綠色化學(xué)及其相關(guān)工業(yè)應(yīng)用的探討分析

馬曉園

摘 要:目前綠色化學(xué)概念引起越來(lái)越多重視,就綠色化學(xué)及其相關(guān)工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行探討,在重點(diǎn)介紹原子經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上,分析了無(wú)毒無(wú)害的催化劑、溶劑及化工原料相關(guān)研究工作,最后就綠色化學(xué)的工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行總結(jié),指出構(gòu)建與實(shí)施綠色化工工程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)污染的源頭治理。

關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);工業(yè)污染;工業(yè)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào):F407.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào):1005-569X(2009)08-0073-02

1 引言

綠色化學(xué)和化工設(shè)計(jì)首要考慮的是對(duì)化工過(guò)程和產(chǎn)品進(jìn)行綠色設(shè)計(jì),解決污染的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)“零排放”。目前綠色化學(xué)的研究重點(diǎn)主要是圍繞原子經(jīng)濟(jì)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、可再生的原料、無(wú)毒無(wú)害的催化劑、無(wú)毒無(wú)害的溶劑和環(huán)境友好的產(chǎn)品開(kāi)展的。

2 原子經(jīng)濟(jì)的探討

綠色化學(xué)的核心內(nèi)容之一是原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng),即充分利用反應(yīng)物中的各個(gè)原子,既能充分利用資源,又能防止污染。“原子經(jīng)濟(jì)”概念最早是由美國(guó)Stanford大學(xué)的Trost教授提出的,并因此獲得了1998年度“總統(tǒng)化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。針對(duì)一般衡量工藝可行的傳統(tǒng)作法,他明確指出應(yīng)用一種新的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)估化學(xué)工藝過(guò)程,即原子經(jīng)濟(jì)和選擇性兩個(gè)概念,后者是考慮在化學(xué)反應(yīng)中原料究竟有多少的原子進(jìn)入到了產(chǎn)品之中。這一標(biāo)準(zhǔn)既要求盡可能地節(jié)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(jīng)濟(jì)的目標(biāo)是在設(shè)計(jì)化學(xué)合成時(shí),使原料分子中的原子更多或全部地轉(zhuǎn)化成最終希望的產(chǎn)品中的原子。用原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì),原子利用率越高,反應(yīng)產(chǎn)生的廢棄物越少,對(duì)環(huán)境造成的污染也越少。高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子,使之結(jié)合到目標(biāo)分子中,達(dá)到零排放。

3 無(wú)毒無(wú)害的催化劑、溶劑及化工原料

綠色化學(xué)研究的重點(diǎn)是尋找替代催化劑,或提高現(xiàn)有化學(xué)轉(zhuǎn)化體系目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性、轉(zhuǎn)化率和使用壽命。目前化工產(chǎn)品的生產(chǎn)大多數(shù)采用生物催化與納米催化技術(shù),酶反應(yīng)條件溫和,控制容易,副反應(yīng)少,環(huán)境污染小。

目前在傳統(tǒng)化工生產(chǎn)和化學(xué)研究中大量使用的有機(jī)溶劑存在有毒、易揮發(fā)、易燃易爆等諸多缺點(diǎn)。當(dāng)前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC),其在使用過(guò)程中有的會(huì)引起地面臭氧的形成,有的會(huì)引起水源污染。因此,需要限制這類(lèi)溶劑的使用。采用無(wú)毒無(wú)害的溶劑代替揮發(fā)性有機(jī)化合物作溶劑己成為綠色化學(xué)的重要研究方向。

生物質(zhì)(Biomass)是由光合作用產(chǎn)生的所有生物有機(jī)體的總稱,生物質(zhì)與礦物燃料相比更為清潔,它的使用不會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染,并且儲(chǔ)量豐富用之不竭。據(jù)估計(jì),作為植物生物質(zhì)的最主要成分木質(zhì)素和纖維素每年以約幾千億噸的速度不斷再生,相當(dāng)于500億噸原油單位(標(biāo)準(zhǔn)油),人類(lèi)目前的基本能源需求量卻是97億噸標(biāo)準(zhǔn)油。如果這部分資源能得到利用,人類(lèi)相當(dāng)于擁有了一個(gè)取之不盡、用之不竭的資源寶庫(kù)。

4綠色化學(xué)的工業(yè)應(yīng)用

隨著時(shí)間的流逝,如今綠色化學(xué)過(guò)程合成和設(shè)計(jì)己從理論研究進(jìn)入到化工實(shí)際應(yīng)用,綠色化工的根本宗旨是在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí),消除或盡量減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響,它不僅是人們所追求的一種理想的生產(chǎn)過(guò)程,也是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行改造,以達(dá)到人類(lèi)、社會(huì)和自然界的高度和諧統(tǒng)一。綠色化學(xué)的工業(yè)應(yīng)用大致包括清潔生產(chǎn)的綠色化學(xué)工業(yè)和環(huán)境友好的綠色化工產(chǎn)品。

清潔生產(chǎn)持續(xù)地將一個(gè)綜合預(yù)防性環(huán)境戰(zhàn)略運(yùn)用于生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品,以減少對(duì)人類(lèi)和環(huán)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(hù)環(huán)境的生產(chǎn)方法和措施。由此可見(jiàn),清潔生產(chǎn)是經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一,此概念涉及化工生產(chǎn)全過(guò)程和化工產(chǎn)品整個(gè)生命周期全過(guò)程,對(duì)綠色化工生產(chǎn)而言,清潔生產(chǎn)旨在減少在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的影響,清潔生產(chǎn)和綠色化學(xué)追求的目標(biāo)是基本一致的。

總之,結(jié)合國(guó)家戰(zhàn)略需求,針對(duì)重污染精細(xì)化工過(guò)程,構(gòu)建與實(shí)施綠色化工工程技術(shù),加速對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)及其工藝流程的綠色技術(shù)改造與創(chuàng)新,提高資源利用率,實(shí)現(xiàn)污染的源頭治理,從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)、生活綠色化,營(yíng)造綠色和諧環(huán)境,是當(dāng)今人類(lèi)面臨的重大挑戰(zhàn)與機(jī)遇。清潔生產(chǎn)的綠色化工己經(jīng)成為未來(lái)化工發(fā)展的必然趨勢(shì),也是實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的必由之路,它向我們昭示著綠色經(jīng)濟(jì)的來(lái)臨。環(huán)境友好的綠色化工產(chǎn)品是指節(jié)能、節(jié)水、低污染、低毒、環(huán)保、可回收的一類(lèi)化工產(chǎn)品,它也是綠色科技應(yīng)用的最終體現(xiàn)。設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用環(huán)境友好產(chǎn)品是綠色化學(xué)的一個(gè)重要方面,這種產(chǎn)品在加工、應(yīng)用及廢棄之后均不會(huì)對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。

面對(duì)全球垃圾資源與日俱增而天然資源日漸枯竭的殘酷現(xiàn)實(shí),現(xiàn)在人們比以往任何時(shí)候都更加關(guān)心起那些固體廢棄物,構(gòu)建實(shí)施綠色循環(huán)系統(tǒng)工程技術(shù),從而獲取綠色循環(huán)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(dāng)今綠色化學(xué)函需解決的重要課題。近年來(lái),隨著國(guó)際輿論以及中國(guó)決策者對(duì)“民生”和“三農(nóng)”問(wèn)題的不斷傾斜,關(guān)于農(nóng)業(yè)化學(xué)污染問(wèn)題也正日益得到前所未有的重視。綠色化學(xué)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用就顯現(xiàn)出了化學(xué)家們的高度社會(huì)責(zé)任感和戰(zhàn)略眼光。我國(guó)農(nóng)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(lǐng)域已取得令人滿意的進(jìn)展,現(xiàn)已投產(chǎn)的共聚型光降解塑料基本可以解決白色污染問(wèn)題。

參考文獻(xiàn):

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