化工產業的希望綠色化工

朱明發

德州職業技術學院化輕系，山東 德州 253034

0 引言

20世紀中葉，科學與技術在全球范圍內進入了一個飛速發展的時期。與此同時，越來越引起人類擔憂的是全球資源的掠奪性開發和伴隨工業化發展而產生的大量“三廢”排放，這些對人類的生存環境造成了嚴重的破壞。由于環境的污染和生態平衡的失調，對生命和健康造成了極大的威脅，人們越來越清楚地認識到保護環境的重要性，利用化學原理從源頭上消除環境污染，研發綠色化工技術勢在必行。

1 化學工業現狀

化學工業是與人類生活關系最密切的工業，已滲透到人類生活的各個方面，包括衣、食、住、行乃至當代高科技的發展都與化學化工的進步直接相關，因此，化學工業所表現出的“環境污染”和“特殊貢獻”兩重性，對廣大化工研究人員和生產人員提出了挑戰。最初的辦法是對化工生產過程中產生的污染進行治理，政府和企業投入大量資金和人力，對環境污染的治理方法和技術開展了大量而卓有成效的研究，發展了水處理技術，大氣污染治理技術，固體廢棄物處理技術和噪聲治理技術等環境保護手段，對環境生態的保護作出了重要貢獻。但是人們發現，隨著人類社會的不斷進步，生產規模的迅速增長，環境治理的速度遠遠落后于環境污染的速度，而且用于污染治理的費用不斷上升。地球的生態環境隨著工業生產的不斷進步而迅速惡化，已嚴重威脅著人類的生存。因此，根本的解決辦法只有一條，這就是徹底改變傳統工業的生產模式，倡導綠色化生產，從污染源頭防止污染發生，走可持續發展道路。特別是化學工業，只有用“綠色化學工藝”來替代傳統化學工藝，實施化學工業的清潔生產，才有可能完全改變化學工業的面貌，使化學工業實現跳躍式發展。在這樣的背景下，產生了從源頭上減少和消除污染的清潔生產，即綠色化工。

2 綠色化工的原理

通過利用一系列的化學原理與方法來降低或除去化學產品設計、制造與應用中有害物質的使用與產生，使化學產品或過程的設計更加環保化，包括所有可以降低對人類健康產生負面影響的化學方法的技術，在此基礎上產生的無害化工過程，被稱為綠色化工。綠色化工的最大特點在于它是在始端就采用實現污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染。

3 研發綠色化工的緊迫性

隨著經濟的快速發展，環境問題、化學污染問題日益被提高到愈來愈重的位置，在各地大力發展工業的同時，環境污染問題實行一票否決制，由此催生各類廠礦企業加大綠色環保、綠色產品的研發，尤其是化工類企業更是下大力氣進行科技研發，探討環境友好，節約能源的新工藝；探索綠色原料，盡可能選用無毒無害的化工原料進行化學合成；開發綠色工藝，利用全新的化工技術，從工藝上清除有毒有害物質的產生，做到清潔生產，最終實現廢物的零排放；生產綠色產品。近幾年，中國科學院化學部加大了《綠色化學與技術》院士咨詢課題，并多次召開了研討會，探索“可持續發展問題對科學的挑戰--綠色化學”，由此推動了綠色化工的發展。

4 研發綠色化工的內容

1）選擇可更新的原材料；設計低公害的化學合成方法；原子經濟性化學反應；應用催化轉化并開發新催化劑；設計更安全的化學產品和化工過程；降低化學過程能耗，盡可能采用在環境溫度和常壓下進行的合成方法；盡可能不用助劑或附料，必要時選用無毒的助劑或附料；選用本質上更安全的化學產品；防止產生污染的過程分析；化學品的可降解性。

2）研發可替代的原料、試劑、溶劑，新型催化劑與合成過程等等。如通過對廢棄的物質進行處理，將其轉化為動物飼料和有機化學品；利用無毒無害的原料代替劇毒的光氣、氫氰酸生產有機原料；利用生物技術以廢棄物為原料生產常用的有機原料；采用超臨界CO2代替有機溶劑作為油漆和涂料的噴霧劑等。

3）具有可回收利用性、可處理性或可重新加工性能的清潔化學產品，近年來在這方面的研究有：（1）可降解塑料。目前，降解塑料主要分為光降解塑料和生物降解塑料。（2）氟氯烴替代產品。臭氧層的破壞是當前國際上面臨的三大全球性環境問題之一，為了保護臭氧層必須禁止使用CFCs（氟氯碳化合物）。（3）綠色涂料產品：傳統的涂料產品含有大量揮發性有機化合物（VOC），污染環境，危害人身健康。不含VOC的綠色涂料產品主要為：水基涂料、粉末涂料和無溶劑涂料。在綠色產品的要求下聚合方法也得到了發展，特別是在乳膠型涂料方面通過改進的微乳聚合方法成功地制備了固含量高達30%～50%，乳化劑含量為1%～5%，微粒小于2nm的含反應性官能團的丙烯酸酯類乳膠，其VOC含量為零。

5 研發綠色化工的經濟實用性

綠色化工是解決污染問題的一種根本方法，與傳統的污染處理不同，綠色化工通過改變化學產品的結構與性質或產生工藝過程來減少或消除有害物質的產生與使用。綠色化工通過設計或重新設計化學物質的分子結構，使其具備所需的特性又避免或減少有毒基團的產生與使用。同時，綠色化學追求高選擇性化學反應，副產品極少，甚至達到原子經濟性，實現零排放。因此，研發綠色化工不僅可以防止環境污染，亦可提高資源與能源的利用率，提高化工過程的經濟效益，對化工過程的可持續發展具有巨大的推動作用。隨著化工行業清潔生產的持續推進，綠色化工產品將以綠色優勢贏得市場。短期來看，推進綠色化工技術和生產規范會提升生產成本。長期來看，隨著社會和公眾對綠色化工產品的認可，通過推進企業和產品的綠色化，先行的企業和產品將會贏得公眾，贏得市場；許多尚無綠色意識和改進措施的產品將被禁止而為綠色替代產品提供機會。因此，開發綠色化工前景廣闊，應用廣、實用性強、經濟效益顯著。

[1]徐立青，唐方敏.千方百計實現我國化學工業可持續發展.