井博勛，莒菲

（天津市化工設計院，天津 300193）

淺議綠色化工技術在化學工程工藝中的應用

井博勛，莒菲

（天津市化工設計院，天津 300193）

我國目前傳統(tǒng)化工行業(yè)所造成的污染是急需解決的重大問題，在這樣的環(huán)境和背景下，綠色化工技術在化工領域的研發(fā)和推廣就顯得尤為重要。本文對綠色化工技術在原料以及無毒害催化劑方面的選用進行簡述，并對綠色化工技術在清潔生產(chǎn)、生物技術、生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品等領域的應用進行了綜述。

綠色化工；無毒害催化劑；清潔生產(chǎn)；生物技術；環(huán)境友好型產(chǎn)品

目前，傳統(tǒng)的化工工業(yè)在為我們創(chuàng)造著豐富的物質資源的前提下，也帶來了大量的有毒有害殘余物，對環(huán)境及生態(tài)造成很嚴重的污染。近年，我國已認識到化工污染帶來的嚴重問題，大力提倡節(jié)能減排，力求保護環(huán)境。在此前提下，我國將綠色化工技術的開發(fā)和應用作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的方法。綠色化工技術可以在化工生產(chǎn)過程中極大限度的利用資源，采用無毒害溶劑、原料、催化劑等，在成品產(chǎn)出過程中采用無污染、低耗、節(jié)能的工藝技術，減少廢物的產(chǎn)生或者不產(chǎn)生廢物，從而達到不污染環(huán)境和生態(tài)的目的。可見，現(xiàn)代化學工業(yè)的發(fā)展趨勢和急需加快步伐的前沿技術正是綠色化工技術在化工領域的開發(fā)和應用，同時也是我國減少化工行業(yè)帶來負面影響的強有效的手段。本文就此闡述綠色化工技術的現(xiàn)狀和在化工行業(yè)的應用及發(fā)展。

1 綠色化工技術

綠色化工技術是通過改進改良現(xiàn)有的化學技術及方法，對化學原理的應用和使用工程技術來減少甚至消除化工原料、催化劑、溶劑、化學廢物或化工產(chǎn)品等能夠污染環(huán)境的物質，實現(xiàn)廢物零排放，減少其對人類健康和生態(tài)環(huán)境的危害，建立友好環(huán)境。用“資源-產(chǎn)品-再生資源”這種全新的循環(huán)物質流動過程替換掉過去的“資源-廢物”方式排放的流動過程。利用先進的綠色化工技術，研究出新型環(huán)保產(chǎn)品，及綠色工藝技術的運用實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，從而大幅度降低三廢排放量【1】。

21世紀，綠色化工技術已經(jīng)被國際發(fā)達國家在化學有機合成、生物化學、分析化學、催化等領域列為主要的研究發(fā)展方向之一。在我國制定的“九五”發(fā)展規(guī)劃中，綠色化學與技術在釀造、制藥、造紙、印染、海水淡化等行業(yè)作為應逐漸補充及開發(fā)應用的重大研究項目。

2 綠色化工技術的開發(fā)

2.1 原料的選用

綠色化工科技的發(fā)展，如果不從化工污染、化學反應的源頭著手，那么始終是治標不治本而且十分被動的措施。那么化工科技及工藝發(fā)展過程中，選擇無毒害溶劑、原料、催化劑等化學原料來進行化工生產(chǎn)、制作化工產(chǎn)品可實現(xiàn)零排放、零污染的清潔生產(chǎn)和加工原則，有效防止和控制化學污染的產(chǎn)生。近年較為常見的無害化學原料為：野生植物、農(nóng)作物等生產(chǎn)物質。將蘆葦、樹木等天然野生植物纖維，以及稻草、麥秸和蔗渣等農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物作為原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。還有利用生物質氣化產(chǎn)生氫氣等，都是綠色化工技術中原料選擇應用的非常好的例子。

2.2 無毒害催化劑的選用

在百分之九十的化工生產(chǎn)中催化劑是提高反應速率的必需品。然而在綠色化工科技的開發(fā)過程中，無毒害的烷基化固相催化劑是國內(nèi)外研發(fā)工作的重點。南京大學徐國際【2】利用環(huán)境友好性綠色化合成過程對烯丙基醇類化合物作為烷基化試劑，在無溶劑的條件下對1，3-二羰基化合物進行直接烷基化反應，反應后處理步驟簡單，且催化體系可以循環(huán)使用，四次催化循環(huán)后收率仍然能大于84%。

3 綠色化工技術在化學工業(yè)中的應用

3.1 清潔生產(chǎn)技術

清潔生產(chǎn)技術是無毒、無害、無污染、無廢物排放的綠色化工技術，包括輻射熱加工技術，綠色催化技術，臨界流體技術等。在冶金工業(yè)、印染工業(yè)、煤氣化、制甲醇、垃圾處理、海水淡化等行業(yè)都得到了很好的運用。此外先進的脫硝脫硫技術、垃圾制沼氣技術、高效清潔的煤氣化技術、利用風能太陽能等自然能發(fā)電技術等等這些都利用了清潔生產(chǎn)技術。

例如，海水淡化技術的應用不僅解決了我國淡水資源匱乏的現(xiàn)狀，還利用有效的化學方法將海水中的鹽水分離，在海水淡化的預處理過程中不會產(chǎn)生任何對環(huán)境狀況的不良影響，也沒有對生態(tài)環(huán)境造成傷害。而且，在海水淡化預處理過程中所產(chǎn)生的氫氧化鎂作為一種成本低廉、工藝簡單、不產(chǎn)生二次污染的清潔化工產(chǎn)品，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

3.2 生物技術

生物技術領域包含細胞、基因、微生物和酶等技術范疇，其主要應用在化學仿生學和生物化工兩個方面。生物酶在作為一種在生物體內(nèi)的催化劑，具有高效、轉移性，可以參與到各個生物化工的合成過程中。另外，化學仿生學中的膜化學技術也是這一領域中廣泛應用的生物技術。

在綠色化工技術中采用生物技術，可以利用再生資源合成化學品。從早期來源于動植物中的有機化合物原料，到后來以石油和煤炭作為原料。例如，在綠色化學工程與工藝中，制備丙烯酰胺，利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后，大大降低能耗，且沒有污染環(huán)境副產(chǎn)物產(chǎn)生。由此可見，利用廣泛存在于自然界中的酶當做催化劑，與工業(yè)酶及一般的化學催化劑相比，自然界中的酶具有無污染、反應條件溫和、產(chǎn)物性質優(yōu)良的特點。

3.3 生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品

環(huán)境友好產(chǎn)品，指在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)對環(huán)境友好的產(chǎn)品，也稱為環(huán)境無害化產(chǎn)品或低公害產(chǎn)品。它包括低毒涂料、節(jié)水、節(jié)能設備、生態(tài)紡織服裝、無污染建筑裝飾材料、可降解塑料包裝材料、低排放污染物的汽車、摩托車、綠色食品、有機食品等。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都要應用綠色化工技術，從而在生產(chǎn)過程中降低能耗、節(jié)約資源。

總之，傳統(tǒng)化工行業(yè)，為我們創(chuàng)造了豐富的物質基礎和能源，但是化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的殘余物，有毒有害物質等環(huán)境污染問題也日益顯現(xiàn)。而今我國大力提倡開發(fā)綠色化工，并把它作為一項長期發(fā)展的基本國策，可見其對整個化工產(chǎn)業(yè)及環(huán)保事業(yè)的重要性。其中，綠色化工技術的開發(fā)和應用能大大的減少化工產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中的負面影響，從而真正實現(xiàn)綠色環(huán)保，節(jié)能減排等目的，是當今化學工業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

［1］探究綠色化工的進展及展望【EB/OL】www.3edu.net.

［2］徐國際.1，3-二羰基化合物直接烷基化固相綠色化合成方法研究【D】.南京理工大學，2009,01.

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.03.004

X38

A

1008-1267（2015）03-0010-02

2015-02-25