綠色化學(xué)發(fā)展方向探析

吳烏蘭

(通遼職業(yè)學(xué)院,內(nèi)蒙古 通遼 028000)

引 言

綠色化學(xué)強(qiáng)調(diào)的通過可持續(xù)發(fā)展的綠色手段減少產(chǎn)生對自然環(huán)境有害的物質(zhì)的產(chǎn)生，通過科學(xué)的生產(chǎn)方法減少有害的化學(xué)原料、催化劑、溶劑和化學(xué)試劑的使用，有效地保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)化生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。綠色有機(jī)化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用，能夠帶來較高的環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，避免有機(jī)化學(xué)對自然環(huán)境造成的危害。通過綠色化學(xué)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)綠色化學(xué)工業(yè)科學(xué)、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的相互銜接聯(lián)系和相互作用，是綠色化學(xué)工業(yè)科學(xué)高度融合發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的必然產(chǎn)物，對綠色化學(xué)本身而言也是一個(gè)新發(fā)展階段，有利于我國工業(yè)環(huán)境的有效保護(hù)。

1 綠色化學(xué)的背景及理念

近年來，我國的自然環(huán)境遭受到了嚴(yán)重問題，全球氣候變暖、大氣污染、臭氧層結(jié)構(gòu)遭到破壞等社會(huì)問題不斷涌出，其中大多數(shù)的環(huán)境問題都跟化學(xué)污染有著密切關(guān)系。在化學(xué)家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或研究的過程中，總是不可避免地合成一些物質(zhì)，在這些有機(jī)化合物中，有些對我們的健康無害，而另一些則可能會(huì)對其他人類和自然環(huán)境資源造成巨大損害，這些藥物都具有很多的不確定性。此外在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，難免會(huì)合成出來一些對環(huán)境有害的物質(zhì)，這也是工業(yè)生產(chǎn)所不能避免的。據(jù)不完全資料統(tǒng)計(jì)，截至目前，我國每年處理產(chǎn)生的有害固體廢棄物高達(dá)四億噸，工業(yè)化學(xué)生產(chǎn)的廢棄物對自然環(huán)境和人們的身體健康產(chǎn)生了非常嚴(yán)重的影響，并構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。綠色化學(xué)在解決生態(tài)環(huán)境問題方面具有十分重要的作用，綠色化學(xué)技術(shù)具有生態(tài)環(huán)境安全無害、環(huán)境友好、清潔環(huán)境的特點(diǎn)，即通過減少或有效消除對危害人類健康、生態(tài)環(huán)境等有害物質(zhì)的生產(chǎn)，提升化學(xué)原料的使用安全性、工藝生產(chǎn)過程的安全節(jié)能性、反應(yīng)的高層次選擇性和化學(xué)產(chǎn)物的生態(tài)環(huán)境友好性，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性的發(fā)展，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)綠色化學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

2 綠色化學(xué)的原則

綠色化學(xué)具有12條原則，主要可以概括為：1) 預(yù)防環(huán)境污染，預(yù)防廢物。2) 原子經(jīng)濟(jì)性，力求盡可能提高合成直收率。3) 無害化學(xué)合成。4) 設(shè)計(jì)安全高效低毒化學(xué)品的使用。5) 使用安全溶劑和助劑。6) 提高能源經(jīng)濟(jì)性。7) 使用可再生原料。8) 避免和減少衍生物生成。9) 開發(fā)新型催化劑。10) 降解設(shè)計(jì)，功能終結(jié)之后，不會(huì)殘留于環(huán)境。11) 預(yù)防污染中的實(shí)時(shí)分析。12) 防止意外事故的安全工藝。

3 綠色化學(xué)的發(fā)展趨勢

3.1 原料的綠色化

原料的綠色化選擇，特別是有機(jī)生物質(zhì)化學(xué)原料的綠色選擇是降低有機(jī)化學(xué)反應(yīng)過程對自然環(huán)境影響的一個(gè)有重要意義的研究方法?？茖W(xué)家正在將天然植物油成分轉(zhuǎn)化成作為天然生物油的柴油用以替代從天然石油中成分衍生而制出的生物柴油，玉米的漿液也可以用來作為玉米青霉素的起始發(fā)酵劑，青霉素又同樣可以用來作為去甲羥氨芐青霉素的主要起始化學(xué)原料，用透明的乙烯聚合物的薄膜進(jìn)行捕獲，或用太陽能的輻射曝光等用來代替其它有著抗致癌化學(xué)作用的生物二溴氯丙烷，也可作為人工土壤的氧化熏蒸劑和用于殺蟲的線蟲殺菌劑，用來有效提高氧化土壤溫度和分豳，以催化葡萄糖酶作為起始原料，通過聚糖酶催化反應(yīng)也同樣可以加工得到苯環(huán)己二酸、鄰和酸及對苯二酚等有機(jī)化工產(chǎn)品。尤其是以己二苯基酯為主要原料加工制造的苯基己二酸酯已取得了顯著性的進(jìn)展。用于微生物和其他農(nóng)業(yè)化學(xué)廢料多酚和糖類化學(xué)物質(zhì)聯(lián)合制造的新型多糖聚合物中還具有抑制生物活性降解酶的功能[1-2]。

3.2 提高烴類氧化反應(yīng)的選擇性

烴類中的選擇性氧化在我國化工中一直占有一個(gè)極其重要的應(yīng)用地位。烴類化學(xué)選擇性反應(yīng)氧化為強(qiáng)烈的放熱催化反應(yīng)，目的是其產(chǎn)物大多數(shù)都是一種熱力學(xué)上不穩(wěn)定的中間烴基化合物，在催化反應(yīng)穩(wěn)定條件下很容易被進(jìn)一步通過深度放熱氧化而成為混合二氧化碳和混合水，其化學(xué)選擇性程度是各類催化反應(yīng)中最低的。這不僅直接造成自然資源嚴(yán)重浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重污染，還給化工產(chǎn)品的原料分離和加工純化利用帶來很大困難，使政府投資和企業(yè)生產(chǎn)成本出現(xiàn)大幅度上升。所以，控制烴類氧化選擇反應(yīng)進(jìn)展深度，提高主要目的烴類產(chǎn)物的氧化選擇性仍然是目前烴類產(chǎn)物選擇氧化反應(yīng)研究中最具技術(shù)挑戰(zhàn)性的一大難題[3]。

3.3 催化劑的綠色化

綠色化學(xué)在綜合使用固體均相活性催化劑技術(shù)方面已經(jīng)有了新的技術(shù)發(fā)展，均相催化劑因其易于加熱分離，可反復(fù)混合使用，是目前實(shí)現(xiàn)綠色氧化和節(jié)能還原的重要關(guān)鍵技術(shù)之一，除了直接地控制各均相催化劑之外，均相催化劑的綜合使用也是目前實(shí)現(xiàn)生物可持續(xù)循環(huán)綠色催化的重要技術(shù)手段。此外，研究者還從對高分子篩、雜多酸、超分子強(qiáng)酸等新一代催化劑的材料技術(shù)入手，大力發(fā)展采用固體烷基酸為液相烷基酸的催化劑，其中一種采用新型的高分子材料篩作為催化劑的三氯乙苯液相烷基催化材料技術(shù)較為成熟，其材料選擇性高，且使用壽命長。水溶性化合金屬有機(jī)化合催化劑的化學(xué)應(yīng)用也很多，如許多加氫縮合反應(yīng)，烯烴氫甲酰反應(yīng)、氫氧酸氰化縮合反應(yīng)、烷基化縮合反應(yīng)、偶聯(lián)催化反應(yīng)等都可以用到作為水溶性有機(jī)化合金屬中的催化劑[4]。

3.4 溶劑的綠色化

當(dāng)前廣泛使用的有機(jī)溶劑主要是一種揮發(fā)性強(qiáng)的有機(jī)化合物，其在大量使用溶劑過程中有的可能會(huì)直接引起附近地面水和臭氧的快速形成，有的甚至?xí)苯右鹌渌吹奈廴?。因此，減少有機(jī)溶劑的大量使用，改進(jìn)生產(chǎn)傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑，選擇對生態(tài)環(huán)境健康無害的有機(jī)溶劑以及研究開發(fā)各種無溶劑有機(jī)反應(yīng)物將是當(dāng)前綠色環(huán)境化學(xué)的重要學(xué)術(shù)研究課題領(lǐng)域。目前，越來越多的化學(xué)反應(yīng)正廣泛使用如超臨界溶解流體、離子溶解液體、水或其他無溶劑水等條件液體來將其作為溶解反應(yīng)物的媒介，用水液體作為溶劑能夠有效降低對生態(tài)環(huán)境的直接危害和健康的不良影響，并且在我國化工原料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展中已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用效果[5]。

3.5 新研究方向的開辟

非離子型的液體化學(xué)作為一種新型的天然綠色有機(jī)溶劑，由于其特殊的化學(xué)性質(zhì)逐漸受到各國化學(xué)家的廣泛青睞，取得了長足的研究發(fā)展，一些較為典型的非離子型極性液體對金屬有機(jī)物、金屬極性有機(jī)化合物和金屬無機(jī)化合物都具有較好的溶解性，離子型液體的溶解性與其陽離子和陰離子的溶解特性密切關(guān)聯(lián)相關(guān)，陰陽離子對于非離子型的液體溶解性的變化影響較大，隨著非離子極性液體的季銨陽和陰離子側(cè)面的鏈變大，即非離子極性的側(cè)鏈增加，正辛烯的溶解性隨之逐漸增大。有些經(jīng)過離子化的液體還可以具有很強(qiáng)的酸性，可以真正實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)。

4 結(jié)語

如今，綠色化學(xué)在社會(huì)發(fā)展中逐漸占據(jù)著不可替代的地位。從環(huán)境的角度出發(fā)，發(fā)展綠色化學(xué)，能夠?qū)崿F(xiàn)零污染、零排放的標(biāo)準(zhǔn)，并且還能夠從根本上解決各種廢棄物和化學(xué)物質(zhì)對自然環(huán)境所造成的危害，從而能夠與環(huán)境建立友好和諧的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。在今后的社會(huì)發(fā)展過程中，發(fā)展綠色化學(xué)具有十分重要的作用，能夠有效減少化工生產(chǎn)過程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生，避免對自然環(huán)境和人們身體健康造成威脅，我們要大力提倡發(fā)展綠色化學(xué)的理念，在保證經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，還要能夠促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)良好生態(tài)環(huán)境和社會(huì)的進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。