谈绿色化工中无毒无害溶剂的应用

摘 要：该文论述了无毒无害溶剂在绿色化工中四个发展方向，绿色溶剂、超临界流体、水和不使用溶剂各有其特点和应用。这四个方向代表了以后化工溶剂的基本发展方向。

关键词：绿色溶剂 超临界流体 绿色化工

中图分类号：O643 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0097-01

绿色化学也被称为环境友好化学、环境无害化学和清洁化学。绿色化学就是通过科学的技术和手段来减少和消灭对人体或环境有害的原料、反应催化剂、溶剂和试剂的使用和产生，以确保对人类生活和生态环境没有损害，实现可持续发展。绿色化学就是在化工生产过程中坚持采用预防污染的手段，从原料到中间产物，再到目的产品都要做到无污染，实现零污染，甚至零排放。绿色化学的最高理想就是在整个化工生产过程中不使用任何有毒有害的物质作原料、催化剂和中间产物，对环境和人类不再有伤害。绿色化学是一门从源头上就不再污染环境的化学，集合了生物化学、分析化学和生态化学的综合学科。

化工生产中大量的污染物质不仅来源于生产的原料和制造的产品，而且在化工生产过程中大量的中间产物也会对环境产生大量的危害。其中最常见的污染来源来自于溶剂，这些溶剂被广泛应用于反应介质中，在物质分离也大量采用溶剂。目前在化工生产过程中广泛应用的溶剂大部分是具有挥发性的有机化合物，这些有机化合物在应用过程中不仅会引起当地水源的污染，而且会引起地面臭氧的形成。这是因为溶剂作为化学反应的介质，它的用量是非常巨大的，通常是反应底物的数倍甚至几十倍。因此，如果能够采用无毒无害的绿色溶剂来替代这些对环境有害的有机化合物作化学反应的溶剂，那对人体健康和环境保护，实现可持续发展提供了可靠的保障。正因为这样，采用无毒无害的绿色溶剂，少用或不用对环境有害溶剂已经成为了当前化工生产的研究方向。为了减少环境污染，绿色化工中无毒无害溶剂的应用有以下四个方面。

1 选用绿色溶剂代替不利于环保的溶剂

烃类溶剂和氯化溶剂是过去化工生产常用的溶剂。烃类溶剂和氯化溶剂的优点是不容易燃烧，表面张力小和黏度，渗透能力很强，可以很容易清除狭小缝隙中的污垢。溶解油污能力强，特别是在金属加工油、油脂等方面。烃类溶剂和氯化溶剂最大的优点是沸点很低，非常适合利用蒸汽进行清洗油污的方式。但是烃类溶剂和氯化溶剂的毒性非常高，它们在空气中的允许浓度非常低，一旦超标将会对生产车间的工人身体损害极大。正因为如此，欧盟和美国等许多西方国家已经限制生产和进口这些种类的清洗剂。

现在化工生产中对环境和人体有害的溶剂，正越来越多的被无毒无害的绿色溶剂所取代。比如：砧烯和过氧化氢之类的清洁剂正逐渐替代烃类溶剂和氯化溶剂。砧烯和过氧化氢之类物质能够生物降解的非常彻底，不会留下残留物质，对环境不会造成污染，而且对臭氧层造成破坏。随着人们环保意识的增强，在油漆、衣物洗涤剂和电子产业中被越来越多的应用。价格高是帖烯类溶剂最大的缺点，这造成了成本的提高，缩小了它的应用界限。

高速发展的电子工业对电路板的需求量越来越大，因而带动了清洗剂大量需求，目的是除去电路板中过多的掺杂物。过氧化氢由于其清洁无污染的特性正在被广泛应用。在使用后过氧化氢分解成了水和氧气，一点都不会构成污染，近年来超级纯过氧化氢每年的需求量正以11.6%的速度增长。

N-甲基吡咯烷酮和N-乙烯基吡咯烷酮是非常重要的化工原料，具有选择性强和稳定性好的溶剂，具有极性强，不容易燃烧，毒性很低、不易挥发、生物可完全降解、可重复利用、使用安全等优点。而且分子中不包含卤素，不会破坏臭氧层，在化工产业中应用非常广泛。譬如在涂料行业印刷工业中正越来越多的应用。N-甲基吡咯烷酮和N-乙烯基吡咯烷酮也可用作萃取剂，在化工生产过程中常用作有机溶剂，在杀虫剂的生产过程中常用作载体溶剂，在生产滑润剂过程中常用作萃取剂。总之，酯类溶剂对人体无害，对环境无污染，前途应用广泛，发展前景看好。

2 采用超临界流体作溶剂

超临界流体的研究是无毒无害溶剂研究中最活跃的开发项目，这其中应用最广泛的是超临界二氧化碳被用作化工生产中的溶剂。随着温度和环境的变化，任何物质都有三种相态，三相并存的点叫三相点，气液两相成平衡的点称为临界点。在临界点的温度和压力称作临界温度和临界压力。超临界二氧化碳是指在超过临界温度和临界压力下二氧化碳变作流体。超临界二氧化碳通常具有液体的密度和气体的粘度，因而超临界二氧化碳有着液态溶剂的溶解度和气体的传质速度。而且在实际应用过程中可以通过调节压力和温度来调节溶剂溶解度，压缩性，流体的密度和粘度等性能。没有毒性、安全可靠、不容易燃烧、成本低等特点是超临界二氧化碳溶剂与传统溶剂相比的最大优势。

目前，四川大学皮革系正把超临界二氧化碳用在皮革处理的过程中，应用前景令人鼓舞。另外在油漆、涂料和塑料的生产过程也已经开始应用超临界二氧化碳有机溶剂。举个例子，Dow化学工业有限公司已成功采用了超临界二氧化碳作为包装材料苯乙烯泡沫塑料的发泡剂，代替了传统的怕坏臭氧层的氟氯烃。

3 采用水作溶剂

水是自然界最广泛的物质，无毒无害，取材广泛。早在1980年，Breslow发现环戊二烯与甲基乙烯酮的环加成反应在水中速度很快，比传统上在异辛烷中的反应速度快了大约700倍。日本化学工业在实际化工生产过程中成功地用超临界水生产出了TDA，井已开始大规模工业化生产运行。在以前这些工业残渣是废物垃圾，污染环境。现在是变废为宝，既减少了浪费，又防止了环境污染。这项新技术不会产生出酸碱，更不需要用作废水处理。在工业生产中将塑料中间体进行回收是一个新的突破。

4 化学反应不使用溶剂

在固相反应和熔融状态下的化学反应中的某些反应有些是不需要溶剂的。旋光性2，2’-二氢基-1，1’-联荼酚采用FeCl3・6H2O为氧化剂进行固相反应，在50 ℃条件下反应持续2个小时，再用稀盐酸淋洗就可以得到联萘酚，收率95%。随着人们对环保要求的日渐提高，无溶剂浸渍漆逐渐开发并推广出来。无溶剂浸渍漆是不饱和聚酯树脂的一片新天地。同时这种浸渍树脂还有着非常优良的渗透性，良好1稳定的物理性能和室温保质期。

绿色化学是在传统化学工业基础上开发出的更高层次的化工化学，符合了时代对化学工业的新要求，是化学工业的发展方向。其核心是减少或消除化污染，做到可持续发展。当然，绿色反应也必然要求具有一定的成本收益，在技术上和经济上要合理。随着现代对环境越来也重视，环保要求越来越高，上面四个无毒无害溶剂的选择方向在化工生产上应用也越来越广泛。

参考文献

[1] 傅献彩.物理化学[M].北京高等教育出版社，1994.

[2] 沈宝恩.生命科学中的物理化学[M].杭州大学出版社，1999.