綠色化學及其相關工業應用的探討分析

馬曉園

摘 要:目前綠色化學概念引起越來越多重視,就綠色化學及其相關工業應用進行探討,在重點介紹原子經濟基礎上,分析了無毒無害的催化劑、溶劑及化工原料相關研究工作,最后就綠色化學的工業應用進行總結,指出構建與實施綠色化工工程技術能夠實現污染的源頭治理。

關鍵詞:綠色化學;工業污染;工業應用

中圖分類號:F407.7文獻標識碼: B 文章編號:1005-569X(2009)08-0073-02

1 引言

綠色化學和化工設計首要考慮的是對化工過程和產品進行綠色設計,解決污染的問題,實現“零排放”。目前綠色化學的研究重點主要是圍繞原子經濟的化學反應過程、可再生的原料、無毒無害的催化劑、無毒無害的溶劑和環境友好的產品開展的。

2 原子經濟的探討

綠色化學的核心內容之一是原子經濟反應,即充分利用反應物中的各個原子,既能充分利用資源,又能防止污染。“原子經濟”概念最早是由美國Stanford大學的Trost教授提出的,并因此獲得了1998年度“總統化學挑戰獎”的學術獎。針對一般衡量工藝可行的傳統作法,他明確指出應用一種新的標準來評估化學工藝過程,即原子經濟和選擇性兩個概念,后者是考慮在化學反應中原料究竟有多少的原子進入到了產品之中。這一標準既要求盡可能地節約不可再生的原料資源,又要求最大限度地減少排放。原子經濟的目標是在設計化學合成時,使原料分子中的原子更多或全部地轉化成最終希望的產品中的原子。用原子利用率衡量反應的原子經濟,原子利用率越高,反應產生的廢棄物越少,對環境造成的污染也越少。高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子,使之結合到目標分子中,達到零排放。

3 無毒無害的催化劑、溶劑及化工原料

綠色化學研究的重點是尋找替代催化劑,或提高現有化學轉化體系目標產物的選擇性、轉化率和使用壽命。目前化工產品的生產大多數采用生物催化與納米催化技術,酶反應條件溫和,控制容易,副反應少,環境污染小。

目前在傳統化工生產和化學研究中大量使用的有機溶劑存在有毒、易揮發、易燃易爆等諸多缺點。當前廣泛使用的溶劑是揮發性有機化合物(VOC),其在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成,有的會引起水源污染。因此,需要限制這類溶劑的使用。采用無毒無害的溶劑代替揮發性有機化合物作溶劑己成為綠色化學的重要研究方向。

生物質(Biomass)是由光合作用產生的所有生物有機體的總稱,生物質與礦物燃料相比更為清潔,它的使用不會帶來環境污染,并且儲量豐富用之不竭。據估計,作為植物生物質的最主要成分木質素和纖維素每年以約幾千億噸的速度不斷再生,相當于500億噸原油單位(標準油),人類目前的基本能源需求量卻是97億噸標準油。如果這部分資源能得到利用,人類相當于擁有了一個取之不盡、用之不竭的資源寶庫。

4綠色化學的工業應用

隨著時間的流逝,如今綠色化學過程合成和設計己從理論研究進入到化工實際應用,綠色化工的根本宗旨是在實現經濟增長的同時,消除或盡量減少對環境的負面影響,它不僅是人們所追求的一種理想的生產過程,也是對傳統化學工業過程進行改造,以達到人類、社會和自然界的高度和諧統一。綠色化學的工業應用大致包括清潔生產的綠色化學工業和環境友好的綠色化工產品。

清潔生產持續地將一個綜合預防性環境戰略運用于生產過程和產品,以減少對人類和環境的危害。它既可滿足人們的需要,又可合理使用自然資源和能源,是保護環境的生產方法和措施。由此可見,清潔生產是經濟效益、環境效益和社會效益的統一,此概念涉及化工生產全過程和化工產品整個生命周期全過程,對綠色化工生產而言,清潔生產旨在減少在產品整個生命周期中對人類和環境的影響,清潔生產和綠色化學追求的目標是基本一致的。

總之,結合國家戰略需求,針對重污染精細化工過程,構建與實施綠色化工工程技術,加速對傳統化學工業及其工藝流程的綠色技術改造與創新,提高資源利用率,實現污染的源頭治理,從而實現社會生產、生活綠色化,營造綠色和諧環境,是當今人類面臨的重大挑戰與機遇。清潔生產的綠色化工己經成為未來化工發展的必然趨勢,也是實現資源、環境、經濟、社會全面協調可持續發展的必由之路,它向我們昭示著綠色經濟的來臨。環境友好的綠色化工產品是指節能、節水、低污染、低毒、環保、可回收的一類化工產品,它也是綠色科技應用的最終體現。設計、生產和使用環境友好產品是綠色化學的一個重要方面,這種產品在加工、應用及廢棄之后均不會對人類健康和生態環境產生危害。

面對全球垃圾資源與日俱增而天然資源日漸枯竭的殘酷現實,現在人們比以往任何時候都更加關心起那些固體廢棄物,構建實施綠色循環系統工程技術,從而獲取綠色循環材料,如再生紙、再生塑料、再生橡膠、再生纖維、再生金屬等,是當今綠色化學函需解決的重要課題。近年來,隨著國際輿論以及中國決策者對“民生”和“三農”問題的不斷傾斜,關于農業化學污染問題也正日益得到前所未有的重視。綠色化學在農業中的應用就顯現出了化學家們的高度社會責任感和戰略眼光。我國農用地膜覆蓋面積居世界第一位,考慮普通塑料薄膜的替代—可降解塑料是必然的選擇。目前這一領域已取得令人滿意的進展,現已投產的共聚型光降解塑料基本可以解決白色污染問題。

參考文獻:

[1]張紅梅. 日本化學工業:“綠色”創新求發展[J]. 中國石化, 2009(5).

[2]李紅菊. 現代催化技術在綠色化工生產中的應用[J]. 化工生產與技術, 2008,15(6).