绿色化学工艺的开发与应用

时间:2019-09-27

　　摘要：随着人们环保意识的不断提高, 人们对环境污染愈发的重视, 尤其是环境污染已经成为危害全球发展的重要因素。在众多导致环境污染的因素当中, 化工生产所产生的污染占有非常大的比重。因此, 对绿色化学工艺进行开发与应用, 已经成为保证化工发展重要的内容, 同时也是保证化工安全的一项重要的举措。基于此, 论文对绿色化学工艺为研究对象, 对其开发、应用以及趋势进行简要的分析, 以期对相关的研究人员有所借鉴意义。

　　关键词：绿色化学; 工艺开发; 工艺应用; 化工生产;

　　Abstract：With the continuous improvement of people's awareness of environmental protection, people pay more and more attention to environmental pollution, in particular, environmental pollution has become an important factor that endangers global development. Among the various factors leading to environmental pollution, the pollution produced by chemical production occupies a very large proportion. Therefore, the development and application of green chemical process has become an important content to ensure the development of chemical industry, and it is also an important measure to ensure the safety of chemical industry. Based on this, the paper takes the green chemical process as the research object, and briefly analyzes its development, application and trend, so as to provide some reference for the relevant staff.

　　Keyword：green chemistry; process development; process application; chemical production;

　　1 引言

　　随着我国经济水平的不断提升, 人们生活质量也随之得到显著的改善, 但是也造成自然环境日益的恶化, 诸多城市市场出现重大的空气污染情况, 对人们的身体健康与日常出行造成严重影响。要想对这一现象进行有效的改善, 世界各国均重视对绿色化学工艺进行研究, 期望通过绿色化学对现阶段的化学工业进行改善, 降低化工生产过程中对环境带来的危害。通过应用绿色化学工艺能够使化工生产实现零污染、零排放, 对环境可持续发展具有重要的作用。

　　2 绿色化工及绿色化学技术概念简介

　　随着科学技术迅猛的发展, 人们环保意识的不断提高, 推动现代化工业逐渐朝向节能环保方向发展。绿化化工是指利用科学的方法对化工生产过程中的原料、能源、催化剂以及溶剂等加以绿色化处理, 进而使化工生产过程中拥有更高的利用率, 进而对化工生产对环境造成的危害进行有效的遏制与解决。对于绿色化学技术而言, 其最终的目标在于对现代化工技术进行改善, 通过采取科学合理措施, 亦或是对化学反应方式进行完善, 实现对化工生产过程中产生的废弃物尽可能减少, 避免因为化工废物排放造成对环境的不利影响。

　　3 绿色化学工艺的开发

　　3.1 保证原料无毒害

　　企业在对化学产品进行生产时, 首要便是要对生产原料进行有效的选择, 同时生产原料也会对生产流程与方法起到直接的决定作用。从绿色化学工艺角度来说, 其要求在进行产品生产过程中, 所有的原料必须要保证无毒害, 同时在对化学物质进行使用时, 也要尽可能减低其危害性。此外, 在推动化工发展过程中, 必然会使用到大量的化学材料, 并且所使用的化工原料也会对最终产生废物数量具有直接的影响, 如果在化工生产过程中, 一旦选择不合格原料将会使环境遭受巨大的破坏与影响。在对化工原料进行选择过程中, 要做到严格遵守材料选择相关的标准, 坚决不能购买不合格的原料。在对原料进行使用过程中, 要尽可能减少原料浪费情况的发生, 这样才能从根本上减低化学物质造成的环境污染。要想能够从根本上对化工原料带来的污染进行消除, 可以在生产过程中利用可再生天然物质作为原料, 诸如蔗渣、稻草、木屑、麦秸、芦苇等[1]。

　　3.2 保证催化剂无毒害

　　在化工生产过程中, 催化剂在其中拥有非常重要的作用, 同时绿色化学工艺也对其制定了相应的要求, 即在保证高效性基础上, 催化剂同样要确保无毒害。现阶段化工生产当中, 超过9成的反应均需要通过添加催化剂使反应速率得到不同程度的提升。在对新型化学研究过程中, 对无毒害催化剂相关的研究也是一项重要课题, 诸如在硫酸是化学反应当中普遍使用添加剂, 但是硫酸拥有非常强的腐蚀性与酸性, 在反应中添加硫酸将会对化工反应设备造成严重的损害, 进而造成整个工艺成本出现一定的增加。如果硫酸出现泄漏现象, 对土壤、人类以及动植物等均会带来严重的影响。因此, 多外众多研究所已经开始研究能够对化工反应中硫酸进行替代的其他高效催化剂, 比方说上海石化研究所研发出来的丙二醇醚固体酸便拥有诸多的优势, 诸如回收率高、污染小、能耗低等[2]。

　　3.3 提升反应选择性

　　对于石油化工而言, 其中有大量强放热形式的反应, 同时目标产物通常是状态不是更稳定的反应中间体, 导致其极易被其他产物所氧化, 这类反应是所有催化剂反应房中选择性最低的一种反应。同时部分产品由于存在异构体形式, 要想使原料能够尽可能多地转化成目标产物, 常常要在其中使用具有高选择性的添加剂。因此, 通过对反应选择性进行提升, 不但可以使生产成本与资源使用有所降低, 减少对环境带来的不利影响, 而且可以有效减低产品分离与产物提存过程中的难度。针对提升反应选择性方面的研究, 一方面是根据反应机理对新型催化剂进行研究, 另一方面则是根据催化剂特点对反应器与工艺进行开发。

　　4 绿色化学工艺的应用

　　4.1 生物技术

　　从广义上讲, 生物技术主要由基因技术、细胞技术、酶技术与微生物技术组成。该技术在化学工艺当中主要应用在化学仿生学与生物化工方面。生物酶形式的催化剂在全部催化剂种类当中拥有选择性好、效率高等优势, 在生物合成领域具有良好的应用前景。进行化工产品生产过程中, 应用生物技术是实现绿色化学工艺重要的一个发展方向。在最开始的有机物生产过程中, 原料通常是动植物, 但随着技术不断发展, 才逐渐应用石油或煤炭等作为主要的原料。众所周知, 石油、煤炭与天然气等属于不可再生资源。因此, 现阶段又逐渐将生物质作为有机物生产当中所使用的原料, 降低化学物质使用所带来的环境污染与危害。在化学工艺反应当中应用生物技术, 大部分催化剂均是利用天然的酶或者是化工合成的, 使用生物酶催化剂代替化学催化剂, 不但可以实现无污染生产, 而且反应过程更加的温和, 产品质量也能得到显著的提升。

　　4.2 绿色生产技术

　　对于绿色化学工艺而言, 其所追求的最高目标便是实现清洁、无污染的生产。绿色生产技术便是一种无废、无毒且无害的技术, 比如可以实现高效清洁且无害的煤气化技术、先进的脱硫、脱硝与脱碳技术、生物质进行沼气制取的技术、对太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能等实现发电的技术等, 上述这些技术均是典型的绿色生产技术。在现代化绿色生产技术当中, 较为典型的先进技术主要有等离子技术、绿色催化技术、辐射加工技术、超临界流体技术以及生物工程技术等。在进行产品生产时应用绿色生产技术, 既可以保证生产得到产品是绿色产品, 也能保证整个生产过程中不会对环境造成任何的危害。

　　5 绿色化学工艺应用趋势

　　可持续发展理念已经深入人心, 应用绿色化学进行化工生产也得到省会普遍的关注, 政府、研究机构以及企业均已开展关于绿色化学工艺方面的广泛研究, 同时已经取得良好的应用效果。但是我国在经济发展过程中消耗了大量矿物能源, 造成矿物储量出现大幅下降, 而且环境污染、资源短缺等问题也逐渐凸显出来。因此, 进行绿色化学工艺方面的开发与应用, 构建完善的绿色能源工业体系成为我国今后的主要发展方向。针对能源短缺情况, 需要大力发展太阳能、水能以及生物质能方面的应用, 降低对矿物能源的消耗。在化学工艺进行应用时, 有机溶剂使用不可避免地会造成水源污染, 再次需要对绿色化学工艺进行应用, 能够确保无害溶剂对化学溶剂进行替代, 不会对环境造成危害。此外, 在对绿色化工工艺进行应用时, 可以利用可再生物质对不可再生能源进行替代, 确保生态环境能够得到有效的保护, 同时对不可再生资源进行良好的保护。

　　人们环保意识的不断提升, 可持续发展理念已经深入人心, 保护环境已经成为刻不容缓的工作。对此我们需要大力推动绿色化学工艺的发展与应用, 从源头上实现对工业污染进行消除。通过在化工生产过程中应用无毒害的催化剂以及原材料, 并将绿色生产技术应用其中, 能够有效降低化工生产有毒有害物质的排放。对绿色化学工艺进行开发与应用已经成为现阶段工业发展必然的趋势, 同时也是保证社会实现可持续发展的重要前提条件。因此, 通过对绿色化学技术进行深入的研究, 并将其应用在化工生产当中, 对改善环境质量具有重要的意义。

　　参考文献
　　[1]倪倩.论绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用[J].当代化工研究, 2017 (09) :10-11.
　　[2]杨彤.浅析绿色化学工艺的开发与应用[J].科学大众 (科学教育) , 2016 (09) :187.

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