楊霈霖

摘要：為解決由于工業(yè)及化工生茶等過(guò)程造成的環(huán)境污染問(wèn)題，本文提出包含生物技術(shù)、催化技術(shù)、膜技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)和微波技術(shù)在內(nèi)的幾項(xiàng)綠色化工技術(shù)，并對(duì)其原理、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用進(jìn)行分析，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：綠色化工技術(shù);生物技術(shù);催化技術(shù);膜技術(shù);高級(jí)氧化技術(shù);微波技術(shù)

綠色化工技術(shù)是指在綠色化學(xué)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的從源頭上阻止環(huán)境污染的化工技術(shù)。綠色化工技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用為化學(xué)和化工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保目標(biāo)提供了技術(shù)解決方案，對(duì)適應(yīng)當(dāng)前節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)要求有重要作用。

1生物技術(shù)

生物技術(shù)是指根據(jù)工程學(xué)、生物學(xué)及化學(xué)基本原理，利用生物催化劑完成物料加工，生產(chǎn)有用物質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)的主要特點(diǎn)為可最大限度利用不同的自然資源，減少能源消耗和污染，為清潔生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供助力，并且還能制備采用一般化學(xué)技術(shù)很難或根本無(wú)法制備的產(chǎn)品。目前對(duì)生物技術(shù)進(jìn)行的分類(lèi)主要有下列四種：第一種是作為主導(dǎo)的基因工程;第二種是作為基礎(chǔ)的細(xì)胞工程;第三種是作為條件的酶工程;最后一種則是作為關(guān)鍵的微生物發(fā)酵工程。其中，基因工程還可稱(chēng)之為遺傳工程，以基因重組技術(shù)為核心，按要求將目標(biāo)DNA片段利用工具酶于離體狀態(tài)下進(jìn)行拼接、剪切與組合，然后利用宿主主細(xì)胞實(shí)現(xiàn)復(fù)制與標(biāo)定，以此實(shí)現(xiàn)生物特性的改性，得到目標(biāo)性狀的產(chǎn)品[1]。

2催化技術(shù)

催化劑作為化學(xué)工藝的一個(gè)重要基礎(chǔ)，使很多化學(xué)反應(yīng)在工業(yè)中得到應(yīng)用，現(xiàn)在依然有很多化工產(chǎn)品都依靠催化反應(yīng)制得。對(duì)綠色化學(xué)而言，催化技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：通過(guò)固體催化劑合理應(yīng)用，使工藝過(guò)程達(dá)到簡(jiǎn)化，減少三廢排放;在合成化學(xué)中，可將大孔分子篩作為反應(yīng)催化劑;對(duì)于精細(xì)化工生產(chǎn)，通過(guò)不對(duì)稱(chēng)催化合成技術(shù)的應(yīng)用，可生產(chǎn)出光學(xué)純手性產(chǎn)品，以此減少對(duì)有毒原料的使用，并能避免有毒產(chǎn)物;借助茂金屬催化劑能對(duì)具備指定物理特性的高分子烯烴聚合物進(jìn)行合成;對(duì)于藥物合成，依靠超分子催化劑可實(shí)現(xiàn)分子記憶與模式識(shí)別;依靠生物催化法可將石油餾分所含金屬鹽、硫與氮去除，并減少有機(jī)合成三廢;就當(dāng)前的合成化學(xué)而言，電催化起到了至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗c環(huán)境的相容性更好;對(duì)于固定與移動(dòng)能源，通過(guò)催化燃燒可提供無(wú)污染的動(dòng)力[2]。

3膜技術(shù)

膜技術(shù)實(shí)際上是膜分離與膜催化的總稱(chēng)。若按化學(xué)組成，可將膜分成無(wú)機(jī)膜與有機(jī)高分子膜兩類(lèi);若按結(jié)構(gòu)，可將膜分成對(duì)稱(chēng)膜與不對(duì)稱(chēng)膜兩類(lèi)（其中，對(duì)稱(chēng)膜為單層膜，而不對(duì)稱(chēng)膜為多層復(fù)合膜）;而若按照用途，還可將膜分成分離膜與膜反應(yīng)器兩類(lèi)。對(duì)于膜分離技術(shù)，它主要具有以下優(yōu)勢(shì)：費(fèi)用與能耗較低，但效率高，基本無(wú)污染，且可以對(duì)有用的物質(zhì)進(jìn)行回收;而對(duì)于膜催化反應(yīng)，主要具有以下優(yōu)勢(shì)：可實(shí)現(xiàn)超平衡，使反應(yīng)更具選擇性，提高原料反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，從而減少各類(lèi)資源的消耗，降低排放。所有膜分離工藝均為純物理形式的分離，不僅沒(méi)有熱學(xué)性變化，而且也沒(méi)有生物性及化學(xué)性變化。另外，由于膜分離過(guò)程采用組件形式完成，所以不同組件適用不同情況，可靈活滿足不同生產(chǎn)要求[3]。

4高級(jí)氧化技術(shù)

該技術(shù)的基本原理為反應(yīng)過(guò)程中有·OH（羥基自由基）產(chǎn)生，其氧化能力極強(qiáng)，可對(duì)水中所有有機(jī)污染物進(jìn)行氧化，生成無(wú)害的水與二氧化碳。該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)為：反應(yīng)快速且過(guò)程可控，對(duì)幾乎所有有機(jī)污染物均可降解。然而，該技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)，如部分處理過(guò)程十分復(fù)雜，所需處理費(fèi)用較高，尤其是要消耗大量氧化劑，這也是這項(xiàng)技術(shù)無(wú)法得到大規(guī)模推廣的原因，只能在流量不大且濃度較高的污廢水處理領(lǐng)域使用。若按照使用的氧化劑與催化條件，可將該技術(shù)分成以下幾種類(lèi)型：

（1）化學(xué)氧化類(lèi)，即使用化學(xué)氧化劑進(jìn)行氧化，使廢水所含無(wú)機(jī)物及有機(jī)物被氧化成對(duì)環(huán)境和人體基本無(wú)害的物質(zhì)。

（2）化學(xué)催化氧化類(lèi)，以現(xiàn)有濕式氧化處理為基礎(chǔ)，通過(guò)添加催化劑來(lái)降低反應(yīng)需要達(dá)到的溫度和壓力，以此增強(qiáng)氧化能力，提高反應(yīng)效率，在降低成本的同時(shí)避免設(shè)備腐蝕。

（3）濕式氧化類(lèi)，基于高溫高壓環(huán)境，將空氣含有的氧氣作為氧化劑對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化，生成無(wú)害物[4]。

（4）超臨界水氧化類(lèi)，其原理為采用超臨界進(jìn)行氧化，使有機(jī)物分解。

（5）光降解類(lèi)，部分有機(jī)物在受到光的照射后會(huì)被氧化成一些中間產(chǎn)物，并最終生成水和二氧化碳等無(wú)害物。

（6）電化學(xué)氧化還原類(lèi)，采用電極使污染物發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，或通過(guò)電極生成強(qiáng)氧化劑，由強(qiáng)氧化劑對(duì)污染物進(jìn)行氧化還原。其中，前者為直接反應(yīng)，而后者則為間接反應(yīng)。

5微波技術(shù)

頻率在300MHz-300kMHz范圍內(nèi)的電磁波被稱(chēng)為微波，包括毫米波、厘米波與分米波。微波屬于內(nèi)加熱，有很快的加熱速度，一般僅需不超過(guò)1/10s的時(shí)間;除了加熱速度快，還能使受熱體系的溫度保持均勻，防止滯后;另外，微波不會(huì)污染反應(yīng)體系，是典型的清潔技術(shù)。

對(duì)于無(wú)機(jī)合成，這樣技術(shù)主要在燒結(jié)合成與水熱合成中應(yīng)用。其中，基于微波技術(shù)的燒結(jié)合成指的是將傳統(tǒng)熱源替換為微波輻照，微波被吸收后溫度快速升高，在加熱至一定程度后，開(kāi)始燃燒合成反應(yīng)，目前這項(xiàng)技術(shù)在合成陶瓷中應(yīng)用較多。由于加熱均勻且升溫快，還能對(duì)燃燒傳播進(jìn)行控制，所以對(duì)陶瓷焊接及加工均十分有利。而基于微波技術(shù)的水熱合成主要在金屬氧化物和磁性材料中使用。

對(duì)于有機(jī)合成，因采用微波技術(shù)可以加快反應(yīng)速度，尤其是采用無(wú)機(jī)固化物作為載體的基于微波技術(shù)的有機(jī)合成，不僅操作方便和簡(jiǎn)單，而且所用溶劑數(shù)量很少，反應(yīng)產(chǎn)物的分離純化難度低，產(chǎn)率很高。

6結(jié)語(yǔ)

總而言之，事實(shí)上綠色化工技術(shù)還有很多，限于篇幅，以上只提出了當(dāng)下比較主流的生物技術(shù)、催化技術(shù)、膜技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)和微波技術(shù)，通過(guò)對(duì)這些技術(shù)的應(yīng)用，能在滿足各項(xiàng)生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上，加快效率、降低成本、減少污染及排放。

參考文獻(xiàn)：

[1]李連峰，熊東，方磊，周峰.化學(xué)工程工藝中綠色化工技術(shù)應(yīng)用的幾點(diǎn)探究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020，40（10）：238-239.

[2]秦翠翠，馮巧，陳愛(ài)欣，徐麗敏，賈濤.化學(xué)工程與工藝中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用[J].當(dāng)代化工研究，2020（07）：120-121.

[3]黃棟學(xué)，熊照.化學(xué)工程與工藝中的綠色化工技術(shù)探析[J].現(xiàn)代鹽化工，2020，47（01）：42-43.

[4]井博勛，莒菲.淺議綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用[J].天津化工，2015，29（03）：10-11.