淺談綠色化學(xué)及在工業(yè)中應(yīng)用

李延龍

（大慶藍(lán)星環(huán)保工程有限公司，黑龍江 大慶 163114）

1 綠色化學(xué)概述

1.1 綠色化學(xué)概念

綠色化學(xué)又稱(chēng)環(huán)境無(wú)害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或清潔化學(xué)，是指化學(xué)反應(yīng)和過(guò)程以“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個(gè)原料原子，在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而過(guò)程和終端均為零排放和零污染，是一門(mén)從源頭阻止污染的化學(xué)。綠色化學(xué)不同于環(huán)境保護(hù)，綠色化學(xué)不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染，而是主動(dòng)的防止化學(xué)污染，從而在根本上切斷污染源，所以綠色化學(xué)是更高層次的環(huán)境友好化學(xué)。

1.2 綠色化學(xué)的核心內(nèi)容

原子經(jīng)濟(jì)性是綠色化學(xué)的核心內(nèi)容，這一概念最早是1991年美國(guó)Stanford 大學(xué)的著名有機(jī)化學(xué)家Trost（為此他曾獲得了1998年度的“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)）提出的，即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性，認(rèn)為高效的有機(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。綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)有兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地減少了廢物的排放。原子利用率的表達(dá)式是：

原子利用率=（預(yù)期產(chǎn)物的式量/反應(yīng)物質(zhì)的式量之和）×100%

如無(wú)公害氧化劑過(guò)氧化氫的制備可采用乙基蒽醌法，即由氫和氧在2-乙基蒽醌和Pd為催化劑作用下直接合成，2-乙基蒽醌復(fù)出并可循環(huán)使用。此反應(yīng)原子利用率為100%，體現(xiàn)了原子經(jīng)濟(jì)性，減少?gòu)U物的生成和排放,是典型的零排放例子。

2 綠色化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 玻璃工業(yè)

色彩斑爛的玻璃制品給人以賞心悅目的感覺(jué)，為我們生活增添了不少的情趣?？墒?，在這個(gè)五彩繽紛的玻璃世界中，卻包含著有害的甚至劇毒的元素，如鉛、鉻、鎘、鎳、銅、錳、砷等重金屬，以及氟、氯、硫等非金屬。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，這些元素會(huì)釋放、氣化，污染大氣、水源，以致對(duì)人類(lèi)造成傷害。

2.2 玻璃制品的綠色化

為了避免或減少玻璃容器中有害物質(zhì)的溶出，首先必須優(yōu)化玻璃的化學(xué)成分。在鉛玻璃中加入一定數(shù)量的Al2O3并用Na2O 代替 K2O 可減少鉛的溶出量。氧化砷在玻璃的制造中用作澄清劑，但其毒性較大。用砷酸鈉代替氧化砷,可使毒性減至1/60，且在運(yùn)輸過(guò)程中無(wú)粉塵飛揚(yáng)。

2.3 爐渣玻璃

鋼鐵工業(yè)及有色冶金工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了大量爐渣。以我國(guó)為例,每年的冶金爐渣排放量便超過(guò)了700 萬(wàn)噸，累計(jì)多達(dá)2000 多萬(wàn)噸。目前利用率不到5%。若用以生產(chǎn)爐渣玻璃陶瓷制品，由于配料中可加入50%～60%的爐渣無(wú)疑是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一種最有效的方法。不僅如此，尚能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。爐渣玻璃比普通玻璃具有更高的抗彎、抗壓強(qiáng)度，極高的耐磨性能，良好的熱性能(能耐1000℃的冷熱溫差)，優(yōu)良的電絕緣性能和穩(wěn)定的化學(xué)性能。

2.1.4 生態(tài)環(huán)境玻璃

生態(tài)環(huán)境玻璃材料是指具有良好的使用性能或功能，對(duì)資源能源消耗少，和對(duì)生態(tài)環(huán)境污小，再生利用率高或可降解與循環(huán)利用，在制備、使用、廢棄直到再生利用的整個(gè)過(guò)程與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的玻璃材料。我們稱(chēng)其為光催化降解生態(tài)環(huán)境玻璃材料，或簡(jiǎn)稱(chēng)為光化解環(huán)境玻璃。這種生態(tài)玻璃具有降解大氣中由于工業(yè)廢氣和汽車(chē)尾氣以及室內(nèi)裝飾材料所產(chǎn)生的污染；還可以降解積聚在玻璃表面的液態(tài)有機(jī)物；同時(shí)能起到抗菌、殺菌和防霉的作用。

2.2 涂料

涂料中的化學(xué)物質(zhì)除成膜基質(zhì)外，其余物質(zhì)如溶劑、增塑劑、添加劑等，大都是易揮發(fā)性的有機(jī)物，并帶有一定的毒性，這些物質(zhì)是涂料污染大氣的主要來(lái)源。特別是有機(jī)溶劑，使用量大，揮發(fā)性強(qiáng)，對(duì)人畜損害程度較大。涂料施工后，全部有機(jī)溶劑揮發(fā)釋放到大氣中。據(jù)報(bào)道，全世界每年向大氣排放的碳?xì)浠衔锛s達(dá)2000 萬(wàn)噸,其中約有350 萬(wàn)噸是涂料中的有機(jī)溶劑。有機(jī)溶劑揮發(fā)到大氣中通過(guò)呼吸進(jìn)入人體后會(huì)損害人體。

2.2.1 水性涂料

主要特性是以無(wú)毒的水代替有毒的有機(jī)物作為涂料溶劑，減少或消除涂料揮發(fā)性的有機(jī)物對(duì)大氣的污染。水性涂料仍然會(huì)含部分有機(jī)溶劑（作助溶劑，但量較少）。

2.2.2 無(wú)溶劑涂料

無(wú)溶劑涂料包括粉末涂料和光固化涂料。由于涂料不含溶劑，環(huán)境的污染問(wèn)題可得到較徹底的解決。因此，它們受到極大的重視，發(fā)展十分迅速。

2.3 農(nóng)藥

據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）對(duì)19個(gè)國(guó)家的統(tǒng)計(jì)，全世界每年發(fā)生50 萬(wàn)起農(nóng)藥急性中毒事故，涉及200 萬(wàn)人，其中大約4 萬(wàn)人死亡。每10萬(wàn)個(gè)接觸農(nóng)藥的農(nóng)業(yè)人口中，每年有6～79個(gè)發(fā)生農(nóng)藥中毒事故。除了急性中毒外，在自然界中不能降解的農(nóng)藥，通過(guò)食物鏈的傳遞和濃縮，最終到達(dá)人類(lèi)體，在內(nèi)臟、脂肪中累積而引起各種疾病，甚至癌癥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)村小孩白血病中50%與農(nóng)藥有關(guān)，而新生兒畸型的比率比城市多一倍，也與農(nóng)藥有關(guān)。1997年癌癥研究國(guó)際組織已證明在動(dòng)物試驗(yàn)中有足夠致癌證據(jù)的農(nóng)藥26種，有一定致癌證據(jù)的農(nóng)藥16 種。其中不少農(nóng)藥至今仍在生產(chǎn)和使用。

2.3.1 超高效低毒農(nóng)藥

所謂超高效低毒農(nóng)藥，就是指新開(kāi)發(fā)的農(nóng)藥對(duì)靶標(biāo)生物活性高，每公頃耕地施用量?jī)H10克～100 克，且對(duì)人畜基本上無(wú)毒，對(duì)害蟲(chóng)天敵和益蟲(chóng)無(wú)害，易在自然界中降解、無(wú)殘留或低殘留的農(nóng)藥。

2.3.2 氨基酸類(lèi)農(nóng)藥

作農(nóng)藥用的氨基酸衍生物由于具有毒性低、高效無(wú)公害、易被生物全部降解利用、原料來(lái)源廣泛等特點(diǎn)，因此一出現(xiàn)就顯示出強(qiáng)大的生命力。

3 綠色化學(xué)使可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略任務(wù)逐步向前推進(jìn)

傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)，給我們的生活創(chuàng)造了非常豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)和能源。其在對(duì)人類(lèi)歷史的發(fā)展進(jìn)步的工程中所做的貢獻(xiàn)是不不忽略的。但是呢，又由于化工產(chǎn)品生產(chǎn)的原材料和生產(chǎn)過(guò)后的殘余物中，存在著大量的有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)又造成了很多環(huán)境污染問(wèn)題以及生態(tài)平衡的失調(diào)。這樣，就又阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繼續(xù)發(fā)展。新世紀(jì)，面對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)境污染所提出的挑戰(zhàn)，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略這種道路的選擇，成為了歷史的必然。

實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為了我國(guó)的一項(xiàng)基本的國(guó)策。作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分的化學(xué)工業(yè)，在這一基本國(guó)策的指導(dǎo)之下，最行之有效的實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的方法便是綠色化學(xué)的開(kāi)發(fā)和利用。綠色化學(xué)，不單單是指那些對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的有害影響小甚至沒(méi)有有害影響的化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程，更重要的是包括那些行之有效的且作用明顯的價(jià)格平民化的化學(xué)化工技術(shù)的研究以及應(yīng)用。綠色化學(xué)的生產(chǎn)過(guò)程只產(chǎn)生非常少量的廢物處理，或者不產(chǎn)生廢物處理。其最主要的特點(diǎn)便是在生產(chǎn)的過(guò)程中，最大程度地充分利用資源，使原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，盡量不產(chǎn)生污染。有利于化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略這一道路的切實(shí)執(zhí)行。

結(jié)束語(yǔ)

綠色化學(xué)是人類(lèi)的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略任務(wù)。綠色化學(xué)的根本目的是從節(jié)約資源和防止污染的觀點(diǎn)來(lái)重新審視和改革傳統(tǒng)化學(xué)，從而使我們對(duì)環(huán)境的治理可以從治標(biāo)中轉(zhuǎn)向治本。綠色化學(xué)的發(fā)展不僅將對(duì)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生重大影響，而且將為我國(guó)的企業(yè)與國(guó)際接軌創(chuàng)造條件。

[1] 楊民揚(yáng).淺談綠色化學(xué)在環(huán)保中的應(yīng)用[J].科技促進(jìn)發(fā)展.2010年12 期.

[2] 朱明喬.謝方友.吳延華.綠色化學(xué)與技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用[J].化工生產(chǎn)與技術(shù).2002年第04 期.

[3] 周文華.楊輝榮.綠色化學(xué)技術(shù)在制藥工業(yè)中的應(yīng)用[J].上?；?2004年第06 期.