绿色化学发展方向探析

吴乌兰

(通辽职业学院,内蒙古 通辽 028000)

引 言

绿色化学强调的通过可持续发展的绿色手段减少产生对自然环境有害的物质的产生，通过科学的生产方法减少有害的化学原料、催化剂、溶剂和化学试剂的使用，有效地保护环境，实现绿色经济化生产和可持续发展。绿色有机化学在工业生产中具有十分重要的作用，能够带来较高的环境和社会经济效益，避免有机化学对自然环境造成的危害。通过绿色化学技术能够实现绿色化学工业科学、技术与经济社会的相互衔接联系和相互作用，是绿色化学工业科学高度融合发展以及经济社会快速发展的必然产物，对绿色化学本身而言也是一个新发展阶段，有利于我国工业环境的有效保护。

1 绿色化学的背景及理念

近年来，我国的自然环境遭受到了严重问题，全球气候变暖、大气污染、臭氧层结构遭到破坏等社会问题不断涌出，其中大多数的环境问题都跟化学污染有着密切关系。在化学家进行实验或研究的过程中，总是不可避免地合成一些物质，在这些有机化合物中，有些对我们的健康无害，而另一些则可能会对其他人类和自然环境资源造成巨大损害，这些药物都具有很多的不确定性。此外在现代工业生产中，难免会合成出来一些对环境有害的物质，这也是工业生产所不能避免的。据不完全资料统计，截至目前，我国每年处理产生的有害固体废弃物高达四亿吨，工业化学生产的废弃物对自然环境和人们的身体健康产生了非常严重的影响，并构成严重的威胁。绿色化学在解决生态环境问题方面具有十分重要的作用，绿色化学技术具有生态环境安全无害、环境友好、清洁环境的特点，即通过减少或有效消除对危害人类健康、生态环境等有害物质的生产，提升化学原料的使用安全性、工艺生产过程的安全节能性、反应的高层次选择性和化学产物的生态环境友好性，促进化学反应原子经济性的发展，有效保护生态环境，促进绿色化学的发展和进步。

2 绿色化学的原则

绿色化学具有12条原则，主要可以概括为：1) 预防环境污染，预防废物。2) 原子经济性，力求尽可能提高合成直收率。3) 无害化学合成。4) 设计安全高效低毒化学品的使用。5) 使用安全溶剂和助剂。6) 提高能源经济性。7) 使用可再生原料。8) 避免和减少衍生物生成。9) 开发新型催化剂。10) 降解设计，功能终结之后，不会残留于环境。11) 预防污染中的实时分析。12) 防止意外事故的安全工艺。

3 绿色化学的发展趋势

3.1 原料的绿色化

原料的绿色化选择，特别是有机生物质化学原料的绿色选择是降低有机化学反应过程对自然环境影响的一个有重要意义的研究方法。科学家正在将天然植物油成分转化成作为天然生物油的柴油用以替代从天然石油中成分衍生而制出的生物柴油，玉米的浆液也可以用来作为玉米青霉素的起始发酵剂，青霉素又同样可以用来作为去甲羟氨苄青霉素的主要起始化学原料，用透明的乙烯聚合物的薄膜进行捕获，或用太阳能的辐射曝光等用来代替其它有着抗致癌化学作用的生物二溴氯丙烷，也可作为人工土壤的氧化熏蒸剂和用于杀虫的线虫杀菌剂，用来有效提高氧化土壤温度和分豳，以催化葡萄糖酶作为起始原料，通过聚糖酶催化反应也同样可以加工得到苯环己二酸、邻和酸及对苯二酚等有机化工产品。尤其是以己二苯基酯为主要原料加工制造的苯基己二酸酯已取得了显著性的进展。用于微生物和其他农业化学废料多酚和糖类化学物质联合制造的新型多糖聚合物中还具有抑制生物活性降解酶的功能[1-2]。

3.2 提高烃类氧化反应的选择性

烃类中的选择性氧化在我国化工中一直占有一个极其重要的应用地位。烃类化学选择性反应氧化为强烈的放热催化反应，目的是其产物大多数都是一种热力学上不稳定的中间烃基化合物，在催化反应稳定条件下很容易被进一步通过深度放热氧化而成为混合二氧化碳和混合水，其化学选择性程度是各类催化反应中最低的。这不仅直接造成自然资源严重浪费和生态环境严重污染，还给化工产品的原料分离和加工纯化利用带来很大困难，使政府投资和企业生产成本出现大幅度上升。所以，控制烃类氧化选择反应进展深度，提高主要目的烃类产物的氧化选择性仍然是目前烃类产物选择氧化反应研究中最具技术挑战性的一大难题[3]。

3.3 催化剂的绿色化

绿色化学在综合使用固体均相活性催化剂技术方面已经有了新的技术发展，均相催化剂因其易于加热分离，可反复混合使用，是目前实现绿色氧化和节能还原的重要关键技术之一，除了直接地控制各均相催化剂之外，均相催化剂的综合使用也是目前实现生物可持续循环绿色催化的重要技术手段。此外，研究者还从对高分子筛、杂多酸、超分子强酸等新一代催化剂的材料技术入手，大力发展采用固体烷基酸为液相烷基酸的催化剂，其中一种采用新型的高分子材料筛作为催化剂的三氯乙苯液相烷基催化材料技术较为成熟，其材料选择性高，且使用寿命长。水溶性化合金属有机化合催化剂的化学应用也很多，如许多加氢缩合反应，烯烃氢甲酰反应、氢氧酸氰化缩合反应、烷基化缩合反应、偶联催化反应等都可以用到作为水溶性有机化合金属中的催化剂[4]。

3.4 溶剂的绿色化

当前广泛使用的有机溶剂主要是一种挥发性强的有机化合物，其在大量使用溶剂过程中有的可能会直接引起附近地面水和臭氧的快速形成，有的甚至会直接引起其他水源的污染。因此，减少有机溶剂的大量使用，改进生产传统的有机溶剂，选择对生态环境健康无害的有机溶剂以及研究开发各种无溶剂有机反应物将是当前绿色环境化学的重要学术研究课题领域。目前，越来越多的化学反应正广泛使用如超临界溶解流体、离子溶解液体、水或其他无溶剂水等条件液体来将其作为溶解反应物的媒介，用水液体作为溶剂能够有效降低对生态环境的直接危害和健康的不良影响，并且在我国化工原料产业快速发展中已经取得了较好的应用效果[5]。

3.5 新研究方向的开辟

非离子型的液体化学作为一种新型的天然绿色有机溶剂，由于其特殊的化学性质逐渐受到各国化学家的广泛青睐，取得了长足的研究发展，一些较为典型的非离子型极性液体对金属有机物、金属极性有机化合物和金属无机化合物都具有较好的溶解性，离子型液体的溶解性与其阳离子和阴离子的溶解特性密切关联相关，阴阳离子对于非离子型的液体溶解性的变化影响较大，随着非离子极性液体的季铵阳和阴离子侧面的链变大，即非离子极性的侧链增加，正辛烯的溶解性随之逐渐增大。有些经过离子化的液体还可以具有很强的酸性，可以真正实现绿色化学。

4 结语

如今，绿色化学在社会发展中逐渐占据着不可替代的地位。从环境的角度出发，发展绿色化学，能够实现零污染、零排放的标准，并且还能够从根本上解决各种废弃物和化学物质对自然环境所造成的危害，从而能够与环境建立友好和谐的关系，实现可持续的发展。在今后的社会发展过程中，发展绿色化学具有十分重要的作用，能够有效减少化工生产过程中有害物质的产生，避免对自然环境和人们身体健康造成威胁，我们要大力提倡发展绿色化学的理念，在保证经济效益的基础上，还要能够促进化工产业的发展，为实现良好生态环境和社会的进步贡献力量。