淺議綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用

井博勛，莒菲

（天津市化工設(shè)計(jì)院，天津 300193）

淺議綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用

井博勛，莒菲

（天津市化工設(shè)計(jì)院，天津 300193）

我國(guó)目前傳統(tǒng)化工行業(yè)所造成的污染是急需解決的重大問(wèn)題，在這樣的環(huán)境和背景下，綠色化工技術(shù)在化工領(lǐng)域的研發(fā)和推廣就顯得尤為重要。本文對(duì)綠色化工技術(shù)在原料以及無(wú)毒害催化劑方面的選用進(jìn)行簡(jiǎn)述，并對(duì)綠色化工技術(shù)在清潔生產(chǎn)、生物技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

綠色化工；無(wú)毒害催化劑；清潔生產(chǎn)；生物技術(shù)；環(huán)境友好型產(chǎn)品

目前，傳統(tǒng)的化工工業(yè)在為我們創(chuàng)造著豐富的物質(zhì)資源的前提下，也帶來(lái)了大量的有毒有害殘余物，對(duì)環(huán)境及生態(tài)造成很嚴(yán)重的污染。近年，我國(guó)已認(rèn)識(shí)到化工污染帶來(lái)的嚴(yán)重問(wèn)題，大力提倡節(jié)能減排，力求保護(hù)環(huán)境。在此前提下，我國(guó)將綠色化工技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的方法。綠色化工技術(shù)可以在化工生產(chǎn)過(guò)程中極大限度的利用資源，采用無(wú)毒害溶劑、原料、催化劑等，在成品產(chǎn)出過(guò)程中采用無(wú)污染、低耗、節(jié)能的工藝技術(shù)，減少?gòu)U物的產(chǎn)生或者不產(chǎn)生廢物，從而達(dá)到不污染環(huán)境和生態(tài)的目的?？梢?jiàn)，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和急需加快步伐的前沿技術(shù)正是綠色化工技術(shù)在化工領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，同時(shí)也是我國(guó)減少化工行業(yè)帶來(lái)負(fù)面影響的強(qiáng)有效的手段。本文就此闡述綠色化工技術(shù)的現(xiàn)狀和在化工行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展。

1 綠色化工技術(shù)

綠色化工技術(shù)是通過(guò)改進(jìn)改良現(xiàn)有的化學(xué)技術(shù)及方法，對(duì)化學(xué)原理的應(yīng)用和使用工程技術(shù)來(lái)減少甚至消除化工原料、催化劑、溶劑、化學(xué)廢物或化工產(chǎn)品等能夠污染環(huán)境的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢物零排放，減少其對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境的危害，建立友好環(huán)境。用“資源-產(chǎn)品-再生資源”這種全新的循環(huán)物質(zhì)流動(dòng)過(guò)程替換掉過(guò)去的“資源-廢物”方式排放的流動(dòng)過(guò)程。利用先進(jìn)的綠色化工技術(shù)，研究出新型環(huán)保產(chǎn)品，及綠色工藝技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，從而大幅度降低三廢排放量【1】。

21世紀(jì)，綠色化工技術(shù)已經(jīng)被國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家在化學(xué)有機(jī)合成、生物化學(xué)、分析化學(xué)、催化等領(lǐng)域列為主要的研究發(fā)展方向之一。在我國(guó)制定的“九五”發(fā)展規(guī)劃中，綠色化學(xué)與技術(shù)在釀造、制藥、造紙、印染、海水淡化等行業(yè)作為應(yīng)逐漸補(bǔ)充及開(kāi)發(fā)應(yīng)用的重大研究項(xiàng)目。

2 綠色化工技術(shù)的開(kāi)發(fā)

2.1 原料的選用

綠色化工科技的發(fā)展，如果不從化工污染、化學(xué)反應(yīng)的源頭著手，那么始終是治標(biāo)不治本而且十分被動(dòng)的措施。那么化工科技及工藝發(fā)展過(guò)程中，選擇無(wú)毒害溶劑、原料、催化劑等化學(xué)原料來(lái)進(jìn)行化工生產(chǎn)、制作化工產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)零排放、零污染的清潔生產(chǎn)和加工原則，有效防止和控制化學(xué)污染的產(chǎn)生。近年較為常見(jiàn)的無(wú)害化學(xué)原料為：野生植物、農(nóng)作物等生產(chǎn)物質(zhì)。將蘆葦、樹(shù)木等天然野生植物纖維，以及稻草、麥秸和蔗渣等農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物作為原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。還有利用生物質(zhì)氣化產(chǎn)生氫氣等，都是綠色化工技術(shù)中原料選擇應(yīng)用的非常好的例子。

2.2 無(wú)毒害催化劑的選用

在百分之九十的化工生產(chǎn)中催化劑是提高反應(yīng)速率的必需品。然而在綠色化工科技的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，無(wú)毒害的烷基化固相催化劑是國(guó)內(nèi)外研發(fā)工作的重點(diǎn)。南京大學(xué)徐國(guó)際【2】利用環(huán)境友好性綠色化合成過(guò)程對(duì)烯丙基醇類化合物作為烷基化試劑，在無(wú)溶劑的條件下對(duì)1，3-二羰基化合物進(jìn)行直接烷基化反應(yīng)，反應(yīng)后處理步驟簡(jiǎn)單，且催化體系可以循環(huán)使用，四次催化循環(huán)后收率仍然能大于84%。

3 綠色化工技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用

3.1 清潔生產(chǎn)技術(shù)

清潔生產(chǎn)技術(shù)是無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染、無(wú)廢物排放的綠色化工技術(shù)，包括輻射熱加工技術(shù)，綠色催化技術(shù)，臨界流體技術(shù)等。在冶金工業(yè)、印染工業(yè)、煤氣化、制甲醇、垃圾處理、海水淡化等行業(yè)都得到了很好的運(yùn)用。此外先進(jìn)的脫硝脫硫技術(shù)、垃圾制沼氣技術(shù)、高效清潔的煤氣化技術(shù)、利用風(fēng)能太陽(yáng)能等自然能發(fā)電技術(shù)等等這些都利用了清潔生產(chǎn)技術(shù)。

例如，海水淡化技術(shù)的應(yīng)用不僅解決了我國(guó)淡水資源匱乏的現(xiàn)狀，還利用有效的化學(xué)方法將海水中的鹽水分離，在海水淡化的預(yù)處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何對(duì)環(huán)境狀況的不良影響，也沒(méi)有對(duì)生態(tài)環(huán)境造成傷害。而且，在海水淡化預(yù)處理過(guò)程中所產(chǎn)生的氫氧化鎂作為一種成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染的清潔化工產(chǎn)品，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

3.2 生物技術(shù)

生物技術(shù)領(lǐng)域包含細(xì)胞、基因、微生物和酶等技術(shù)范疇，其主要應(yīng)用在化學(xué)仿生學(xué)和生物化工兩個(gè)方面。生物酶在作為一種在生物體內(nèi)的催化劑，具有高效、轉(zhuǎn)移性，可以參與到各個(gè)生物化工的合成過(guò)程中。另外，化學(xué)仿生學(xué)中的膜化學(xué)技術(shù)也是這一領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的生物技術(shù)。

在綠色化工技術(shù)中采用生物技術(shù)，可以利用再生資源合成化學(xué)品。從早期來(lái)源于動(dòng)植物中的有機(jī)化合物原料，到后來(lái)以石油和煤炭作為原料。例如，在綠色化學(xué)工程與工藝中，制備丙烯酰胺，利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后，大大降低能耗，且沒(méi)有污染環(huán)境副產(chǎn)物產(chǎn)生。由此可見(jiàn)，利用廣泛存在于自然界中的酶當(dāng)做催化劑，與工業(yè)酶及一般的化學(xué)催化劑相比，自然界中的酶具有無(wú)污染、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物性質(zhì)優(yōu)良的特點(diǎn)。

3.3 生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品

環(huán)境友好產(chǎn)品，指在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境友好的產(chǎn)品，也稱為環(huán)境無(wú)害化產(chǎn)品或低公害產(chǎn)品。它包括低毒涂料、節(jié)水、節(jié)能設(shè)備、生態(tài)紡織服裝、無(wú)污染建筑裝飾材料、可降解塑料包裝材料、低排放污染物的汽車、摩托車、綠色食品、有機(jī)食品等。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都要應(yīng)用綠色化工技術(shù)，從而在生產(chǎn)過(guò)程中降低能耗、節(jié)約資源。

總之，傳統(tǒng)化工行業(yè)，為我們創(chuàng)造了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)和能源，但是化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的殘余物，有毒有害物質(zhì)等環(huán)境污染問(wèn)題也日益顯現(xiàn)。而今我國(guó)大力提倡開(kāi)發(fā)綠色化工，并把它作為一項(xiàng)長(zhǎng)期發(fā)展的基本國(guó)策，可見(jiàn)其對(duì)整個(gè)化工產(chǎn)業(yè)及環(huán)保事業(yè)的重要性。其中，綠色化工技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用能大大的減少化工產(chǎn)品生產(chǎn)加工過(guò)程中的負(fù)面影響，從而真正實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保，節(jié)能減排等目的，是當(dāng)今化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

［1］探究綠色化工的進(jìn)展及展望【EB/OL】www.3edu.net.

［2］徐國(guó)際.1，3-二羰基化合物直接烷基化固相綠色化合成方法研究【D】.南京理工大學(xué)，2009,01.

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.03.004

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