綠色化學工藝的開發與應用

沈紅支

（河南鑫安利安全科技股份有限公司，鄭州 450000）

1 引言

隨著我國經濟水平的不斷提升，人們生活質量也隨之得到顯著的改善，但是也造成自然環境日益的惡化，諸多城市市場出現重大的空氣污染情況，對人們的身體健康與日常出行造成嚴重影響。要想對這一現象進行有效的改善，世界各國均重視對綠色化學工藝進行研究，期望通過綠色化學對現階段的化學工業進行改善，降低化工生產過程中對環境帶來的危害。通過應用綠色化學工藝能夠使化工生產實現零污染、零排放，對環境可持續發展具有重要的作用。

2 綠色化工及綠色化學技術概念簡介

隨著科學技術迅猛的發展，人們環保意識的不斷提高，推動現代化工業逐漸朝向節能環保方向發展。綠化化工是指利用科學的方法對化工生產過程中的原料、能源、催化劑以及溶劑等加以綠色化處理，進而使化工生產過程中擁有更高的利用率，進而對化工生產對環境造成的危害進行有效的遏制與解決。對于綠色化學技術而言，其最終的目標在于對現代化工技術進行改善，通過采取科學合理措施，亦或是對化學反應方式進行完善，實現對化工生產過程中產生的廢棄物盡可能減少，避免因為化工廢物排放造成對環境的不利影響。

3 綠色化學工藝的開發

3.1 保證原料無毒害

企業在對化學產品進行生產時，首要便是要對生產原料進行有效的選擇，同時生產原料也會對生產流程與方法起到直接的決定作用。從綠色化學工藝角度來說，其要求在進行產品生產過程中，所有的原料必須要保證無毒害，同時在對化學物質進行使用時，也要盡可能減低其危害性。此外，在推動化工發展過程中，必然會使用到大量的化學材料，并且所使用的化工原料也會對最終產生廢物數量具有直接的影響，如果在化工生產過程中，一旦選擇不合格原料將會使環境遭受巨大的破壞與影響。在對化工原料進行選擇過程中，要做到嚴格遵守材料選擇相關的標準，堅決不能購買不合格的原料。在對原料進行使用過程中，要盡可能減少原料浪費情況的發生，這樣才能從根本上減低化學物質造成的環境污染。要想能夠從根本上對化工原料帶來的污染進行消除，可以在生產過程中利用可再生天然物質作為原料，諸如蔗渣、稻草、木屑、麥秸、蘆葦等[1]。

3.2 保證催化劑無毒害

在化工生產過程中，催化劑在其中擁有非常重要的作用，同時綠色化學工藝也對其制定了相應的要求，即在保證高效性基礎上，催化劑同樣要確保無毒害。現階段化工生產當中，超過9成的反應均需要通過添加催化劑使反應速率得到不同程度的提升。在對新型化學研究過程中，對無毒害催化劑相關的研究也是一項重要課題，諸如在硫酸是化學反應當中普遍使用添加劑，但是硫酸擁有非常強的腐蝕性與酸性，在反應中添加硫酸將會對化工反應設備造成嚴重的損害，進而造成整個工藝成本出現一定的增加。如果硫酸出現泄漏現象，對土壤、人類以及動植物等均會帶來嚴重的影響。因此，多外眾多研究所已經開始研究能夠對化工反應中硫酸進行替代的其他高效催化劑，比方說上海石化研究所研發出來的丙二醇醚固體酸便擁有諸多的優勢，諸如回收率高、污染小、能耗低等[2]。

3.3 提升反應選擇性

對于石油化工而言，其中有大量強放熱形式的反應，同時目標產物通常是狀態不是更穩定的反應中間體，導致其極易被其他產物所氧化，這類反應是所有催化劑反應房中選擇性最低的一種反應。同時部分產品由于存在異構體形式，要想使原料能夠盡可能多地轉化成目標產物，常常要在其中使用具有高選擇性的添加劑。因此，通過對反應選擇性進行提升，不但可以使生產成本與資源使用有所降低，減少對環境帶來的不利影響，而且可以有效減低產品分離與產物提存過程中的難度。針對提升反應選擇性方面的研究，一方面是根據反應機理對新型催化劑進行研究，另一方面則是根據催化劑特點對反應器與工藝進行開發。

4 綠色化學工藝的應用

4.1 生物技術

從廣義上講，生物技術主要由基因技術、細胞技術、酶技術與微生物技術組成。該技術在化學工藝當中主要應用在化學仿生學與生物化工方面。生物酶形式的催化劑在全部催化劑種類當中擁有選擇性好、效率高等優勢，在生物合成領域具有良好的應用前景。進行化工產品生產過程中，應用生物技術是實現綠色化學工藝重要的一個發展方向。在最開始的有機物生產過程中，原料通常是動植物，但隨著技術不斷發展，才逐漸應用石油或煤炭等作為主要的原料。眾所周知，石油、煤炭與天然氣等屬于不可再生資源。因此，現階段又逐漸將生物質作為有機物生產當中所使用的原料，降低化學物質使用所帶來的環境污染與危害。在化學工藝反應當中應用生物技術，大部分催化劑均是利用天然的酶或者是化工合成的，使用生物酶催化劑代替化學催化劑，不但可以實現無污染生產，而且反應過程更加的溫和，產品質量也能得到顯著的提升。

4.2 綠色生產技術

對于綠色化學工藝而言，其所追求的最高目標便是實現清潔、無污染的生產。綠色生產技術便是一種無廢、無毒且無害的技術，比如可以實現高效清潔且無害的煤氣化技術、先進的脫硫、脫硝與脫碳技術、生物質進行沼氣制取的技術、對太陽能、風能、水能、潮汐能、地熱能等實現發電的技術等，上述這些技術均是典型的綠色生產技術。在現代化綠色生產技術當中，較為典型的先進技術主要有等離子技術、綠色催化技術、輻射加工技術、超臨界流體技術以及生物工程技術等。在進行產品生產時應用綠色生產技術，既可以保證生產得到產品是綠色產品，也能保證整個生產過程中不會對環境造成任何的危害。

5 綠色化學工藝應用趨勢

可持續發展理念已經深入人心，應用綠色化學進行化工生產也得到省會普遍的關注，政府、研究機構以及企業均已開展關于綠色化學工藝方面的廣泛研究，同時已經取得良好的應用效果。但是我國在經濟發展過程中消耗了大量礦物能源，造成礦物儲量出現大幅下降，而且環境污染、資源短缺等問題也逐漸凸顯出來。因此，進行綠色化學工藝方面的開發與應用，構建完善的綠色能源工業體系成為我國今后的主要發展方向。針對能源短缺情況，需要大力發展太陽能、水能以及生物質能方面的應用，降低對礦物能源的消耗。在化學工藝進行應用時，有機溶劑使用不可避免地會造成水源污染，再次需要對綠色化學工藝進行應用，能夠確保無害溶劑對化學溶劑進行替代，不會對環境造成危害。此外，在對綠色化工工藝進行應用時，可以利用可再生物質對不可再生能源進行替代，確保生態環境能夠得到有效的保護，同時對不可再生資源進行良好的保護。

人們環保意識的不斷提升，可持續發展理念已經深入人心，保護環境已經成為刻不容緩的工作。對此我們需要大力推動綠色化學工藝的發展與應用，從源頭上實現對工業污染進行消除。通過在化工生產過程中應用無毒害的催化劑以及原材料，并將綠色生產技術應用其中，能夠有效降低化工生產有毒有害物質的排放。對綠色化學工藝進行開發與應用已經成為現階段工業發展必然的趨勢，同時也是保證社會實現可持續發展的重要前提條件。因此，通過對綠色化學技術進行深入的研究，并將其應用在化工生產當中，對改善環境質量具有重要的意義。