绿色化学工艺的应用与发展研究

[摘 要]随着化学工业的迅速发展，环境污染问题也日益突出，绿色化学工艺应运而生，针对于此，本文即研究了绿色化学工艺的应用和发展。

[关键词]绿色；化学工艺；应用；发展

中图分类号：TQ02 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0116-01

前言：随着环境污染问题的加重，国家对生态环境保护越来越重视，而绿色化学是实现这一目标的重要理论支撑，绿色化学工艺的应用极为重要。

一、绿色化学的内容概述

绿色化学工艺在化工生产中的引进使得环境污染加剧问题得到了进一步控制，绿色化学的概念正不断的深入人心。对于绿色化学，不管是原材料的应用还是在化学反应中催化剂的添加，都要尽可能做到无毒、无害、零污染。运用绿色化学工艺不仅能减少化工生产中有害物质的排放，还可以减少对环境的污染。首先，工业用材料必须是可再生资源，并且保证原材料无毒无害；其次，发生的化学反应为绿色的，应用的材料容易降解，且有害物排放低或为零；另外，慎重选择化学反应的催化剂，选择没有危害的催化剂；最后，谨慎选择添加溶剂，如果该溶剂有副作用则不能再用。我们需要不断加强对绿色化学技术的研究，在今后的化学工业生产中，尽可能应用可再生的绿色资源，对于不可再生的资源应限制其重复利用。

二、绿色化学工艺研发现状

2.1 “原子化学经济”反应

“原子化学经济”即是在化W反应中，要求对反应物中的原子实现最大程度的利用，并使其参加反应的物质完全转化为生成物，也只有这样才实现了真正意义上的绿色化学工艺。

2.2 原材料的选取

在化工生产中，对于发生化学反应的原材料来说，其性质决定了生产的过程和方法。对于原材料的选取，要想保证反应的彻底、无害，则应优先考虑按绿色化学工艺要求使用的无毒害材料。

2.3 改善催化剂类型

在化学反应中改善催化剂的类型，可以使反应中不稳定的中间体被进一步氧化或还原，使其反应更加彻底、高效。另外，要确保化学反应的可选择性，发生氧化还原反应时会有一些很容易被氧化、还原的中间物质生成，所以要提高催化剂的载氧能力，并根据新型催化剂的反应特性研发相应的化学反应工艺。

2.4 使用清洁工艺

使用清洁工艺可以使整个化学生产过程达到绿色环保的效果，另外，使用再生能源、选用先进的工艺技术，可以从根本上减少或避免因污染物排放带来的环境危害。例如：废弃的秸秆以及稻草等就可以作为化学原料，将糖类植物转化为乙酰丙酸，实现对葡萄糖的提取，这样就避免了反应中废弃物的出现。

三、绿色化学工艺的开发

3.1 采用无毒害的生产原料

企业在生产化工产品的过程中，首先应该做好的就是对生产原料的选择。 生产原料不同，相应的生产方法与流程也会有所不同。绿色化学工艺则要求在生产过程中使用无毒无害的原料，即使在必须要使用化学物质的情况下，也要采取措施将危害降到最低。在根源上消除污染环境的“三废”，在生产过程中绿色化学工艺应采用可再生的原料，如野生植物或农作物等。

3.2 采用无毒害的催化剂

目前的化工品生产过程中，90%以上的化学反应都需要加入催化剂来提高化学反应速率，因此在绿色化学工艺的开发过程中，对无毒害、新型高效绿色催化剂的开发也是一个关键的研究方向和课题。丁烯烷基化与异烯烷基化生产工业中，异辛烷属于“原子经济”反应，但反应的催化剂使用的是对设备具有强烈腐蚀性危害的氢氟酸或硫酸，而且生产后的废液很难进行恰当的处理回收，又会进一步污染环境。当前，国内外的很多高校和机构都在研发新型的烷基催化剂，开发出腐蚀性低、能耗低、污染小的催化剂，也是绿色化学工艺的重要努力方向。

3.3 提高化学反应的选择性

在石油化工行业中有许多强放热类的反应，而且其目的产物一般又是一些不稳定的容易被反应氧化的中间体，因此这类催化剂就成为了催化剂中选择性最低的类型。另外，还有一些产品的组成方式是异构体的，因此为有效的将原材料加工转换成产品，在过程中就需要加入选择性较高的催化剂，对这种催化剂的开发不仅能够降低生产成本、节约资源，更重要的是能减少其对环境造成的不良影响， 绿色化学工艺注重的是不同氧化反应和不同反应特点的催化剂的开发。

四、绿色化学工艺的应用

4.1 生物技术

从广义上来说，生物技术包括了基因、细胞、酶以及微生物技术等。在应用方面，生物技术的主要应用领域为生物化工和化学仿生学方面。生物在某些领域正在逐步代替石油、天然气等不可再生能源。生物技术中所进行的化学反应，大多数都是利用自然界中找到的酶或者是工业生产的酶作为催化剂。这种利用酶作为催化剂取代化学催化剂的方法，具有对环境无化学污染、反应的条件温和以及生产出来的产品性质相对优良等特点。

4.2 清洁技术

清洁环保是绿色化学工艺追求的目标，清洁的生产技术就是无毒、无害、无废弃物。例如清洁煤脱硫、脱碳技术的应用以及太阳能、风能发电技术的应用，都属于清洁的生产技术。较为先进的清洁技术还有等离子技术、绿色催化技术和生物工程技术等。应用清洁生产技术，其生产过程不仅不会对环境造成污染，其产品也属于清洁产品。

4.3 农业生产

氮元素是农作物生长时所必须的元素之一，这样我们就可以通过生物固氮的方法来增加氮元素。外界环境中的氮元素都是以氮气的形式存在，不能够被农作物直接吸收。传统的固定氮元素的方法是通过化学反应生成NH3，化学反应中使用的催化剂以及生成的杂质都会对环境造成污染，而应用绿色化学工艺的生物固氮技术，减少了工业合成氨的生产，消除了生产过程对环境的污染，从而保护了空气质量。

五、绿色化学工艺的发展

5.1 化学工艺发展

在未来的发展中，绿色化学将发展绿色化学工艺的模式，广泛应用各种节能材料，这些都有利于绿色化学工艺的实施以及相关体系的进一步优化。在将化学工艺进行绿色化的处理过程中，运用的比较创新的一个方法就是对化学生产进行在线控制与检测，对生产的每一个具体环节的工艺和过程加以把控，以此做到协调，这样才可以保证参与到化学反应中的物质和反应过程都是安全的，并且要设立相关机制以处理化学反应会出现的一些意外情况。对于社会公众，必须加强环境保护的宣传导向工作，在降低工业污染的同时也要做到减少生活垃圾排放。

5.2 催化剂的发展

5.2.1 仿酶催化

化学反应中，酶催化过程具有专一、效率高等特点，在目前的化学反应中应用的都是天然酶。天然酶是有一定限度的，所以需要我们逐步开发出人工酶来取代天然酶的应用。另外，人工酶的优势在于可以仿制一些人工活性反应结构，使反应中所需的疏水环境以及与多种非共价键反应的原子协同效应，充分发挥作用。

5.2.2 纳米催化剂

纳米催化剂可以对环境起到治理的作用，纳米金属催化剂中主要包含了一些含铂、铑金等成本较高的金属氧化物；还有另一种是较为传统的以氧化铝和氧化硅等金属氧化物为载体，通过一系列反应形成一种负载型纳米催化剂，以此来提高化学反应的速率以及活性。目前纳米催化剂可以实现对汽车尾气排放的处理，达到净化空气的效果。

结语

综上所述，近年来环境污染不断加剧，为了减少污染物排放、节约资源、实现可持续发展目标，绿色化学必将向着新的发展高峰迈进。

参考文献

[1] 邓长友.绿色化学工艺的开发与运用[J].化工管理，2015，17：195.

[2] 卞艳，高加林.现代化绿色化学工艺的应用模式[J].时代农机.2015（06）.