綠色化學(xué)工藝的運用前景

孔令璨

[摘要]：在各國重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾也日益激化。為了緩解與消除經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，并且實現(xiàn)從根本上治理環(huán)境污染，對綠色化學(xué)工藝的要求也就不容忽視。本文在積累了眾多一直技術(shù)的基礎(chǔ)上，對綠色化學(xué)工藝進(jìn)行梳理以及總結(jié)，對綠色化學(xué)工藝的應(yīng)用前景進(jìn)行了概括與總結(jié)。

[關(guān)鍵詞]：綠色化學(xué)；生物技術(shù)；清潔生產(chǎn)；環(huán)境友好型產(chǎn)品

1、前言

化學(xué)工藝主要是利用現(xiàn)有的化學(xué)方法或者改性優(yōu)化方式來改變物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或者組成從而達(dá)到合成新物質(zhì)的生產(chǎn)過程以及技術(shù)?；瘜W(xué)工藝涉及范疇較為廣泛，基本包括對原料的選擇以及預(yù)處理、方法原理以及生產(chǎn)方法的選擇、能量的回收和利用、對不同工藝路線的評定以及經(jīng)濟(jì)預(yù)估等。化學(xué)工程則更加側(cè)重于研究工業(yè)等其他過程中的化工過程和物理過程中的相同以及相似的規(guī)律或者工藝。其理論主要包括由有工業(yè)催化理論，傳質(zhì)分離理論，反應(yīng)工程理論等。化學(xué)工藝的工程背景主要包括返混和擴散兩種方式。返混具有兩種理想狀態(tài)，即活塞流狀態(tài)以及全混流狀態(tài)。在多數(shù)情況下，返混是一種不利與反應(yīng)或者工藝進(jìn)行的因素，研究人員們需要采用一定的方法對其加以限制。擴散則是一種發(fā)生在氣固相催化反應(yīng)過程中的常見現(xiàn)象，氣相反應(yīng)物必須克服外擴散以及內(nèi)擴散所產(chǎn)生的的阻力，從而達(dá)到催化劑內(nèi)表面并且進(jìn)行反應(yīng)。

化學(xué)工藝在應(yīng)用過程中極易對人類自身以及周圍環(huán)境造成一定危害，應(yīng)用綠色化學(xué)工藝就是使用科學(xué)的技術(shù)以及手段，對危害人與環(huán)境的化學(xué)產(chǎn)物、試劑進(jìn)行治理，從而保證化學(xué)工藝的安全性與環(huán)保性，在一定程度上從根本解決污染現(xiàn)象，維持社會的可持續(xù)發(fā)展。近幾年在各大小城市爆發(fā)的嚴(yán)重霧霾問題，暴露出了化工企業(yè)對環(huán)境和人類的危害作用。為了降低環(huán)境和人類健康的危害，研究人員們逐漸將綠色化學(xué)作為其優(yōu)先發(fā)展的工藝，同時各大企業(yè)也將其作為重點的研究對象。

2、綠色化學(xué)的應(yīng)用

2.1 生物技術(shù)（醫(yī)藥生物技術(shù)）方面的應(yīng)用

當(dāng)今世界大部分國家尤其是發(fā)達(dá)國家都以生物技術(shù)以及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做作為提高國家科技和經(jīng)濟(jì)的重要競爭手段。醫(yī)藥生物技術(shù)則是生物技術(shù)領(lǐng)域中首先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化分支之一，并且取得了重大的突破，呈現(xiàn)出蓬勃向上的發(fā)展態(tài)勢。

近幾十年來，飛速發(fā)展的生物技術(shù)為世界各國的農(nóng)業(yè)，醫(yī)療業(yè)，畜牧業(yè)等各大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開辟了廣闊的前景。而基因工程藥物則是其中應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域之一。比如銷售額較大的生長激素、干擾素、紅細(xì)胞生成素（EPO）、白細(xì)胞介素等，都是基因工程藥物中被研究人員廣為應(yīng)用和開發(fā)的分支。同時，單克隆抗體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用，在器官移植抗免疫排斥、腫瘤、風(fēng)濕及自身免疫疾病等方面顯示出不俗的臨床效果。在歐美、日本等國家大力發(fā)展醫(yī)藥生物的同時，我國也開啟了這方面的大門，比如動物血蛋白轉(zhuǎn)化為人血的代用品的成功、組織工程技術(shù)修復(fù)骨和肌腱韌帶損傷研究的重大突破等。雖然我國醫(yī)藥生物技術(shù)面臨著藥物生產(chǎn)重復(fù)、轉(zhuǎn)化率較低等問題，但是隨著國家自主創(chuàng)新能力的不斷提高以及國際合作與競爭能力的持續(xù)加強，生物技術(shù)的應(yīng)用前景、經(jīng)濟(jì)利益以及社會效益也不容小覷。

2.2 清潔生產(chǎn)技術(shù)方面的應(yīng)用

2.2.1 太陽能的運用

太陽能作為一種新型的可再生能源，有著環(huán)保、清潔、長效、持久等優(yōu)點，已經(jīng)成為各國應(yīng)對氣候變暖，能源短缺等問題的重要選擇之一。太陽能的大規(guī)模廣泛利用有效地減少了人們對化石燃料的依賴程度，其發(fā)展前景也甚為可觀。

首先，太陽能資源有著無可比擬的優(yōu)勢，其豐富的儲量對于人類來說可被認(rèn)為“取之不盡，用之不竭”。中國太陽能資源及其分布狀況如表1所示。

由表1可知，我國西北，青藏高原地區(qū)太陽能資源極為豐富，對于西部大開發(fā)的國家戰(zhàn)略也有著極強的推進(jìn)作用；而由于太陽能資源幾乎不產(chǎn)生任何污染，所以可以大幅度減輕各大城市的霧霾等惡劣天氣的出現(xiàn)，也比危險系數(shù)較大的核能更加安全以及方便；其低廉的成本也為其大范圍的推廣創(chuàng)造了極其有利的條件。其次，太陽能利用技術(shù)也已得到政府較大的重視與發(fā)展。其中，單晶硅電池與選擇性太陽吸收涂層兩項技術(shù)的突破既是人類對能源利用技術(shù)的又一次變革，又是太陽能利用進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展的重大標(biāo)志之一。我國在利用太陽能熱發(fā)電的技術(shù)研究中取得了不小的進(jìn)步；2011 年浙江華儀康迪斯太陽能科技有限公司自主研發(fā)的國內(nèi)首臺 10kW 碟式太陽能聚光發(fā)電機系統(tǒng)樣機投入試運行，填補了中國在太陽能聚光發(fā)電方面的一個空白，由此我國的太陽能利用技術(shù)邁上了一個新的平臺。

最后，在環(huán)境日趨惡化，能源日益枯竭的背景之下，太陽能技術(shù)的發(fā)展無疑有著極其重要的戰(zhàn)略地位?？v觀中國以及世界對太陽能的開發(fā)與利用，加大相關(guān)方面科技攻關(guān)、人才培養(yǎng)，發(fā)揚長處，并加大太陽能熱利用技術(shù)的投入與發(fā)展，引導(dǎo)并形成以太陽能相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，拓寬國內(nèi)外市場，使太陽能真正成為中國重要新能源之一。

2.2.2 風(fēng)能的運用

風(fēng)能在提高能源供應(yīng)、保障能源安全、改善能源結(jié)構(gòu)、減少溫室氣體的排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等諸多方面有著重要的作用。2010年一年，我國風(fēng)電新增裝機容量突破 1 800萬 kw，實現(xiàn)連續(xù)五年快速增長的態(tài)勢。而在恰巧實在2010年當(dāng)年， 我國的總裝機容量突破了 4 400萬kw，成為世界風(fēng)能大國。雖然中國已經(jīng)成為世國際上的風(fēng)能大國，但還不是風(fēng)能強國。因此，在目前和今后一段時間內(nèi)，我國尚且存在一些制約風(fēng)能發(fā)展的因素：例如大規(guī)模風(fēng)電場系統(tǒng)的建設(shè)的約束，電網(wǎng)與風(fēng)電的協(xié)調(diào)發(fā)展問題，風(fēng)能資源精細(xì)化的評估困難以及國際競爭力的提升等。

我國風(fēng)能的陸上風(fēng)電發(fā)展速度較快，發(fā)展態(tài)勢也屬于穩(wěn)定增長型。新疆的達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電站更是將大自然賜予人類的風(fēng)力運用到了極致。由此可見，中國風(fēng)能的近期發(fā)展主要以陸上風(fēng)電為主，但同時，我國也在積極穩(wěn)定發(fā)展海上風(fēng)電等各項技術(shù)。雖然海上風(fēng)電場相比于陸地風(fēng)電場建設(shè)成本較高，建設(shè)難度較大，但是仍是風(fēng)電未來發(fā)展的一個可觀的趨近方向。例如2010年我國在上海東海大橋建立了容量為102MW的風(fēng)電場，對海上風(fēng)電的發(fā)展起到良好的標(biāo)桿作用。另外，海上風(fēng)電機組需要在高濕度、高鹽霧以及海流、海浪、海冰和臺風(fēng)等惡劣環(huán)境下運行，因而海上風(fēng)電機組除了需要可靠的功率特性之外，還需要研究人員， 對其的可靠性、防腐蝕性、易維護(hù)性以及抗疲勞性給予足夠的重視以及提高，從而減少設(shè)備的故障率，降低運行成本，從另一種方式對資源與環(huán)境進(jìn)行保護(hù)與維護(hù)。

2.3 環(huán)境友好型產(chǎn)品的生產(chǎn)

綠色化學(xué)工藝技術(shù)最終目的即是生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品。例如近年來生產(chǎn)的無磷洗衣粉、防治白色污染的生物可降解塑料、清潔汽油等，在環(huán)境保護(hù)等方面起到了顯著的效果。再如目前種類繁多的通過生物技術(shù)生產(chǎn)和制造化妝品，其主要原料成分大多為天然提取。而同時，具有獨特生理活性的天然綠色生物材料甲殼低聚糖則可通過甲殼素/甲殼胺的降解得到，以之合成化妝品對于皮膚和毛發(fā)有著不俗的效果，并且不污染環(huán)境，綠色無公害，實現(xiàn)了環(huán)境友好性。

3、結(jié)語

現(xiàn)今社會發(fā)展速度較快，發(fā)展模式較為廣泛。而化工生產(chǎn)更是會給環(huán)境帶來不容小視的危害。而例如燃料的燃燒、汽車尾氣的排放以及原子能與化工能源的利用導(dǎo)致的放射性或者腐蝕性污染等環(huán)境污染問題又是環(huán)境自身與人類活動相互作用的結(jié)果。綠色化學(xué)恰恰貫穿于環(huán)境自身與人類活動相互作用的相互作用之中，其與生命、信息、資源以及能源等緊密相聯(lián)。

現(xiàn)今，隨著綠色化學(xué)工藝技術(shù)的不斷快速發(fā)展，其也為人類解決環(huán)境問題提 供了很好地解決方式。而化學(xué)工程師以及化學(xué)家們?yōu)榱松a(chǎn)出有效的綠色產(chǎn)品，必須對現(xiàn)有的化學(xué)工藝以及其過程進(jìn)行優(yōu)化控制，一方面要使用無毒無害的原料、催化劑以及溶劑等藥品；另一方面要采用清潔工藝，從工藝上杜絕污染；同時還要注重提高反應(yīng)的選擇性，節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本?？傊?，若要實現(xiàn)化學(xué)工藝在未來繼續(xù)發(fā)展壯大，從而為人們所生活的社會的發(fā)展帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益以及社會效益，人們需要進(jìn)行一場由設(shè)計到生產(chǎn)的“綠色革命”，

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