對(duì)綠色化學(xué)工藝的應(yīng)用與發(fā)展的探究

周坤

摘 要： 隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人們的生活質(zhì)量不斷改善，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境污染已經(jīng)成為制約整個(gè)社會(huì)發(fā)展的重要因素之一，也是各個(gè)國(guó)家共同探究亟待解決的重點(diǎn)問(wèn)題。化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)是產(chǎn)生環(huán)境污染問(wèn)題的主要因素，本文對(duì)綠色化學(xué)工藝技術(shù)進(jìn)行分析和研究，旨在促進(jìn)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的綠色發(fā)展，減少對(duì)環(huán)境的污染與危害。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué) 工藝生產(chǎn) 化學(xué)工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ021 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）05-0219-02

引言

化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的重點(diǎn)內(nèi)容，近年來(lái)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，但是在傳統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中采用粗放型策略，對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重。當(dāng)前我國(guó)的環(huán)境現(xiàn)狀已經(jīng)不容樂(lè)觀，很多大城市都籠罩在霧霾之中，對(duì)人們的日常出行以及交通車(chē)輛通行都帶來(lái)了很?chē)?yán)重的影響。化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中各種廢棄物的排放，是導(dǎo)致環(huán)境污染的一個(gè)主要原因，例如廢氣直接排放到空氣中，導(dǎo)致空氣變質(zhì)，廢水直接排放到河流中，導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)死亡。化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)是我國(guó)工業(yè)行業(yè)中的一個(gè)重要組成部分，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定促進(jìn)作用，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中不容忽視，但是在經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中也應(yīng)該要注重環(huán)境保護(hù)，對(duì)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的一些對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染的工藝和技術(shù)進(jìn)行淘汰，從而不斷提高化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的安全性，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與環(huán)境的和諧發(fā)展。

一、綠色化學(xué)工藝的研究?jī)?nèi)容

綠色化學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)的挑戰(zhàn)，也是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)思維方式的創(chuàng)新，綠色化學(xué)工藝是一個(gè)全新理念，是結(jié)合綠色、節(jié)能社會(huì)產(chǎn)生的一個(gè)全新視角，從化學(xué)反應(yīng)原料、化學(xué)反應(yīng)條件、化學(xué)轉(zhuǎn)化方法、開(kāi)發(fā)綠色產(chǎn)品等角度出發(fā)對(duì)綠色化學(xué)工藝進(jìn)行研究，使得傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)中對(duì)環(huán)境造成污染的問(wèn)題可以得到解決，從而設(shè)計(jì)更多對(duì)環(huán)境友好的化學(xué)反應(yīng)。其主要的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：第一，使用無(wú)毒無(wú)害的化學(xué)原材料；第二，利用可再生資源；第三，加強(qiáng)對(duì)新型催化劑的開(kāi)發(fā)研究；第四，對(duì)不同反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行研究；第五，尋找新的化學(xué)轉(zhuǎn)化方法；第六，設(shè)計(jì)對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境安全的化學(xué)產(chǎn)品。

從上世紀(jì)起在國(guó)際社會(huì)上就提出“綠色科技”概念，這個(gè)概念的研究目的是要對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行控制，從環(huán)境污染源頭上進(jìn)行處理，減少化學(xué)污染。這種處理包括兩個(gè)方面，第一，從源頭上對(duì)污染物的排放進(jìn)行控制和減少，第二，采用化學(xué)工藝技術(shù)對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行治理。在當(dāng)前的時(shí)代背景下，最佳的綠色化學(xué)工藝就是利用各種無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，追求原子經(jīng)濟(jì)，在化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)額外的廢棄物，使得化學(xué)反應(yīng)的材料能夠充分利用。

1.研制“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)

從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始，關(guān)于原子經(jīng)濟(jì)的研究就已經(jīng)開(kāi)始，原子經(jīng)濟(jì)指的是在化學(xué)反應(yīng)中將一切原子都變成生產(chǎn)物，從而對(duì)反應(yīng)物中的原子進(jìn)行百分百地利用。其實(shí)原子經(jīng)濟(jì)與化學(xué)反應(yīng)的類(lèi)別有很大關(guān)系，一些化學(xué)反應(yīng)是不會(huì)產(chǎn)生雜物的，例如加成反應(yīng)，一切反應(yīng)物都可以被利用，原子經(jīng)濟(jì)是綠色化學(xué)工藝首要研發(fā)的反應(yīng)類(lèi)型，為了實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)研究，則必須要對(duì)其中的催化劑進(jìn)行改善，確保高效、節(jié)能。

2.確保反應(yīng)的選擇性

在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)選用烴類(lèi)選擇性氧化反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一些不穩(wěn)定的中間體，這些中間體很容易被進(jìn)一步氧化，這類(lèi)反應(yīng)不需要催化劑。當(dāng)前關(guān)于化學(xué)工藝的研究要集中在兩個(gè)方面，一方面，要根據(jù)各種烴類(lèi)氧化反應(yīng)類(lèi)型提取性能高、載氧能力好的新型催化劑；另一方面，要依照催化劑的反映特征，研發(fā)出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)工藝。例如苯乙烯是化工生產(chǎn)過(guò)程中的主要物質(zhì)，在苯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中使用最廣泛的工藝是乙苯脫氫，為了提高生產(chǎn)效率，當(dāng)前有的化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中研發(fā)了以丁二烯作為原料的苯乙烯工藝，對(duì)傳統(tǒng)的乙苯工藝進(jìn)行替代，以丁二烯作為原料的苯乙烯工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率大約為90%，另外還有一種工藝是甲苯歧化，這種工藝也是對(duì)硅改性催化劑進(jìn)行利用的工藝，其選擇性達(dá)到了98%以上。

3.利用無(wú)毒害的原料

綠色化工生產(chǎn)過(guò)程中原材料的質(zhì)量也是影響化學(xué)工藝水平的重要因素，在化學(xué)反應(yīng)中首先應(yīng)該要選擇綠色原材料，無(wú)毒無(wú)害的材料是綠色化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)。例如有企業(yè)研制二乙醇胺，將其作為化工生產(chǎn)的原料，在催化脫氫的作用下，這種物質(zhì)可以生成氨基二乙酸鈉，這一最新工藝不進(jìn)改善了傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，還減少了傳統(tǒng)原料中的毒害。要想從根本上解決化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害和影響，還可以加強(qiáng)對(duì)一些自然原材料的利用，例如野生植物、農(nóng)業(yè)廢物等，也可以作為化學(xué)原料。如秸稈、稻草等物質(zhì)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)可以成為酸、醇等化學(xué)物質(zhì)，還可以通過(guò)生產(chǎn)工藝將糖類(lèi)植物轉(zhuǎn)化為乙酰丙酸，對(duì)谷物進(jìn)行開(kāi)發(fā)獲得葡萄糖，這些原材料都是無(wú)毒無(wú)害的。

4.利用清潔工藝

綠色化學(xué)工藝研發(fā)的目的是為了實(shí)現(xiàn)環(huán)保，要對(duì)化學(xué)工藝流程進(jìn)行改進(jìn)，從而提高化學(xué)工藝水平的同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的污染。因此在化學(xué)工藝生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該要加強(qiáng)對(duì)清潔工藝的研發(fā)，優(yōu)先設(shè)計(jì)出對(duì)環(huán)境保護(hù)有利的化學(xué)反應(yīng)途徑，形成物質(zhì)與能量的循環(huán)體系。不僅要對(duì)各種無(wú)毒無(wú)害的原材料進(jìn)行利用，還要加強(qiáng)對(duì)各種高端、先進(jìn)、消耗較低的工藝流程進(jìn)行研究，從而減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生與排放。

5.使用無(wú)毒無(wú)害的催化劑

催化劑是化學(xué)反應(yīng)中的主要物質(zhì)，很多化學(xué)反應(yīng)都必須要在催化劑環(huán)境下完成，催化劑的質(zhì)量也會(huì)造成對(duì)環(huán)境的影響，要實(shí)現(xiàn)綠色化工生產(chǎn)，則必須要選擇綠色、無(wú)毒無(wú)害的催化劑。以鄰苯二酚生產(chǎn)方法為例，在新的生產(chǎn)工藝中采用酶E.Coli作催化劑，這種催化劑可以是葡萄糖活化，而且能夠?qū)⑵涠ㄏ虻剞D(zhuǎn)化為鄰苯二酚，這種新工藝避免了傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生廢棄物和副產(chǎn)品的危害，在反應(yīng)過(guò)程中使用的催化劑也不是傳統(tǒng)的催化劑類(lèi)別，分子氧氣化催化劑和新型分子篩催化劑是化學(xué)反應(yīng)中的綠色催化劑，可以減少反應(yīng)過(guò)程中的副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

二、綠色化學(xué)工藝的應(yīng)用

1.要生物技術(shù)融合

生物技術(shù)與化學(xué)工業(yè)技術(shù)不相同，生物技術(shù)是與基因、微生物等有關(guān)的技術(shù)，為了提高化工生產(chǎn)水平和綠化效果，近年來(lái)關(guān)于生物技術(shù)與化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)之間融合的研究越來(lái)越多，生物技術(shù)在化工生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其是生物酶，具有高效、選擇性好的優(yōu)勢(shì)特征，在化工生產(chǎn)中具有十分廣泛的應(yīng)用前景。另外，生物技術(shù)在環(huán)境污染的治理過(guò)程中也發(fā)揮了十分重要的作用，例如一些細(xì)菌可以對(duì)被重金屬、油等污染的水體進(jìn)行凈化，由此可見(jiàn)，生物技術(shù)與化工生產(chǎn)之間的關(guān)系十分緊密。

2.綠色生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用

綠色技術(shù)的主要特征是清潔生產(chǎn)，其特點(diǎn)是沒(méi)有毒害作用，不會(huì)有廢物產(chǎn)生，常見(jiàn)的綠色生產(chǎn)技術(shù)有煤氣化技術(shù)、脫硫、脫碳技術(shù)、城市垃圾無(wú)害處理技術(shù)、太陽(yáng)能技術(shù)、沼氣技術(shù)等。常見(jiàn)的綠色節(jié)能技術(shù)有生物工程技術(shù)、輻射加工技術(shù)等。

3.生產(chǎn)綠色產(chǎn)品

綠色化學(xué)工藝研究發(fā)展的最終目的是要生產(chǎn)一些對(duì)環(huán)境有利的產(chǎn)品，例如生產(chǎn)取代氟氯昂的化學(xué)產(chǎn)品，從而減少對(duì)臭氧層的破壞，生產(chǎn)不含磷的洗滌用品和不含鉛的化妝品，利用二甲醚來(lái)代替汽油從而減少汽車(chē)尾氣排放，各個(gè)化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中都要加強(qiáng)對(duì)技術(shù)和工藝的研究與應(yīng)用，盡量減少對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重的產(chǎn)品，生產(chǎn)一些對(duì)環(huán)境發(fā)展有利的綠色產(chǎn)品，改善人們的生活質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，化工生產(chǎn)是環(huán)境污染的主要原因，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該要加強(qiáng)對(duì)化工生產(chǎn)危害的控制，加強(qiáng)對(duì)各種綠色原材料、催化劑的選擇，并且對(duì)化工生產(chǎn)工藝進(jìn)行創(chuàng)新，產(chǎn)生更多綠色無(wú)污染產(chǎn)品，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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