淺談綠色化學及在工業中應用

李延龍

（大慶藍星環保工程有限公司，黑龍江 大慶 163114）

1 綠色化學概述

1.1 綠色化學概念

綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學或清潔化學，是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子，在始端就采用實現污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染，是一門從源頭阻止污染的化學。綠色化學不同于環境保護，綠色化學不是被動地治理環境污染，而是主動的防止化學污染，從而在根本上切斷污染源，所以綠色化學是更高層次的環境友好化學。

1.2 綠色化學的核心內容

原子經濟性是綠色化學的核心內容，這一概念最早是1991年美國Stanford 大學的著名有機化學家Trost（為此他曾獲得了1998年度的“總統綠色化學挑戰獎”的學術獎）提出的，即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物，不產生副產物或廢物，實現廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應的原子經濟性，認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中。綠色化學的原子經濟性的反應有兩個顯著優點：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。原子利用率的表達式是：

原子利用率=（預期產物的式量/反應物質的式量之和）×100%

如無公害氧化劑過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-乙基蒽醌復出并可循環使用。此反應原子利用率為100%，體現了原子經濟性，減少廢物的生成和排放,是典型的零排放例子。

2 綠色化學在工業生產中的應用

2.1 玻璃工業

色彩斑爛的玻璃制品給人以賞心悅目的感覺，為我們生活增添了不少的情趣。可是，在這個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。在工業生產過程中，這些元素會釋放、氣化，污染大氣、水源，以致對人類造成傷害。

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的溶出，首先必須優化玻璃的化學成分。在鉛玻璃中加入一定數量的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，且在運輸過程中無粉塵飛揚。

2.3 爐渣玻璃

鋼鐵工業及有色冶金工業的發展產生了大量爐渣。以我國為例,每年的冶金爐渣排放量便超過了700 萬噸，累計多達2000 多萬噸。目前利用率不到5%。若用以生產爐渣玻璃陶瓷制品，由于配料中可加入50%～60%的爐渣無疑是保護生態環境的一種最有效的方法。不僅如此，尚能產生巨大的經濟效益。爐渣玻璃比普通玻璃具有更高的抗彎、抗壓強度，極高的耐磨性能，良好的熱性能(能耐1000℃的冷熱溫差)，優良的電絕緣性能和穩定的化學性能。

2.1.4 生態環境玻璃

生態環境玻璃材料是指具有良好的使用性能或功能，對資源能源消耗少，和對生態環境污小，再生利用率高或可降解與循環利用，在制備、使用、廢棄直到再生利用的整個過程與環境協調共存的玻璃材料。我們稱其為光催化降解生態環境玻璃材料，或簡稱為光化解環境玻璃。這種生態玻璃具有降解大氣中由于工業廢氣和汽車尾氣以及室內裝飾材料所產生的污染；還可以降解積聚在玻璃表面的液態有機物；同時能起到抗菌、殺菌和防霉的作用。

2.2 涂料

涂料中的化學物質除成膜基質外，其余物質如溶劑、增塑劑、添加劑等，大都是易揮發性的有機物，并帶有一定的毒性，這些物質是涂料污染大氣的主要來源。特別是有機溶劑，使用量大，揮發性強，對人畜損害程度較大。涂料施工后，全部有機溶劑揮發釋放到大氣中。據報道，全世界每年向大氣排放的碳氫化合物約達2000 萬噸,其中約有350 萬噸是涂料中的有機溶劑。有機溶劑揮發到大氣中通過呼吸進入人體后會損害人體。

2.2.1 水性涂料

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

2.2.2 無溶劑涂料

無溶劑涂料包括粉末涂料和光固化涂料。由于涂料不含溶劑，環境的污染問題可得到較徹底的解決。因此，它們受到極大的重視，發展十分迅速。

2.3 農藥

據世界衛生組織（WHO）對19個國家的統計，全世界每年發生50 萬起農藥急性中毒事故，涉及200 萬人，其中大約4 萬人死亡。每10萬個接觸農藥的農業人口中，每年有6～79個發生農藥中毒事故。除了急性中毒外，在自然界中不能降解的農藥，通過食物鏈的傳遞和濃縮，最終到達人類體，在內臟、脂肪中累積而引起各種疾病，甚至癌癥。據統計，農村小孩白血病中50%與農藥有關，而新生兒畸型的比率比城市多一倍，也與農藥有關。1997年癌癥研究國際組織已證明在動物試驗中有足夠致癌證據的農藥26種，有一定致癌證據的農藥16 種。其中不少農藥至今仍在生產和使用。

2.3.1 超高效低毒農藥

所謂超高效低毒農藥，就是指新開發的農藥對靶標生物活性高，每公頃耕地施用量僅10克～100 克，且對人畜基本上無毒，對害蟲天敵和益蟲無害，易在自然界中降解、無殘留或低殘留的農藥。

2.3.2 氨基酸類農藥

作農藥用的氨基酸衍生物由于具有毒性低、高效無公害、易被生物全部降解利用、原料來源廣泛等特點，因此一出現就顯示出強大的生命力。

3 綠色化學使可持續發展戰略任務逐步向前推進

傳統的化工生產，給我們的生活創造了非常豐富的物質基礎和能源。其在對人類歷史的發展進步的工程中所做的貢獻是不不忽略的。但是呢，又由于化工產品生產的原材料和生產過后的殘余物中，存在著大量的有毒有害物質，這些物質又造成了很多環境污染問題以及生態平衡的失調。這樣，就又阻礙了社會經濟的繼續發展。新世紀，面對嚴峻的環境污染所提出的挑戰，可持續發展戰略這種道路的選擇，成為了歷史的必然。

實現社會經濟的可持續發展，已經成為了我國的一項基本的國策。作為社會經濟的重要組成部分的化學工業，在這一基本國策的指導之下，最行之有效的實現可持續發展戰略的方法便是綠色化學的開發和利用。綠色化學，不單單是指那些對環境產生的有害影響小甚至沒有有害影響的化學生產過程，更重要的是包括那些行之有效的且作用明顯的價格平民化的化學化工技術的研究以及應用。綠色化學的生產過程只產生非常少量的廢物處理，或者不產生廢物處理。其最主要的特點便是在生產的過程中，最大程度地充分利用資源，使原材料轉化為產品，盡量不產生污染。有利于化學化工產業的發展以及可持續發展戰略這一道路的切實執行。

結束語

綠色化學是人類的一項重要戰略任務。綠色化學的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學，從而使我們對環境的治理可以從治標中轉向治本。綠色化學的發展不僅將對環境保護產生重大影響，而且將為我國的企業與國際接軌創造條件。

[1] 楊民揚.淺談綠色化學在環保中的應用[J].科技促進發展.2010年12 期.

[2] 朱明喬.謝方友.吳延華.綠色化學與技術在化學工業中的應用[J].化工生產與技術.2002年第04 期.

[3] 周文華.楊輝榮.綠色化學技術在制藥工業中的應用[J].上海化工.2004年第06 期.