綠色生態(tài)技術(shù)在精細(xì)化工中的應(yīng)用

謝建杰

（吉林科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130123）

精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)作為現(xiàn)代工業(yè)中的重要組成部分，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)自身也在不斷的升級(jí)。但在發(fā)展的同時(shí)，也面臨著嚴(yán)峻的環(huán)保問題。最常見的如水體污染，大氣污染已嚴(yán)重降低了人們的生活質(zhì)量。若能從生產(chǎn)環(huán)節(jié)即施加干預(yù)措施，能最大限度地降低其對環(huán)境的影響。筆者將針對當(dāng)前行業(yè)發(fā)展前沿的綠色生態(tài)精細(xì)化工生產(chǎn)技術(shù)展開分析，詳細(xì)如下：

一、綠色生態(tài)技術(shù)在精細(xì)化工中的應(yīng)用

（一）綠色生物化工技術(shù)

近些年來，玉米乙醇等環(huán)保能源逐步應(yīng)用于市場，從其生產(chǎn)本質(zhì)上予以分析，其也屬于綠色化工的重要分支。受限于我國在這方面的發(fā)展尚未深入的原因，主要在基礎(chǔ)化工產(chǎn)品諸如丙酮、乙醇等物質(zhì)的生產(chǎn)有所利用，生物精細(xì)能源行業(yè)，未來發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｈ裟苷J(rèn)識(shí)到其發(fā)展方向的多元性，則能充分?jǐn)U充其生產(chǎn)領(lǐng)域：針對傳統(tǒng)高污染行業(yè)：農(nóng)業(yè)用農(nóng)藥制備等，在未來將逐步被生物化工技術(shù)所代替。若針對生物角度深入予以探究，從細(xì)胞分子生物學(xué)的角度來看，綠色生物化工技術(shù)還可借助細(xì)胞內(nèi)酶、高爾基體等生物能予以運(yùn)作，從而促進(jìn)化學(xué)助劑、食品添加劑等精細(xì)化工行業(yè)的發(fā)展與國際化水平接軌。

（二）綠色催化劑技術(shù)

催化劑分為兩類，一類是正向催化劑，另一類是負(fù)向催化劑。其中正向催化劑的應(yīng)用較為廣泛，也是促進(jìn)精細(xì)化工行業(yè)快速發(fā)展的主要物質(zhì)之一。通過了解不同化學(xué)反應(yīng)過程的原子交換機(jī)理，能夠在一定程度上促進(jìn)綠色精細(xì)化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。人們通過多年的生產(chǎn)實(shí)踐探究，將酶作為綠色催化的首選物質(zhì)。若想在短時(shí)間內(nèi)得到較為清潔的物質(zhì)，采用生物酶催化，不僅不會(huì)產(chǎn)生影響環(huán)境的副產(chǎn)物，同時(shí)能夠加快企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程。另外從可行性的角度分析，生物酶催化技術(shù)對反應(yīng)底物無過多限制，多數(shù)反應(yīng)環(huán)境較為溫和，且在原子交換，能量交換過程中，資源消耗量均處在較低水平，故將其納入綠色生態(tài)化工的首選物質(zhì)之一。

（三）電合成技術(shù)

通過分析此類技術(shù)原理的本質(zhì)，均是通過交換電子，實(shí)現(xiàn)綠色合成的目的。相較于化學(xué)物質(zhì)兩兩間相互反應(yīng)，電化學(xué)反應(yīng)僅需要提供電子轉(zhuǎn)移所需要的環(huán)境即可，無需過多擔(dān)心反應(yīng)過程產(chǎn)生的物質(zhì)能否對環(huán)境產(chǎn)生危害。在工業(yè)生產(chǎn)中，其主要分為電解反應(yīng)與電池反應(yīng)兩大范疇，涉及到的電合成法類型詳細(xì)為配對型、間接型與自發(fā)型。在應(yīng)用時(shí)，可以通過分析反應(yīng)過程的時(shí)間與經(jīng)濟(jì)投入的比值，擇取最優(yōu)的處理方式，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化工的綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

（四）有限元軟件分子模擬技術(shù)

相較于精細(xì)化工綠色生產(chǎn)來說，這類技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)則更為深化，主要為精細(xì)化工產(chǎn)品使用性能的在優(yōu)化。技術(shù)人員通過將生產(chǎn)物質(zhì)，劑量，應(yīng)用化工原料物質(zhì)組分輸入至有限元分析軟件中，即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)生產(chǎn)產(chǎn)品的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、加工方式、分子性能予以前瞻性預(yù)測，從而提示研發(fā)者是否需要適當(dāng)調(diào)整反應(yīng)物質(zhì)組分。另可利用計(jì)算機(jī)的輔助分析功能，設(shè)定產(chǎn)品創(chuàng)新與綠色環(huán)保設(shè)計(jì)限制，利用軟件現(xiàn)有算力，模擬預(yù)生產(chǎn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合成、反應(yīng)與形成過程，建立數(shù)字化模型找到影響綠色與性能兼具的最佳組分搭配方式，并在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用此類方式，力求生產(chǎn)出無“三廢”的精細(xì)化工產(chǎn)品。

（五）臨界與超臨界流體技術(shù)

在科技大爆炸時(shí)代時(shí)，流體技術(shù)領(lǐng)域取得了極大的進(jìn)步。當(dāng)前其在天然精細(xì)化工生產(chǎn)領(lǐng)域，有著廣泛的應(yīng)用。流體技術(shù)指的是任何物質(zhì)在不同的物理環(huán)境下（溫度、壓強(qiáng)等）在物質(zhì)世界所存有的形式都是不同的，會(huì)產(chǎn)生一定的形變。若在生產(chǎn)過程中能準(zhǔn)確把握物質(zhì)形變的特征，并予以充分利用，則能起到意想不到的生產(chǎn)效果。例如在實(shí)際生產(chǎn)中的毒物脫酸、藥品濃縮等環(huán)節(jié)中，處處體現(xiàn)著超臨界流體技術(shù)的應(yīng)用：傳統(tǒng)生產(chǎn)方式常借助甲醇、丙酮等有機(jī)溶劑提取目標(biāo)從成分，但提純的同時(shí)，卻摻雜了一定的有機(jī)溶劑。Saarland 大學(xué)的Stahl 教授率先應(yīng)用超臨界流體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物質(zhì)的分離，同時(shí)也保證了提取藥物的純度。在未來的精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展中，必然對物質(zhì)提取的純度有著更高要求，這類綠色且高效率的分離方式，必將成為未來化工行業(yè)生產(chǎn)的首選。受限于關(guān)聯(lián)技術(shù)發(fā)展水平，技術(shù)要求水平的限制，人們對此領(lǐng)域的研究仍不夠深入，故當(dāng)今此項(xiàng)技術(shù)在高端精細(xì)化工行業(yè)有著應(yīng)用。

二、在綠色環(huán)保大環(huán)境下未來精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展方向展望

當(dāng)前精細(xì)化工行業(yè)正處于成長期，且伴隨著相關(guān)關(guān)聯(lián)學(xué)科如生物學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來的精細(xì)化工行業(yè)必將向著節(jié)能環(huán)保且偏向于生物 質(zhì)能的方向發(fā)展。受限于我國當(dāng)前精細(xì)化工行業(yè)的以生產(chǎn)中低端產(chǎn)品為主，未來相關(guān)企業(yè)應(yīng)大力加強(qiáng)研發(fā)投資，結(jié)合市場需求，充分借鑒發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)我國在精細(xì)化工領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。另外我國在化工人才的專項(xiàng)投入方面，仍有所欠缺，為了突破這一瓶頸，未來各大高校也應(yīng)加大此專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，各大精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)也應(yīng)加快推進(jìn)校企一體化合作方式，引進(jìn)更多的專業(yè)性人才，加大資金人才及研發(fā)資金投入，改進(jìn)和推進(jìn)綠色生態(tài)化工生產(chǎn)技術(shù)，最大限度實(shí)現(xiàn)零污染，人與自然和諧共存的目的。

綜上所述，綠色生態(tài)技術(shù)在精細(xì)化工中的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)社會(huì)建設(shè)的必經(jīng)之路。因此，各大企業(yè)應(yīng)始終在發(fā)展新技術(shù)的同時(shí)，將科學(xué)發(fā)展理念注入到綠色精細(xì)化工的實(shí)驗(yàn)中去，優(yōu)化創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)，力求行業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的同步進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。