馮佳軒，周 川

（白銀中天化工有限責(zé)任公司，甘肅白銀 730600）

我國在最近幾年里的發(fā)展十分迅速，經(jīng)濟實力不斷增長，老百姓的生活水平得到了前所未有的提高。在生活水平提高的同時，公民的整體素質(zhì)也在提升，人們對環(huán)境保護變得更加重視，環(huán)保意識的增強促使人們更加積極去尋求環(huán)保無害的科學(xué)技術(shù)?；瘜W(xué)分析的整個過程是一個化學(xué)物質(zhì)排放的過程，化學(xué)分析相當(dāng)于一個排放源，對化學(xué)物質(zhì)進行排放處理，在綠色分析技術(shù)被應(yīng)用以前，原來的樣品處理技術(shù)是十分落后的，對排放物的簡單處理是不符合綠色生產(chǎn)原則的，通常會有大量的具有污染性的廢氣、廢水、廢酸被排放到自然界中，周圍環(huán)境逐漸受到危害，進而導(dǎo)致化工分析人員的身體健康受到很大的威脅。這種處理方式與環(huán)保理念背道而馳。近些年，通過不斷探索，綠色技術(shù)不斷展現(xiàn)，綠色化學(xué)分析逐漸興起，綠色化學(xué)分析現(xiàn)已成為綠色化學(xué)學(xué)科的重要組成部分。綠色化學(xué)分析可以減輕化工生產(chǎn)中所帶來的污染，減少化學(xué)工藝對環(huán)境所產(chǎn)生的不良影響，已經(jīng)成為分析化學(xué)主要的發(fā)展方向。

1 綠色化學(xué)在生活中的應(yīng)用

1.1 綠色化學(xué)應(yīng)用于洗滌劑

人們?nèi)粘Ｉ钣玫降南礈靹┰诠I(yè)生產(chǎn)中需要保證其性能和經(jīng)濟效益，除此之外，必須對環(huán)境質(zhì)量有所保障。一般來說，其表面活性劑是否對人體有傷害，排放到自然環(huán)境中能否造成污染是最值得關(guān)注的問題。在綠色化學(xué)中，研究其分子的結(jié)構(gòu)和性能并對其進行設(shè)計，力求生產(chǎn)出的洗滌劑使用效果良好、對人體無害、對環(huán)境友好。新型綠色表面活性劑的研發(fā)是現(xiàn)在各大生產(chǎn)商的主要目標。在制造新型綠色表面活性劑時應(yīng)當(dāng)增加烷基多苷、醇醚羧酸鹽、脂肪酸甲酯磺酸鈉、脂肪酸甲酯乙氧基化物、葡萄糖酰胺等原料的用量。

1.2 水處理中的綠色化學(xué)

如果能將一次性直流的冷卻水循環(huán)使用，將會極大節(jié)約水資源?？梢酝ㄟ^在冷卻水中加入穩(wěn)定劑，使其變成循環(huán)冷卻水，將綠色化學(xué)應(yīng)用于其中，新型緩蝕劑是用鉑酸鹽代替原來的鉻酸鹽和重鉻酸鹽，用脂肪胺代替芳香胺，緩蝕劑的毒性就會極大降低，排放到自然界中也不會造成很大的污染。用聚天冬氨酸代替有機磷酸鉻和磷酸鹽也是綠色環(huán)保的方法。生活污水和工業(yè)排放的污水在經(jīng)過綠色處理后，雖不可飲用，但可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這樣的水稱為中水。水資源越來越緊張，通過綠色化學(xué)處理過的中水漸漸地被重視，在我國北京、上海等地先后建成了具有一定規(guī)模的中水生產(chǎn)裝置。

1.3 有機物合成中的綠色化學(xué)

原子經(jīng)濟的概念是美國一位著名的有機化學(xué)家Trust 最先在1991年提出來的，認為有機物的合成中將每一個原子都利用起來，這種最大限度的原料利用所合成的才是高效有機物，每一個原子都與目標分子相結(jié)合，就能夠?qū)崿F(xiàn)零排放。目前在部分大型工業(yè)品中已經(jīng)能夠得到應(yīng)用，如氫甲?；磻?yīng)、Ziegler-Natalie 聚合、從丁二烯和氫氰酸合成己二腈等都是原子經(jīng)濟性反應(yīng)的典范，如圖1所示。

圖1 原子經(jīng)濟的舉例

1.4 能源中的綠色化學(xué)

生物物質(zhì)如果可以作為化學(xué)反應(yīng)的原料和能源，那么將極大推動綠色化學(xué)的發(fā)展，全球光是綠色植物每年可以產(chǎn)生的碳氫化合物就能夠達三百億t 以上，換算成可用能源相當(dāng)于八萬億t 煤或八百億t 石油，這些生物物質(zhì)在自然界中是十分容易被降解的，對環(huán)境保護不會構(gòu)成威脅。淀粉和纖維素降解后的產(chǎn)物是葡萄糖，經(jīng)過細菌和酶的催化后，能夠得到所需的化學(xué)物質(zhì)。Texasa&m 大學(xué)的Holtzapple 教授用石灰消化處理廢棄的生物物質(zhì)，再發(fā)酵后能夠得到所需有機化學(xué)物質(zhì)。

2 化工實驗室中的綠色分析技術(shù)

2.1 樣品前的綠色分析技術(shù)

在化學(xué)生產(chǎn)中，起始原料是重要的一部分。把這一要點做好，那么綠色分析的工作就做好了一半，這一環(huán)節(jié)可以用到很多的先進技術(shù)，包括微波消解、萃取、超臨界流體的萃取等。關(guān)于微波萃取，自然界的所有物質(zhì)都有著自己獨特的特點，所以不同的物質(zhì)擁有著自己特定的介電常數(shù)。微波可以加強萃取，利用介電常數(shù)的不同引起的對微波能量吸收的不同，把熱能以各種強度向周圍傳遞，反應(yīng)基礎(chǔ)原料會有選擇地吸收能量，就可以萃取出來想得到的物質(zhì)，在這樣的操作中，所用到的一些設(shè)備是至關(guān)重要的，要用到微波萃取設(shè)備和能夠控制溫度的配件，極性溶劑對于萃取來說也十分重要，需要聚四氯乙烯為材料制成的制樣杯或樣品杯。這種先進的方法和原來傳統(tǒng)的方法相比，使用微波萃取技術(shù)所需要用到的萃取設(shè)備更為簡潔，但是萃取效率卻是高效的，應(yīng)用范圍十分廣泛，它的優(yōu)點有很多，節(jié)省能耗、測定過程迅速，并且污染極小。

將樣品置于微波磁場之中，在很高溫度下再加上超高壓力的作用對樣品進行消解，氧化劑的氧化能力一步步地增強作用于樣品之上，樣品表層被作用之后會出現(xiàn)裂痕，不斷將新的接觸表面展現(xiàn)出來，樣品的消減速度加快，所用的化學(xué)試劑也能最大程度地減少，節(jié)約用量，節(jié)省消減所用時間，這是微波消解處理技術(shù)的巨大優(yōu)勢。最后的超臨界流體萃取也具有良好的效果，它所利用的是超臨界流體的溶劑性能，能夠?qū)⑻囟ǖ哪康某煞诌M行分離，將其提取出來[5]。

2.2 分離富集技術(shù)的運用

分離富集技術(shù)是一項重大的技術(shù)，在化工實驗室中是不可或缺的，分離富集技術(shù)也是一項良好的化學(xué)綠色分析技術(shù)，固相模萃取技術(shù)和固相微萃取技術(shù)都是屬于這項技術(shù)范疇。關(guān)于固相模萃取技術(shù)，是由液至氣把水相的物質(zhì)萃取成為氣相，萃取的過程一定要嚴格把關(guān)，載氣流的順序是十分重要的，它最開始要穿過的地方是水相，水相中有纖維膜細管浸入，載氣流就是從這里面通過，緊接著通過的部位是氣相色譜儀，在這個過程中，載氣流向纖維細管中一步步前進，帶入到吸附單元中進行富集，吸附完的最后一步就是進入到分析單元中進行分析。分離富集的技術(shù)功能對揮發(fā)性非極性和半揮發(fā)的有機物綠色分析十分起作用。

在20世紀下半世紀有很多的科學(xué)技術(shù)興起，固相萃取技術(shù)在20世紀的70年代被眾多科學(xué)家開發(fā)出來，所需化學(xué)樣品兩個不同相之間有著不同的分配差別，如固相和液相之間各有各的分配系數(shù)，如果所需要的是液體樣品，可以通過過濾的方法，讓樣品原料經(jīng)過固體吸附裝置，那么不需要的固體成分就會被吸附去除，需要得到的被測樣品就會不斷富集。

固相吸附劑有三類，這三類分別是極性、非極性、離子交換的三相，隨著這項技術(shù)的不斷完善，原來傳統(tǒng)的液體和液體的萃取方法已經(jīng)被其完全取代，固相萃取技術(shù)不斷進步，能夠應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。到了20世紀90年代，一項新的技術(shù)被開發(fā)出來，這就是固相微萃取技術(shù)的誕生，這項先進的技術(shù)集濃縮、萃取、解吸為一體，是一套完善的化學(xué)樣品處理技術(shù)。

固相微萃取技術(shù)有著更加優(yōu)秀的地方，比起那些傳統(tǒng)的萃取方法，固相微萃取技術(shù)的靈敏度更高，裝置的體積更小，可以節(jié)省空間，使用過程的周期也很短暫。直接萃取的方式較為簡單，對氣體樣品很適用，但是也可以用來萃取純度比較高的液體樣品。頂空萃取的處理方式較為復(fù)雜，一般固態(tài)的樣品和純度不高的液態(tài)樣品都用此種方法，且十分適用。這項技術(shù)的運用，使環(huán)境樣品中易揮發(fā)的有機化學(xué)物質(zhì)的測定得到了很好的技術(shù)保障，在固體、液體、氣體等各種各樣的樣品分析中被深度應(yīng)用，應(yīng)用范圍也越來越廣。

2.3 測試分析技術(shù)的運用

要做到全面的綠色分析，化工工藝生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)都要緊跟步伐，在化工實驗室中有很多的地方都需要進行完善，測試技術(shù)綠色分析也應(yīng)當(dāng)努力做到位，現(xiàn)在所用到的最主要的三項可行先進測試技術(shù)分別有X 射線熒光技術(shù)、近紅外以及頂空氣相色譜分析三項技術(shù)，它們各有各的特色，這些測量技術(shù)很大程度地改變以往化學(xué)分析技術(shù)，使這些技術(shù)的運用逐步靠近綠色分析，在提高了工作效率的同時，也除去了化工實驗室所帶來的污染問題，使化工工藝的質(zhì)量不斷攀升。接下來將簡要闡述X 射線熒光技術(shù)和近紅外與頂空氣相色譜技術(shù)兩大技術(shù)的應(yīng)用原理。

（1）技術(shù)的優(yōu)點是重現(xiàn)率高，測量速度快，測量范圍大，測量的精準性十分高，樣品在受到各種高能離子源和紫外線的同步照射時，所要測的樣品中的元素出現(xiàn)的特征是X 線特征，給予一定適宜的條件，就能發(fā)現(xiàn)X 線的強度和樣品中的元素含量呈某種可觀察到的線性關(guān)系，把握這種關(guān)系，就能更加直接地對樣品進行定性定量的分析。這樣的分析方法，在過程中沒有任何原料的消耗，沒有任何污染物的產(chǎn)生，便能清晰地掌握樣品分析的理論依據(jù)。

（2）近紅外技術(shù)的原理是利用分子振動中的非諧振性，通過這種振動，使分子從基態(tài)躍遷至高能態(tài)，這種現(xiàn)象記錄為含氫基團合頻與倍頻吸收，這種吸收強度是十分微弱的，樣品可以不用稀釋，直接利用原來的樣品進行測定分析，利用這個優(yōu)點還能對固體粉末實施漫反射的分析。這樣的分析方法預(yù)處理是十分簡單的，在預(yù)處理過程中的優(yōu)點是除去了預(yù)處理中廢液、廢渣的揮發(fā)導(dǎo)致的環(huán)境污染問題，在對樣品進行分析的同時是不能將樣品進行損壞的。

近紅外技術(shù)已經(jīng)得到極大推廣，在化工工藝中廣受好評。與近紅外技術(shù)相對應(yīng)的是頂空氣相色譜法，它是用密閉的容器來盛裝所測的易揮發(fā)樣品，將整個容器至于恒定溫度的環(huán)境之中，頂部的氣體會與所測樣品達到一個平衡狀態(tài)，將頂部的氣體取出進行色譜分析，通過這種方法，就會知道原樣品中易揮發(fā)的物質(zhì)的組成含量，水質(zhì)、食物、生物材料的樣品分析都離不開頂空氣相色譜技術(shù)的應(yīng)用。

3 結(jié)語

我國的經(jīng)濟在持續(xù)地增長，各個項目的產(chǎn)業(yè)都在進步，化工作為一項重要產(chǎn)業(yè)，其規(guī)模不斷擴大。如果僅僅只擴大規(guī)模，而不改進生產(chǎn)流程，那么工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)所帶來的后果是極其惡劣的，長久下去是很難挽回頹勢。只有將綠色環(huán)保的理念貫徹到底，在國家政策的帶領(lǐng)下，實行可持續(xù)發(fā)展的方法，在化工工藝的生產(chǎn)中有效控制有害有毒物質(zhì)的釋放，降低生產(chǎn)對環(huán)境質(zhì)量的威脅性，才能成為新時代生產(chǎn)先鋒?；せ瘜嶒炇抑?，將綠色分析應(yīng)用到底，給環(huán)境和人員健康做好維護，綠色分析已經(jīng)成為現(xiàn)代化學(xué)分析發(fā)展的主要方向，是環(huán)境友好的重要因素。