馬曉園

摘 要:目前綠色化學概念引起越來越多重視,就綠色化學及其相關工業(yè)應用進行探討,在重點介紹原子經(jīng)濟基礎上,分析了無毒無害的催化劑、溶劑及化工原料相關研究工作,最后就綠色化學的工業(yè)應用進行總結(jié),指出構(gòu)建與實施綠色化工工程技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)污染的源頭治理。

關鍵詞:綠色化學;工業(yè)污染;工業(yè)應用

中圖分類號:F407.7文獻標識碼: B 文章編號:1005-569X(2009)08-0073-02

1 引言

綠色化學和化工設計首要考慮的是對化工過程和產(chǎn)品進行綠色設計,解決污染的問題,實現(xiàn)“零排放”。目前綠色化學的研究重點主要是圍繞原子經(jīng)濟的化學反應過程、可再生的原料、無毒無害的催化劑、無毒無害的溶劑和環(huán)境友好的產(chǎn)品開展的。

2 原子經(jīng)濟的探討

綠色化學的核心內(nèi)容之一是原子經(jīng)濟反應,即充分利用反應物中的各個原子,既能充分利用資源,又能防止污染。“原子經(jīng)濟”概念最早是由美國Stanford大學的Trost教授提出的,并因此獲得了1998年度“總統(tǒng)化學挑戰(zhàn)獎”的學術(shù)獎。針對一般衡量工藝可行的傳統(tǒng)作法,他明確指出應用一種新的標準來評估化學工藝過程,即原子經(jīng)濟和選擇性兩個概念,后者是考慮在化學反應中原料究竟有多少的原子進入到了產(chǎn)品之中。這一標準既要求盡可能地節(jié)約不可再生的原料資源,又要求最大限度地減少排放。原子經(jīng)濟的目標是在設計化學合成時,使原料分子中的原子更多或全部地轉(zhuǎn)化成最終希望的產(chǎn)品中的原子。用原子利用率衡量反應的原子經(jīng)濟,原子利用率越高,反應產(chǎn)生的廢棄物越少,對環(huán)境造成的污染也越少。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(jié)合到目標分子中,達到零排放。

3 無毒無害的催化劑、溶劑及化工原料

綠色化學研究的重點是尋找替代催化劑,或提高現(xiàn)有化學轉(zhuǎn)化體系目標產(chǎn)物的選擇性、轉(zhuǎn)化率和使用壽命。目前化工產(chǎn)品的生產(chǎn)大多數(shù)采用生物催化與納米催化技術(shù),酶反應條件溫和,控制容易,副反應少,環(huán)境污染小。

目前在傳統(tǒng)化工生產(chǎn)和化學研究中大量使用的有機溶劑存在有毒、易揮發(fā)、易燃易爆等諸多缺點。當前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性有機化合物(VOC),其在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成,有的會引起水源污染。因此,需要限制這類溶劑的使用。采用無毒無害的溶劑代替揮發(fā)性有機化合物作溶劑己成為綠色化學的重要研究方向。

生物質(zhì)(Biomass)是由光合作用產(chǎn)生的所有生物有機體的總稱,生物質(zhì)與礦物燃料相比更為清潔,它的使用不會帶來環(huán)境污染,并且儲量豐富用之不竭。據(jù)估計,作為植物生物質(zhì)的最主要成分木質(zhì)素和纖維素每年以約幾千億噸的速度不斷再生,相當于500億噸原油單位(標準油),人類目前的基本能源需求量卻是97億噸標準油。如果這部分資源能得到利用,人類相當于擁有了一個取之不盡、用之不竭的資源寶庫。

4綠色化學的工業(yè)應用

隨著時間的流逝,如今綠色化學過程合成和設計己從理論研究進入到化工實際應用,綠色化工的根本宗旨是在實現(xiàn)經(jīng)濟增長的同時,消除或盡量減少對環(huán)境的負面影響,它不僅是人們所追求的一種理想的生產(chǎn)過程,也是對傳統(tǒng)化學工業(yè)過程進行改造,以達到人類、社會和自然界的高度和諧統(tǒng)一。綠色化學的工業(yè)應用大致包括清潔生產(chǎn)的綠色化學工業(yè)和環(huán)境友好的綠色化工產(chǎn)品。

清潔生產(chǎn)持續(xù)地將一個綜合預防性環(huán)境戰(zhàn)略運用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品,以減少對人類和環(huán)境的危害。它既可滿足人們的需要,又可合理使用自然資源和能源,是保護環(huán)境的生產(chǎn)方法和措施。由此可見,清潔生產(chǎn)是經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一,此概念涉及化工生產(chǎn)全過程和化工產(chǎn)品整個生命周期全過程,對綠色化工生產(chǎn)而言,清潔生產(chǎn)旨在減少在產(chǎn)品整個生命周期中對人類和環(huán)境的影響,清潔生產(chǎn)和綠色化學追求的目標是基本一致的。

總之,結(jié)合國家戰(zhàn)略需求,針對重污染精細化工過程,構(gòu)建與實施綠色化工工程技術(shù),加速對傳統(tǒng)化學工業(yè)及其工藝流程的綠色技術(shù)改造與創(chuàng)新,提高資源利用率,實現(xiàn)污染的源頭治理,從而實現(xiàn)社會生產(chǎn)、生活綠色化,營造綠色和諧環(huán)境,是當今人類面臨的重大挑戰(zhàn)與機遇。清潔生產(chǎn)的綠色化工己經(jīng)成為未來化工發(fā)展的必然趨勢,也是實現(xiàn)資源、環(huán)境、經(jīng)濟、社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的必由之路,它向我們昭示著綠色經(jīng)濟的來臨。環(huán)境友好的綠色化工產(chǎn)品是指節(jié)能、節(jié)水、低污染、低毒、環(huán)保、可回收的一類化工產(chǎn)品,它也是綠色科技應用的最終體現(xiàn)。設計、生產(chǎn)和使用環(huán)境友好產(chǎn)品是綠色化學的一個重要方面,這種產(chǎn)品在加工、應用及廢棄之后均不會對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。

面對全球垃圾資源與日俱增而天然資源日漸枯竭的殘酷現(xiàn)實,現(xiàn)在人們比以往任何時候都更加關心起那些固體廢棄物,構(gòu)建實施綠色循環(huán)系統(tǒng)工程技術(shù),從而獲取綠色循環(huán)材料,如再生紙、再生塑料、再生橡膠、再生纖維、再生金屬等,是當今綠色化學函需解決的重要課題。近年來,隨著國際輿論以及中國決策者對“民生”和“三農(nóng)”問題的不斷傾斜,關于農(nóng)業(yè)化學污染問題也正日益得到前所未有的重視。綠色化學在農(nóng)業(yè)中的應用就顯現(xiàn)出了化學家們的高度社會責任感和戰(zhàn)略眼光。我國農(nóng)用地膜覆蓋面積居世界第一位,考慮普通塑料薄膜的替代—可降解塑料是必然的選擇。目前這一領域已取得令人滿意的進展,現(xiàn)已投產(chǎn)的共聚型光降解塑料基本可以解決白色污染問題。

參考文獻:

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