綠色化學工藝的開發(fā)與運用

鄧長友（江漢大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 武漢 430000）

隨著經(jīng)濟水平和科技水平的發(fā)展提高，人們的生活水平越來越好，能夠利用的資源越來越多，生活環(huán)境卻越來越差。很多城市，尤其是工業(yè)城市和大都市，經(jīng)常籠罩在霧霾之中，影響并困擾著人們的正常生活。相比于輕工業(yè)城市，重工業(yè)城市的污染問題更為嚴重，造成這一問題出現(xiàn)的一個重要原因，是化工企業(yè)無節(jié)制的廢氣排放。為了應(yīng)對這類情況，全球的大企業(yè)都開始重視對綠色化學工業(yè)的研究，力求探索出一條工業(yè)技術(shù)優(yōu)化之路，用研究出的綠色化學工業(yè)項目來控制化學物質(zhì)對環(huán)境的污染和危害。“綠色”代表安全無害，綠色化學是對人類和環(huán)境無害的化學，即清潔化學，其通過改變化學物質(zhì)或化學過程的內(nèi)在本質(zhì)來降低或消除危害化學性危害。開發(fā)和運用綠色化學工藝，將資源、能源充分加以利用，將人類的生活環(huán)境危害降到最小，最大限度提高所能獲取的經(jīng)濟效益，是社會可持續(xù)發(fā)展應(yīng)遵循的理念。

1 綠色化學工藝的研發(fā)

1.1 綠色化學工藝的研發(fā)現(xiàn)狀

目前綠色化學工藝主要從三個方面進行研發(fā)：原子化學經(jīng)濟、改善催化劑類型包括研發(fā)與催化劑對應(yīng)的化學工藝反應(yīng)、保證原材料的反應(yīng)[1]。

1.2 研發(fā)“原子經(jīng)濟”反應(yīng)

化學反應(yīng)中，對反應(yīng)物中的原子百分之百利用，使其完全轉(zhuǎn)化為生成物，是綠色化學工藝應(yīng)當首要研發(fā)的反應(yīng)類型，使加成反應(yīng)等一些反應(yīng)沒有雜物生成，要通過對反應(yīng)中催化劑的改善，來確保反應(yīng)的高效、節(jié)能。

1.3 確保反應(yīng)的選擇性

反應(yīng)中產(chǎn)生的一些不穩(wěn)定中間體容易被進一步氧化，如石化企業(yè)常見的烴類選擇性氧化反應(yīng)，這一類反應(yīng)要依照不同烴類氧化反應(yīng)類型來選擇載氧條件好、性能高的新型催化劑，并根據(jù)其反應(yīng)特性研發(fā)相應(yīng)的反應(yīng)工藝。

1.4 選取無毒害的原料

一定程度上，原料的性質(zhì)決定生產(chǎn)的過程與方法，化學反應(yīng)中首要的任務(wù)就是選取原料。綠色化學工藝要求使用無毒害的原料，以減少反應(yīng)造成的毒害污染。如果要從根本上解決能源問題，可以利用一些再生能源降低和避免因環(huán)境污染帶來的危害。

1.5 使用清潔工藝

想要讓化學工藝的研發(fā)達到綠色環(huán)保的效果，可以選擇清潔工藝。設(shè)計有利于環(huán)境的化學反應(yīng)途徑，形成“物質(zhì)-能量”循環(huán)體系利用無毒害原料，利用先進的低消耗工藝流程，避免反應(yīng)中廢棄物的出現(xiàn)[2]。

2 綠色化學工藝的運用

綠色化學工藝還未普遍應(yīng)用于大規(guī)模化工生產(chǎn)，在這個狀況下進一步推廣清潔生產(chǎn)的應(yīng)用，推動綠色化學工藝十分必要。

2.1 生物技術(shù)

廣義上的生物技術(shù)包括細胞技術(shù)、基因技術(shù)、酶技術(shù)、微生物技術(shù)等。生物技術(shù)主要應(yīng)用于生物仿生學和生物化工。生物酶催化劑選擇性好、效率高，在生物合成中有很好的應(yīng)用前景。最早的有機物生產(chǎn)以動植物為原料，后來廣泛利用礦物資源為原料，現(xiàn)在開始使用生物質(zhì)原料，逐步減少化學物質(zhì)對環(huán)境造成的危害。將酶作為催化劑取代化學催化劑，反應(yīng)條件溫和，對環(huán)境無化學污染，生產(chǎn)出的產(chǎn)品相對優(yōu)良。

2.2 清潔的生產(chǎn)技術(shù)

綠色化學工藝追求清潔、環(huán)保，清潔的生產(chǎn)技術(shù)指的是無毒、無害、無廢技術(shù)。清潔無害的煤氣化技術(shù)、先進的脫硫技術(shù)、生物質(zhì)制取沼氣技術(shù)、利用新能源發(fā)電技術(shù)，都是清潔的生產(chǎn)技術(shù)的典型。現(xiàn)代清潔的生產(chǎn)技術(shù)還包括等離子技術(shù)、綠色催化技術(shù)、生物工程技術(shù)等，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，能夠生產(chǎn)出清潔產(chǎn)品，并能夠減少甚至消除生產(chǎn)過程對環(huán)境的危害[3]。

3 綠色化學工藝未來的發(fā)展

隨著智能材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，綠色化學工藝模式有了進一步發(fā)展。目前比較新穎的技術(shù)，是通過在線化學生產(chǎn)檢測，合理協(xié)調(diào)化學生產(chǎn)過程和工藝控制，進一步確保反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的物質(zhì)安全性，能夠更好地處理意外情況。增強公眾環(huán)保意識，降低生活垃圾和工業(yè)廢品的排放，也是需要重點注意的問題。

綠色化學工藝的運用主要在清潔的生產(chǎn)技術(shù)的使用和農(nóng)業(yè)技術(shù)運用兩方面。典型的清潔能源生產(chǎn)模式，能夠方便再生產(chǎn)減少資源浪費和環(huán)境污染；農(nóng)業(yè)上可以通過生物固氮技術(shù)增加農(nóng)作物所需氮元素，減少工業(yè)合成氨的使用從而減少污染。未來在這些領(lǐng)域綠色化學工藝應(yīng)有更好的開發(fā)和運用空間。

4 結(jié)語

現(xiàn)代社會中的人們越來越重視環(huán)境保護，綠色化學工藝的開發(fā)與運用，為人類有效解決環(huán)境問題提供了好的方法。消除化工生產(chǎn)造成的環(huán)境污染，實現(xiàn)工業(yè)三無排放，需要運用先進的生產(chǎn)技術(shù)，并采用無毒害的生產(chǎn)原料和催化劑。開發(fā)與運用綠色化學工藝，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

[1]祁新萍.綠色化學工藝的未來發(fā)展分析[J].化工管理,2015,02:220.

[2]任九勝.分析綠色化學工藝的開發(fā)與應(yīng)用[J].科技致富向?qū)?2013,05:102.

[3]溫泉.綠色化學工藝的開發(fā)與應(yīng)用[J].化工管理,2014,35:234.