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工業是國民經濟的基礎,隨著社會經濟的不斷快速發展,對于工業生產也提出了更高的要求。然而,當前我國工業發展面臨著資源價格飛漲,環境污染日益嚴峻的情況,這也使得全社會對于工業生產越來越關注。怎樣有效的處理好工業污染物,防止其對環境的二次污染,怎么有效的利用好數量龐大的生活廢品,是當前許多學者都在研究的問題。綠色化學工程是在社會迫切需要的情況下誕生的新型項目,這個項目的目標是:對日常化學生產當中的一些資源浪費及環境污染進行有效的處理,從而使得化工污染得到有效緩解,化工生產過程中的資源浪費得到很大的改善。
一、綠色化學工業的概念
綠色化學又被稱為無污染化學,以此為理念而開發出的技術就是綠色化學工程技術,采用化學原理從根本上降低化學工業對環境造成的破壞。化工業發展的基礎是綠色化學工程,它已成為了未來化學工業發展方向的重要研究目標之一,綠色化學具有以下兩種特性:首先,綠色化學的根本思想在于保護環境,使自然資源可持續發展,讓人與自然之間的關系和諧,人們對環境造成的破壞促使了對綠色化學的研究;其次,綠色化學是將環境改變的技術,發展下的綠色化學技術以逐漸可以應付各種環境下對自然的破壞。從根本上來說,綠色化學是預防環境污染;而環境化學則是對污染后的環境進行改善和治理。兩者之間是根本不一樣的,在最終目的上也是千差萬別的。
目前,對綠色化學進行研究的重要發現和實踐活動為綠色化工技術。基本原理是采用原料中的原子進行轉化,這就使化學工業在進行工作時不會產生污染物,達到對化學工業污染物的零排放。并且,在進行化學工業工作時,不使用任何具有危害性和毒性的原材料,這樣可以生產出對環境不造成破壞的產品。這種技術目前處于理論狀況,但是在眾多科研人員的努力探索下,還是可以逐漸實現此種設想的。
二、綠色化學工程與工藝的開發
在傳統化學的生產過程中,在有毒、有害物質的處理上存在較為嚴重的滯后性,因此導致化學工藝一直處于被動生產。應用這樣的化學工藝對污染物進行處理無法取得理想的效果,資源優化也無法得到有效實現。化學工藝的應用不但導致化學生產污染物成本提高,還導致污染物處理效率嚴重下降。綠色化學工程的應用可有效彌補傳統化學工程中存在的缺陷,其通過對相關科學技術及先進方法的利用,對化工生產相關污染物進行除塵、脫硫等處理。綠色化學工程與工藝具體實施方法主要有以下幾種。
(一)采用綠色化學原料
在化工生產工藝及具體流程中,化學生產原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統化學工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗,同時還導致污染物的排放量大大增加,加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中,可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中,可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中,這些原料僅會產生一定量的氫氣,而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
(二)提高化學反應的選擇性
在化學工程的物質反應中,化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中,合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高。對化學反應產生影響的因素有很多種,反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生,所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質,因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中,應用新型的反應形式,這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高,同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
(三)使用無毒無害催化原料
隨著化學工業發展速度的不斷加快,將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經成為促進工業可持續發展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中,可有效加快反應速度,縮短法寧時間。所以,在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發展的重要前提條件之一。目前,我國相關部門已經高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發和研制,化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率,降低能源消耗量,同時也可減少環境污染。
三、結論
化學工程與工藝的發展不僅影響著現代社會的發展,而且有助于環境友好型社會的構建。當前世界面臨著資源和能源的短缺,社會經濟的發展不能以犧牲環境為代價,這就需要化學工程與化學工藝共同發展,滿足我國資源節約和環境保護的需要。化學工程與工藝的行業領域需要積極配合國家提出的可持續發展戰略。轉變可持續發展的概念。重視化學工程與工藝發展的環保性,轉變傳統的化學工程與工藝,減少環境的污染,積極開發新能源,走環境友好型道路。
參考文獻
引言:對于化工來說,其是促進社會和物質文明發展的關鍵,并且為人類做出了非常大的貢獻。與此同時,環境污染問題也日益嚴重,這樣就需要采取相應的措施進行解決。而綠色化學工程與工藝是利用科學有效的方法和材料等進行處理,不僅大大提升了生產的利用效率,還很好的解決了存在的污染問題,因此,其對化工節能就有很大的促進意義。
1.綠色化學工程與工藝概述
1.1 綠色化學工程與工藝的重要性
目前很多我們生活中需要用到的物品都有賴化工生產流程,傳統的化學工程與工藝中往往對于綠色化學不重視,生產過程中只是注重結果,短期內或許能收獲相應的產品及利益,但從長遠來看,很多化工生產工藝流程在生產過程中對環境造成很多污染,有的污染對環境的破壞是不可逆的,后果可想而知。隨著人們環保意識的加強,近年來綠色化學工程與工藝越來越被人們提倡,這樣的方式采用一種更科學更自然的方式實現化工生產,仍然能通過有效途徑得到最后的目標產品,但大大降低了生產工藝對于環境的污染與破壞,同時很好的促進了化學工藝的節能,也實現了可持續發展的要義。
1.2 綠色化學工程與工藝的基本原則
綠色化學化工在世界范圍內的原則相對一體,主要涵蓋下列幾方面。(1)在反應過程的源頭上減少甚至根除廢棄物的產生,而不是在廢棄物產生之后再對其進行凈化處理。(2)產品進行設計時,盡量做到原料利用率最大化。(3)產品進行分析時,在考慮生產效率的同時使原料和產品的毒性降低。(4)對于析出劑和溶劑等輔助物,盡量少用或選擇使用無害產品。(5)減少生產過程中能量的損耗及其對環境的影響。(6)除了考慮經濟和技術的因素,生產原料盡量選擇可回收的加工原料。(7)盡量避免生產過程中產生不必要的化學衍生物。
2.化工企業節能減排的措施
通常情況下,大型化工企業在生產過程中往往會消耗大量的煤炭、石油和一些化工原材料,最終排放出大量的“三廢”,也只有通過不斷循環市場經濟,才能夠促進化工企業在國內市場的發展,并取得一定的市場優勢。而目前化工企業應該在節能環保的基礎上促進經濟發展,其方法主要有以下幾點:(1)加大化工污染這方面的技術、資金投入力度,對污染問題進行全面的控制。(2)針對化工生產項目使用先進的節能減排生產工藝,控制好化工原料,進而從源頭上對污染問題進行防控。(3)創建綠色的化工生產鏈條,實現節能減排技術集中化處理。(4)全面提高企業職工的綠色減排意識,從自身出發做好環境保護工作。
3.綠色化學工程與工藝的合理開發
3.1 綠色化學原料的合理運用
在化工生產工藝及具體流程中,化學生產原料是起著決定性作用的主要因素,在傳統化學工程中,所用原料大部分為不可再生能源。采用這些原料不但大大提高國家不可再生能源的消耗,同時還導致污染物的排放量大大增加,加重生態環境污染程度。將綠色化學原料作為化工生產材料是綠色化學工程重要研發內容之一。在化工生產過程中,可使用綠色化學物質、自然物質等無染污、可再生的化學原料。典型的綠色化學原料主要有蘆葦、苞米桿、纖維植物等。將這些作為原料投入到化工生產過程中,可使其轉化為酮、醇、酸類等多種化學品。在整個轉化反應過程中,這些原料僅會產生一定量的氫氣,而不會有任何一種有害、有毒的物質產生。
3.2 提高化學反應的選擇性
在化學工程的物質反應中,化學反應作為必不可少的重要組成部分存在。所有化學原料的轉化均是需要化學反應才能得以實現。在化工生產過程中,合理選擇有效的化學反應形式可有效促進化學工程生產效率及質量得到提高[2]。對化學反應產生影響的因素有很多種,反應原料、環境、時間、特點等均會對化學反應產生不同程度的影響。在化學生產過程中應用最為普遍的反應形式為氧化反應。在氧化反應過程中會有大量的熱產生,所有化學原料均會在熱的催化作用下發生變質,因此會大大降低化學品的生產質量。在綠色化學工程中,應用新型的反應形式,這種新型反應形式為烴類氧化反應。這種反應形式的應用不僅可促進催化物反應催化能力得到提高,同時還可有效促進生產物同分異構反應時間增加。
3.3 使用無毒無害催化原料
從目前的現狀來看,伴隨著化工行業的不斷發展,合理運用化學反應成為了化工行業健康穩定發展的關鍵,而在進行化學反應的時候,催化劑的使用是非常關鍵的,既可以對反應速度進行加快,也可以對反應時間進行縮短,那么在進行化工生產中,要想確保綠色化工工程和工藝得到快速的發展,就要使用沒有毒害的催化原材料。同時現在我國有關部門對催化原材料的選擇和應用已經給予了高度重視,并且催化劑的開發、研究和制作在不斷增多,從而就促使在進行化學反應的時候,催化原材料有了很大的改善。此外,使用沒有毒害的催化原材料還能夠大大提高化學反應的效率,對能源消耗含量進行降低,也能夠很大程度減少環境的污染。
4.綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用
加強對綠色化學工程與工藝的研究是化學工程的一次全新探索與實踐創新,綠色化學工程工藝研究能夠將廢棄物的科滋控制在合理的范圍之內,實現化學工程的規劃化發展,與此同時也可以改善人民群眾生活環境,對構建環境友好型社會具有重要的現實意義。
4.1 清潔生產技術的合理應用
清潔生產技術的合理應用具有超高的價值,對化學原料進行無公害化的處理,以期最終達到合格生產的目的。清潔生產技術的使用可促使原料等到有效的利用,提升原料的使用效率,清潔生產技術最為常見技術例如脫硫技術等,化學生產加工不可避免將會產生一定廢氣,為了進一步降低廢氣對于空氣質量的污染,就需要進行脫硫處理。此外,除了清潔生產技術的研發外,當前自然發電技術也被賦予了更多的重視,在環境污染日趨惡劣下,自然發電技術受到的關注,利用風能等自然資源發電,可在生物工程中降低污染,并提高環境質量,以期實現資源有效利用。
4.2 生物技術的有機結合
在可持m發展理念推進下,生物技術也不斷得以升級,生物技術也可理解成為生物工程,其中包括生物化工以及仿生學兩部分。生物技術利用生物科技進行生產與加工,如常見的生物酶技術,生物酶是一種具有催化作用的有機物,該種有機物可具有超高應用價值,加之其污染系數較小,故此被廣泛的應用到各領域之中。例如紡織領域,通過氧化還原酶的作用促使衣物處于仿舊狀態等。生物技術的使用符合綠色化學工程工藝的要求,因此將生物技術與綠色化學工程工藝相互結合,可進一步的深人落實化學工程節能理念,并改變傳統化學生產工藝模式,共同打造綠色環保社會。
4.3 環境友好型產品的加工生產
綠色化學工程與工藝的主要發展目的之一即為為社會生產處環境友好型產品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無毒無害產品。通過綠色化學工程可以生產出與社會、自然環境發展相符合的友好型產品。綠色化學工程生產的出現在很大程度上起到了保護環境的作用。在社會生產、生活中,人們的購買的產品均為綠色產品,不僅有效保證了人們身體健康,同時也可促進社會健康、和諧發展。因此,在化工生產過程中,如能夠促進綠色化學工程與工藝對的優勢得到充分發揮,可有效降低生態環境的染污,促進國家自然環境和社會經濟得到可持續發展,對國家的長遠發展及社會的進步具有重要意義。
結語
通過上文對綠色化學工程和工藝技術進行系統分析可知,綠色化學工程對促進化學工業節能發展起到了重要助推作用,是實現化學工業節能減排發展目標的重要手段。現階段,開發和應用綠色化學工藝,已成為現代化學工業的發展趨勢和前沿技術,是建設環境友好型社會,實現可持續發展的關鍵。
參考文獻
[1]于賀.論綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用[J].科技與企業,2013,05:132.
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A
引言
當下,我國倡導節能理念之風日益興盛,在各類的生產活動中,環保的地位越來越高。國家政府出臺了一系列的規章制度來推行環境保護的實施,監察力度日益加大,打擊環境污染的力度明顯提高,相關的工作人員的努力也有了顯著的成效。長期以來,我國作為世界上的工業生產大國,工業發展速度之快令世人驚嘆。然而,與工業迅猛發展一起出現的還有環境污染的問題,這時,成功進入人們眼球的“綠色”理念就成為了當今時代下的主題,綠色化學工程的理念也逐步的興盛起來。
一、綠色化學工程興起的原由
1、綠色化學工程與工藝簡介
談起綠色化學工程興起的原由,我們就應該首先來了解一下什么是綠色化學工程。說到化學工程可能所有的人都并不陌生,它就是常常被人以簡稱來時常談論的化工。隨著新時代的發展,化學工程得到了廣泛的應用,與此同時,化學污染也成為了化學工程的代名詞,環境污染現象、資源浪費現象等等,都給社會發展背上了沉重的負擔。
而此時發展起來的綠色化學工程于工藝就是為了解決這一問題。綠色化學工程與工藝就是用化學的方法和技術去減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用和產生。從而提高環境的保護效率,增強資源的可持續使用的效率。綠色化學的理想在于不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物,不再處理廢物。
2、綠色化學工程和工藝的意義
隨著經濟的快速發展,人們的生活水平有了顯著的提高并增強,人們生活的步伐也明顯加快,化學生產也為人們所普遍接受并廣泛應用,但化工生產所產生的廢水、廢氣、廢物排放,會對環境產生嚴重的影響,甚至生產生活用水也受到了一定程度的污染,這些不合理現象的存在甚至會危害到人們的生命安全,長期生活在這樣環境下的人們的精神也會受到沖擊。
化學生產不僅要大量采集自然物資,還對自然環境造成影響,這是當今時代背景下所不能容忍的。政府的政策的出臺、監察機關的嚴厲執法、相關工作人員加快技術研究開發出環境友好產品就顯得尤其重要了,綠色化學工程與工藝也就成了未來化工生產發展的方向。
當化學工程逐漸的融入了“節能”的概念和“綠色”的概念時,化學工程的生產再也不是當初的污染的代名詞,綠色化學工程將保護生態環境和提高資源的利用率抬到實質,自然環境得到了有效的保護,原來只能廢棄的垃圾也做到了成功的再回收利用。這樣看來,綠色化學工程與工藝就成為了新時代所倡導的新詞匯,它成功的成為了保護環境資源的有效手段,而技術的進步,城市污染的減少,從而提升我們賴以生存的環境條件。
二、綠色化學工程與工藝的應用
根據當下的環境氛圍,我國綠色化學工程的開發和應用都有了一定的發展,從本質問題治理起來,俗話說:“射人先射馬,擒賊先擒王。”只有抓住了根本性的問題,才能夠真正的解決問題。現階段,我國的綠色化學生產體現在下面幾個方面。
1、選用無毒、無害化學原料
從化學原料的選擇入手,盡量選擇無毒、無害,并且可進行再生利用的化學原料來進行化學產品的生產和制作。對于化學產品來說,最根本的問題在于原料的選擇,它是影響著化學生產過程和生產工藝重要原因之一。綠色化學工程與工藝是以無毒無害的化學原料為基本原則,在化學工業生產的起始就采取了防治手段,并且,綠色化學工程與工藝采用可再生資源為開發原料,保證在化學工業生產過程中進行無污染操作。
2、采用綠色高效的化學催化劑
綠色高效的化學催化劑的使用是非常必要的。目前我國也正在積極的研究這樣技術,如采用綠色生物仿生催化劑。石油化工反應中烷烴氧化反應時碳氫鍵是相當惰性的,通常情況下需要苛刻的反應條件,如高溫高壓才能使之活化。采用新型的綠色生物仿生催化劑,能夠實現在溫和條件下對分子氧的活化,在烷烴的氧化反應中表現出很高的催化活性和選擇性,因而綠色仿生催化劑使用也是綠色工學工程與工藝所追求的方向之一。
3、提高化學反應的選擇性
采用先進工藝和使用選擇性高的試劑等手段提高化學反應的選擇性,可以降低成本,節約資源,減少環境污染。如石油化工中經常會發生的反應――如以上所說的烷烴類選擇性氧化反應,這一類反應具有強放熱性的特性,其目的產物不穩定,有時有些產品還具有異構體形式,在各類的催化反應中此反應的選擇性最低,采用選擇性高的試劑,提高反應選擇性,從而能夠獲得更多的最終產物。
三、綠色化學工程與工藝在化學工業節能中的應用
基于綠色化學工程與工藝下的化工產品的大量的使用,在一定程度上實現了我國的化學工業節能,就目前而言,綠色化學工程與工藝在國內已經得到應用領域主要有以下幾個:
1、清潔生產技術的應用
清潔生產技術也被稱為無害、無毒、無廢的綠色化技術、生活垃圾制沼氣技術、高效清潔的煤氣化技術、利用風能、太陽能等自然能發電技術等等,這些都利用了清潔生產的技術。清潔生產技術包括的范圍很廣,主要有以下幾種技術:生物工程技術,這其中有基因工程;輻射加工技術;綠色催化技術,這里有多種催化劑,都能阻燃并且無毒。清潔生產技術具有許多優點,其產品清潔無毒,不管是對環境還是對人體都是安全的。
2、結合生物技術的應用
生物技術領域包括有細胞、微生物和酶的技術范疇。它在化工領域的應用主要包括兩個方面,化學仿生學和生物化工。生物酶在生物體內作為一種催化劑具有高效性和專一性,廣泛參與到生物合成的各個過程。而在化學仿生學中主要是膜化學這一領域使用到生物技術。綠色化學工程與工藝部分采用了生物技術,使可再生資源合成化學品。早期的有機化合物原料多數直接來源于動植物,之后才發展到利用石油和煤炭作為原料。在綠色化學工程與工藝中,催化劑一般用的都是自然界中存在的酶或者是工業酶。酶與一般的化學催化劑相比,具有無污染、反應條件溫和產物性質優良等優點。
3、生產環境友好型產品
綠色化學工程的生產也可以生產出來符合社會發展的環境友好型的產品。它的生產的出現,在很大程度上做到了對環境的保護作用。在社會中,人們隨時隨地都可以買到放心的“綠色”產品,不僅維護了自身的健康,同時也是在為社會做著重大的貢獻,這樣一舉兩得的事情,若是真的能夠實現,對國家的發展和社會的進步影響的意義也是十分巨大的。
結束語
在綠色化學工程與工藝中采用無毒無害的原料,使用節約減排的生產工藝,采取清潔生產的技術,可以有效地使化學工業產品的破壞性降低,實現人與自然的和諧,達到產品與生態之間的互補。因此,開發和研究綠色化學工程與工藝是影響當代化學工業發展的決定性因素之一,成為了可持續發展的重要前提。
參考文獻
化學在人類發展過程中起著十分重要的地位,為人類的生存與發展提供了重要的物質保障。與此同時,化學生產帶來的各種污染問題同樣也給人類的生存與生活產生了嚴重影響,如何發展對人類健康和環境危害較小的生產工藝,成為化學家面臨的新問題,綠色化學由此得到發展。綠色化學與工藝是指利用化學技術和化學方法,減少或者消除對人類及環境有害物質的使用和產生,使化工生產與環境友好共存。
1 綠色化學與工藝在無機化工過程中的應用
1.1 綠色化學與工藝介紹
1.1.1 原子經濟理念下的綠色化學。原子經濟理念提出較早,其含義是:在化工生產過程中,應將化工原材料中的分子最大化的轉化為目標產物。雖然無機化工生產對社會經濟的發展具有重要影響,極大地推動了社會經濟的發展,但我們也應該清醒地認識到化工生產給環境帶來的危害。為此,應在化工生產和研發中,充分發揮原子經濟理念的作用,最大限度的將化工原材料轉化為目標產物,降低化工生產對環境和人體健康的危害。
1.1.2 原料的綠色化。化工企業在生產過程中,由于工藝需要,通常會在化工生產中使用氫氰酸、光氣等有毒原料,這些有毒原料在反應過程中會產生大量的有害物質,給作業人員人體健康帶來極大危害,同時也給環境造成了嚴重污染。為保護工作人員的人體健康,使環境免受污染,化工企業應在化工生產中盡可能采用無毒無害的化學物質。
化工企業在生產中使用酸、堿或有機化合物替代有毒化工原料,降低了化工生產的毒性,但酸、堿性物質腐蝕性較強,在反應過程中會產生高濃度的酸性氣體或堿性氣體,不僅腐蝕化工生產設備,縮短設備使用壽命,還會對作業人員身體造成嚴重影響,這也是應盡量避免的。綜上所示,化工企業應改進生產工藝,采用無毒、無害、無腐蝕性的化工原料,若必須要使用腐蝕性材料,應利用催化劑加快反應速率,降低反應條件,減少腐蝕性化學品對設備的危害。
1.1.3 溶劑的綠色化。化工生產過程中,需要使用大量的溶劑,其主要功能是反應介質、分離物質以及配置溶液等,部分溶劑會在反應后產生大量污染氣體,為降低溶劑在反應過程中產生有毒有害氣體,可使用綠色無污染的溶劑,如超臨界二氧化碳(CO2)。超臨界二氧化碳溶劑是指溫度和壓力達到臨界點以上的流體,具有與溶劑一樣的密度,而且具有氣體的粘度和傳質速度,該溶劑在化工生產反應中得到初步應用,已經取得了較為理想的效果。相對于其他傳統溶劑而言,超臨界二氧化碳具有無毒、不可燃,成本低等優勢,因此具有十分廣闊的發展前景。
1.1.4 可再生資源的利用。可再生資源生產化學產品是綠色化學未來重要的研究領域之一,也是無機化學企業未來發展的方向。可再生資源的使用不僅能有效緩解資源緊缺問題,還能將化工生產中產生的廢棄物變廢為寶。如化工生產過程中廢棄物經過處理后,可用于動物喂養、燃料燃燒以及其他用途,這主要是通過生物或農業肥料進行聚合物再造工作完成的。可再生資源的利用,提高了化工生產的環境效益,降低其成本,可有效提升化工企業的經濟效益和社會效益。
1.2 綠色化學與工藝應用實例
1.2.1 含汞廢液微電解處理工藝。汞在化工生產商有重要用途,同時該物質也是對環境和人體具有危害的一種金屬物質。上世紀五十年代日本水俁事件以后,世界各國開始加大了環境保護力度,并對工業廢水中汞污染問題的處理進行了深入研究。在電池生產工藝中,工業廢水含有大量的汞、鋅、錳等重金屬,對廢水中的汞進行處理是一個關鍵環節。雖然除汞的方法較多,但各類方法的特點不同,而且適合應用于電池廠工業廢水處理的方法并不多。較為常用的有混凝法處理工藝,該工藝是將三種重金屬轉化為氫氧化物或者氧化物污泥,從而達到降低污染物含量的目的。但該工藝在汞含量較高時難以達到量的處理效果,如某電池廠每天生產100t工業廢水,其中汞、鋅、錳的污泥含量大約為20-50kg,直接排放形成了巨大的資源浪費,同時還會污染環境。
新研發的微電解-混凝沉淀技術可用于電池含汞廢水處理工藝中,試驗結果表明,總含汞量低于1.765mg/L的工業廢水經過該工藝處理后,其總汞含量達到排放標準,而且汞基本富集于汞泥當中,有效避免了鋅、錳污泥的污染,為后期金屬的回收利用提供了便利;該工藝操作簡單,使經濟效益和環境效益得到了同步實現。
1.2.2 液相法芒硝制堿中苛化廢渣利用工藝。近年來,我國科研學者開始研究液相法芒硝制堿新工藝,并取得了顯著進展。該工藝主要分為兩部分,①通過加入中介質,將芒硝(Na2SO4?10H2O)轉化為質量分數為12%的高濃度Na2CO3溶液;②將得到的Na2CO3溶液中的溶質直接苛化為NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同時,產生大量的苛化廢渣,其主要成分是碳酸鈣(CaCO3),若將其棄掉,不但降低原料的利用率,而且還要占用大量的土地堆存,造成嚴重污染。
為解決制堿工藝中廢渣對環境污染問題,科研工作者在回收利用方面進行了較為系統的探究試驗。具體流程如下:第一步,廢渣成分分析,主要對苛化鈉組成進行分析;第二步,轉化,利用碳化法將廢渣中的碳酸鈣成分轉化為輕質的碳化鈣;第三步,碳化鈣的利用,試驗證明轉化后的輕質碳化鈣可廣泛用于冶金、有機合成、玻璃制造等制造工藝中,而且還能用于塑料、橡膠、油膜的填料。該處理工藝不僅減少了廢渣對環境的污染,還使原材料得到了充分利用,降低了燒堿和塑料等產品的生產成本。
2 結束語
無機化工生產與我國社會經濟發展密切相關,在促進經濟發展的同時,也帶來了一些問題,如環境污染問題以及人類健康問題,需要我們采取積極的應對措施。為促使化工生產能夠健康持續發展,減少對環境的污染,保障工作人員健康,應充分利用現代生產工藝進行生產,從原材料、溶劑、生產工藝等多個方面進行改進,實現無機化工的綠色化生產,確保無機化工能夠持久發展。
參考文獻:
關鍵詞:
綠色化學工程;工藝;化學工業節能;促進作用
在環境污染程度不斷加重、生態系統破壞越來越嚴重的新形勢下,加大環保保護力度、提高各種資源與能源的有效利用率,對于促進人類、經濟、環境等可持續發展有著重要意義。因此,深入了解綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用,是降低化工生產污染程度和減少資源浪費的重要途徑。
1綠色化學工程與工藝的合理開發
根據當前綠色化學工程與工藝的開況來看,其主要包括如下幾種:
1.1綠色化學原料的合理運用在化學生產工藝和相關流程中,化學生產原料的合理選用,在降低化學生產污染程度和減少資源浪費量上發揮著很總要的作用。一般情況下,化學工程中的原料都是不可再生的資源,如果大量使用,不但會加劇不可再生資源的消耗量,還會大大提高污染物的排放量,從而加重環境污染、資源浪費。因此,綠色化學原料的合理運用,是綠色化學工程的重要研究方向之一,通過使用自然物質、綠色化學物質、可再生化學原料等,如苞米桿、蘆葦、纖維植物,可以有效生產出各種化學產品。與此同時,在整個生產過程中,綠色化學原料產生的氣體一般是氫氣,不會給環境、人體帶來傷害,在保證生態系統平衡發展上有著極大作用。
1.2化學反應選擇性的有效增強在化學物質發生反應的過程中,化學反應是非常重要的組成部門,通常情況下,化學原料的轉化都必須經過化學反應才能完成。因此,在化學工程總,注重化學反應選擇性的有效增強,有利于提高化學工程的生產效率、質量等。在實踐過程中,化學反應的影響因素有時間、環境、原料等,如在氧化反應中會產生大量熱能,致使化學原料發生變質情況,從而影響化學品的生產質量。所以,在注重新型反應形式的合理應用,是綠色化學工程的重要組成部分之一,不但能提高催化物的催化能力,還能大大增加物質的反應時間,從而獲得更好的產生效果。
1.3無毒無害催化原料的利用在化學工業快速發展的情況下,化學反應在化學生產中的合理應用,對于促進化學工業可持續發展有著重要影響。而在化學反應的整個過程中,催化劑是重要的催化物質,需要注重無毒無害催化原料的合理利用,才能更好的改善催化物的效用,從而達到提高化學反應效率、節能和降低環境污染程度的目的。
2綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用
2.1清潔生產技術的合理應用目前,清潔生產技術的價值非常高,在對化工原料進行無毒、無害和無廢處理以后,原料的有效利用率可以得到大大提高,從而達到提高化學工程生產質量的目的。目前,最常用的清潔生產技術是脫硝技術和脫硫技術,在對生活垃圾、具有嚴重污染的化學物質等進行綠色處理之后,生活垃圾很多都會被轉化為沼氣。與此同時,自然發電技術的合理應用,如風能、太陽能等清潔生產技術的研發,特別是生物工程中各種清潔生產技術的不斷推廣,在提高環境質量、降低環境污染程度和實現資源與能源的最有效利用上有著重要作用。
2.2生物技術的有機結合在化工生產中,比較常用的生物技術是生物化工、化學仿生學兩個部分,如生物酶的合理應用,與綠色化工工程與工藝相結合,可以是再生資源得到最有效利用,并生產出綠色化學品。目前,綠色化學工程與工藝中,工業酶、自然界中的酶等是非常重要的催化劑,有著無污染反應條件好、產物性質好等多種有點,在促進生態系統循環發展上有著重要影響。
2.3環境友好型產品的合理生產通過生產各種環境友好型產品,可以起到很好的環保作用,如磷洗衣粉、清潔汽油等,是綠色化學工程與工藝不斷發展的重要研究方向之一。因此,在人們生活、工作的過程中,各種綠色產品的使用和推廣,是降低環境污染程度、促進社會和諧發展和推動經濟可持續發展的重要途徑。
3結語
綜上所述,在加大環境保護力度和提高能源與資源有效利用率的過程中,綠色化學工程與工藝的研究,不但能減少染污物的排放量,還能改善人們的生活環境質量。因此,加大綠色化學工程與工藝的投入力度,對于實現化學工業節能、促進化學工業更長遠發展有著重要意義。
參考文獻:
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近幾年來,隨著化工技術的不斷發展,化學工程取得了重要的進步,但與此同時也產生了很嚴重的環境污染問題,進而使得化學學科的發展受到了一定的限制作用。為了很好地改善污染的問題,越來越多的人開始采用綠色化學工程技術,綠色化學工程技術的應用不僅減少了溫室氣體的排放,更有利于生態環境的優化,最重要的是,很好地推動了我國經濟的發展與進步。由此可見,探討綠色化學工程技術應用的具有重要意義[1]。
1應用綠色化學工程技術的意義
1.1有效減少溫室氣體的排放
近幾年來,隨著國民經濟條件的改善,越來越多的人都擁有了私家車,馬路上車的數量越來越多,車輛增加,車尾氣的排放量自然增加,空氣污染變得嚴重,進而產生了大量的溫室氣體,導致氣候變暖、冰川融化,還會引發臭氧空洞,造成氣候異常,進而使得我國的生活環境變得越來越差。而近幾年來,綠色化學科技的一項重點研究內容就是將對生態環境沒有污染的一些能源轉化為可利用的資源。如太陽能、風能、生物能以及地熱等。首先,這些新能源的使用可以節省現有的能源的消耗,其次,這些能源的使用可以減輕一定的費用,最重要的是,可以減少空氣中溫室氣體的排放,進而起到保護環境的作用[2]。
1.2推動國民經濟的可持續發展
經濟的發展是無限的,但是自然資源是有限的。倘若一味地開采以及使用自然資源,那么便會出現自然資源匱乏的現象,“物以稀為貴”,自然資源枯竭,資源的價格自然會上漲,導致經濟的發展受到一定的抑制作用。另外,隨著化工污染的加劇,化工產業的發展也逐漸受到了影響,且部分產業的進出口也受到影響,進而導致國民經濟得不到提升,發展受到抑制。
2綠色化學工程技術的應用探討
2.1在海水淡化的過程中應用綠色化學工程
水是人類社會活動的起源,也是人類生活的基本,沒有水,人類將很難生存,由此可見,水對于人類的生存的重要性,但是近幾年來,隨著工業污染的加重以及農業生產的發展,我國的水資源呈現嚴重匱乏的現象,為了得到很多的水資源,我們開始采取淡化海水的措施,而綠色化學工程技術在淡化海水的過程中扮演了很重要的角色。所謂的淡化海水,主要指的就是去除海水中的鹽水,得到淡水,傳統的環境下,很多人采用通過酸堿換去除鹽水,得到淡水的方法,這種方法雖然也可以實現海水的淡化,但是同樣會帶來另一種污染,進而使得環境污染情況加劇[3]。
2.2綠色化學工程技術在涂料生產中的應用
在中國,除了汽車尾氣的排放會嚴重污染空氣以外,涂料的制作也會產生很多污染,進而給環境帶來一定的影響。另外,在制作涂料的過程中,也會產生很多的廢料,這些廢料流入水中,一樣會給水帶來污染,且這些水一旦被人們所使用,將會引發很嚴重的后果,輕者產生健康問題,重者可能直接引發癌癥。綠色科技逐漸應用于許多工廠進行開發綠色產品。通過對工藝設備進行改造和優化,降低VOC,優化配置、清潔生產、使得污染最大限度降低。隨著無機礦物涂料、固體涂料、乳膠漆等綠色涂料的誕生,涂料生產正向著科技含量高、無毒無污染、產品更優的方向發展[4]。
3結束語
綜上所述,我們可以發現,綠色化學工程技術的使用不僅可以降低空氣中溫室氣體的排放,還可以促進經濟的提升,希望在與之對應的一系列的生產措施的建議下,無論是海水的淡化還是涂料的生產都能夠得到有效地改變,降低對環境的污染,提升對于綠色化學工程技術的有效利用,促進我國化學工程技術的可持續發展。
參考文獻
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[2]趙華成.綠色化學及其綠色系統工程技術與環境友好[J].化學教育,2007,(6):6-10.
前言
隨著我國工業科技的進步,人們對化工材料的要求越來越高,例如節能性、環保性等方面的要求不斷提高,近年來,我的能源及環境因為工業的發展帶來了嚴峻的挑戰,特別是近幾年,我國的環境污染問題及能源消耗問成為備受關注的領域,我國化工研究人員也在重點研究關于不可再生能源的保護問題、生活垃圾的處理問題及工業污染物的合理排放問題。眾所周知,在化工工程工藝中,很多有害、有毒的物質會被產生,如果這些物質處理不當,便會排放到大自然中,久而久之會對生產平衡起到嚴重的影響,綠色化工技術是提高化學工程工藝的先進技術,化工材料對生態環境的污染問題可以有效解決,提高化學工業的能源利用效率。本文將重點對綠色化工技術在化學工程工藝中的應用展開深入研究。
一、綠色化學技術的發展
在傳統化學生產過程中,很多有害、有毒的物質會被產生,嚴重的滯后性使得化學工程工藝長期處于被動的生產狀態下,因此,這種傳統的化學工程工藝無法得到資源優化的目的,對于污染物的處理工程效果較差,污染物處理效率低下,同時提高了對化學污染物處理的成本。而綠色化學技術的出現,可以有效解決傳統化學工程工藝中對污染物處理的問題,可以通過先進的技術,對污染物進行脫硫、除塵等方面的處理,具體實施方法如下:
1.采用綠色化學原料
在化學工程生產過程中,其流程及工藝直接由化學生產原料決定。在傳統化學工程中,大多數采取的生產原料是不可再生的能源,選擇這種化學材料增加了污染物質的排放量,同時增加了我國對不可再生能源的消耗量,因此,化學工程工藝中,選擇綠色的化學原料是重點研發的領域,例如使用苞米桿、蘆葦等農副產品廢棄物,便是典型的綠色化學原料,這些物質無污染,直接投入化學生產中,可以直接轉化成醇、 酮、 酸類的化學品,不會產生任何有毒或有害其物質,只會產生氫氣等物質。
2.提高化學反應的選擇性
化學原料通過化學工程工藝,產生相應的化學反應,產生相應的化學品,因此,在化學工程中物質反應的重要組成部分便是化學反應,在提高化學工程的生產效率及生產質量時,利用合理、有效的化學反應途徑意義重大。反應環境、原料、時間、特點等因素都會影響化學反應。在化學工程中,氧化反應是最常用的反應形式之一,在整個反應過程中會產生大量熱,很多化學原料會因為熱催化產生變質現象,這也是直接導致化學品生產質量低下的主要原因。而新型反應形式―烴類氧化反應可以增加生產物的同分異構反應時間,同時提高催化物反應催化能力。
二、綠色化工技術在化學工業中的應用
1.清潔生產技術
輻射熱加工技術、臨界流體技術、綠色催化技術等無毒、無害、無污染的綠色化工技術統稱為清潔生產技術。該項技術可以廣泛應用于冶金、印染、垃圾處理等各個行業。此外還有很多先進的脫硝脫硫技術、煤氣化技術及利用風能太陽能燈自然發電技術也都利用清潔生產技術。例如,在海水淡化技術的應用中,有效利用了我國海水資源,將海水中的鹽與水的成分分離,在處理過程中不會對環境狀態產生任何不利影響,還能有效解決我國淡水資源匱乏的現狀。此外,海水淡化處理工藝所產生的氫氧化鎂等物質的處理工藝成本低廉,工藝簡單,并且 不會產生二次污染,因此此項技術未來發展的前景非常廣泛。
2.生物技術
生物技術主要應用于化學仿生學及生物化工兩個方面,其中技術范疇主要包括細胞、基因、微生物等。作為一種高效、轉移性強的生物體內催化劑――生物酶,可以廣泛參與到各個生物化工的合成過程中。另外,膜化學技術也是化學仿生學中被廣泛應用的生物技術。通過生物技術可以使再生資源合成化學品,這是綠色化工技術經常沿用的方式。動植物中提取的有機化合物原料或石油、煤炭等作為原料都是綠色化工技術的原料。例如,在綠色化學工程工藝中,制備丙烯酰胺,可以利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后,這樣可以將能耗大大降低,并且沒有污染環境的物質產生。與化學催化劑中的工業酶相比,自然界中的酶做催化劑更加環保,無污染,其反應條件相對較為溫和,產物的性質也優良。
結束語
綜上所述,在傳統的化學工程工藝為人類創造了豐富的物質基礎和能源,但是其生產過程中產生的殘留物給環境污染產生了眾多問題。綠色化工技術的出現對我國化學工程工藝產生了積極的影響,大大減少了化學產品生產加工過程中產生的有毒、有害物質,對我國整個化工產業及環保事業意義重大,能夠真正實現綠色環保、節能減排的目的,是當今化學工業發展中的重要環節。
參考文獻
[1]井博勛,莒菲.淺議綠色化工技術在化學工程工藝中的應用[J].天津化工,2015,03:10- 11.
[2]張忠平,薛建躍,王新運,程樂華.地方院校應用化學專業綠色化學人才培養模式探索[J].巢湖學院學報,2011,03:142-145+164.
化學原料是化學工程的源頭,原料決定了生產流程和工藝的選擇,綠色工藝的介入可以從源頭上改變原料生產帶來的各類化學污染,同時綠色工藝與化學工程的結合還可高效利用各類自然資源,實現深度開發利用,兼顧無污染、節能、環保的生產方式必然會掀起一輪新的工業革命。綠色原料的典型開發應用比如甘蔗渣、稻草、麥稈以及木屑、樹枝、蘆葦等可加工成為酮類、酸類與醇類化學品。
在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例,生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍,作為一種強方熱性反應,具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應中此反應并非最佳選擇,生成物的不穩定也不利于提取最終產物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節約資源,還能夠降低分離產品的難度提升純度,無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中,催化劑對提升反應速率效果顯著,所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一,不僅有利于工業的發展,對于推動化學分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2.綠色化學工程工藝應用
分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程,使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大,尤其中國作為當前世界最大的工業國,“三廢”問題十分突出,PM2.5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業,石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務,生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝,以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言,節能減排的實現途徑主要以下幾種:研發新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈;發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障,廣泛應用于多個領域,就目前來說,主要以三種表現為主,分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。
綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成,像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程,現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學催化劑相比,具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢,對于當前化工領域而言,生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應完全無副產物,對工業生產而言有多重積極意義。
除此之外,綠色化工工藝還廣泛應用于生產環境友好型產品領域,生活中有眾多具體應用實例。比如空調制冷多使用氟利昂,會造成臭氧層空洞、紫外線增多、溫度升高,目前正積極尋求替代品且朝著低能耗方向發展,無磷洗衣粉減少對河流水域污染和人體健康的危害,可降解塑造制品對土地、水源危害都將進一步減輕,清潔汽油的使用可對大氣污染降低,以上種種嘗試都說明了在生產環境友好型產品領域,綠色化工工藝所發揮的積極作用。尤其是近年來無污染汽油的研發與應用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不僅經濟環保,發展前景好,且制備生產對自然資源的消耗、對環境的危害都不斷降低,證實了綠色工程化工應用的優越性。
(二)使用無毒無害催化原料隨著化學工業發展速度的不斷加快,將化學反應合理的應用于化工生產過程中已經成為促進工業可持續發展的重要前提之一。在化學反應過程中均離不開催化劑的使用。將催化劑應用于化學反應過程中,可有效加快反應速度,縮短法寧時間。所以,在化工生產過程中使用無毒無害的催化原料成為推動綠色化學工程與工藝不斷深入發展的重要前提條件之一。目前,我國相關部門已經高度重視對催化原料的選擇及應用進行深入研究。越來越多的催化劑得到開發和研制,化學反應過程中使用的催化原料不斷得到改善,分子篩除催化劑等優良催化原料在化工生產過程中的應用越來越廣泛。無毒無害催化原料的應用可有效提高化學反應效率,降低能源消耗量,同時也可減少環境污染。
二、綠色化學工程與工藝對化學工業節能產生的促進作用
目前,在各工業產業的生產過程中均已廣泛應用到綠色化學工程與工藝。該工程中具有的應用性能不僅可有效改善化工產業發展過程中存在的資源浪費和環境污染問題,同時還可有效促進化工生產的結構不斷得到優化。綠色化學工程與工藝在化工產業中的應用主要表現在如下幾點。
(一)清潔生產技術的應用清潔生產技術是一種具有較高價值的綠色技術,該種技術主要是通過對化工原料進行無害、無毒、無廢處理,實現原料利用率得到提高,進而促進化學工程的生產質量得到提高。在清潔技術中,應用最為普遍的技術分別為脫硝和脫硫兩種技術。應用該兩種技術對存在較為嚴重的污染的化學廢物、生活垃圾等進行綠色處理,經過相關技術的處理后,生活垃圾可有效轉化為沼氣。應用自然發電技術來代替傳統發電技術。太陽能、風能的開發和應用是清潔生產技術飛速發展的重要標志。在生物工程中合理應用清潔生產技術,可有效促進細胞及基因工程的發展效果得到顯著提高。在輻射加工中應用清潔生產技術,可促進催化劑的作用得到顯著提高。
(二)與生物技術相互結合的應用在生物技術領域中,其技術范疇具體包含細胞、微生物、基因、酶等多種技術。其在各化工生產中的應用主要包含有生物化工合化學仿生學兩個方面的內容。在生物體內,生物酶作為催化劑存在,其具有顯著的專一性和高效性,在生物合成的每個過程中均無法脫離酶的作用。在綠色化學工程與工藝中對生物技術進行合理應用,通過相關技術處理,可使再生資源轉化為相應的化學品。早期所應用的有機化合物原料大部分是直接源自動物和植物,后來才逐漸發展為將煤炭、石油作為原材料使用。在綠色化學工程與工藝中,通常情況下均是應用工業酶或存在于自然界中的酶作為催化劑。將酶與通常應用的化學催化劑進行比較,酶在應用過程中的優點主要表現為無污染、產物性質好、反應條件溫和等。例如通常情況下均是應用丙烯腈進行丙烯酰胺制備,當使用酶作為催化劑后,能耗消耗量大大降低,反應具有徹底性,并且在反應過程中無任何副產物產生。
(三)生產環境友好型產品綠色化學工程與工藝的主要發展目的之一即為為社會生產處環境友好型產品,如清潔汽油、磷洗衣粉等無毒無害產品。通過綠色化學工程可以生產出與社會、自然環境發展相符合的友好型產品。綠色化學工程生產的出現在很大程度上起到了保護環境的作用。在社會生產、生活中,人們的購買的產品均為綠色產品,不僅有效保證了人們身體健康,同時也可促進社會健康、和諧發展。因此,在化工生產過程中,如能夠促進綠色化學工程與工藝對的優勢得到充分發揮,可有效降低生態環境的染污,促進國家自然環境和社會經濟得到可持續發展,對國家的長遠發展及社會的進步具有重要意義。
2綠色化學工程與工藝的開發
早期人們對化學工業所引起的環境污染常常采用的辦法是“末端治理”,開發了多種環境保護手段,如:水處理技術、大氣污染防治技術、固體廢棄物處理技術和噪聲治理技術等,對生態環境的保護作出了重要貢獻。但隨著人類社會和物質文明的不斷發展和進步,環境污染的速度遠遠快于治理環境污染速度,并且治理環境污染的費用不斷增加,而且治標不治本。而綠色化學工程與工藝是用綠色的化工工藝取代傳統的化工工藝,采用無毒、無害的原料,在無毒、無害的反應條件下進行,使反應具有高選擇性,最大限度地減少副產物的生成。從而在化工行業推行清潔生產,實現零排放,實施綠色化工生產,從污染的源頭防止污染的發生。綠色化學工程與工藝在化學工業中具體實施方法主要有以下幾種。
2.1原料的綠色化
在化學產品生產中,原料的選擇是決定化學生產過程和生產工藝的主要因素之一,綠色化學工程與工藝以無毒無害的原料作為綠色化學工業重點研發目標,選用可再生資源作為綠色化學原料,如生物質資源包括植物、農作物、林產物、海產物(各種海草)和城市廢棄物(報紙、天然纖維)采用生物轉化法通過一系列的反應轉化得到醇、酮、酸類等常見的化工原料,在轉化過程中依賴各種微生物在細胞內產生出我們所需要的各種化學品,整個過程清潔無污染,這都是綠色原料應用的典型。
2.2催化劑的綠色化
近幾年來,隨著化學工業的快速發展,采用合理的化學反應應用在化工生產過程中成為了現代化學工業可持續發展的重要因素之一。在常規的化學反應中都離不開催化劑的使用,正確合理的使用催化劑不僅可以加速反應進程,改善化學反應的選擇性和提高轉化率,提高產品質量、降低加工成本,而且從根本上減少或消除副產物的產生,減少環境污染,最大限度地利用各種資源,保護生態環境。目前,針對化學反應催化研究已經研發出各種催化劑,例如,在精細化工生產中,已使用安全的固體催化劑分子篩、雜多酸等來替代有害的液體催化劑濃硫酸,從而簡化了工藝過程,減少“三廢”的排氣量。
2.3溶劑和助劑的綠色化
在化學工業生產過程中,無論是化學反應過程,還是化學產品的分離過程,都會使用大量的溶劑或者助劑來克服反應或分離過程中的特殊障礙,但是這些溶劑和助劑都是有毒的,往往會對人類健康和社會環境造成負面影響,所以開發出無毒無害的溶劑和助劑也是綠色化學工業重點研發目標之一。合適的綠色的溶劑和助劑不僅僅能使反應加速進行,也能使反應能耗低、效果更好、選擇性更高以及產品更容易分離,更有利于環境保護。例如,現已開發出各種離子液體來應用于化學工業生產過程中的化學反應提供新的反應環境,也應用在化學工業生產過程中的分離過程進行產品與副產物的分離。
2.4能源的綠色化
在化學工業中,從獲取的化學原料到發生的化學反應以及反應產物的分離和純化等各個環節均伴隨能量的產生和消耗,而且耗能巨大。然而,在化工生產的化學反應中,若反應是吸熱的,則需要在反應開始時加入熱量來使反應進行完全;若反應是放熱的,則需要冷卻以移出熱量來控制反應進行。同樣在化工過程的分離與純化中,可通過精餾、萃取、再結晶、超濾等操作來實現,也需要消耗大量能量。所以找到合適的能源也是綠色化學工業重點研發目標。例如,比較清潔的能源有電能、光能、微波以及超聲波等能量,其中電能是運用較多的一種,在利用天然、無毒、手性的維生素B12為催化劑的電催化反應中可以實現在溫和中性條件下的自由基環氧化。
3綠色化學工程與工藝對化學工業節能減排中的促進作用
近些年來,在國內的化學工業中,綠色化學工程與工藝主要應用在以下幾個方面。
3.1清潔生產技術的應用
在化工行業清潔生產包括清潔生產過程、清潔的產品以及清潔的能源等三個方面。而在化學工業節能減排中,主要以清潔生產過程為主。清潔生產過程是指在生產中盡量少用和不用有毒有害的原料,采用少廢、無廢的新工藝和高效設備,改進常規的產品生產工藝;盡量減少生產過程中的各種危險因素,如高溫、高壓、易燃、易爆、強噪聲、強震動等;采用可靠、簡單的生產操作和控制。已有的化學工業中清潔生產技術應用案例為:磷肥工業清潔生產工藝、鉻酸酐生產工藝的綠色化改造、環氧丙烷的清潔生產、對苯二甲酸二甲酯氧化尾氣的回收利用、二氯苯胺的清潔生產以及苯甲醛的清潔生產工藝等,這些清潔生產技術對化學工業節能減排有促進作用,實現了化學工業的綠色化,對人類健康和生態環境的保護作出了重要的貢獻。
3.2與生物技術相結合的應用
在化學工業生產中,綠色化學工程與工藝常常與生物技術相結合,采用生物煉制技術將可再生資源轉化化學原料,進而合成出所需要的化學品。通過這種技術得到的化學原料相對于一般的工業原料來講,反應效果和催化效率較好,反應產生的污染物和廢棄物較少,還具有良好的無污染性、高效性、節能性。生物煉制是開拓創新型技術,是生產能源、材料與化工產品的新型工業模式。例如,全作物生物煉制方法以油菜、大豆、甘蔗、玉米等為原料,采用發酵技術,用基因組合方法在有氧條件下生成1,3-丙二醇重要的化工中間體。
3.3環境友好型的化學品的應用
大力發展綠色化學工程與工藝可以使化學工業為我們生產出更符合社會、自然環境可持續發展的環境友好型產品,在生活中有許多具體應用實例。例如,已被聯合國列為新一代環保制冷劑含雜原子N、Si的三氟碘甲烷(FIC-1311)來替代傳統制冷劑氟利昂,FIC-1311不損耗臭氧層,溫室效應可以忽略,對環境破壞作用較小;2005年美國環境保護署已批準的新型熏蒸氣體殺蟲劑硫酰氟來替代溴甲烷,殺蟲效果比溴甲烷好,對堅果和干果氣味無影響,同時對臭氧耗損潛能值為零,對大氣臭氧層無影響。