綠色化學(xué)研究初探

摘 要：綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，是利用化學(xué)來防止污染的一門科學(xué)。綠色化學(xué)具有廣闊的發(fā)展前景，其目標(biāo)是通過不斷的改進、發(fā)展與創(chuàng)新而日益接近對環(huán)境的無害，奠定實現(xiàn)“零排放”綠色化學(xué)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；研究發(fā)展；環(huán)境保護；應(yīng)用

1、綠色化學(xué)的基本概念

綠色化學(xué)是利用化學(xué)原理來防止污染的一門學(xué)科，也稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)，在綠色化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)稱為綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)或清潔生產(chǎn)技術(shù)。綠色化學(xué)的化學(xué)反應(yīng)過程，實現(xiàn)“零”排放，不產(chǎn)生污染。綠色化學(xué)對生產(chǎn)過程來說，包括節(jié)約原材料和能源、淘汰有毒原料、減降廢物的數(shù)量和毒性。 綠色化學(xué)通過改變化學(xué)品或生產(chǎn)過程的內(nèi)在本質(zhì)，來減少或消除有害物質(zhì)的使用或產(chǎn)生，是非常科學(xué)的，是化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

2、綠色化學(xué)的原則

綠色化學(xué)經(jīng)過先驅(qū)者10多年的研究與探索，總結(jié)出了綠色化學(xué)的一些理論和原則，為綠色化學(xué)的今后研究工作奠定了墓礎(chǔ)。P.T .A nastas和J.C. W aner提出的12條綠色化學(xué)的原則目前為國際化學(xué)界所公認，它反映了近年來在綠色化學(xué)領(lǐng)域中所開展的多方面的研究工作內(nèi)容，同時也指明了未來發(fā)展綠色化學(xué)的方向。

3、綠色化學(xué)主要研究內(nèi)容

綠色化學(xué)的研究主要是圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化開展的，具體包括：新合成方法和路線的研究，特別是新型催化劑和催化過程的研究；新化學(xué)原料的研究，包括生物質(zhì)資源的沽凈轉(zhuǎn)化和綜合利用；新反應(yīng)條件及過程的研究，包括對超臨界流體、環(huán)境無害的介質(zhì)等的研究；綠色產(chǎn)品的設(shè)計和研制的研究。

4、綠色化學(xué)的主要研究對象

4.1 原料的綠色化

現(xiàn)有的化工生產(chǎn)中，仍有不少產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中使用著劇毒原料。為了確保環(huán)境安全和人類的健康，尋找無毒、無害的原料來生產(chǎn)人類所需的化工產(chǎn)品，是十分必要的。

4.2 化學(xué)反應(yīng)的綠色化

提高化學(xué)反應(yīng)效率符合化學(xué)反應(yīng)綠色化的要求，化學(xué)反應(yīng)的綠色化包括 （1）原子經(jīng)濟性。即最大限度地利用原料和最大限度地減少廢物的排放，減少環(huán)境污染。 （2）反應(yīng)的選擇性。化學(xué)反應(yīng)的選擇性包括位置選擇性、化學(xué)選擇性和立體選擇性。

4.3 產(chǎn)品的綠色化

產(chǎn)品的綠色化是綠色化學(xué)的關(guān)鍵部分，其實質(zhì)就是大力研制并且提供人身更安全的環(huán)境友好型化工產(chǎn)品，如新的海洋生物防垢劑、THPS殺菌劑、滅火制冷劑、二酰基肼殺蟲劑等。可降解塑料、環(huán)境友好農(nóng)藥、綠色燃料、綠色涂料、CFCs替代物等等都是很有發(fā)展前景的綠色產(chǎn)品，隨著技術(shù)的進步，越來越多的產(chǎn)品將會取代原來的對環(huán)境有害的產(chǎn)品。

4.4 催化劑的綠色化

目前在許多化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)工藝中，常采用對設(shè)備腐蝕較大，污染環(huán)境、危害人體健康和社會安全的化學(xué)原材料作為催化劑，目前圍繞催化劑的綠色化展開的研究主要有：仿酶催化劑、固體酸催化、水溶性有機金屬配合催化劑及多相催化體系。

4.5 溶劑的綠色化

溶劑在化學(xué)品生產(chǎn)過程中，廣泛的用做反應(yīng)分離的介質(zhì)或用做清洗劑。當(dāng)前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)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。

4.6 化學(xué)設(shè)計的綠色化

化學(xué)設(shè)計的綠色化是利用計算機進行輔助的綠色化學(xué)設(shè)計。其做法是：首先建立一個盡可能全的化學(xué)反應(yīng)的資料庫，利用計算機進行可能的化學(xué)反應(yīng)的組合；其次確定目標(biāo)產(chǎn)物和可能采用的原料；第三讓計算機找出能生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)及所需原料，第四以上一步的原料為目標(biāo)產(chǎn)物再做搜尋，找出該目標(biāo)產(chǎn)物的合成反應(yīng)原料，直到得出預(yù)定的原料；最后比較各條可能的反應(yīng)路線的經(jīng)濟技術(shù)性及環(huán)境效應(yīng)，從中選出最佳途徑。

4.7 合成技術(shù)的綠色化

合成技術(shù)的綠色化是近年來發(fā)展起來的，其宗旨是要減少有毒有害物質(zhì)的使用，該技術(shù)采用一些特別的非傳統(tǒng)的化學(xué)方法，獲得多種環(huán)境效果，改善產(chǎn)品的選擇性，降低單位產(chǎn)品的能耗。其中電化學(xué)發(fā)是新世紀(jì)潔凈技術(shù)的重要方法，該方法在化學(xué)反應(yīng)中無需使用有毒有害試劑，而且還可以使反應(yīng)在常溫、常壓下進行，所以，電化學(xué)方法在潔凈合成中個有獨特的魅力。

5、綠色化學(xué)的新技術(shù)和新工藝

5.1 催化技術(shù)

催化劑，不僅可以加速反應(yīng)的過程，極大地改善化學(xué)反應(yīng)的選擇性和提高轉(zhuǎn)化率，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，而且能從根本上減少或消除副產(chǎn)物的產(chǎn)生，減少污染，最大限度地利用各種資源，保護生態(tài)環(huán)境，這是綠色化學(xué)研究所追求的目標(biāo)。

5.2 生物技術(shù)

生物技術(shù)被認為是21世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一，是當(dāng)代科學(xué)的高新技術(shù)，生物技術(shù)在醫(yī)藥、食品、能源、冶金、化工、精細化學(xué)品的制造等方面具有廣泛的應(yīng)用。它的最大特點在于能充分利用生物質(zhì)資源，節(jié)約能源，易于實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，而且可以實現(xiàn)一般化工技術(shù)難以實現(xiàn)的化工過程。生物技術(shù)主要包括：基因工程、細胞工程、酶工程和微生物工程。

5.3 超聲技術(shù)

超聲技術(shù)，即聲化學(xué)，它是聲學(xué)和化學(xué)的交叉滲透而產(chǎn)生的一門新興交叉學(xué)科。聲化學(xué)能改變反應(yīng)的進程，提高反應(yīng)的選擇性，增加化學(xué)反應(yīng)的速率和產(chǎn)率，降低能耗和較少廢物的排放，因此聲化學(xué)技術(shù)作為一種安全無害的“綠色技術(shù)”，在合成化學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用。

5.4 膜技術(shù)

膜技術(shù)包括膜分離技術(shù)和膜催化技術(shù)。膜分離技術(shù)具有成本低、能耗少、效率高、無污染并可回收有用物質(zhì)等優(yōu)點；膜催化反應(yīng)可以“超平衡”地進行，提高反應(yīng)的選擇性和原料的轉(zhuǎn)化率，節(jié)省資源，減少污染。因此，膜技術(shù)是綠色化學(xué)的重要實用技術(shù)。膜技術(shù)廣泛地應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保、能源、電子、輕工、食品、醫(yī)藥和生物工程等行業(yè)中，將成為當(dāng)代最有發(fā)展前景的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。