
【化】 fixed carbon
fix; moor; peg; rivet; root; secure; tackle
【计】 lock-up
【化】 anchorage
【医】 fix; fixation; fixing; fixity; immobilize; lock
carbon
【化】 carbon
【医】 C; carbon; carboneum
固定碳(Fixed Carbon)在环境科学和能源领域指通过物理或化学过程将气态二氧化碳转化为稳定固态形式的过程。这一概念在碳循环研究和碳中和实践中具有核心地位,主要包含以下维度:
自然固定机制 光合作用是典型的生物固碳形式,植物通过卡尔文循环将CO₂转化为葡萄糖,据《环境科学大辞典》记载,全球陆地生态系统年均固碳量达123±8亿吨。海洋生物泵作用则通过浮游生物将碳输送至深海,形成地质时间尺度的碳封存。
工业技术路径 碳捕集与封存(CCS)技术包含燃烧前捕集、富氧燃烧等方法,国际能源署(IEA)数据显示,当前全球运行中的大型CCS项目每年可封存4000万吨CO₂。矿物碳化技术利用橄榄石等硅酸盐矿物与CO₂反应生成碳酸盐,具有万年尺度的稳定性。
计量标准体系 根据ISO 14064-2:2019标准,固定碳量需通过质量平衡法核算,包含捕获率、封存完整性和泄漏风险评估三大指标。美国材料与试验协会(ASTM)D3172规范了固定碳的实验室测定方法。
该术语在《联合国气候变化框架公约》缔约方会议文件中常与"碳移除"(Carbon Dioxide Removal)形成术语对,强调其作为负排放技术的实施载体作用。在材料科学领域,固定碳特指热解过程中有机物质分解后残留的非挥发性碳组分,该定义可见于《燃料化学学报》热解反应机理研究。
固定碳是煤炭工业中的重要质量指标,指煤在高温热解后去除水分、灰分及挥发分后的固态残留物,主要成分为碳元素。以下是详细解释:
定义与组成
固定碳是煤或焦炭中不可挥发的固体可燃成分。其含量通过扣除煤样中的水分、灰分和挥发分计算得出,反映了煤在燃烧或气化过程中可稳定参与反应的碳含量。
计算方法
计算公式为:
$$
text{固定碳} = 100% - (text{水分} + text{灰分} + text{挥发分})
$$
实验室测定时,通常将煤样在850–900℃下加热,剩余焦渣减去灰分即为固定碳。
工业应用
与煤质的关系
固定碳含量与挥发分成反比,挥发分低的煤种(如无烟煤)固定碳含量高,适合用作冶金燃料;挥发分高的煤种(如褐煤)固定碳较低,多用于发电。
测定方法
标准方法为将1g煤粉置于坩埚中,在900℃加热7分钟,挥发物逸出后,剩余物质量减去灰分即得固定碳值。
扩展说明:固定碳不同于元素分析中的“碳含量”,后者包含有机物中的所有碳形态,而固定碳仅指热解后的固态碳。需注意,中提到的“固定碳是可再生能源”表述不准确,煤炭本身属于不可再生资源。
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