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绿色化学

来源:山东师范大学化学化工与材料科学学院 作者:刘贤斌

摘要:我国的经济水平不断发展, 推动了科学技术的发展和变革, 为人们的生活带来极大便利的同时也造成了环境污染和资源浪费, 特别是大气污染和水污染比较严重。科学技术的进步催生了绿色化学技术, 这一技术以其自身的特点和优势在治理环境工程中得到了广泛的应用, 对治理大气污染和水污染提供了强有力的科技支持。本文先介绍了绿色化学技术的含义, 然后对该技术的研究内容以及其在治理环境污染中的应用进行具体分析, 同时对该技术的发展优势及发展趋势进行了预测。

关键词:绿色化学; 环境污染; 应用;优势;研究内容。

正文

1.绿色化学的含义:

环境友好型化学、环境无害型化学和清洁化学统称绿色化学,就是指能使危害物质的产生和使用得到减少或者消除的化学过程的设计。绿色化学涉及了有机合成、生物化学、分析化学等基础类学科,还包含了酶、表面活性剂等化学前沿学科,其涉及领域是十分广泛的。而自从绿色化学提出以来,一直坚持着研发先进的化学技术和实验方法,减少有害的化学原料、催化剂、有害溶剂及试剂等的使用,以及各种有害产物或者副产物的产生及污染。

2.绿色化学主要的研究内容:

(1) 用无毒无害的原料;

(2) 利用可再生资源;

(3) 新型催化剂的开发研究;

(4) 不同反应介质的研究;

(5) 寻找新的转化方法;

(6) 设计对人类健康和环境安全的化学产品;

(7) 生产过程应在适当的温度和压力下进行,并且能耗最低;

(8) 在原材料方面,尽可能利用可再生资源,特别是生物质作为以石油、煤炭等矿产原料为代表的不可再生资源的替代品;

(9) 尽量减少副产品的产生;

(10) 使用高选择性和高效率的催化剂;

(11) 应采取是使用完的化学产品或能降解成无害的物质的化学实验,然后使其产物进入自然生态循环,做到无污染;

(12) 发展实时分析技术以便监控有害物质的形成;

3.绿色化学技术的类型

(1)绿色化学催化技术

在化学工艺中,催化剂的使用是实现化学工业中化学反应完成及进行的重要物质。而现阶段,化工所使用的催化技术主要为光催化技术、酶催化技术以及纳米催化技术。而这三种催化技术与普通的化学催化剂相比,酶催化技术的催化效率可以是其普通的催化剂的106~1013倍,纳米催化技术的作用主要是为了提高材料的催化活性,光催化技术具有较强的氧化能力,且存在较少的二次污染。因此催化剂反应技术在化学工业生产中是十分重要的。催化剂反应技术不仅可以提高化学工业生产的效率,而且还可以使化学工业生产中的废物污染及排放进行有效的控制和管理,是实现绿色生产的重要手段。

(2)绿色化学膜技术

绿色化学膜技术主要分为两大类别,分别是膜分离技术和膜催化技术。而在实际的应用中,膜分离技术主要包含了微滤技术、超滤技术、渗析技术和液膜技术,而且膜分化技术具有效率高、成本低、污染少以及耗能少的特点。而膜催化技术是一种可以平衡进行的绿色化学应用技术,可以极大地提高原料的转化效率,并且能够实现节省资源,有效防止环境污染,实现绿色化学。

(3)绿色化学微波技术

绿色化学微波技术的主要包含了烧结合成与水热合成。而在实际的化学化工生产运用过程中,微波技术具有以下的特点:

【1】化学反应速率快,化学反应进行的时间短;

【2】反应的操作方便,在化学反应的应用的过程中还能够使产物得到有效分离;

【3】微波技术能够达到节省资源、控制污染的绿色化学目的。

(4)其他类型的绿色化学

【1】超声波技术

超声波技术主要应用于对有机物的降解过程中。超声波技术在实际应用的过程中,能够对有机物进行全面处理,并且伴随着高温分解反应,能够大大提高对有机物降解的处理效率。

【2】生物技术

生物技术主要包含了细胞工程和基因工程,并且需要操作人员具有符合一定的操作标准和要求。生物技术是最常用绿色化学技术之一,它不仅能够提高资源的利用率,而且还能进一步节省资源。【3】等离子技术

等离子技术在实际的使用过程中对环境造成的影响比较小。它的特点是能够加快化学反应的速率,并且提高化学反应的能源利用效率,在化学清洁生产工艺中应用的范围也比较广。

4.绿色化学的实际应用

【1】绿色化学在治理大气污染中的应用

大气污染是我国目前最主要的污染之一,其主要来源是化工厂对含硫物质的燃烧。 而大气污染中最主要的污染物是二氧化硫, 目前有很多种方法可以脱硫,。而绿色化学中预防和治理大气污染的方法是对化工厂采用脱硫技术,从大气污染的源头治理。而绿色化学在我国治理大气污染中的作用主要为以下两方面:

(1) 近年来,国内外都在大力推行清洁煤技术。而这一技术也符合我国绿色化学的基本理念。我国对大气污染的治理也应用了这一技术,使用了洁净煤技术所生产的产品很多, 主要有水煤浆、甲醇、酚、城市煤气、硫、煤制成合成油。而脱硫这一技术的广泛应用具有以下优点:我国的大气污染现状,得到了大大地改善了;我国的空气质量得到了明显的好转。

(2) 进入21世纪以来,随着经济水平的发展,人们生活水平的普遍提高,我国的人均汽车持有量逐年上升。截止目前,我国的汽车持有量达到了世界第一,而随之而来的汽车尾气所造成的大气污染也成为了一项难题。所以要治理大气污染,就必须要降低汽油和柴油中硫的含量。国外有些国家为了减少硫化物对环境造成的污染,对一些贵金属晶体结构的氮化物的制作方法进行了改进。目前这一研究也已经取得了很大的进展。而我国对其处理方式为:将其以用于生产工业柴油, 从而实现从源头上对绿色柴油加工的要求, 使其符合绿色化学的理念。另外, 我国还独立开发了脱硫芳香烃饱和技术,研发出来的绿色柴油中含有大量的芳香烃,这一技术的研发是对以往所用的脱硫技术的重大突破,对我国的大气污染治理工作以及柴油脱硫工业的发展起了极大的促进作用。并且在实际的绿色脱硫技术应用过程中, 最常用的脱硫技术有:

【1】生物脱硫技术

生物脱硫技术主要包括表面处理浮选、生物絮凝等方法。但是为了提高脱硫技术的生产效率,缩短绿色化学脱硫时间,目前我国已经开始广泛采用生物脱硫与非生物脱硫相结合的方法来促进脱硫工作的进展与开展。

【2】微生物脱硫技术

微生物脱硫技术主要是对微生物的基因技术进行全面的研究,使其达到提升脱硫效率的目的。虽然微生物脱硫技术仍处于初级的试验开发阶段,但是此技术具有很大发展空间及开发前景,是我国未来处理大气污染的重要手段。

【2】绿色化学在治理水污染中的应用

绿色化学在治理水污染中发挥的作用十分重要。绿色化学技术的应用具有以下优势:不会对水体造成二次污染;可以实现高效低耗的对污染水体进行处理;处理污水的方法简单易行。而其主要通过利用电能、无毒药剂氧化、声波以及生物氧化等多种方法来净化水体,这一绿色化学净水技术的应用得到了国际社会的一致好评,与此同时,越来越多的国家开始对这一技术进行了进一步的研究。而目前造成我国水体污染的主要因素就是工业废水和生活污水的不合理排放。而目前在治理水体污染的技术中,最有效的方法是零排放污水技术,这一技术是目前我国解决水体污染的最新技术,它符合了我国的绿色化学发展理念,还能够提高水体的质量,也可以对整个净水过程进行无害化处理。自从20世纪70年代开始,就有了循环冷却水零排放的研究。发达国家的循环冷却水系统的集中度一般在5~10之间。而我国也在对锅炉废水零排放技术进行积极的研究,这一研究可以杜绝废盐水、煮炉水的再生,并且我国对排放污水问题提出了严格的政策,进而达到零排放的目标,进而达到零排放的标准。而关于蒸汽锅炉的零排放技术的研究在正在进行中。另外,农药作为一种高毒物质,其生产和使用过程中不仅会导致严重的大气污染,而且还对水体尤其食物本身造成极大的污染。进入21世纪以来,随着人们生活质量的不断提高,越来越多的人们追求绿色无污染无公害的食品,为了满足更广大人们的需求,农业生产就必须更新现有的农药生产技术,用新型低害化无害化的新型农药取代传统有害化农药的使用,以达到减少环境的污染的目的。而截至目前,我国使用的新型农药主要有光活性农药、生物型农药以及现代化学农药等,这些农药在有效消灭害虫的同时还不会对生态环境造成污染,得到了国家的重点关注和推广使用。

除了这些以外, 教育中的化学污染来源也是重要的污染来源。在学校教育中进行化学实验操作时,废弃化学品的不规范处理也会对环境造成污染。所以学校还要建立健全的废弃化学相关物品规范化处置标准。以严格的标准及时淘汰一些陈旧的化学原料、实验设备等,用标准规范和统一处理处置行为,提高化学资源的综合利用效率,减少因化学实验造成的对环境的污染,达到绿色化学的标准。

5.绿色化学在我国环境治理中的地位

我国目前的发展理念是可持续发展,而实现这一发展理念的前提是对环境污染进行有效的治理。环境污染治理的方法有很多,而要想从根本上治理环境污染问题就必须应用绿色化学技术。绿色化学技术不仅仅是科学技术发展的体现, 而且还能够提高资源的利用效率,也能够治理环境污染问题。当下阶段,世界各国都在全力研究绿色化学技术,中国也已经加入了绿色化学技术的研究队伍当中,而我国对于这一技术的高度重视也是不断推动其不断向前发展的巨大动力。我们坚信,在国家如此重视绿色化学发展的大背景下以及众多优秀的科学家们的不断努力下,我国一定能够使绿色化学技术在实际应用中得到更广泛的应用,从根本上解决我国的环境污染问题,改善我国的环境,实现绿色发展。

6.绿色化学技术的应用优势

绿色化学技术对于环境污染治理中占有极大作用。首先,运用绿色化学技术来治理环境污染问题,其治理周期不仅比较短,例如在对于废水、废气、废物污染处理治理中,其具有以下优势:不仅可以对污染源头进行有效控制,而且还大大提高了污染治理效果,提升了环境治理的效率和质量。其次,绿色化学技术的投入成本较低,对于现阶段的中国,运用绿色化学技术不仅可以使对原料进行无公害、清洁处理,而且还能极大地减少了污染物处理任务,节省投入成本。并且运用二次利用技术还可以对利用后的材料进行清洁处理,提高资源的利用率。另外,在环境污染处理过程中,由于受到污染处理技术的限制,很多设备和材料在使用的过程中会受到二次污染,不利于污染治理效果的提升,使用绿色化学技术来进行环境污染治理,可以进一步提高环境污染治理效率和质量,降低二次污染的发生率。最后,绿色化学技术在应用的过程中,通过对人们进行环境污染治理观念的推广以及对传统污染处理工作中问题的控制,可以进一步提高绿色化学技术应用的规范性和有效性。

7.结语

随着社会经济的不断发展以及城市化进程的不断推进,人们面临的环境问题越来越严峻,水污染、空气污染以及固体废弃物污染等问题严重,对人们的生活质量和身体健康造成极大的威胁。过去,人类为了满足自己的需要,无限制地破坏自然。然而,人们终于尝到了自食其果的滋味。在当前的环境下,绿色化学是人们必不可少的手段,也是必不可少的方法。绿色化学是历史发展的潮流所必然,它可以促进人类社会的可持续发展,改善人类的生活环境和生产环境。绿色化学技术也是人类所正在探讨并逐渐掌握的一种新型生产方法,优点多,操作简单,无公害无污染等等。这是我们必须掌握和推广的东西。运用绿色化学技术对环境污染进行治理和保护,不仅可以进一步提高环境污染处理技术,而且还能提高环境污染治理效果。

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轻工科技2019 35(4)116—117

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