绿色化学及其相关工业应用的探讨分析

马晓园

摘 要:目前绿色化学概念引起越来越多重视,就绿色化学及其相关工业应用进行探讨,在重点介绍原子经济基础上,分析了无毒无害的催化剂、溶剂及化工原料相关研究工作,最后就绿色化学的工业应用进行总结,指出构建与实施绿色化工工程技术能够实现污染的源头治理。

关键词:绿色化学;工业污染;工业应用

中图分类号:F407.7文献标识码: B 文章编号:1005-569X(2009)08-0073-02

1 引言

绿色化学和化工设计首要考虑的是对化工过程和产品进行绿色设计,解决污染的问题,实现“零排放”。目前绿色化学的研究重点主要是围绕原子经济的化学反应过程、可再生的原料、无毒无害的催化剂、无毒无害的溶剂和环境友好的产品开展的。

2 原子经济的探讨

绿色化学的核心内容之一是原子经济反应,即充分利用反应物中的各个原子,既能充分利用资源,又能防止污染。“原子经济”概念最早是由美国Stanford大学的Trost教授提出的,并因此获得了1998年度“总统化学挑战奖”的学术奖。针对一般衡量工艺可行的传统作法,他明确指出应用一种新的标准来评估化学工艺过程,即原子经济和选择性两个概念,后者是考虑在化学反应中原料究竟有多少的原子进入到了产品之中。这一标准既要求尽可能地节约不可再生的原料资源,又要求最大限度地减少排放。原子经济的目标是在设计化学合成时,使原料分子中的原子更多或全部地转化成最终希望的产品中的原子。用原子利用率衡量反应的原子经济,原子利用率越高,反应产生的废弃物越少,对环境造成的污染也越少。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中,达到零排放。

3 无毒无害的催化剂、溶剂及化工原料

绿色化学研究的重点是寻找替代催化剂,或提高现有化学转化体系目标产物的选择性、转化率和使用寿命。目前化工产品的生产大多数采用生物催化与纳米催化技术,酶反应条件温和,控制容易,副反应少,环境污染小。

目前在传统化工生产和化学研究中大量使用的有机溶剂存在有毒、易挥发、易燃易爆等诸多缺点。当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物(VOC),其在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成,有的会引起水源污染。因此,需要限制这类溶剂的使用。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂己成为绿色化学的重要研究方向。

生物质(Biomass)是由光合作用产生的所有生物有机体的总称,生物质与矿物燃料相比更为清洁,它的使用不会带来环境污染,并且储量丰富用之不竭。据估计,作为植物生物质的最主要成分木质素和纤维素每年以约几千亿吨的速度不断再生,相当于500亿吨原油单位(标准油),人类目前的基本能源需求量却是97亿吨标准油。如果这部分资源能得到利用,人类相当于拥有了一个取之不尽、用之不竭的资源宝库。

4绿色化学的工业应用

随着时间的流逝,如今绿色化学过程合成和设计己从理论研究进入到化工实际应用,绿色化工的根本宗旨是在实现经济增长的同时,消除或尽量减少对环境的负面影响,它不仅是人们所追求的一种理想的生产过程,也是对传统化学工业过程进行改造,以达到人类、社会和自然界的高度和谐统一。绿色化学的工业应用大致包括清洁生产的绿色化学工业和环境友好的绿色化工产品。

清洁生产持续地将一个综合预防性环境战略运用于生产过程和产品,以减少对人类和环境的危害。它既可满足人们的需要,又可合理使用自然资源和能源,是保护环境的生产方法和措施。由此可见,清洁生产是经济效益、环境效益和社会效益的统一,此概念涉及化工生产全过程和化工产品整个生命周期全过程,对绿色化工生产而言,清洁生产旨在减少在产品整个生命周期中对人类和环境的影响,清洁生产和绿色化学追求的目标是基本一致的。

总之,结合国家战略需求,针对重污染精细化工过程,构建与实施绿色化工工程技术,加速对传统化学工业及其工艺流程的绿色技术改造与创新,提高资源利用率,实现污染的源头治理,从而实现社会生产、生活绿色化,营造绿色和谐环境,是当今人类面临的重大挑战与机遇。清洁生产的绿色化工己经成为未来化工发展的必然趋势,也是实现资源、环境、经济、社会全面协调可持续发展的必由之路,它向我们昭示着绿色经济的来临。环境友好的绿色化工产品是指节能、节水、低污染、低毒、环保、可回收的一类化工产品,它也是绿色科技应用的最终体现。设计、生产和使用环境友好产品是绿色化学的一个重要方面,这种产品在加工、应用及废弃之后均不会对人类健康和生态环境产生危害。

面对全球垃圾资源与日俱增而天然资源日渐枯竭的残酷现实,现在人们比以往任何时候都更加关心起那些固体废弃物,构建实施绿色循环系统工程技术,从而获取绿色循环材料,如再生纸、再生塑料、再生橡胶、再生纤维、再生金属等,是当今绿色化学函需解决的重要课题。近年来,随着国际舆论以及中国决策者对“民生”和“三农”问题的不断倾斜,关于农业化学污染问题也正日益得到前所未有的重视。绿色化学在农业中的应用就显现出了化学家们的高度社会责任感和战略眼光。我国农用地膜覆盖面积居世界第一位,考虑普通塑料薄膜的替代—可降解塑料是必然的选择。目前这一领域已取得令人满意的进展,现已投产的共聚型光降解塑料基本可以解决白色污染问题。

参考文献:

[1]张红梅. 日本化学工业:“绿色”创新求发展[J]. 中国石化, 2009(5).

[2]李红菊. 现代催化技术在绿色化工生产中的应用[J]. 化工生产与技术, 2008,15(6).