶中，注入少量水，迅速塞上單孔橡皮塞(連有導(dǎo)管、橡皮管和彈簧夾)并把導(dǎo)管另一端放入盛水的燒杯，打開彈簧夾。
[問題情景]我們同學(xué)每天都喝飲料，你對瓶子上的說明有哪些發(fā)現(xiàn)或有哪些疑問嗎?
[提供信息]紫色石蕊試液遇到酸性物質(zhì)會變紅，可用來檢驗(yàn)二氧化碳和水是否會生成碳酸。
[布置任務(wù)]自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究二氧化碳和水是否會生成碳酸。
[布置任務(wù)]按照課本p43圖2-21設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并推測二氧化碳還有哪些性質(zhì)。
[演示實(shí)驗(yàn)]把二氧化碳?xì)怏w慢慢倒入放有燃著蠟燭的燒杯中。
[布置任務(wù)]通過以上的實(shí)驗(yàn)探究和交流討論，你能說出奇妙的二氧化碳具有哪些物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)嗎?
[家庭實(shí)驗(yàn)]自制汽水：取一個洗刷干凈的汽水瓶，瓶里加入占80%容積的冷開水，再加入2g白糖和少量果味香精，然后加入2g碳酸氫鈉，攪拌溶解后，迅速加入檸檬酸，并立即將瓶蓋壓緊，使生成的氣體不能逸出而溶解在水里，將瓶子放置在冰箱中降溫。取出后，打開瓶蓋就可以飲用。[交流討論]
[思考、填寫]
[觀看、了解相關(guān)知識]
[實(shí)驗(yàn)探究、觀察、思考、得出結(jié)論]
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：將汽水瓶中的氣體通入澄清石灰水中。
[觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、解釋原因]
[提問、討論、解答]
[分析信息]
[設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案]
[總結(jié)出二氧化碳的又一條化學(xué)性質(zhì)：二氧化碳能和水反應(yīng)生成碳酸。]
[用自帶的堿面和醋完成實(shí)驗(yàn)、得出性質(zhì)]
[觀察現(xiàn)象、說明二氧化碳滅火的原因]
[交流討論、總結(jié)]
[家庭實(shí)驗(yàn)]
有的學(xué)生可能聽說過這個故事，知道是山洞的下層充滿二氧化碳?xì)怏w的緣故。
學(xué)生根據(jù)已有的知識和日常生活經(jīng)驗(yàn)，會知道自然界中二氧化碳的循環(huán)。
學(xué)生可能知道舞臺煙霧，人工降雨是怎么回事。
學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)操作不會有太大困難。但要得出二氧化碳有關(guān)性質(zhì)可能有些難度。
學(xué)生在學(xué)習(xí)了空氣中氧氣含量測定實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，解釋該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因不會有太大的難度。
學(xué)生的問題可能是：瓶子標(biāo)簽上寫的是碳酸水，為什么不寫二氧化碳飲料?
對學(xué)生來說用“紫色石蕊試液檢驗(yàn)酸”這一知識點(diǎn)是陌生的，需要教師的引導(dǎo)。
方案可能有：直接向碳酸飲料中滴紫色石蕊試液;把二氧化碳通入紫色石蕊試液。等等。
通過學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、觀察教師演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能得出二氧化碳的相應(yīng)性質(zhì)。
該實(shí)驗(yàn)生活氣息濃，趣味性強(qiáng)。
課后反思：
作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國政府在2009年12月的哥本哈根國際氣候會議上對全世界作出鄭重承諾：到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放量比2005年下降40％～50％．而作為世界上最大的碳排放國家，我國的碳減排目標(biāo)任重而道遠(yuǎn)．當(dāng)前，全球都在積極推行“低碳經(jīng)濟(jì)”，各國都在努力實(shí)現(xiàn)“綠色生產(chǎn)”，力求減少碳排放量．我國政府在“十二五”規(guī)劃中提出節(jié)能減排的約束性目標(biāo)，即單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗要降低16％，而二氧化碳排放要降低17％，主要污染物的排放總量要求減少8％到10％，同時把該目標(biāo)進(jìn)一步分解到全國各地區(qū)，要求各地區(qū)務(wù)必堅(jiān)持綠色、低碳的新型發(fā)展理念，把節(jié)能減排作為貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的一個重要出發(fā)點(diǎn)，發(fā)展資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的生產(chǎn)消費(fèi)模式，進(jìn)而增強(qiáng)自身的可持續(xù)發(fā)展能力．一直以來，二氧化碳排放問題作為全球變暖背景下的一個新標(biāo)識，是國內(nèi)外眾多學(xué)者密切關(guān)注的重點(diǎn)．由于我國存在嚴(yán)重的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡和地區(qū)資源稟賦差異，中國各省市地區(qū)的碳排放也存在顯著差異．要想制定出科學(xué)合理且有針對性的節(jié)能減排政策，就必須很好地把握中國各省市的碳排放情況，因此有必要對各省市碳排放量進(jìn)行全面系統(tǒng)的測算．然而，截止目前，我國無論是國家層面的還是省級層面都沒有直接公布二氧化碳排放量的官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，國內(nèi)外學(xué)者的測算研究都是基于對能源消費(fèi)量的測算．那么，我國各省份二氧化碳排放量到底有多少，哪些因素對二氧化碳的排放產(chǎn)生影響？這些相關(guān)影響因素對二氧化碳排放的影響程度又是如何呢？這些問題的解決與否關(guān)系到我國節(jié)能減排政策制定的科學(xué)與否，也關(guān)系到低碳戰(zhàn)略實(shí)施成效的顯著與否．節(jié)能減排工作的順利開展，是我國經(jīng)濟(jì)社會保持可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵．本文參照IPCC（2006）以及國家氣候變化對策協(xié)調(diào)小組辦公室［3］和國家發(fā)改委能源研究所（2007）［4］的方法，運(yùn)用相關(guān)方法對各省市地區(qū)的碳排放量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，比較詳細(xì)估算了我國30個省市（直轄市、自治區(qū)）1997—2011年的二氧化碳排放量．
2各地區(qū)碳排放量的測算
考慮到二氧化碳排放的來源比較廣泛，除了化石能源燃燒外，在水泥、石灰、電石、鋼鐵等工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于物理和化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，也會有二氧化碳的排放，而在所有工業(yè)生產(chǎn)過程排放的二氧化碳中，水泥大約占56．8％，石灰大約占33．7％，而電石、鋼鐵生產(chǎn)所占不足10％．為了進(jìn)一步增強(qiáng)估算的全面性和準(zhǔn)確性，本文不僅估算了化石能源燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，同時也估算了水泥生產(chǎn)過程產(chǎn)生的二氧化碳排放量．另外，為精確起見，本文進(jìn)一步將化石能源消費(fèi)細(xì)分為煤炭消費(fèi)、焦炭消費(fèi)、石油消費(fèi)、天然氣消費(fèi)，其中石油消費(fèi)則更進(jìn)一步細(xì)分為汽油、煤油、柴油、燃料油四類．所有化石能源消費(fèi)數(shù)據(jù)都來自于歷年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》．水泥生產(chǎn)數(shù)據(jù)來自于國泰安金融數(shù)據(jù)庫．水泥生產(chǎn)過程產(chǎn)生的二氧化碳排放量具體計(jì)算公式如下：CC＝Q×EFcement．（2）其中CC表示水泥生產(chǎn)過程中二氧化碳排放總量，Q表示水泥生產(chǎn)總量，而EFcement則是水泥生產(chǎn)的二氧化碳排放系數(shù)．本文估算水泥生產(chǎn)的二氧化碳排放量時，僅僅計(jì)算了化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳排放量，而沒有包含水泥生產(chǎn)過程中燃燒化石燃料而造成的二氧化碳排放量．表1列出了各類排放源的CO2排放系數(shù)．經(jīng)過一系列準(zhǔn)確計(jì)算，可以得到我國30個省市地區(qū)1997—2011年二氧化碳排放量的估計(jì)值.由表2的二氧化碳排放量估算值可以看出我國各省市地區(qū)碳排放量基本都呈現(xiàn)上升趨勢，地區(qū)差異比較明顯．為了更好的體現(xiàn)我國二氧化碳排放的地區(qū)差異性，將我國30個?。ㄊ?、區(qū)）按照經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和其地理位置劃分為三大區(qū)域，包括東部地區(qū)、中部地區(qū)以及西部地區(qū)．具體來講，東部地區(qū)包括北京、河北、天津、遼寧、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東和海南這11個省（市）；中部地區(qū)主要包括黑龍江、吉林、山西、湖北、河南、湖南、安徽和江西這8個省份；西部地區(qū)則包括內(nèi)蒙古、廣西、云南、貴州、四川、陜西、重慶、青海、寧夏、新疆、甘肅、（由于缺乏數(shù)據(jù)較多，未估算其二氧化碳排放量）這12個?。ㄊ?、區(qū)）．表3顯示我國三大區(qū)域的碳排放量.表3的數(shù)據(jù)反映了我國及東中西部三大區(qū)域碳排放量情況．從總體上來看，1997—2011年我國的二氧化碳排放量呈現(xiàn)持續(xù)增長的趨勢，從1997年的336565．69萬噸增長至2011年的1066359．01萬噸，增長幅度達(dá)到729793．32萬噸，短短15年間排放量大約增長了2．17倍．由圖1可以明顯看出，在1997—2002年我國二氧化碳排放量處于緩慢增長的階段，這個階段我國的二氧化碳排放量年均增長為3．48％．這個階段產(chǎn)生的原因主要是受亞洲金融危機(jī)影響，我國出口貿(mào)易縮減，這在一定程度上減少了二氧化碳的排放．從2003年起，亞洲各國陸續(xù)走出金融危機(jī)的泥潭，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速，但由于我國高投入、高消耗、高污染的粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式，使得我國這一階段的二氧化碳排放量處于快速增長期，2003—2007年我國二氧化碳排放量增速達(dá)到13．70％．之后我國二氧化碳排放量增速有所下降，2008—2011年增速為9．37％．雖然增長率依舊不低，但是相比于2003—2007年還是呈現(xiàn)下降趨勢．這說明我國意識到能源環(huán)境的重要性，開始探尋低碳經(jīng)濟(jì)路徑，為實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)付出努力．特別是在2008年10月29日我國公布的《中國應(yīng)對氣候變化的政策行動》白皮書，鄭重聲明了我國應(yīng)對氣候變化問題的積極態(tài)度和相關(guān)行動，更是明晰了我國未來低碳發(fā)展路徑．從表3東中西部三大區(qū)域碳排放量情況可以明顯看出，我國的碳排放區(qū)域差異性是比較顯著的．總體來講，我國二氧化碳排放量呈現(xiàn)由東到西依次遞減的規(guī)律，東部地區(qū)碳排放量最多，中部地區(qū)次之，西部地區(qū)碳排放量最少．東部地區(qū)的二氧化碳排放在絕對量上大大超過中西兩大區(qū)域．從圖2可以看到，這三大區(qū)域二氧化碳排放均呈現(xiàn)逐年增長的趨勢，且其增長規(guī)律均與全國二氧化碳排放量一樣，可以分為三個階段：從1997—2002年三大區(qū)域的二氧化碳排放量有升有降，總體來說處于緩慢增長階段；從2003—2007年，三大區(qū)域的二氧化碳排放量均呈現(xiàn)不同程度的增長，整體處于快速增長階段；從2008—2011年，三大區(qū)域的二氧化碳排放量處于增速下降階段．圖2是我國1997—2011年30個省市地區(qū)二氧化碳排放量均值的降序排列圖．其中，二氧化碳排放量均值位于全國二氧化碳排放均值的省市地區(qū)有：山東、河北、江西、江蘇、河南、廣東、遼寧、內(nèi)蒙古、浙江、四川和湖北．排名靠前的前五個省份是山東、河北、江西、江蘇和河南，分別占我國二氧化碳排放總量均值的8．71％、8．00％、7．68％、6．21％和5．95％．我國的主要二氧化碳排放大省均為傳統(tǒng)工業(yè)，能源消費(fèi)以煤炭為主．二氧化碳排放量排名靠后的五個省份分別是天津、甘肅、寧夏、青海和海南，分別占我國二氧化碳排放總量均值的1．46％、1．44％、0．98％、0．40％和0．30％．圖3是我國1997—2011年各省碳排放年均增長率的降序排列圖．可以看到，二氧化碳排放年均增長率排名前五的省份是寧夏、內(nèi)蒙古、海南、福建和山東，其中寧夏二氧化碳排放的年均增長率達(dá)到15．36％．寧夏出現(xiàn)較高二氧化碳排放速度的原因與其快速的經(jīng)濟(jì)增長密切相關(guān)，1997年寧夏的國內(nèi)生產(chǎn)總值為210．92億元，2011年為2102．21億元，增幅達(dá)到1891．29，增長了8．97倍．第二產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重由1997年的41．6％增長到了2011年的50．2％，增長了8．6個百分點(diǎn)．快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)刺激了二氧化碳的高速排放．除了以上二氧化碳排放年均增長率排名靠前的省份外，青海、陜西、廣西和新疆的年均增長率也均超過了10％，高于全國8．59％的平均增長水平．排名靠后的五個省份為遼寧、山西、黑龍江、上海和北京，其二氧化碳排放的年均增長率分別為6．47％、6．16％、5．41％、4．32％和1．95％，其中北京二氧化碳排放年均增長率以1．95％位居全國最低.
3我國各省區(qū)二氧化碳排放影響因素的實(shí)證研究
影響二氧化碳排放的相關(guān)因素很多，比如地理因素、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、對外開放程度、投資水平、制度環(huán)境、城市化水平、能源價格等［5－8］．考慮到客觀條件的限制，在考慮數(shù)據(jù)可得性基礎(chǔ)上，本文構(gòu)建面板數(shù)據(jù)模型研究產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、出口貿(mào)易、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城市化水平、國內(nèi)生產(chǎn)總值對二氧化碳排放的影響．本文選擇的面板數(shù)據(jù)模型如下：yit＝α＋Zitβ＋ηi＋εit．（3）其中，yit是第i個省份第t年人均二氧化碳排放量；α是常數(shù)項(xiàng)，β是回歸系數(shù)；ηi是個體效應(yīng)，主要用來控制各省份自有的特殊性質(zhì)，εit是外生解釋變量，主要包含國內(nèi)生產(chǎn)總值（用gdp表示）、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城市化水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及出口貿(mào)易等因素．其中，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)量的比重度量（用energe表示），城市化水平以非農(nóng)人口占總?cè)丝诒戎囟攘浚ㄓ胏ity表示），出口貿(mào)易以出口額占GDP的比重度量（用export表示），產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重度量（用industry表示），同時對所有變量進(jìn)行了取對數(shù)處理．結(jié)果顯示，該面板回歸模型擬合地較好，回歸系數(shù)具有較高的顯著性，其符號方向與現(xiàn)實(shí)情況較為符合．產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及國內(nèi)生產(chǎn)總值對二氧化碳排放量的彈性系數(shù)較高，說明二氧化碳對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及國內(nèi)生產(chǎn)總值的變動比較敏感．第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重每增加1％，會使二氧化碳排放量增加0．9744％，這說明第二產(chǎn)業(yè)與碳排放呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，第二產(chǎn)業(yè)是二氧化碳排放的主要驅(qū)動因素．經(jīng)濟(jì)每增長1％，二氧化碳排放量則會增加0．5812％，這說明經(jīng)濟(jì)增長也是碳排放量增多的一個重要因素，二者呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系．能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與出口貿(mào)易與碳排放量的彈性系數(shù)在1％水平上不顯著．
4結(jié)論與政策建議
關(guān)鍵詞：CO2捕集 京都議定書 燃煤電廠 吸收 吸附 分離 環(huán)境
中圖分類號：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00
1 引言
人類在近一個世紀(jì)以來大量使用礦物燃料（如煤、石油等）所排放的大量CO2等多種溫室氣體，致使全球變暖是最主要的原因?；鹆Πl(fā)電廠燃煤所產(chǎn)生的主要碳氧化物是二氧化碳（CO2），是溫室氣體的主要來源，2005年2月16日“京都議定書”生效，而中國是“京都議定書”的簽約國，對二氧化碳的捕集再利用再一次成為全球關(guān)注的主要問題，也是締約國在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營活動中減少碳排放的重要目標(biāo)之一。
我國二氧化碳排放到大氣中每年約110億噸，但由于回收二氧化碳的措施不到位，致使回收再利用的二氧化碳量每年還不到排放量的2%，既造成氣候變化惡劣，形成了可怕的溫室效應(yīng)，又浪費(fèi)了寶貴的碳資源。
二氧化碳放空對環(huán)境危害極大，這已經(jīng)是路人皆知的事實(shí)，但單純?yōu)橹卫矶卫硐拗破渑欧?，又將對國民?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展產(chǎn)生較大影響。目前二氧化碳已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于多個領(lǐng)域，如化學(xué)合成工業(yè)、石油開采、金屬鑄造加工、機(jī)械保護(hù)焊接、農(nóng)業(yè)施肥、果品蔬菜保鮮、啤酒飲料灌裝、醫(yī)藥衛(wèi)生、消防滅火等許多行業(yè)都需要大量二氧化碳，是一種寶貴的資源。因此，如果能把排放的二氧化碳回收再利用，既不會因減排而影響國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，又會起到保護(hù)環(huán)境的作用，有利于國民經(jīng)濟(jì)快速增長。
2碳捕集工藝分離
根據(jù)目前二氧化碳的來源和用戶的要求，主要分離方法有以下幾種：
（1）溶劑吸收法：主要包含物理溶劑吸收和化學(xué)溶劑吸收。這種方法最適用于從二氧化碳濃度低于20%的煙氣中回收二氧化碳。二氧化碳濃度可大于98%，但流程較復(fù)雜，操作成本高。
物理溶劑吸收法是利用二氧化碳?xì)怏w和其它氣體在某一種溶液中的不同溶解度而進(jìn)行分離的方法。而化學(xué)溶劑吸收法是利用二氧化碳與某一種溶劑起化學(xué)反應(yīng)，生成中間化合物，其他氣體不與該溶劑發(fā)生反應(yīng)；生成中間化合物在另外一個裝置中分解后又生成二氧化碳和溶劑，溶劑反復(fù)使用，二氧化碳連續(xù)排出，從而使二氧化碳與其他混合氣分離。
（2）變壓吸收法：采用固體顆粒吸附劑有選擇性吸附混合氣體中二氧化碳，在壓力作用下，二氧化碳被吸附劑吸附，其他氣體不被吸附而得以分離。當(dāng)吸附劑吸附二氧化碳接近飽和時，靠降壓和抽真空把吸附的二氧化碳解吸下來，統(tǒng)一作為廢氣排出。二氧化碳濃度較低，一般在60%左右。
（3）膜分離法：利用一種類似管道的中空纖維膜，膜壁上布滿超細(xì)微孔，孔徑為分子量級（單位：道爾頓）?？赏ㄟ^物質(zhì)分子量的大小，采用不同工藝制作不同分子量孔徑的膜。膜的材質(zhì)為疏水性高有機(jī)分子材料，即：透氣而不透水。在壓力作用下，混合氣體中的二氧化碳從膜壁滲透出去，其他大分子氣體不能滲透而從管道的另一端排出，以達(dá)到分離二氧化碳?？上攵?，這種方法適用于氣源比較干凈、且全部是大分子的混合氣體，產(chǎn)生的二氧化碳濃度不大于90%，并且有機(jī)膜很容易被雜質(zhì)或油水污染而報廢，壽命一般不超過兩年，能耗很高。
（4）低溫精餾法：是利用二氧化碳與其他氣體的不同沸點(diǎn)進(jìn)行分割，用不同吸附劑脫除比二氧化碳沸點(diǎn)大的重組分，用精餾法提取比二氧化碳沸點(diǎn)小的輕組分，最后剩余純度99.99%以上的二氧化碳。這種方法適用于二氧化碳純度已經(jīng)達(dá)到90%以上，且產(chǎn)品純度要求很高、又需要液化儲運(yùn)的場合，是目前最先進(jìn)的技術(shù)方法。
（5）催化燃燒法：利用催化劑與純氧把煙氣中可燃燒雜質(zhì)燃燒脫除。但要使雜質(zhì)含量降到PPm級，就要加入過量純氧助燃，這將帶來新的氧氣與二氧化碳分離難題；另外催化燃燒需在300℃以上操作，后續(xù)二氧化碳液化又需在-20℃以下操作，這溫度一升一降的變化使能量消耗非常驚人；同時還無法除去一些不燃燒的雜質(zhì)，的催化劑也要一年更換一次。所以，該技術(shù)在世界范圍內(nèi)被淘汰，很難推廣使用。
3主要工藝技術(shù)流程
火力發(fā)電廠燃煤鍋爐產(chǎn)生的大量煙氣，因不同煤種及含量會有一定波動，其中含二氧化碳8～12%，氮?dú)?8%，氧氣4～9%，氫氣約3%，水分5%左右，其他是一氧化碳、氮氧化物、硫化物等雜質(zhì)。煙氣作為碳捕獲的原料氣，如需生產(chǎn)食品級二氧化碳產(chǎn)品，首先要用化學(xué)溶劑把二氧化碳從10%提濃到93%（干基），其次用吸附精餾再提純到99.9%以上，主要流程如下：
從燃煤鍋爐來的煙氣經(jīng)脫硝、除塵、脫硫后進(jìn)入碳吸收塔。碳吸收塔中的化學(xué)吸收液吸收二氧化碳，吸收后的富集液經(jīng)熱交換器加熱進(jìn)入解吸塔得到濃度為93%（含飽和水）左右的二氧化碳?xì)猓ㄟ^緩沖罐和壓縮機(jī)增壓、冷卻除水、穩(wěn)壓進(jìn)入干燥床，采用分子篩干燥劑干燥脫水，通過吸附床脫除油脂、硫化物等雜質(zhì)；再經(jīng)冷凍機(jī)降溫液化后進(jìn)入精餾塔。輕組分氮?dú)?、氧氣全部從精餾塔頂排出，塔底得到純度為99.9%以上的食品級二氧化碳產(chǎn)品，經(jīng)儲存后裝瓶出廠。每套干燥床和吸附床均為兩個相同體積的床體，內(nèi)裝等量的干燥劑和多種高效吸附劑。兩個床可輪流操作，連續(xù)生產(chǎn)。
4 吸收液和吸附劑的選擇
對低濃度二氧化碳吸收劑的選擇主要有羥乙基乙二胺（AEE）、N一甲基二乙醇胺（MDEA）和2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP），他們具有吸收速率快、吸收量大，以及對溫度變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)，比原有以一乙醇胺（MEA）為主的吸收液吸收量大了23%，所需再生加熱量可降低了20%以上，再生解吸率則高達(dá)99%，重復(fù)利用率高。與該溶劑配置的設(shè)備尺寸小，換熱器面積小，溶劑泵耗能低，溶劑降解率低，對設(shè)備腐蝕性小，設(shè)備經(jīng)過適當(dāng)防腐處理就完全可以采用碳鋼制作，可極大降低投資。
吸附法回收二氧化碳的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑的選取，而應(yīng)用在二氧化碳精制中的普通吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅膠、分子篩等，這些吸附劑作為多孔、高比表面積的物質(zhì)，對水分、油脂等許多物質(zhì)都有好的吸收性，當(dāng)然對二氧化碳也具有吸附性，因此不適合脫除高濃度、高壓力二氧化碳中的雜質(zhì)?，F(xiàn)在單純使用活性炭和硅膠技術(shù)已經(jīng)被淘汰，取而代之的是采用選擇性更高的吸附劑應(yīng)用于二氧化碳精制過程。新型吸附劑應(yīng)具有大的比表面積，適當(dāng)?shù)目讖椒秶?，好的?qiáng)度，對雜質(zhì)的高選擇性，同時還必須具有在高濃度、高壓力二氧化碳中對雜質(zhì)所具有的良好吸附性能。
由于吸附劑的吸附性能和再生性能的限制，對傳統(tǒng)的吸附工藝只能是一組吸附床吸附一種或一類雜質(zhì)，如采用干燥床裝填硅膠，吸附床裝填活性炭，各吸附床采用不同的再生介質(zhì)和再生條件，工藝流程復(fù)雜，操作煩瑣，活性炭床層再生汽源還必須使用高溫、高壓蒸汽，大大增加了管道和設(shè)備投資，增加了操作費(fèi)用。因此，目前國內(nèi)外工藝已經(jīng)基本上沒有使用蒸汽再生這種方式。
根據(jù)煙氣中的雜質(zhì)來選擇多種吸附劑填裝到同一個吸附床中。在一組干燥系統(tǒng)中采用特殊的填裝工藝和設(shè)備結(jié)構(gòu)，使各層吸附劑之間不混合，煙氣通過不同的吸附劑層不發(fā)生波動，保證吸附劑的吸附效果。吸附劑裝填順序的關(guān)鍵是匹配，既能保證在相同條件下能全部吸附雜質(zhì)，又要保證在完全相同的條件下使吸附劑再生，并且不使用蒸汽和氮?dú)狻?/p>
生產(chǎn)食品級二氧化碳產(chǎn)品的重點(diǎn)是脫除煙氣中的水分、硫化物、氮氧化物以及一些輕組分。在工藝技術(shù)上選用多種不同規(guī)格的吸附劑，有針對性地脫除以上雜質(zhì)，使其各自達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
5 液化壓力選擇
目前液化氣體二氧化碳主要有高壓法和中壓法二種。
高壓法：一般是把氣體二氧化碳加壓到7.28MPa（臨界壓力）以上充入鋼瓶，然后用低于31.4℃（臨界溫度）的冷卻水對鋼瓶外面噴淋降溫促使瓶內(nèi)的氣體液化。
這種方法工藝簡單，操作方便，不用制冷機(jī)。但缺點(diǎn)是加壓后直接充瓶，產(chǎn)品未經(jīng)過任何凈化處理，二氧化碳純度達(dá)不到99%以上，無法滿足食品級國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果加壓后經(jīng)過凈化處理，其所用的吸附、精餾等環(huán)節(jié)的設(shè)備均需要在8MPa的高壓下操作，設(shè)備投資成倍增加，加大了操作危險性。另外，在高壓下精餾塔組分相對揮發(fā)度低，需將精餾塔設(shè)計(jì)的很大，回流比增大，板數(shù)增加，操作成本高，產(chǎn)品純度低；更致命的弱點(diǎn)是：液化是在鋼瓶中實(shí)現(xiàn)，無法裝入大型產(chǎn)品貯罐，也不能滿足裝入槽車進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，嚴(yán)重限制了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。因此采用高壓法生產(chǎn)液化二氧化碳只能是小作坊式生產(chǎn)。
中壓法：是把氣體二氧化碳加壓到2.5～3.0MPa，用制冷機(jī)冷卻溫度到-8℃以下液化。
這種方法多一套氨冷卻系統(tǒng)，增加部分電耗，操作較復(fù)雜。但在中壓條件下進(jìn)行吸附和精餾等凈化操作，中壓設(shè)備投資少，綜合耗能少，危險性小，安全性高；精餾塔體積小，板數(shù)少，回流比小，操作成本低，產(chǎn)品純度高。氨冷卻系統(tǒng)的冷劑循環(huán)使用，沒有損耗?？芍苯由a(chǎn)合格的液化二氧化碳產(chǎn)品，用管道連續(xù)輸送到儲罐中，便于大規(guī)模儲存和裝車運(yùn)輸。同時現(xiàn)在二氧化碳儲罐是雙層真空層加珍珠砂保溫，運(yùn)輸槽車也是真空雙層保溫，壓力為2.2MPa，溫度在-15～-17℃，該方法的操作壓力和溫度條件與儲罐和槽車的基本一致。因此，目前二氧化碳液化普遍推廣使用的方法就是中壓液化法。
6 碳捕集工藝方案
碳吸收單元；壓縮吸附單元；冷凍液化單元；精餾儲存單元是二氧化碳回收裝置的四個單元。以下對各單元工藝內(nèi)容進(jìn)行分別介紹。
（1）碳吸收單元
鍋爐來煙氣經(jīng)脫硝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、濕法脫硫系統(tǒng)脫除NOx、煙塵、SO2、SO3、HF、HCl等有害物質(zhì)，凈煙氣進(jìn)入碳吸收塔中，自下而上流動與噴淋層噴射向下的堿液發(fā)生反應(yīng)，由堿液泵送到再生塔。尾氣經(jīng)除水后從碳吸收塔頂排出。
從碳吸收塔底排出的堿液，經(jīng)換熱由泵送到再生（解吸）塔的頂部，自上而下流過填料層，同時被自下而上的再生塔底部蒸汽加熱，使堿液中的二氧化碳從溶液中解吸出來，將二氧化碳?xì)怏w經(jīng)冷卻、除水后濃度93%的二氧化碳從塔頂排出塔外。塔底部基本不含二氧化碳的堿液，經(jīng)換熱由泵送到吸收塔上部循環(huán)使用。吸收工藝流程，見圖1。
圖1 吸收工藝流程圖
（2）壓縮吸附單元
從再生塔頂排出的二氧化碳?xì)怏w，在常壓、低于40℃條件下，通過鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入水洗塔中洗掉煙氣中帶過來的溶劑等雜質(zhì)，經(jīng)除水器分離水洗塔帶來的水分，然后經(jīng)冷卻器用低溫液氨降低煙氣的露點(diǎn)，再次用除水器除水。氣體從緩沖罐上部進(jìn)入壓縮機(jī)，兩個除水器的冷凝水排入廢水溝。
二氧化碳壓縮機(jī)采用三級壓縮，每一級壓縮后的氣體都進(jìn)入冷卻器降溫、除水器除水，再進(jìn)入下一級壓縮。經(jīng)過三級壓縮、冷卻、除水后，通過穩(wěn)壓罐進(jìn)入脫硫床，經(jīng)過一級脫硫把硫化物脫除到標(biāo)準(zhǔn)以下。
經(jīng)加壓、除水、脫硫后的煙氣返回壓縮機(jī)三段入口增壓到設(shè)計(jì)參數(shù)，排入干燥床中。干燥床為兩個同樣大小體積的吸附床，床內(nèi)的干燥劑在壓力作用下將水分、油脂等雜質(zhì)吸附，氣體從干燥床頂部排出，再經(jīng)冷卻器和預(yù)冷器進(jìn)行熱量交換，降低物流溫度進(jìn)入液化器中。
當(dāng)干燥床吸水接近飽和后，煙氣經(jīng)過閥門切換進(jìn)入另一干燥床中進(jìn)行除水。此時打開電加熱器電源，同時打開低壓殘氣開關(guān)，從干燥床底部引入升溫到250℃的熱氣，把精餾塔引來的塔頂殘氣加熱，反向解吸吸附的水分等雜質(zhì)，并從干燥床頂部排空。一直保持250℃恒溫1小時，就可以把雜質(zhì)解吸干凈。此時關(guān)閉加熱電源，但繼續(xù)保持通入低溫殘氣，促使床層迅速降到常溫，以備再用，至此完成了一次循環(huán)。兩個干燥床輪換操作，可連續(xù)生產(chǎn)。
（3）冷凍液化單元
煙氣在預(yù)冷器是用精餾塔頂?shù)蜏貧怏w冷卻進(jìn)入液化器，被節(jié)流降溫的氨水冷卻，直到大部分二氧化碳被液化，與輕組分甲烷、氮?dú)?、氧氣一起被送入精餾系統(tǒng)中。
氣氨進(jìn)入螺桿式冷凍機(jī)壓縮后進(jìn)入臥式冷卻器中，被冷卻水冷卻為液氨，儲存在儲氨器中供二氧化碳液化用。
由氨冷卻系統(tǒng)來的液氨一般分三路使用，一路經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入液化器中，把干燥氣態(tài)二氧化碳液化，本身被汽化重新返回到氨冷卻系統(tǒng)中。另一路液氨經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入塔頂冷凝器，將揮發(fā)的二氧化碳液化回流，本身被汽化重新返回到氨冷卻系統(tǒng)中。第三路液氨經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入前一個冷卻器把煙氣降溫，本身被汽化重新返回到氨冷卻系統(tǒng)中。
（4）精餾儲存單元
二氧化碳?xì)饨?jīng)脫硫、干燥、吸附后，通過預(yù)冷器降溫進(jìn)入液化器中液化，直接進(jìn)入精餾塔中，脫除輕組分后的液體在精餾塔底引出，經(jīng)節(jié)流降壓到2.2MPa，直接送到產(chǎn)品儲罐中儲存并裝車出廠。吸附精餾工藝流程，見圖2。
不凝氣在精餾塔頂部排出后，節(jié)流降壓到0.2MPa，返回到預(yù)冷器中回收冷量，再經(jīng)電加熱器升溫后作為再生氣體進(jìn)入干燥床中，解吸氣體排空。
圖2 吸附精餾工藝流程圖
7 主要技術(shù)特點(diǎn)
燃煤鍋爐來凈煙氣采用一種化學(xué)復(fù)合溶液，該吸收液吸收效率高，再生能力好，對設(shè)備腐蝕小。
采用吸附與精餾相結(jié)合工藝，流程簡單，操作方便，不僅可以生產(chǎn)工業(yè)級產(chǎn)品，也可以生產(chǎn)食品級產(chǎn)品，工藝靈活可調(diào)，市場應(yīng)變力強(qiáng)。
常溫條件下，在液化過程中精餾無過多操作單元，能耗低，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品利潤空間大。
利用多種高效干燥劑組合，有效脫除煙氣中多種難分離雜質(zhì)，產(chǎn)品純度高，質(zhì)量完全能滿足工業(yè)級CO2標(biāo)準(zhǔn)要求。
干燥采用降壓、加熱和解吸相結(jié)合，節(jié)省熱量消耗；用精餾塔頂排放的輕組分氣體作為再生氣體，不用外加氮?dú)饣蚱渌偕鷼?，降低了操作費(fèi)用。精餾系統(tǒng)采用熱泵技術(shù)，巧妙地用塔頂排出的熱量來加熱再沸器，不需要外加蒸汽，節(jié)省能量消耗。采用自動化監(jiān)控和調(diào)節(jié)主要技術(shù)指標(biāo)，無需現(xiàn)場操作人員，自動化水平高。
8 結(jié)語
二氧化碳捕集回收再利用裝置在燃煤電廠的應(yīng)用有利于我國燃煤電廠二氧化碳回收利用實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，能帶動我國燃煤電廠二氧化碳回收工業(yè)的成長，提升我國二氧化碳回收的技術(shù)能力，在解決二氧化碳所造成的環(huán)境污染的同時提升我國二氧化碳回收技術(shù)的國際競爭力。
此外，燃煤電廠大規(guī)模二氧化碳回收利用技術(shù)的推廣和應(yīng)用，能形成一種嶄新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時也能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提高，形成清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。對于我國的環(huán)境保護(hù)建設(shè)、培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和解決城市霧霾問題都具有巨大的社會效益。
參考文獻(xiàn)
⒈知識與技能
⑴認(rèn)識二氧化碳的用途，了解二氧化碳在自然界碳循環(huán)中的作用。
⑵認(rèn)識二氧化碳的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。
⑶培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、表達(dá)能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
⑷初步學(xué)會用歸納、概括等方法對獲取的信息進(jìn)行加工。
⒉過程與方法
⑴初步學(xué)會運(yùn)用觀察和實(shí)驗(yàn)的方法獲取信息并驗(yàn)證信息。
⑵通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
⒊情感態(tài)度和價值觀
通過親身經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究活動，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增進(jìn)對科學(xué)的理解，并有意識的運(yùn)用科學(xué)探究的方法解決遇到的問題。
二、重點(diǎn)和難點(diǎn)
學(xué)習(xí)重點(diǎn)：認(rèn)識二氧化碳的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)
學(xué)習(xí)難點(diǎn)：運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等方法獲取信息，并對獲取的信息進(jìn)行加工
三、 教學(xué)過程
[教師活動]在空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)僅為0.03%，自然界中如果沒有二氧化碳會怎樣呢？展示圖片“二氧化碳在自然界中的循環(huán)圖”。
[設(shè)計(jì)意圖]在自然課和生物課里學(xué)到的植物的光合作用、動植物的呼吸作用等知識基礎(chǔ)上，啟迪學(xué)生的思路，引導(dǎo)他們充分認(rèn)識二氧化碳對自然生命活動的重要性，調(diào)動學(xué)生學(xué)氧化碳性質(zhì)的愿望。
[學(xué)生活動]看圖，簡述二氧化碳對自然界中生命活動的重要性。
[設(shè)計(jì)意圖]培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確、清楚的表達(dá)自己觀點(diǎn)的能力。 [創(chuàng)設(shè)情境]請同學(xué)們觀看一段錄像：二氧化碳滅火、植物的光合作用、溫室肥料、碳酸飲料等。
[設(shè)計(jì)意圖]通過二氧化碳的用途，為學(xué)氧化碳具有哪些性質(zhì)制造懸念。
1、制取二氧化碳并觀察現(xiàn)象
[師生互動]完成實(shí)驗(yàn)6－3，提醒學(xué)生注意觀察現(xiàn)象。
[學(xué)生活動]根據(jù)現(xiàn)象總結(jié)二氧化碳的性質(zhì)。
[教師活動] 演示實(shí)驗(yàn)6－4，提醒學(xué)生注意觀察現(xiàn)象。
[學(xué)生活動]敘述觀察到的現(xiàn)象，總結(jié)獲取的信息：二氧化碳的密度比空氣的密度大，也能說明一般條件下，二氧化碳不燃燒也不支持燃燒。
[設(shè)計(jì)意圖]提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)觀察能力和獲取信息的能力。
[思考問題]大家想一想還有哪些方法可以證明二氧化碳的密度比空氣密度大呢？
2、二氧化碳與水反應(yīng)
[師生活動]指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)6－5。
[學(xué)生活動] ①觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。②通過實(shí)驗(yàn)6－3、6－4、6－5和所學(xué)知識完成下表：
[教師活動]取一朵用石蕊溶液染成的紫色的干燥小花，噴上實(shí)驗(yàn)6－5中溶有二氧化碳的水。
[師生互動]觀察現(xiàn)象，提出疑問：讓石蕊試液變紅的物質(zhì)是什么呢？
[教師活動]另取兩朵用石蕊溶液染成的紫色的干燥小花，第一朵噴上稀醋酸，第二朵噴上稀鹽酸，
[學(xué)生活動]觀察現(xiàn)象，分析得出結(jié)論：酸溶液能使紫色的石蕊變成紅色。
[問題情景] 溶有二氧化碳的水也能使紫色的石蕊變成紅色，對此你有哪些猜想呢？
[匯總猜測]水也能使紫色的石蕊試液變色；溶有二氧化碳的水中含有酸；溶有二氧化碳的水中含有酸和二氧化碳；二氧化碳能和水發(fā)生反應(yīng)能生成酸……
[教師活動]請大家針對自己的觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。
[學(xué)生活動]學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)解決方案。
[設(shè)計(jì)意圖]培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
[教師活動]為學(xué)生提供幾朵用石蕊溶液染成的紫色的干燥小花（或干燥的紫色石蕊試紙）、干燥的二氧化碳?xì)怏w、水、紫色石蕊試液、膠頭滴管等。
[師生活動]設(shè)計(jì)方案: ①向裝有干燥的紫色石蕊試紙的集氣瓶中通入干燥的二氧化碳；②向裝有干燥的紫色石蕊試紙的集氣瓶中通入純凈水；師生共同完成上述實(shí)驗(yàn)。
[學(xué)生活動]分析每個實(shí)驗(yàn)的條件，得出結(jié)論：①純凈的水和干燥的二氧化碳都不能使紫色的石蕊變成紅色。②二氧化碳和水常溫反應(yīng)生成碳酸，碳酸能使紫色的石蕊變成紅色。
[設(shè)計(jì)意圖]使學(xué)生明白科學(xué)探究不是科學(xué)家的專利，學(xué)生也可以針對一定的問題，按照科學(xué)的方法來展開探究活動?？茖W(xué)探究是人們獲取科學(xué)知識、認(rèn)識客觀世界的重要途徑；科學(xué)探究的主要步驟：提出問題、猜想或假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、得出結(jié)論等。
[教師活動]將變成紅色的小花小心的加熱。
[學(xué)生活動]觀察現(xiàn)象，思考原因。（碳酸不穩(wěn)定，易分解成二氧化碳和水，所以紅色的石蕊試紙又變成紫色。）
3、二氧化碳和石灰水的反應(yīng)
[師生活動]取少量澄清石灰水，請學(xué)生向石灰水中吹氣，觀察現(xiàn)象。
[教師活動]寫出反應(yīng)的方程式，指出該反應(yīng)是鑒定二氧化碳的重要反應(yīng)。
4、二氧化碳不能供給呼吸
[學(xué)生活動]閱讀教材第115-116頁。
5、課后小結(jié)
三、教后反思
本課教學(xué)中，通過演示實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)探究問題，充分調(diào)動了學(xué)生參與教學(xué)的積極性，突出了學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，收到了良好的教學(xué)效果。鍛煉了學(xué)生觀察、表達(dá)的能力和分析問題、解決問題的能力。在實(shí)驗(yàn)操作和探究設(shè)計(jì)的過程中，培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的基本方法，較好的實(shí)現(xiàn)了本課的教學(xué)目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：新課程 初中化學(xué) 課堂教學(xué)
《初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》是以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨，更加重視科學(xué)、技術(shù)與社會的相互聯(lián)系，倡導(dǎo)以科學(xué)探究為主的多樣化的學(xué)習(xí)方式。如何將這些新課程理念落實(shí)到課堂教學(xué)之中，使我們教學(xué)水平得到提高，是化學(xué)老師經(jīng)常探討的問題。
一、教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變
1.轉(zhuǎn)變教師角色，做學(xué)生學(xué)習(xí)活動的組織者
新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：學(xué)習(xí)是一種個性化行動。新課標(biāo)下的教師角色不僅僅是知識的傳授者，而且更應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)活動的組織者、指導(dǎo)者和引路人。教師應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變教學(xué)行為，把大多數(shù)“自我展示”的時間和空間還給學(xué)生，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)時間，動手操作、思考問題、交流討論、總結(jié)反思都要到位。在教學(xué)活動中，要發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造能力，讓他們自己設(shè)計(jì)、探究、交流等。
2.建立和諧的師生關(guān)系，促進(jìn)教學(xué)相長
新課程倡導(dǎo)以學(xué)生為本位，教師只是學(xué)習(xí)的組織者、參與者，而不是教學(xué)的主宰者。這就要求教師必須堅(jiān)持“以人為本”，逐步建立起“平等、和諧、合作”的新型師生關(guān)系。只有師生平等，才能調(diào)動起師生合作的積極性，才有利于師生的交流，促進(jìn)教學(xué)相長。教師要樂于“蹲下來看學(xué)生”。全身心地融入到學(xué)生中間去，與學(xué)生一起合作、交流，與學(xué)生“打”成一片，和學(xué)生一起去感受、認(rèn)知、探究，讓每一位學(xué)生以輕松愉快的心情去認(rèn)識多彩的化學(xué)世界，讓學(xué)生有更多的機(jī)會主動地體驗(yàn)探究過程。
二、教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變
1.增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的探究性，培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的能力
在講授二氧化碳與水的反應(yīng)這個問題時，我發(fā)給每個組幾張自制的紫色石蕊試紙，一張滴上事先做過證明二氧化碳能溶于水的軟飲料瓶（瓶中的水溶有二氧化碳）中的液體，結(jié)果試紙變成紅色，將這張?jiān)嚰埛旁谝粋€干凈的玻璃片上，同時讓學(xué)生思考試紙變成紅色的原因。有些學(xué)生猜想可能是水使試紙變成了紅色；也有的認(rèn)為是二氧化碳使試紙變成了紅色。這時我讓學(xué)生做了一個實(shí)驗(yàn)，將蒸餾水滴在紫色的石蕊試紙上，結(jié)果紫色的石蕊試紙沒有變色；同時將一張干燥的紫色的石蕊試紙放人充滿二氧化碳的集氣瓶中，結(jié)果試紙也沒有變色。此時，有的學(xué)生想到可能有新物質(zhì)生成。這種物質(zhì)是什么呢？這時我又讓學(xué)生做了一個實(shí)驗(yàn)，將稀鹽酸和稀硫酸分別滴在紫色的石蕊試紙上，結(jié)果紫色的石蕊試紙都變紅了，這個實(shí)驗(yàn)說明酸可以使紫色的石蕊變紅，此時學(xué)生很自然地想到可能水中生成了一種酸。這時可以告訴學(xué)生這種酸就是碳酸。在提出這個問題的同時讓學(xué)生觀察剛才變紅的試紙，學(xué)生驚訝地發(fā)現(xiàn)紅色已經(jīng)褪去了，原因何在？有的學(xué)生認(rèn)為可能是碳酸與空氣中的某些成分反應(yīng)了，也有的認(rèn)為可能是分解了，說法不一。此時，我讓學(xué)生先在溶有二氧化碳的水中滴加紫色石蕊試液，溶液變了成紅色，再取出少量放在試管中，加熱并將沸騰后產(chǎn)生的氣體通入澄清的石灰水中，結(jié)果原來的變紅的溶液又變成了紫色，石灰水也變渾濁了。對于二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁學(xué)生早就有了了解。這時不用我再解釋，學(xué)生已經(jīng)很自然地想到二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸，而碳酸又會分解產(chǎn)生二氧化碳，同時也了解到碳酸是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)很容易分解。這時，我又追問是不是二氧化碳與石蕊反應(yīng)而沒有與水反應(yīng)呢？學(xué)生思考后認(rèn)為剛才將干燥的石蕊試紙放入二氧化碳?xì)怏w中沒有發(fā)現(xiàn)變色，所以不可能是二氧化碳與石蕊反應(yīng)了，而是與水反應(yīng)生成的碳酸使紫色石蕊變紅。
2.鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，積極開展探究式教學(xué)
在教學(xué)過程中，經(jīng)過教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以現(xiàn)行教材為基本探究內(nèi)容，以學(xué)生生活實(shí)際為參照對象，為學(xué)生提供充分自由表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問題的機(jī)會，讓學(xué)生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑的嘗試活動，將自己所學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的一種教學(xué)形式。九年級化學(xué)課程是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的入門課程，如果是按傳統(tǒng)教學(xué)的被動接受學(xué)習(xí)方式，學(xué)生就會由開始時學(xué)習(xí)熱情高漲到后來興趣減弱，直至普遍對化學(xué)的學(xué)習(xí)感到困難與吃力。因此，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，就顯得尤為重要。
如在進(jìn)行《二氧化碳的性質(zhì)》的教學(xué)中，可以先展示一瓶飲料向?qū)W生質(zhì)疑：你怎樣確定其中溶有二氧化碳呢？學(xué)生頓時興趣高漲，討論設(shè)計(jì)方案并動手實(shí)驗(yàn)證明。接著教師又發(fā)問：由這瓶飲料你還能想到什么？分析得出：既然飲料中可逸出二氧化碳，說明二氧化碳能溶于水。再提出問題：如何用實(shí)驗(yàn)證明？學(xué)生用了很多方法，如探究對比實(shí)驗(yàn)：取兩瓶內(nèi)盛同等量水的塑料瓶，一個中充入二氧化碳，一個中是空氣，充分振蕩，觀察兩瓶中的現(xiàn)象，從而得出二氧化碳能溶于水的性質(zhì)。這時又問：為什么一些飲料商標(biāo)上寫碳酸飲料而不寫二氧化碳飲料？很自然又將激起新一輪探究。對于問題情景中所隱含的“問題”，教師不是簡單地直接給出，而是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)踐活動中自己去發(fā)現(xiàn)、去提出。這樣一來，學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的問題就更貼近學(xué)生自身思維實(shí)際，更能引發(fā)其去探究，從而增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)化學(xué)知識的積極性。
3.密切化學(xué)與生活的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
新課程提倡“從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會”的思想，興趣是學(xué)習(xí)化學(xué)的主要動機(jī)之一。從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，重視學(xué)生的親身感受，密切化學(xué)與生活的聯(lián)系，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問題、展開探究，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，加深他們對化學(xué)知識在生活中應(yīng)用的認(rèn)識。有些現(xiàn)象或問題都是學(xué)生在生活中經(jīng)常看到或想到的，但往往并不知道其中的原因，因此通過這些問題的提出很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生充分感受到“生活離不開化學(xué)，化學(xué)源于生活”，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的目的。
4.充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段
1.1二氧化碳的大量排放
二氧化碳的排放是造成環(huán)境問題的主要原因，因此，這里我們著重研究二氧化碳排放問題。二氧化碳的排放主要一下幾種：第一、工廠的各種生產(chǎn)需要工廠的生產(chǎn)必須要有動力支持，那么這樣就需要消耗能源。我們在這里講一個鋼鐵生產(chǎn)的例子。在我們國家普遍的現(xiàn)象就是，鋼鐵生產(chǎn)量大的地方污染比其他地區(qū)的環(huán)境污染更加嚴(yán)重，就是因?yàn)樵阡撹F生產(chǎn)過程中需要耗費(fèi)大量的能源，在這個過程就會生產(chǎn)大量的二氧化碳。當(dāng)然，能源消耗的過程不僅會產(chǎn)生二氧化碳，還會產(chǎn)生多種有害物質(zhì)，也會對環(huán)境造成污染。第二、車輛燃油在最近幾年里，我們國家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的重要體現(xiàn)就是各種車輛的增多。車輛增多、交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)達(dá)當(dāng)然給我們的生活帶來了便利之處，但是我們也不得不承認(rèn)這也是二氧化碳排放量增加的一個重要原因。現(xiàn)階段，車輛的行駛都是靠燃油支持，燃油勢必會造成二氧化碳以及含鉛化合物等的大量排放。而且，我們國家發(fā)展速度比較快，基礎(chǔ)設(shè)施跟不上也是一個問題。這樣就容易造成堵車，在這種情況下，車輛的燃油量要超過車輛正常行駛時的燃油量。第三、火力發(fā)電隨著現(xiàn)代化的生產(chǎn)發(fā)展，人們對電力的需求越來越多。任何一家工廠、公司的發(fā)展都離不開電力的支持。尤其是在工廠的生產(chǎn)過程中，更需要高電壓電力的支持。其次，在每家每戶的生活中也離不開電力的支持。在現(xiàn)在社會中，現(xiàn)代化設(shè)備越來越多，人們對電力的依賴程度也越來越大。在一定程度上，家庭用電量可以代表家庭的生活水平。然而，在現(xiàn)階段我們國家依然是以火力發(fā)電為主。火力發(fā)電燃煤也是二氧化碳的一個重要來源。
1.2pm2.5
在最近幾年里，有出現(xiàn)了一個新名詞，pm2.5。最近幾年里，它的出現(xiàn)對人們的身體健康造成了很大的影響。它并不像二氧化碳一樣是一種單一的物質(zhì)，而是一種多種有害物質(zhì)結(jié)合、反應(yīng)而形成的一種物質(zhì)。這種物質(zhì)的出現(xiàn)與上述文章中造成二氧化碳大量排放的原因相同，是多種工業(yè)產(chǎn)生產(chǎn)生的有害物質(zhì)的結(jié)合體。
1.3塑料制品
塑料制品可以說是一種生產(chǎn)成本低，但是運(yùn)用方便的一種產(chǎn)品。但是，在現(xiàn)在還是頒布了限速令。因?yàn)檫@是一種難以降解的物品。大量的塑料制品，尤其是塑料袋出現(xiàn)在空中，勢必會成為環(huán)境污染。人們不滿這種污染的出現(xiàn)會對其進(jìn)行燃燒處理，這樣并不會減少對環(huán)境的污染，反而會增加有害物質(zhì)的排放。同時也會加劇上述文章中提到的二氧化碳、pm2.5的污染程度。綜上所述，環(huán)境問題出現(xiàn)的主要原因是能源的利用，尤其是煤、石油等能源的消耗。但是，塑料制品作為現(xiàn)代產(chǎn)物也對環(huán)境造成污染。
2對人們的影響
2.1自然環(huán)境破壞，自然災(zāi)害頻繁出現(xiàn)
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展卻帶來了環(huán)境的污染，人們在近幾年里接二連三的遭受著自然災(zāi)害的懲罰。這些自然災(zāi)害出現(xiàn)的原因很多都來自環(huán)境污染。我們利用的煤、石油、礦石等自然資源，基本都是深埋在地下的，大量開采這些資源就會減輕山體的重量。那么，當(dāng)?shù)卣饡r山體越輕，運(yùn)動就會越劇烈。而且，地下資源被開采后地面塌陷的情況就更加嚴(yán)重了。自然環(huán)境的破壞，自然災(zāi)害的出現(xiàn)不僅對人類的生活產(chǎn)生影響，對各種動植物的生活也產(chǎn)生了影響。尤其是二氧化碳的大量排放，全球變暖，一些生活在南北極寒冷地區(qū)的生物就會失去氣息的環(huán)境，從而滅絕。這樣就會造成一些珍貴藥材的喪失，這樣又會對人類的生活產(chǎn)生影響。
2.2有害物質(zhì)傾入人體
現(xiàn)在，出現(xiàn)在人們面前最主要的問題就是空氣質(zhì)量問題。空氣是人們生活不可以缺少的東西，但是空氣質(zhì)量卻越來越差。那么，人們吸入大量的有害物質(zhì)就會導(dǎo)致呼吸道疾病的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致人身體素質(zhì)越來越差，最終導(dǎo)致死亡。
2.3全球變暖對人們的影響
在全球范圍內(nèi)，都由于二氧化碳的過量排放，出現(xiàn)了溫度升高的現(xiàn)象。首先，全球變暖導(dǎo)致了大量的中年積冰的融化，海平面的上升。這樣就會導(dǎo)致沿海地區(qū)的居民喪失生活的環(huán)境。其次，在我們國家的北方最忌諱暖冬的出現(xiàn)。但是，在最進(jìn)幾年里，由于全球升溫，在我們國家的北方很少會出現(xiàn)寒冬，取而代之的是暖冬。
3根據(jù)上述問題建立環(huán)境保護(hù)體系
3.1限塑令
在出現(xiàn)塑料制品問題之后，我們國家果斷頒布了“限塑令”。很顯然，在最近幾年里，“限塑令”確實(shí)起了很大的作用，空中漂浮的塑料制品也逐漸減少。但是，想要徹底解決該問題，就要進(jìn)一步對塑料制品使用的管理。因?yàn)椤跋匏芰睢敝皇菍λ芰洗氖褂闷鸬搅俗饔?。那么，我們現(xiàn)在要做的就是進(jìn)一步解決塑料制品的使用問題，例如一些塑料器皿的使用。
3.2減少二氧化碳的排放量
我們國家二氧化碳排放的主要來源就是工業(yè)生產(chǎn)。那么，我們想要控制二氧化碳的排放量首先要從工廠入手。最有效的手段就是建立二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)閉不合格的工廠。當(dāng)然，我們更應(yīng)該注重技術(shù)的發(fā)展，盡可能將二氧化碳等一系列有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可以用于生產(chǎn)生活的有用物質(zhì)。
3.3找到新能源
從上述文章中的分析可以得出，自然環(huán)境問題出現(xiàn)的主要原因是化石能源的燃燒，尤其是煤、石油等。那么?，F(xiàn)在我們能做的就是找出新的能源代替這些化石能源。而且，新的能源不能像之前我們使用的化石能源一樣產(chǎn)生大量的污染。
3.4用風(fēng)力、水利發(fā)電代替火力發(fā)展
1.分析呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的實(shí)驗(yàn)，并且釋放熱量的實(shí)驗(yàn)。
2.分析呼吸作用需要氧氣的實(shí)驗(yàn)。
教學(xué)難點(diǎn)
植物呼吸作用消耗氧氣、產(chǎn)生二氧化碳的實(shí)驗(yàn)操作過程并不復(fù)雜，但是七年級的學(xué)生所做的生物實(shí)驗(yàn)比較少，對于實(shí)驗(yàn)中的一些設(shè)計(jì)原則、依據(jù)不是很理解；并且在沒有學(xué)過化學(xué)知識的情況下學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，因此，對于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果的分析有較大的難度。在教學(xué)中，教師要組織好學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)的原理適當(dāng)講述，引導(dǎo)學(xué)生找出現(xiàn)象之間的差異并分析原因。
實(shí)驗(yàn)原理
1.探究植物呼吸作用要消耗氧氣的實(shí)驗(yàn)時，利用“沒有氧氣使帶小火的木條熄滅”，驗(yàn)證植物呼吸作用需要氧氣。2.探究植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的實(shí)驗(yàn)時，利用“二氧化碳使澄清石灰水變渾濁”進(jìn)行驗(yàn)證。3.探究植物呼吸作用釋放熱量的實(shí)驗(yàn)，可以直接用溫度計(jì)進(jìn)行測量來驗(yàn)證。
教學(xué)過程
將學(xué)生預(yù)先進(jìn)行分組，將全班學(xué)生分成6個小組，為下面的探究實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。1.提出問題植物呼吸作用過程中有哪些現(xiàn)象存在？2.作出假設(shè)植物呼吸作用要（或不要）消耗氧氣、產(chǎn)生（或不產(chǎn)生）二氧化碳、釋放（或不釋放）熱量。3.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材：萌發(fā)的種子(大豆、綠豆或蠶豆等)、新鮮的蘿卜根、新鮮的青菜莖、新鮮的月季花瓣、新鮮的小番茄、新鮮的青菜葉、沸水、澄清石灰水、紗布、飲料瓶（瓶口稍大的）、細(xì)線、溫度計(jì)、黑色塑料袋等。
實(shí)驗(yàn)過程：6個小組各挑一種實(shí)驗(yàn)的材料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的3個假設(shè)，提前一天讓學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。教師進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要設(shè)置對照組的原則，可以首先證明植物的呼吸作用能產(chǎn)生二氧化碳。（1）可以取兩個同樣大小的飲料瓶，在瓶中裝上等量的澄清石灰水。（2）將正在萌發(fā)和煮熟的種子均用紗布包住，用細(xì)線扎好，分別放入兩個飲料瓶的中央部位，細(xì)線置于瓶外，在瓶口繞圈，蓋緊瓶蓋。（3）將兩個飲料瓶放在溫暖的地方，24小時后觀察澄清石灰水的渾濁程度。通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：飲料瓶中懸掛的是萌發(fā)種子，澄清石灰水會變渾濁；飲料瓶中懸掛的是煮熟的種子，則不會出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。
探究植物呼吸作用過程中釋放熱能，可以對上一個實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改裝。只要在上一實(shí)驗(yàn)的飲料瓶的瓶蓋上打孔插入溫度計(jì)，即將溫度計(jì)的水銀球分別插入萌發(fā)種子和煮熟種子中，一段時間后可以觀察溫度計(jì)的度數(shù)，即可證明。因此可以將以上兩個探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合并，設(shè)計(jì)的裝置如圖1所示。探究植物呼吸作用消耗氧氣的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：在密閉的飲料瓶中分別放入一些萌發(fā)種子和煮熟種子，24小時后，用帶小火的木條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示：圖2根據(jù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)，在萌發(fā)種子的飲料瓶中小木條熄滅，在煮熟種子飲料瓶中的小木條仍舊帶著小火，實(shí)驗(yàn)證明：植物呼吸作用消耗氧氣。
實(shí)驗(yàn)分析
學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析、討論。5.得出結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、證據(jù)，探討合理的現(xiàn)象原因，得出結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)效果
1.實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)
課本實(shí)驗(yàn)材料為蔬菜，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)一般以大葉菜作為實(shí)驗(yàn)的對象，而植物呼吸作用不僅僅局限于植物的葉子，因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)材料方面進(jìn)行多種嘗試。凡是具有活細(xì)胞的器官都能進(jìn)行呼吸作用（如：根、莖、花、果實(shí)、種子等），通過6個小組的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對植物的呼吸作用有了更進(jìn)一步的了解。同時通過對這6種材料的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還可以發(fā)現(xiàn)并確定做此實(shí)驗(yàn)?zāi)囊环N實(shí)驗(yàn)材料更為有效。
2.實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)
課本實(shí)驗(yàn)采用塑料袋、軟管、錐形瓶、止水夾等材料，證明植物呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳。教師準(zhǔn)備工作比較繁瑣，制作也不方便。課本實(shí)驗(yàn)的裝置圖如圖3：在本實(shí)驗(yàn)中采用的是生活中隨手可得的飲料瓶，代替了錐形瓶、塑料袋，整套裝置整體性強(qiáng)，制作攜帶方便，在檢驗(yàn)二氧化碳是否產(chǎn)生時，不需要軟管將氣體導(dǎo)出，在飲料瓶中可以直接完成。在用植物的葉片作為實(shí)驗(yàn)材料時，需要對上述裝置進(jìn)行改進(jìn)，必須對兩個飲料瓶的外面包上黑色紙袋（葉片在透明的飲料瓶中既會呼吸作用又會光合作用，光合作用消耗二氧化碳產(chǎn)生氧氣，會影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果）。
3.實(shí)驗(yàn)試劑的改進(jìn)
在本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，驗(yàn)證二氧化碳采用的是澄清石灰水，其實(shí)還可以用溴麝香草酚藍(lán)進(jìn)行鑒定。植物呼吸作用不斷放出二氧化碳，溶液中的碳酸逐漸增多，溶液變成了酸性，使溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色由藍(lán)變綠再變黃；至于對照組，由于瓶內(nèi)的植物已死亡，不能進(jìn)行呼吸作用，溶液內(nèi)的二氧化碳都不會增多，因此其顏色不變。
4.實(shí)驗(yàn)形式的改變
我國能源與環(huán)境面臨何種形勢？
倪維斗指出，能源消費(fèi)是造成霧霾天氣的直接原因。大量燃煤供暖、汽車尾氣及燃煤發(fā)電等加重了環(huán)境負(fù)擔(dān)。當(dāng)前，能源與環(huán)境形勢嚴(yán)峻，我國已被逼到“墻角”，每年排放的二氧化碳已達(dá)70億噸，為世界第一。中國正處于二氧化碳排放的上升期，面臨國際上對我國二氧化碳排放峰值出現(xiàn)時間和絕對值的要求，在已經(jīng)大力強(qiáng)化節(jié)能以及發(fā)展核能和可再生能源的條件下，未來我國在碳減排上仍將處于被動狀態(tài)。
倪維斗說，全世界環(huán)境問題已經(jīng)非常嚴(yán)重，中國的問題更加嚴(yán)重，一個是氣候變化，再加上二氧化碳排放已是世界第一，大概是70-80億噸/年，美國現(xiàn)在60億噸/年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國；第二個問題是能源安全，一些燃料中國大量進(jìn)口，差不多每年要進(jìn)口2.5億噸，消費(fèi)量是4.5億噸，自產(chǎn)不到2億噸，進(jìn)口的來源、進(jìn)口的成本、進(jìn)口的出路，將來都存在很大的問題；還有個問題是PM2.5的問題，以上這幾個問題困擾著中國的發(fā)展。
倪維斗認(rèn)為，從長遠(yuǎn)來看，化石能源仍然是世界上主要的能源，煤、石油、天然氣到2050年差不多各占27%左右（能源消費(fèi)總量），核電、水電、可再生能源各占7%，從某種意義上來說，煤的問題比較突出。中國這個時期，議論很多，尤其霧霾天氣出來以后，人們認(rèn)為煤是罪魁禍?zhǔn)?，想把煤砍掉，但是中國看起來砍不掉，煤炭在相?dāng)時期仍然是我國的能源主力。在中國，如果不解決煤的清潔利用問題，那么所謂低碳發(fā)展都是不可能的。
倪維斗說，我國的二氧化碳排放是個尖銳問題，到2020年單位GDP的二氧化碳排放量減少40%-45%，到2050年，全世界二氧化碳排放量要比1990年下降一半，只能排放104億噸（1990年208億噸）。中國將來二氧化碳的減排主要落在煤身上。倪維斗說：“從2010年到2050年，我國將要用掉1200億噸煤，這1200億噸煤怎么用就是個大問題。如果直接燃燒，將產(chǎn)生大量污染，這顯然不行，大自然已經(jīng)給我們教訓(xùn)了，但我國以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不會變，因此，大幅度減排二氧化碳和其他污染物主要靠煤的清潔低碳利用?！?/p>
怎樣解決電煤的清潔化利用問題？
倪維斗認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化有多種途徑，分別是實(shí)施先進(jìn)的煤炭發(fā)電技術(shù)和實(shí)施煤基多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)技術(shù)。前者旨在進(jìn)一步提高能效，減少排放，后者則是通過系統(tǒng)過程集成，達(dá)到物質(zhì)和能量多維度梯級利用。
倪維斗表示，現(xiàn)在我國的燃煤發(fā)電技術(shù)已經(jīng)走在世界前列。倪維斗舉例說，上海外高橋第三發(fā)電廠每度電的平均煤耗在276克標(biāo)準(zhǔn)煤左右，這在世界屬于領(lǐng)先水平。但是從目前的發(fā)電技術(shù)上來看，燃煤超超臨界蒸汽發(fā)電技術(shù)不一定是煤高效利用的唯一重點(diǎn)方向，因?yàn)槿济撼R界蒸汽發(fā)電在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、常規(guī)污染物的脫除、二氧化碳的減排上都具有一定先天性的缺陷。特別是二氧化碳在煙氣中的收集成本很高，從煙氣中收集二氧化碳比較難，要大量的噴淋，還要用化學(xué)物質(zhì)分離，會導(dǎo)致電廠的發(fā)電效率降低11%-12%，同時單位成本提高，投資成本增加一倍；本身的發(fā)電成本也增加。這種技術(shù)的真正商業(yè)化大規(guī)模使用在目前還沒有。
倪維斗說，第二條路徑是IGCC技術(shù)（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)）。華能集團(tuán)在天津有一臺250MW的IGCC電站，現(xiàn)在已經(jīng)基本運(yùn)行，但是系統(tǒng)復(fù)雜，價格較貴，首套的造價差不多12000元/kW，而超臨界也就4000元/kW。IGCC本身是很好的概念，在目前條件之下，在中國純粹的發(fā)電的IGCC估計(jì)也不會有大發(fā)展，但是IGCC最大的優(yōu)點(diǎn)就是將來較易把二氧化碳取出來，二氧化碳濃度較高，達(dá)到40%左右，壓力比較大，體積比較小，容易取出。
倪維斗表示，多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是中國二氧化碳減排的戰(zhàn)略方向。多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)以煤氣化技術(shù)為核心，通過化工合成與動力生產(chǎn)過程的集成耦合，實(shí)現(xiàn)煤炭物質(zhì)和能量的梯級轉(zhuǎn)化與利用。該技術(shù)具有捕捉二氧化碳的天性，是實(shí)現(xiàn)未來二氧化碳捕捉和埋存的有效途徑，且經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保性能優(yōu)異，對于我國乃至世界的煤炭清潔利用都具有非常重要的戰(zhàn)略意義。
倪維斗認(rèn)為，多聯(lián)產(chǎn)是綜合解決我國能源問題的重要方案，有助于緩解能源總量要求，尤其是可以應(yīng)用大量的高硫煤；有助于緩解液體燃料短缺，可以大規(guī)模地生產(chǎn)甲醇、F-T合成油等替代燃料，緩解石油進(jìn)口壓力；徹底解決燃煤污染問題，同時用甲醇來制備二甲醚，二甲醚基本上是和LPG（液化石油氣）同樣性質(zhì)的液體，可以大量供應(yīng)小城鎮(zhèn)的需要；滿足未來減排CO2的需要，所以說，在煤的清潔高效利用方面電化共軌（或能化共軌）有很大潛力，是重要方向。
倪維斗說，以上這三種煤高效清潔利用的技術(shù)途徑各有千秋，要因時、因地而宜，但必須要有一個頂層設(shè)計(jì)、總體規(guī)劃。
如何減少燃煤電廠排放的二氧化碳？
倪維斗提出了兩種思路，一是要節(jié)約用能；二是將用能后產(chǎn)生的二氧化碳捕捉起來。從目前來看，要降低碳排放，實(shí)際上是要在煤的應(yīng)用上下功夫，因?yàn)槟茉聪M(fèi)主體是煤。要將那些散燒煤取締或想辦法替代，將來煤要集中使用，在集中使用過程中再想辦法把二氧化碳減少。因此，碳減排的根本問題就是二氧化碳的捕捉問題。
“實(shí)施煤炭現(xiàn)代化戰(zhàn)略刻不容緩，煤的高效清潔利用最終離不開二氧化碳的捕捉與處理，我國的CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）戰(zhàn)略應(yīng)該按照我國國情實(shí)施?！蹦呔S斗表示，我國實(shí)施CCUS戰(zhàn)略目前已有很大的潛力，關(guān)鍵在于如何全面統(tǒng)籌安排、協(xié)調(diào)管理。
于是很多人就會問，啤酒為什么會有泡沫?啤酒的泡沫為什么很難消失，而同樣能產(chǎn)生大量氣泡的可樂、香檳，它們的氣泡就為何會迅速消散?
二氧化碳的小魔術(shù)
在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)里面，啤酒“是一種以麥芽、水為主要原料，加啤酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的、含有二氧化碳的、起泡的、低酒精度的發(fā)酵酒”。其中還規(guī)定，泡沫是否細(xì)膩，是否持久掛杯，是評判啤酒質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。
啤酒是一種氣泡酒，瓶裝或者罐裝的啤酒是二氧化碳的過飽和溶液。這些二氧化碳可以是發(fā)酵過程中產(chǎn)生的，也可以是在灌裝的過程中加入的。在密封的情況下，二氧化碳在水里的溶解度跟壓強(qiáng)有關(guān)，壓強(qiáng)越高，溶解的二氧化碳越多。開瓶的時候，由于壓強(qiáng)變小了，二氧化碳就會從啤酒里面釋放出來，形成很多氣泡。如果啤酒有劇烈的運(yùn)動(搖晃或快速倒入杯子里)，以及和啤酒接觸的器皿表面粗糙不平，那么就會更快更多地產(chǎn)生氣泡。可樂、香檳等含有大量二氧化碳的飲品也有類似的情況。當(dāng)人喝下這些飲品之后，由于氣體離開人體時會帶走一些熱量，能讓人感到?jīng)鏊?。這就是為什么在炎炎夏日里啤酒和可樂大受歡迎的一個原因。
啤酒和可樂的不同之處
然而，光有氣泡并不足以形成持久的泡沫。一般情況下，在把可樂或者香檳倒入杯子里面的時候，也會產(chǎn)生大量的氣泡，但是這些氣泡很快會破碎，只會把小液滴向周圍噴濺，很難會形成漂浮的泡沫。
那么，啤酒為何能形成穩(wěn)定的泡沫呢?奧妙之處就在于啤酒里面含有來自于麥芽等原料的多種有機(jī)物，其中的多肽和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，可以起到表面活性劑的作用，讓氣泡不容易破碎，更容易形成穩(wěn)定的泡沫。
表面活性劑一般是同時具有親水性和疏水性的有機(jī)物分子，食品行業(yè)里面通常稱作乳化劑。典型的表面活性劑有著這樣的結(jié)構(gòu)：有一個親水的極性基團(tuán)性(圖中的圓球腦袋)，還有一個喜歡溶解在油等非極性介質(zhì)里面的非極性憎水基團(tuán)性(圖中的尾巴)。構(gòu)成生物體細(xì)胞膜的磷脂分子、生物體里的多肽和很多蛋白質(zhì)都可以作為表面活性劑。蛋白質(zhì)一般都是球形的，沒有頭尾的結(jié)構(gòu)，其表面上有一些親水和憎水的基團(tuán)。
倒啤酒和吹泡泡
大家都做過這樣的實(shí)驗(yàn)，用清水吹不成泡泡，但是用肥皂水就能很容易地吹成泡泡，這是因?yàn)榉试硭锏谋砻婊钚詣┛梢允沟脷馀莘€(wěn)定下來。當(dāng)啤酒里產(chǎn)生的小氣泡聚集在一起時，它們之間的啤酒在重力作用下流下來，它們就會互相接觸，形成多面體的結(jié)構(gòu)：泡沫。這時候，“憎水的尾巴”暴露在氣泡里面，而“親水的腦袋”扎在一薄層啤酒里面，使得這種泡沫的結(jié)構(gòu)可以在比較長的時間里穩(wěn)定存在。
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