綠色化學發(fā)展及環(huán)境應用

摘要：現(xiàn)代科學技術的發(fā)展離不開化學，化學是社會可持續(xù)發(fā)展的基礎，大幅度提高人們的生活水平。以前為了追求經(jīng)濟發(fā)展，化學工業(yè)技術往往會忽略環(huán)境問題，比如：化學工業(yè)技術產(chǎn)出的污染物未得到有效解決，直接排放；能源礦產(chǎn)的大量揮霍、大量采集。因此，健康環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的綠色化學技術孕育而生，并受到了多個國家，眾多研究者的廣泛關注。本篇文章將以綠色化學技術為主題，圍繞綠色化學技術的概念、主要內(nèi)容、應用、發(fā)展等方面展開。

關鍵詞：綠色化學；發(fā)展；應用

前言

隨著社會的發(fā)展、科學的進步，人們的生活日益改善的同時，當今社會也面臨著眾多環(huán)境問題，能源的浪費、耗竭，水資源的污染、短缺等。由于社會醫(yī)療水平的提高，人均出生率提高，死亡率降低，造成了人口的急劇升高。然而資源是有限的，人口與資源不匹配的矛盾隨著時間的推移也越發(fā)尖銳?；瘜W工業(yè)技術作為社會可持續(xù)發(fā)展的基礎，對社會發(fā)展的作用不言而喻，但是如果化學工業(yè)技術產(chǎn)出的污染物未得到有效解決將會造成環(huán)境污染，嚴重危害人類健康。

1.綠色化學的內(nèi)涵

什么是綠色化學？綠色化學的定義是由美國的ASC機構提出，由于近幾年環(huán)境問題越來越嚴重，綠色化學技術已經(jīng)成為多個國家研究的重點。綠色化學又稱“環(huán)境無害化學”，是指利用現(xiàn)今的化學技術、方法消滅對環(huán)境、人體有害的化學物質(zhì)，實現(xiàn)零排放或零污染。綠色化學是環(huán)境治理的重要方法，涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等多門學科，內(nèi)容多且雜。其核心就是從源頭上治理廢物、化學污染物、有毒物質(zhì)的產(chǎn)生和流出，將反應物的原子全部轉化為期望的最終產(chǎn)物，不僅提高了資源的利用率，還預防了環(huán)境污染。但是綠色化學并不能預防控制之前產(chǎn)生的污染物質(zhì)，這是它與傳統(tǒng)污染防治技術的根本區(qū)別。綠色化學是“新化學嬰兒”，由于環(huán)境問題日益嚴重，近十年才產(chǎn)生和發(fā)展起來， 目前很多國家已經(jīng)把綠色化學列為化學發(fā)展的主要方向之一。它的反應物及反應過程具有以下特點：1）.資源和能源都能夠充分利用，無毒無害；2）.反應條件也無毒無害；3）. 反應物的原子基本上全部能轉化為期望的最終產(chǎn)物，具有高選擇性和利用性；4）.最終產(chǎn)品不會污染環(huán)境，影響人類健康。

2.綠色化學的應用形式分析

2.1 綠色原理的運用

現(xiàn)今，我國科學家已經(jīng)能夠應用綠色化學技術解決原料的毒害問題，用無毒無害物質(zhì)替代有毒物質(zhì)。以光學原料為例，一氧化碳是工業(yè)中常見的化學原料，我國科學家目前已經(jīng)開發(fā)出異氰酸酯技術，CO在特定環(huán)境下可以將胺碳化。把原料換成CO2和胺元素，CO2在該技術下可以與H原子反應生成甲醇、甲酸，從而替代一氧化碳。CO2無毒無害且成本低可以大量獲取，科學家利用相似的方法還制備了甲酸甲酯、二甲基甲酰胺等其它化學有害原料。

2.2 綠色催化劑

催化劑的作用就是為了控制（加快或是減慢）化學反應的速度。催化劑在化學反應中質(zhì)量和本身化學性質(zhì)在反應中不發(fā)生任何變化，只是誘導化學反應。然而很多催化劑都會在一定程度上污染環(huán)境，損害人類健康。綠色催化劑就是指在催化、轉化等化學反應中，能夠?qū)崿F(xiàn)“零污染”、“零排放”的催化劑。石油煉制以及其它需要有機合成的工業(yè)，通常把固體超強酸催化劑作為綠色催化劑。固體超強酸是一類超強酸的總稱，其酸度是百分百硫酸的103倍，易于制備且不腐蝕容器，不含鹵素，不會污染環(huán)境、影響人類健康，可以作為優(yōu)質(zhì)的質(zhì)子催化劑。生物催化劑是一種重要的綠色催化劑，來源于各種動植物、微生物的酶或微生物菌體。生物催化劑選擇性很強，不同于傳統(tǒng)催化劑，生物催化劑的化學結構、立體區(qū)域都具有很強的專一性。最常見的生物催化劑是從活細胞中提取的，操作簡便成本低，獲取難度較小，可以廣泛制備。生物酶不僅環(huán)境友好，操作安全簡便，還能夠選擇底物，產(chǎn)生的廢水也能夠直接生物降解。

2.3 綠色溶劑

綠色溶劑一般是指化學性質(zhì)不穩(wěn)定、半衰期短，可以被環(huán)境直接降解成無毒無害或低毒的一類溶劑，在工業(yè)中一般指生物柴油、植物油，甲酯化植物油等。超臨界流體是溫度及壓力均處于臨界點以上的液體，在這種狀態(tài)下，液體的性質(zhì)會發(fā)生改變，產(chǎn)生很多獨特的性質(zhì)，比如：粘度小、密度、擴散系數(shù)、溶劑化能力?？茖W家利用這個特點一直把超臨界流體作為新型綠色溶劑的重要研究方向。超臨界流體具有溶解其他物質(zhì)的能力，由于介于液體與氣體的分界，兼有氣體液體的雙重性質(zhì)和優(yōu)點，溶解性強、擴散性能好、易于控制等。水是廣義上的綠色溶劑，科學家也一直在研究用水取代傳統(tǒng)溶劑的方法，降低廢物溶度，減少環(huán)境污染。超臨界水具有非常強的極性，可以溶解各種極性比它低的有害氣體，同時促進反應的進行，對于綠色溶劑的研究具有重要意義。

3.綠色化學技術在環(huán)境保護中的應用

3.1大氣污染治理中的應用

大氣與人類生活密切相關，人類活動產(chǎn)生的有毒物質(zhì)進入大氣中，達到足夠的溶度、時間，會嚴重危害人體的舒適、健康和福利。大氣污染的污染物不止一種，猶如臭味的存在，嚴重干擾人類的正常生活，亟待解決。工業(yè)生產(chǎn)是大氣污染的重要來源，此外生活中供暖需要爐灶和采暖鍋爐需要消耗大量煤炭，交通運輸中排放的尾氣等都會產(chǎn)生二氧化氮、臭氧、二氧化硫、一氧化碳等物質(zhì)，造成大氣污染。目前綠色化學技術已經(jīng)能夠解決工業(yè)中煤燃燒產(chǎn)生的大氣污染物二氧化硫。主要方法是在煤燃燒進行前對固體煤進行脫硫處理，在源頭上防止二氧化硫的產(chǎn)生，煤燃燒后，再布置脫硫處理裝置，終端減少二氧化硫的排放。

3.2水污染治理中的應用

水資源是人類生存的重要資源，當前其污染源主要來自城市生活用水污染以及工業(yè)生產(chǎn)用水污染。對水污染的處理自上世紀 70 年代便已開始，當時主要采用循環(huán)冷卻水零排污技術，取得了一定治理成效。隨著技術研發(fā)的不斷深入，熱水鍋爐零排放技術相對更加成熟，已經(jīng)能基本達到污水的零排放。在現(xiàn)今的研究成果應用中，以控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥污染為目標的生物農(nóng)藥、光活化農(nóng)藥開發(fā)很大程度消除了農(nóng)藥造成的水污染。同時，采取多技術的聯(lián)合，包括生物氧化和光、聲、磁、電、無毒藥劑氧化等處理手段的研發(fā)應用已經(jīng)成為水污染處理的重點研究方向，多種技術的同步應用能夠更加立體地實現(xiàn)水污染的有效治理。

3.3固體廢棄物治理中的應用

固體廢棄物的來源除化工企業(yè)生產(chǎn)帶來的生產(chǎn)廢物外，還包括城市生活垃圾、白色污染以及礦山廢棄物等，針對不同的來源途徑和廢棄物形式采取相應的科學處理方法也是綠色化學技術研究應用的重要課題。針對化工生產(chǎn)帶來的生產(chǎn)廢棄物，通過分析廢棄物組成采取對應的消解處理技術，消除其中污染物對于環(huán)境的破壞；針對城市生活垃圾則應用固體廢棄物電離化技術和熱分選煤氣化技術予以消解。

4.結語

面對當前的無染現(xiàn)狀，開展的綠色化學技術研究是致力于人類生存環(huán)境治理和保護的重要技術內(nèi)容，是需要傳統(tǒng)化學技術和現(xiàn)代發(fā)展理念共同應用的新興學科。在分析掌握當前環(huán)境污染和破壞源的同時，針對性地進行綠色化學技術研發(fā)，并逐步實現(xiàn)技術的普遍推廣，才能在保證社會經(jīng)濟發(fā)展的同時消除環(huán)境破壞源，實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的長遠目標。

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作者簡介：秦沅（2001-）女，漢族，籍貫：重慶，就讀于重慶市永川中學.