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論綠色化學(xué)工程與工藝對化學(xué)工業(yè)節能的促進(jìn)作用論文
前言
進(jìn)入21世紀，人類(lèi)正面臨著(zhù)越來(lái)越嚴重的環(huán)境危機，最突出的是人口劇增、能源日漸減少、資源瀕臨枯竭、生活廢棄物和工農業(yè)污染物正迅速惡化生態(tài)環(huán)境，使得人與自然的矛盾不斷激化。
綠色化學(xué)的設想是在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中，不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物。相應的，綠色化學(xué)工程與工藝是通過(guò)改進(jìn)化學(xué)的技術(shù)和方法，減少甚至完全消除對人類(lèi)健康、生態(tài)環(huán)境有危害作用的化工產(chǎn)物，同時(shí)促進(jìn)化學(xué)工業(yè)節能目標的實(shí)現。
一、綠色化學(xué)工程與工藝的開(kāi)發(fā)
我國傳統的化學(xué)工程與工藝對有害污染物是滯后的被動(dòng)治理，即不能根除污，并且成本很高，治標不治本。如利用煙氣除塵、脫硫，雖然達到了凈化氣體的目的，但是污染物卻轉移為廢渣、廢水。綠色化學(xué)工程與工藝的開(kāi)發(fā)，則本著(zhù)零排放、清潔生產(chǎn)的原則，從化學(xué)反應的始端著(zhù)手，進(jìn)而有效防止和控制污染的產(chǎn)生。
1.選擇、采用無(wú)毒害化學(xué)原料
原料的選擇生產(chǎn)化學(xué)品的源頭，同時(shí)，還決定著(zhù)不同的化學(xué)生產(chǎn)流程和工藝。綠色化學(xué)工程與工藝的開(kāi)發(fā)首要目標是不使用有毒有害的原料。為了從源頭上防止化學(xué)污染，綠色化學(xué)工程與工藝開(kāi)發(fā)的原則是盡量選用可再生的自然物質(zhì)作原料，如野生植物、農作物等生物質(zhì)。將諸如蘆葦、木屑、樹(shù)枝等野生纖維植物以及諸如蔗渣、麥秸、稻草等農副產(chǎn)品的廢棄物作為原料加工為糠醛以及醇、酮、酸類(lèi)化學(xué)品，用生物質(zhì)氣化產(chǎn)生氫氣等，都是綠色原料應用的典型例子。
2.提高化學(xué)反應的選擇性
烴類(lèi)選擇性氧化是一類(lèi)具有強放熱性的反應，石油化工中經(jīng)常會(huì )有這種反應，其目的產(chǎn)物不穩定，容易進(jìn)一步氧化成H2O和CO2。在各類(lèi)的催化反應中，此反應的選擇性最低，有時(shí)有些產(chǎn)品還具有異構體形式，為了得到更多的終產(chǎn)物，需要使用那些選擇性高的試劑。為了降低分離產(chǎn)品和純化產(chǎn)品的難度，需要提高反應的選擇性，這樣可以降低成本，節約資源，減少環(huán)境污染。在這一方面已經(jīng)有不少的科研成果，比如開(kāi)發(fā)載氧能力強、選擇性好的新型催化劑，來(lái)應對不同的烴類(lèi)氧化反應。
3.采用無(wú)毒無(wú)害的化學(xué)催化劑
目前，約 90 %以上的化學(xué)反應要實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)必須采用，催化劑提高其反應速率。開(kāi)發(fā)新型高效、無(wú)毒無(wú)害的催化劑是綠色化學(xué)工藝的方向之一。國內外都在研發(fā)新的烷基化固相催化劑。另外，分子篩催化劑也得到了很好的開(kāi)發(fā)和應用。
二、綠色化學(xué)工程與工藝在化學(xué)工業(yè)節能中的應用
綠色化學(xué)工程與工藝開(kāi)始與使用，很大程度上促進(jìn)了化學(xué)工業(yè)節能的實(shí)現。具體來(lái)講，目前在國內主要有以下幾方面的應用。
1.清潔生產(chǎn)技術(shù)的應用
清潔生產(chǎn)技術(shù)也被稱(chēng)為無(wú)害、無(wú)毒、無(wú)廢的綠色化技術(shù)，比如先進(jìn)的脫硝和脫硫技術(shù);城市垃圾的無(wú)害化處理技術(shù);生活垃圾制沼氣技術(shù);高效清潔的煤氣化技術(shù);利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等自然能發(fā)電技術(shù)等等，這些都利用了清潔生產(chǎn)的技術(shù)。清潔生產(chǎn)技術(shù)包括的范圍很廣，主要有以下幾種技術(shù)：生物工程技術(shù)，這其中有細胞工程、酶工程、基因工程等等;輻射加工技術(shù)，如離子束、射線(xiàn)和中子束等在常溫常壓下就可以引起一些需要在高溫高壓下才能進(jìn)行的反應;綠色催化技術(shù)，這里有多種催化劑，比如分子篩催化劑、相轉移催化劑等;超臨界流體技術(shù)，這里有超臨界H2O和超臨界 CO2，都能阻燃并且無(wú)毒。清潔生產(chǎn)技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)品清潔無(wú)毒，不管是對環(huán)境還是對人體都是安全的。
2.結合生物技術(shù)的應用
生物技術(shù)領(lǐng)域包括有細胞、基因、微生物和酶等的技術(shù)范疇。它在化工領(lǐng)域的應用主要包括兩個(gè)方面，化學(xué)仿生學(xué)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(zhuān)一性，廣泛參與到生物合成的各個(gè)過(guò)程。而在化學(xué)仿生學(xué)中主要是膜化學(xué)這一領(lǐng)域使用到生物技術(shù)。
綠色化學(xué)工程與工藝部分采用了生物技術(shù)，使可再生資源合成化學(xué)品。早期的有機化合物原料多數直接來(lái)源于動(dòng)植物，之后才發(fā)展到利用石油和煤炭作為原料。在綠色化學(xué)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(yè)酶。酶與一般的化學(xué)催化劑相比，具有無(wú)污染、反應條件溫和產(chǎn)物性質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。比如制備丙烯酰胺，使用的是丙烯腈，換用酶催化后，能耗大幅度降低，反應完全且無(wú)副產(chǎn)物。
3.生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品
發(fā)展綠色化學(xué)工程與工藝，其目的是生產(chǎn)出環(huán)境友好型產(chǎn)品。在生活中有許多實(shí)例，比如尋找替代品來(lái)替代氟利昂，這樣可以保護大氣的臭氧層;使用可降解的塑料制品;無(wú)磷洗衣粉、清潔汽油等等。因為傳統汽油柴油給大氣帶來(lái)了嚴重污染，近年來(lái)國內外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他無(wú)污染燃料，大大減少汽車(chē)尾氣造成的污染。又如在山東推行的用二甲醚來(lái)做汽車(chē)用的燃料，二甲醚既經(jīng)濟又環(huán)保，這具有很好的發(fā)展前景。巴西在生物能源的開(kāi)發(fā)上取得一定成就，如使用乙醇汽油，利用甘蔗產(chǎn)酒精，酒精燃料已經(jīng)取代了接近一半的汽油消費。另外還有H2和CO2在太陽(yáng)能和電解質(zhì)存在的條件下合成乙醇這一新工藝，生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品均對環(huán)境友好。
三、結束語(yǔ)
總之，綠色化學(xué)工程與工藝采用無(wú)毒害的溶劑、原料、催化劑等，選擇無(wú)污染、低耗、節能的化學(xué)工藝過(guò)程，應用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現生產(chǎn)與環(huán)境相容，產(chǎn)品和生態(tài)友好。開(kāi)發(fā)和應用綠色化學(xué)工藝，已成為現代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展趨勢和前沿技術(shù)，是建設環(huán)境友好型社會(huì )，實(shí)現可持續發(fā)展的關(guān)鍵
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