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關鍵詞:綠色化學 工藝生產 化學工藝
中圖分類號:TQ021 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2017)05-0219-02
引言
化學工業生產是我國經濟發展過程中的重點內容,近年來我國的經濟水平不斷提升,但是在傳統發展過程中采用粗放型策略,對環境污染比較嚴重。當前我國的環境現狀已經不容樂觀,很多大城市都籠罩在霧霾之中,對人們的日常出行以及交通車輛通行都帶來了很嚴重的影響。化學生產過程中各種廢棄物的排放,是導致環境污染的一個主要原因,例如廢氣直接排放到空氣中,導致空氣變質,廢水直接排放到河流中,導致魚類死亡。化學工業生產是我國工業行業中的一個重要組成部分,對我國經濟發展有一定促進作用,在經濟建設過程中不容忽視,但是在經濟建設過程中也應該要注重環境保護,對化學工業生產中的一些對環境造成嚴重污染的工藝和技術進行淘汰,從而不斷提高化學工業生產的安全性,促進經濟社會與環境的和諧發展。
一、綠色化學工藝的研究內容
綠色化學是對傳統化學的挑戰,也是對傳統化學思維方式的創新,綠色化學工藝是一個全新理念,是結合綠色、節能社會產生的一個全新視角,從化學反應原料、化學反應條件、化學轉化方法、開發綠色產品等角度出發對綠色化學工藝進行研究,使得傳統的化學反應中對環境造成污染的問題可以得到解決,從而設計更多對環境友好的化學反應。其主要的內容包括以下幾個方面:第一,使用無毒無害的化學原材料;第二,利用可再生資源;第三,加強對新型催化劑的開發研究;第四,對不同反應介質進行研究;第五,尋找新的化學轉化方法;第六,設計對人類健康和環境安全的化學產品。
從上世紀起在國際社會上就提出“綠色科技”概念,這個概念的研究目的是要對環境污染進行控制,從環境污染源頭上進行處理,減少化學污染。這種處理包括兩個方面,第一,從源頭上對污染物的排放進行控制和減少,第二,采用化學工藝技術對環境污染進行治理。在當前的時代背景下,最佳的綠色化學工藝就是利用各種無毒無害的物質進行反應,追求原子經濟,在化學反應的過程中不會出現額外的廢棄物,使得化學反應的材料能夠充分利用。
1.研制“原子經濟”反應
從上世紀九十年代開始,關于原子經濟的研究就已經開始,原子經濟指的是在化學反應中將一切原子都變成生產物,從而對反應物中的原子進行百分百地利用。其實原子經濟與化學反應的類別有很大關系,一些化學反應是不會產生雜物的,例如加成反應,一切反應物都可以被利用,原子經濟是綠色化學工藝首要研發的反應類型,為了實現原子經濟研究,則必須要對其中的催化劑進行改善,確保高效、節能。
2.確保反應的選擇性
在化學工業生產過程中經常會選用烴類選擇性氧化反應,在這個反應過程中會產生一些不定的中間體,這些中間體很容易被進一步氧化,這類反應不需要催化劑。當前關于化學工藝的研究要集中在兩個方面,一方面,要根據各種烴類氧化反應類型提取性能高、載氧能力好的新型催化劑;另一方面,要依照催化劑的反映特征,研發出對應的反應工藝。例如苯乙烯是化工生產過程中的主要物質,在苯乙烯生產過程中使用最廣泛的工藝是乙苯脫氫,為了提高生產效率,當前有的化工企業在生產過程中研發了以丁二烯作為原料的苯乙烯工藝,對傳統的乙苯工藝進行替代,以丁二烯作為原料的苯乙烯工藝生產過程中產生的中間產物轉化率大約為90%,另外還有一種工藝是甲苯歧化,這種工藝也是對硅改性催化劑進行利用的工藝,其選擇性達到了98%以上。
3.利用無毒害的原料
綠色化工生產過程中原材料的質量也是影響化學工藝水平的重要因素,在化學反應中首先應該要選擇綠色原材料,無毒無害的材料是綠色化工生產的基礎。例如有企業研制二乙醇胺,將其作為化工生產的原料,在催化脫氫的作用下,這種物質可以生成氨基二乙酸鈉,這一最新工藝不進改善了傳統的生產工藝,還減少了傳統原料中的毒害。要想從根本上解決化工生產對環境帶來的危害和影響,還可以加強對一些自然原材料的利用,例如野生植物、農業廢物等,也可以作為化學原料。如秸稈、稻草等物質,經過相應的化學反應可以成為酸、醇等化學物質,還可以通過生產工藝將糖類植物轉化為乙酰丙酸,對谷物進行開發獲得葡萄糖,這些原材料都是無毒無害的。
4.利用清潔工藝
綠色化學工藝研發的目的是為了實現環保,要對化學工藝流程進行改進,從而提高化學工藝水平的同時降低對環境的污染。因此在化學工藝生產過程中應該要加強對清潔工藝的研發,優先設計出對環境保護有利的化學反應途徑,形成物質與能量的循環體系。不僅要對各種無毒無害的原材料進行利用,還要加強對各種高端、先進、消耗較低的工藝流程進行研究,從而減少廢棄物的產生與排放。
5.使用無毒無害的催化劑
催化劑是化學反應中的主要物質,很多化學反應都必須要在催化劑環境下完成,催化劑的質量也會造成對環境的影響,要實現綠色化工生產,則必須要選擇綠色、無毒無害的催化劑。以鄰苯二酚生產方法為例,在新的生產工藝中采用酶E.Coli作催化劑,這種催化劑可以是葡萄糖活化,而且能夠將其定向地轉化為鄰苯二酚,這種新工藝避免了傳統生產過程中產生廢棄物和副產品的危害,在反應過程中使用的催化劑也不是傳統的催化劑類別,分子氧氣化催化劑和新型分子篩催化劑是化學反應中的綠色催化劑,可以減少反應過程中的副產物的產生。
二、綠色化學工藝的應用
1.要生物技術融合
生物技術與化學工業技術不相同,生物技術是與基因、微生物等有關的技術,為了提高化工生產水平和綠化效果,近年來關于生物技術與化學工業生產之間融合的研究越來越多,生物技術在化工生產過程中的應用越來越廣泛。尤其是生物酶,具有高效、選擇性好的優勢特征,在化工生產中具有十分廣泛的應用前景。另外,生物技術在環境污染的治理過程中也發揮了十分重要的作用,例如一些細菌可以對被重金屬、油等污染的水體進行凈化,由此可見,生物技術與化工生產之間的關系十分緊密。
2.綠色生產技術的應用
綠色技術的主要特征是清潔生產,其特點是沒有毒害作用,不會有廢物產生,常見的綠色生產技術有煤氣化技術、脫硫、脫碳技術、城市垃圾無害處理技術、太陽能技術、沼氣技術等。常見的綠色節能技術有生物工程技術、輻射加工技術等。
3.生產綠色產品
綠色化學工藝研究發展的最終目的是要生產一些對環境有利的產品,例如生產取代氟氯昂的化學產品,從而減少對臭氧層的破壞,生產不含磷的洗滌用品和不含鉛的化妝品,利用二甲醚來代替汽油從而減少汽車尾氣排放,各個化工企業在生產過程中都要加強對技術和工藝的研究與應用,盡量減少對環境污染嚴重的產品,生產一些對環境發展有利的綠色產品,改善人們的生活質量。
結語
綜上所述,隨著經濟水平不斷提升,環境污染問題也越來越嚴重,化工生產是環境污染的主要原因,在未來的發展過程中應該要加強對化工生產危害的控制,加強對各種綠色原材料、催化劑的選擇,并且對化工生產工藝進行創新,產生更多綠色無污染產品,促進經濟社會與自然環境的協調發展。
參考文獻
[1]程曉龍.綠色化學工藝的未來發展分析[J].化工管理,2016(20)
在以往化學生產過程中,各種有害、有毒物質的處理存在嚴重滯后性,致使化學工業發展速度非常緩慢。因此,綠色化學工程與工藝的合理應用,在降低化學工業成本、提高能源有效利用率等方面都有著重要作用。本文就綠色化學工程與工藝的合理開發進行探討,提出綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用,以有效改善化工環境的污染程度,從而達到各種資源最優化配置的目的。
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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關鍵詞:化學工程;綠色化工技術;工藝
經濟發展帶來的環境問題受到全世界人民的關注,各國的專家們都在尋找一條既可以發展經濟又不會對環境造成重大污染的道路。化學工程工藝中的綠色化工技術就是在這樣的形勢下產生發展而來的,綠色化工技術的重點在于綠色二字,其能夠充分溶解資源消耗時產生的環境污染問題,對人類的可持續發展有極大的幫助。因此對于這樣的綠色化工技術的開發與應用是非常有意義的。
1關于綠色化工技術
綠色化工技術的作用是減少化學工業生產的過程中無形的或有形的給環境造成的污染,通過技術的創新和改造完善化學工業的生產和運作方法。如此一來,化學技術中使用的化學原料以及化學工業生產過程中產生的廢棄物對環境的污染就會有所減少。而且在這一方法的應用下,化學工業在生產過程向空氣中排放的廢氣、向河流中排放的廢水中的有毒物質就會減少許多。另外綠色化工技術在一定程度上將資源的回收利用程度提高了,減少了資源的浪費,從而對環境問題的解決有極大的益處。
2化學工程工藝中綠色化工技術的開發要點
2.1選用合適的化學原料
化學原料的性質決定了整個化學工業的生產運作。化學原料是化學工業發展的基礎,而且是污染的來源,因此重視化學原料的選取是重中之重。從源頭上控制污染,是快速有效解決環境污染問題的方法。值得注意的是,研發的新型的化工原料盡管是綠色無污染的,但是不可能讓化學工業在生產過程中不產生絲毫環境污染的問題。從這一點無法避免的問題出發,現在的技術飛速發展,化學工業生產中已經著手研發更加清潔的原料,盡量選取那些沒有任何毒性或者是毒性較少的化學原料進行化學工業生產,逐漸降低化學藥劑的使用頻率,采用一些天然的植物或者是農作物作為無毒害性材料,是一個不錯的選擇。
2.2選用綠色化學催化劑
化學工業的生產過程中經常會用到化學催化劑加速化學反應完成整個化學生產,提高化學工業生產的效率。盡管可以帶來一定的經濟效益,為社會積累財富,但是很明顯這種財富不會長久,因為化學催化劑給環境造成的污染非常大。因此研發出毒性低的化學催化劑降低有毒物質的排放以及排放量,是當前化學工業生產的目標。縱觀現在的綠色化工技術行業,其關注點都在研發無毒化學催化劑上,爭取研發出的催化劑既可以加快化學反應又可以減少對環境的污染,努力朝著綠色化學催化劑的方向努力。依照現在的研發進度來看,烷基化固相催化劑這一種催化劑的研究成果較為可觀,實驗表明烷基化固相催化劑是沒有毒性的,對環境不會造成污染,可以推廣到化學生產工業中,有不錯的使用價值。但值得一提的是,烷基化固相催化劑這一類催化劑在研發過程中,研發人員要針對廢棄物的排放標準問題準備參考數據,盡量達到生產中產生的廢棄物也可以循環利用的效果,進而促進資源的利用率。
2.3選擇性強化化學反應
化學反應的選擇性也是綠色化工技術研發的重點,若是研發人員可以完善這一內容,化學生產過程中產生物的提取會更加高效,也會更加便捷。也就是說強化化學反應的選擇性不僅可以讓化學工業的環境污染降低,還可以降低化學工業所需成本,如此一來還節約了資源。例如在石油開發這一類化學工業中經常會選擇烴類選擇性氧化物,這一種氧化物會對環境造成嚴重的破壞,因為這種氧化物可以讓化學反應非常容易就出現明顯的氧化反應。由此可以知道,為了達到化學工業綠色生產的目的,減少環境污染,一定要選擇性強化化學反應。
3化學工程工藝中綠色化工技術的應用要點
3.1應用清潔生產技術
清潔生產技術的應用范圍有冶金、淡化海水、處理垃圾還有發電等,一般情況下都不會產生毒害性。正因為這種獨特的優勢,在現代的化學工業中備受推崇。例如在海水淡化時,清潔生產技術可以將海水中鹽分分離,甚至可以分離海水中的其他物質,使海水成為人們的生活用水。
3.2應用生物技術
生物化工中常常應用生物技術,在實際生活中應用的比較廣泛的是生物技術中膜化學技術。生物技術一般是通過將可再生的資源有效地轉化成可以為生產生活利用的化學品。例如常見的酶成分,這樣一種催化劑在化學反應中有非常好的效果,而且最好的一點是不會給環境帶來無法消融的廢棄物。
3.3應用環境友好型產品
環境友好型產品強調的是不影響環境和人類的生產生活,杜絕污染強度大的產品的使用。比如增加使用那些綠色汽油、燃料、能源,降低化學工業生產給環境和人類帶來的危害,逐漸提高資源合理利用,增加效率。
4結束語
經過對化學工程工藝中綠色化工技術開發與應用的分析可以發現,這種技術可以減少對環境的污染破壞,提高資源再利用效率,以及提升資源溶解的程度,能推動整個行業的發展和進步。
作者:楊璐 單位:沈陽師范大學
參考文獻:
近年來我國經濟高速發展的同時,嚴重的環境問題已經受到社會各界的重點關注。環境污染問題已經影響到人們的日產生活,其中化學行業帶來的污染非常普遍,因此,需要發展化學工業中的可持續發展戰略,強化綠色化工技術的運用。綠色化工技術的運用能夠從根本上抵制化學行業能源消耗帶來的污染問題,因此,對其探討是非常必要的。
1綠色化工技術
綠色化工技術指的是在化學工業發展中運用化學工藝或者原理對化學方法進行改造,以此來減少化學技術中化學原料、化學廢棄物或者有害化工產品對環境的危害和污染,盡量將化學過程中的廢棄物進行二次利用,提升廢棄物利用率的同時也減少排放量,促進化學工業的綠色和生態發展。
2綠色化工技術在化學工程工藝中的開發
2.1化學原料的選用
綠色化工技術的開發過程中,化學原料的選用就非常重要,這能夠從根本上解決污染問題。綠色、無害的化工原料在生產、排放的過程中也能產生較少的污染物。當前高科技發展下,已經生產處很多無毒無害或者較少毒害的原料、催化劑、各種溶劑供化學工業的發展使用,在化學工業生產中盡量選擇這樣的化學原料,比如是很多天然的植物,包括各種農作物或者野外農作物,還有很多生物,都是無害化學原料的最佳選擇。在化學工業發展中,盡量使用這些物品代替,而且這些物品的成本通常比較低,來源廣泛。
2.2化學催化劑的選用
化學工業發展中常常使用各種催化劑加速化學反應的速度,但是很多化學催化劑容易加重化學反應廢棄物的排放量。現在綠色化工技術開發過程中重點關注的就是對無害化學催化劑的開發。同時,在化學催化劑的選用上,盡量用毒害較小的催化劑代替毒害大的催化劑,促進化學反應過程的綠色發展。很多化學行業的研究人員正在大力開發烷基化固相催化劑,其沒有毒害,期望這種催化劑能夠早日被廣泛運用。在無毒害化學催化劑開發過程中,注重其廢棄物的排放量和循環使用率,最好能夠提升其循環使用的過程。
2.3強化化學反應的選擇性
在化學反應過程中,盡量提升化學反應的選擇性,讓化學生成物的提取和凈化更加便捷,也能夠有效地控制化學生產成本,減少能源消耗和廢棄物的排放。比如在石油化學工業中經常進行的烴類選擇性氧化,其反應的生成物極易發生氧化現象破壞生成物,因此,在化學反應中,會盡量避免使用這種反應。強化化學反應的選擇性,能夠提升化學生產過程的健康發展水平。
3綠色化工技術在化學工程工藝中的運用
3.1清潔生產技術的運用
清潔生產技術在包括冶金、印刷、垃圾處理、海水淡化、煤氣化技術、發電技術等行業中已經被廣泛運用,在其過程中沒有毒害,而且沒有污染物。多種行業中運用清潔生產技術已經有效地控制了廢棄物和有毒物品的發生。比如在海水淡化過程中,運用清潔的化學方法對海水進行處理,其原料是海水,這是一種比較豐富的天然資源,產生的主要成分是淡水,整個過程中的生產技術對環境的污染非常小。
3.2生物技術的運用
生物技術在化學仿生學與生物化工中的運用集中在細胞、微生物、酶的范圍內,其中酶、膜化學技術運用地非常廣泛。生物技術可以講很多可再生的資源在生產過程中轉化成有用的化學品,比如自然界中存在的酶是非常普遍的一種催化劑,其在生產過程中沒有污染物的生成和排放,而且反應的條件比較溫和,受到化學行業的廣泛利用。
3.3環境友好型產品生產過程的運用
當今社會環境污染問題非常嚴重,各行各業對環境友好型產品的生產與利用非常急切。從人們的實際生活來講,運用綠色化工技術的目的就是能夠生產處大量的環境友好型產品,這能夠給人們的實際生活帶來優勢。環境污染問題嚴重影響到人們的生活質量,環境友好型產品的開發和利用能夠避免產生環境污染問題。比如在生活中傳統的汽油燃燒給大氣帶來污染,也影響人類的健康;各種產品中氟利昂破壞了大氣中臭氧層,給人們的生活埋下安全隱患;很多塑料產品在人們生活中廣泛利用,帶來很多便捷之處,但是使用后形成垃圾不容易被分解。這些嚴重的污染問題急需被解決,這些帶來污染的產品急需被取代。所以,隨著技術的發展,可分解的塑料制品、清潔型汽油、新型燃料逐漸地被開發使用,人們的環保意識也在增強,現在已經有很多的研究用在環境友好型產品的開發上,比如在酒精的生產上,其原料已經變成了天然的甘蔗;利用較易提取的乙醇汽油取代原來的汽油,在汽車行業中被廣泛運用。環境友好型產品受到大眾喜愛的同時,應該提升開發技術,加大對其的開發利用,這是與人們的實際生活緊密聯系的問題,需要社會各界齊心協力的支持。
4結論
【關鍵詞】綠色化學工藝;開發;應用
最近一段時間以來,很多大城市都籠罩在霧霾的世界里,空氣質量嚴重下降,能見度差,甚至對人們的日常出行與交通車輛的正常通行都帶來了不同程度的影響,造成這種現象的一個重要原因就是化工企業的廢氣排放,面對這樣的形勢,綠色化學成為各大企業正在研究的項目,通過發展與優化化學工藝,改善化學反應過程的內在屬性來控制其產生的危害,實現對人類健康,社會安定的維護是化工發展的大勢所趨,綠色化學工藝已經成為眾多企業研發的對象。
1.綠色化學工藝的研發
自從上個世紀,國際組織就已經提出了“綠色科技”的概念,其內涵表現為:要對環境污染進行控制,在源頭上免除生產帶來的污染,傳統化學工藝無法從根本上改善污染,污染仍然處于一個慘痛的境地。然而,綠色化學工藝體現為綠色生產、無廢物排放,這才是控制化工污染的最根本的方法。最佳的綠色化學工藝就是使用無毒害作用的反映材料與催化劑,追求原子經濟,也就是說在反應過程中不會出現額外的廢物產品,達到反應原料的充分利用。
第一,研制“原子經濟”反應。這一反應最早起于20世紀90年代,主要內容為:化學反應中的一切原子都變化成生產物,達到反應物中原子的百分百利用,其實,原子經濟與反應類別有關系,一些反應就沒有雜物的產生,例如:加成反應。一切反應物質都會被利用。原子經濟反應是綠色化學工藝首要研發的反應類型,要改善反應中的催化劑,這樣才能確保反應的節能、高效。
第二,確保反應的選擇性。在石化產業中會經常選用烴類選擇性氧化反應,會產生一些不穩定的中間體,他們容易被進一步氧化,所以,這一類反應不會用作催化劑,最新的研究表明:不僅要依照各種烴類氧化反應類型來選取性能高,載氧能力好的新型催化劑,還要依照催化劑的反映特征,研發出對應的反應工藝。
例如:苯乙烯最廣泛用的工藝為:乙苯脫氫,一些企業已經研發了丁二烯作為原料的苯乙烯工藝來替代乙苯工藝,其內部的中間產物的轉化率為90%,采用的催化劑能夠把內部的體驗轉化為苯乙烯單位的選擇性大于92%,另有一些海外企業所研制甲苯歧化工藝,也是利用了最新的硅改性催化劑,其中的選擇性也達到了98%以上。
第三,利用無毒害的原料。在化學反應中首要的選取原料,原料的性質就在一定程度上決定了生產過程與方法。綠色化學工藝的一個要求就是杜絕使用毒害的原料,而是選擇化學物質充當原料,國際知名企業研制了用二乙醇胺做原料,在催化脫氫的作用下生成氨基二乙酸鈉,這一最新工藝大大改善了曾經的利用甲醛、鹽酸—作為原料的二步合成工藝,減少了毒害。
要想從根本上免除環境污染,可以利用能夠再生的自然材料例如:野生植物作為化學原料,以及一些農業廢物,如:秸稈、稻草等進行反應成為酸、醇等化學物質。將糖類植物轉化為乙酰丙酸,對谷物進行開發獲得葡萄糖。
例如:以往的乙二酸是用苯作為原料生產的,苯對人體的傷害極大,改為葡萄糖后,在通過微生物進行轉化,極大地提高了反應的綠化效果,減少了毒害物質的出現。
第四,利用清潔工藝。化學工藝的研發要想達到綠色環保的效果,就需要選擇情節工藝,要優先設計出能夠有利于環境的化學反應途徑,形成物質與能量的循環體系,在具體的生產中,不但要利用無毒害、無污染的原料,而且還要盡量利用高端、先進、低消耗的工藝流程,而且也要盡量避免廢棄物的出現。
2.綠色化學工藝的應用
2.1生物技術的應用
與化學工業不同,生物技術中涵蓋了基因、微生物等方面的科學技術,為了提高化工生產的綠化效果,近年來,生物技術被大量利用在化工生產中,因為生物酶作為催化劑具有高效、選擇性好的優勢特征。將生物技術利用在化學合成中,可以說是綠色化學工藝發展的一大趨勢。
早期的化工合成都的利用生物自然資源,經過發展煤、石油等礦物成為了化學生產的原料,但是這些礦物資源是不可再生的,要想有效節省能源,達到環保的效果就要減少對這些礦物資源的利用,而是要回歸到酶時代,繼續利用酶來作為催化劑。
2.2綠色生產技術的應用
綠色技術主要體現為清潔生產,它的特點是沒有毒害作用,沒有廢物的產生,常見的綠色生產技術體現為:煤氣化技術、脫硫或者脫碳技術,城市垃圾無害處理等技術,以及太陽能技術、沼氣等綠色節能技術。
常見的綠色節能生產技術主要有:生物工程技術,其中的細胞、基因工程等工程技術。輻射加工技術,例如:離子束—他們的特征就是在一定的溫度與壓力下能夠引起化學反應,無需高溫與高壓的苛刻條件。
2.3生產綠色產品
綠色化學工藝利用的終極目標為:制造一些對環境有利的產品,其中的典型代表為:能夠取代氟氯昂的化學產品,減少對臭氧層的破壞,不含有磷的洗滌用品,不含鉛的化妝品,燃油代替品能夠控制對汽車對污染氣體的排放,可以利用價格低廉、質量較好的二甲醚來代替汽油,來減少城市汽車污染物的排放,各個化工企業要盡量生產那些能夠達到國家環保標準的產品,來保護生態系統。
當今世界上,已經生產出來了一系列的環境產品,其中已經包括:高分子、有機以及精細化工等多種產品,例如:生物生產干擾素、費事催化技術合成醛、醇等產品都取得了良好的環保效果。
3.總結
要想有效降低化工污染對環境的破壞,達到沒有公害的綠色生產的目的,就要盡量選取一些節約資源,耗能低的化工工藝,以及一些無毒害作用的原材料,利用綠色環保的生產技術,不斷提高生產工藝。
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關鍵詞:綠色化學 環境保護 生物技術
人類正面臨有史以來最嚴重的環境危機,由于人口急劇的增加,資源的消耗日益擴大,人均耕地、淡水和礦產等資源占有量逐漸減少,人口與資源的矛盾越來越尖銳;環保問題就成為經濟與社會發展的重要問題之一。作為國民經濟支柱產業之一的化學工業及相關產業,在為創造人類的物質文明作出重要貢獻的同時,在生產活動中不斷排放出大量有毒物質,化學工業也為環境和人類的健康帶來一定的危害。發達國家對環境的治理,已開始從治標,即從末端治理污染轉向治本,即開發清潔工業技術,消減污染源頭,生產環境友好產品。“綠色技術”已成為21世紀化工技術與化學研究的熱點和重要科技前沿。
綠色化學又稱綠色技術、環境無害化學、環境友好化學、清潔化學。綠色化學即是用化學及其它技術和方法去減少或消除那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑、產物、副產物等的使用和產生。
傳統化學向綠色化學的轉變可以看作是化學從“粗放型”向“集約型”的轉變。綠色化學可以變廢為寶,可使經濟效益大幅度提高。綠色化學已在全世界興起,它對我國這樣新興的發展中國家更是一個難得的機遇。
一、采用無毒、無害并可循環使用的新物料
1.原料選擇
工業化的發展為人類提供了許多新物料,它們在不斷改善人類物質生活的同時,也帶來大量生活廢物,使人類的生活環境迅速惡化。為了既不降低人類的生活水平,又不破壞環境,我們必須研制并采用對環境無毒無害又可循環使用的新物料。
以塑料為例,據統計,到1989年美國在包裝上使用的塑料就超過55.43億kg(20世紀90年代數量進一步上升),打開包裝后即被拋棄,這些塑料廢物破壞環境是我們面臨的一大問題:掩埋它們將永久留在土地里中;焚燒它們會放出劇毒。
我國也大量使用塑料包裝,而且在農村還廣泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越來越嚴重。解決這個問題的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前國際上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已經投入生產。光生物雙降解塑料研究是我國“八五”科技攻關的一個重大項目,已取得一些進展。
2.溶劑的選擇
大量的與化學制造相關的污染問題不僅來源于原料和產品,而且源自在其制造過程中使用的物質。最常見的是在反應介質,分離和配方中所用的溶劑。在傳統的有機反應中,有機溶劑是最常用的反應介質,這主要是因為它們能較好地溶解有機化合物。但有機溶劑的毒性和難以回收又使之成為對環境有害的因素。因此,在無溶劑存在下進行的有機反應,用水作反應介質,以及超臨界流體作反應介質或萃取溶劑將成為發展潔凈合成的重要途徑。
2.1固相反應
固相化學反應實際上是在無溶劑化作用的新穎化學環境下進行的反應,有時可比溶液反應更為有效并達到更好的選擇性。它是避免使用揮發性溶劑的一個研究動向。
2.2 以水為溶劑的反應
由于大多數有機化合物在水中的溶解性差,而且許多試劑在水中會分解,因此一般避免用水作反應介質。但水作為反應溶劑有其獨特的優越性,因為水是地球上自然豐度最高的“溶劑”,價廉、無毒、不危害環境。此外水溶劑特有的疏水效用對一些重要有機轉化是十分有益的,有時可提高反應速率和選擇性,更何況生命體內的化學反應大多是在水中進行的。
水相有機合成在有機金屬類反應,水相Lewis酸催化的反應現都已取得較大進展。因此在某些有機化學反應中,開發利用以水作溶劑是大有可為的。
2.3 超臨界流體作為有機溶劑
超臨界流體是指超臨界溫度及超臨界壓力下的流體,是一種介于氣態與液態之間的流體。在無毒無害溶劑的研究中,最活躍的研究項目是開發超臨界流體(SCF),特別是超臨界CO2作溶劑。超臨界CO2是指溫度和壓力在其臨界點(31.10℃,7 477.79KPa)以上的CO2流體。它通常具有流體的密度,因而有常規常態溶劑的溶解度;在相同條件下,它又具有氣體的粘度,因而又具有很高的傳質速度。而且,由于具有很大的可壓縮性,流體的密度,溶劑溶解度和粘度等性能可由壓力和溫度的變化來調節。其最大優點是無毒、不可燃、價廉等。
3. 催化劑的選擇
許多傳統的有機反應用到酸、堿液體催化劑。如烴類的烷基化反應一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸做催化劑,這些液體酸催化劑的共同缺點是:對設備腐蝕嚴重,對人身危害和產生廢渣污染環境。為了保護環境,多年來人們從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料入手,大力開發固體酸做為烷基催化劑。其中采用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴化技術較為成熟,這種催化劑選擇性高,乙苯收率超過99.6%,而且催化劑壽命長。
二、化學反應的綠色化
為了節約資源和減少污染,合成效率成了當今合成方法學研究中關注的焦點。合成效率包括兩方面,一是選擇性(化學、區域、非對映體和對映體選擇性),另一個就是原子經濟性,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化為產物,理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百的轉變為產物,不產生副產物或廢棄物,實現廢物的“零排放”。為此,化學化工工作者在設計合成路線時,要減少“中轉”、增加“直快”、“特快”,更加經濟合理地利用原料分子中的每一個原子,減少中間產物的形成,少用或不用保護基或離去基,避免副產物或廢棄物的產生。實現原子經濟反應的有效手段很多,在些不作贅述。
三、生物技術的應用
生物科學是當代科學的前沿。生物技術是世界范圍內新技術革命的重要組成部分,生物化工是21世紀最具有發展潛力的產業之一,它將成為創造巨大社會財富的重要產業體系。采用生物技術已在能源、采油、采礦、肥料、農藥、蛋白質、聚合物、表面活性劑、催化劑、基本有機化工原料、精細化學品的制造等方面得到廣泛應用。從發展綠色化學的角度出發,它最大的特點和魅力就在節約能源和易于實現無污染生產而且可以實現用一般化工技術難以實現的化工過程,其產品常常又具有特殊性能。因此,生物技術的研究和應用倍受青睞。
關鍵詞:綠色理念背景;初中化學;實驗教學
當今社會,無論在什么領域都提倡環保,綠色無污染是人們進行各項活動的基本準則。初中化學實驗是一個觀察和總結物質反應的過程,必然會通過不同物質之間的反應獲得新的物質,因此不可避免地產生了一些化學垃圾,化學實驗室因此也被人們認為是制造污染物的一個源頭。在倡導綠色環保理念的背景下,如何進行化學實驗教學以及如何處理化學污染物,這是擺在教育者眼前的一個難題。
一、初中化學實驗教學實現綠色化的重要價值
以前學生們普遍認為對環保作出貢獻的都是科研人員,他們能夠研制出一些無污染的產品替代污染性產品,以此造福于環境和人們的健康。實際上,想要為環保作出貢獻,從點滴小事就可以做起,比如初中化學實驗的綠色化。在化學實驗教學中,實踐綠色化學實驗在實驗的每一步中都可以做到。比如,在選用化學原料時,要盡量選擇污染性小的物質,經過化學反應產生的新物質也盡量要求無害化。如果一定要使用有害性物質,可以通過減少用量的方式來實現,在原料上減少有害化,就是從化學實驗的源頭上實現了綠色化理念。另外在化學反應的過程中,要通過有效的措施收集對大氣有污染的氣體,控制好排放廢氣的工作;教師指導學生做實驗時要遵循正確的步驟和正確的實驗方法,降低化學實驗的破壞程度;化學實驗進行完成后,要按照綠色環保的理念回收反應物,不能將有污染的化學物質隨意丟棄,應該按照無害化綠色化的方法進行處理。這樣從開始到結束,學生除了學習化學實驗的相關知識以外,還深化了對綠色環保理念的理解以及它在化學實驗教學中的貫徹,因此從思想上樹立綠色理念,并在平時的行動中進行落實。
二、綠色理念背景下初中化學實驗教學的策略
1.提高化學實驗管理員的實驗素質
要做到將綠色環保理念運用到化學實驗教學中,首先必須讓實驗管理員了解一些必要的知識。如果對化學實驗綠色化的相關知識沒有一個清楚的理解,就會遇到各種危險。比如,有實驗管理員使用四氯化碳擦黑板,目的是想去除水筆的痕跡,結果中毒就醫;如果不知道白磷在空氣中易燃而只能保存在水中,就可能發生火災危險。因此,只有對基本的化學物質的性質有一個明確的了解,才能提高化學實驗員對化學實驗的把握,才能夠進行綠色化學實驗。
2.加強制度管理
現階段,沒有要求初中化學實驗進行綠色化教學,對初中化學實驗室排放污染物,也沒有相關的指標進行規范,因此,教育部門要通過咨詢專家,制定化學實驗的綠色標準,比如用無污染物質代替具有污染性的物質進行實驗,實驗用品的量要嚴加控制,因為參加反應的物質越多,制造的化學垃圾就越多,同時還浪費了實驗資源。對于化學反應的物質,不能隨便丟棄,應該建立處理的規范制度,使化學實驗者能夠有章可循,實現綠色環保廢物處理。實際上,化學實驗產生的化學物質,學校可以統一進行回收和保存,然后交由相關的企業進行回收利用,雖然一個實驗剩余的化學反應物質很少,但經過一段時間的收集,這些物質就會積累很多,如果交由企業使用,就發揮了這些廢棄物質應有的價值,實現了綠色環保理念。
3.教師要樹立綠色化學實驗意識,并在教學活動中實踐
初中生的年齡尚小,自主學習和規范的能力有限,因此需要老師進行引導,尤其是在綠色理念背景下進行化學實驗,這是一個比較新穎的話題,學生有一定的陌生感,也缺乏理論的指導,因此必須依靠老師的力量讓他們明確綠色化學實驗理念的精髓,并在實驗中進行運用。作為學生們的領路人,化學教師首先要樹立綠色實驗意識,然后明白具體的實驗操作方法,指導學生進行綠色化學實驗。課本教材中介紹的實驗方法是非常局限的,有些實驗并沒有刻意遵循綠色化,這時教師可以通過查閱資料的方式將實驗進行重新設計,使實驗與綠色化理念聯系起來。教材中提供的實驗原料和步驟只是一個參考,如果有損環境,老師就要謹慎,要試圖根據實驗原理進行替換,將有害物質替換成無害物質,就實驗步驟進行優化,使實驗從開始到結束更加環保。
以上是綠色理念背景下的初中實驗教學探究,希望對初中化學實驗教育者有一定的啟示。在各個領域遵循并實踐綠色環保意識,是大勢所趨。初中化學實驗要減少或者避免污染,必須將綠色理念融入其中。
參考文獻:
[1] 夏麗丹.談談初中《科學》邊學邊實驗教學[J].中國科教創新導刊,2007(14).
化學工程技術簡稱化工技術,在化學生產領域中有著非常重要的地位。利用化學反應理論技術基礎,進行大規模的化學工程生產,從而生產滿足化學領域需求的產品。在農業方面,化學工程技術就起到了非常重要的作用。農作物的農藥,化肥等都是化學生產的產品。這些產品對于人們的生產與生活都有著非常重要的聯系。因此化學工廠成為了市場化學產品的主要生產基地,而化學工程技術也成為了化學生產的技術基礎。那么,對于化學工程技術而言,其有著哪些核心優勢呢?化學工程技術的技術理念又是什么呢?
1.1化學工程技術的技術理念分析
化學工程技術是基于化學反應以及化學元素等理論基礎進行的大規模的生產性技術,利用先進的設備與反應環境,實現對某種產品的大量批量生產,以此來滿足人們對于化學產品的需求。在化學工程技術中,理論基礎是必不可少的,但是,在生產的過程中,反應設備等的建筑也非常重要。因此反應設備也有可能是反應物質,因此為了能夠追求最高的生產效率,滿足人們的生產需求,化學工程技術在技術完善性方面做了非常大改進。在廢物處理方面,也有了完善的體制,從而減少了因為化學生產而對環境方面造成的傷害。
1.2化學工程技術的核心優勢分析
化學工程技術以化學反應以及化學元素理論為基礎,通過大規模的化學反應來生產市場所需的化學產品。由于在自然界中,很多化學產品不是自然形成的,即便在自然界中存在,其存量也無法滿足需求。因此,為了能夠滿足人們對于某些化學產品的使用。就可以通過化工生產,來進行批量的生產,保證足夠的供應。因此,對于化學工程技術而言,其技術核心可以概括為以下幾個方面:第一,完善的技術理論基礎;化學反應原理,原子守恒等化學理論技術,成為了化學工程技術的完善的理論基礎體系。如果在生產的過程中,對于某一種元素物質產品需求量較大,那么就可以通過化學技術進行實現。例如,在現代社會中,為了能夠呼吸到新鮮的空氣,很多人開始喜歡吸收純氧。那么,就可以利用化學理論進行純凈氧氣的生成,從而滿足人們的需求,當然,這也在一定程度上實現了市場的拓展。第二,高效的生產效率,化學工程技術為化學產品的生產奠定了強大的技術基礎,為了滿足市場的需求,化學工程技術在高產出,以及高效率等方面做出了非常大的改進,在原料提取以及生產加工的流程方面也有了十足的進步。因此,在技術優勢方面,滿足了市場化的生產模式。通過化學工程技術的引入,讓化學生產領域實現了模式化,一體化以及車間化的生產模式,不僅僅實現了高效的化學生產,更在一定程度上實現了成本壓縮等。總之,化學工程技術的核心優勢非常明顯,對于市場的發展而言,也有著推動性的作用。
2綠色化工技術在化學生產中的應用
雖然在化學生產領域中,化學工程技術起到了非常重要的作用,也讓人們的需求得以滿足。但是,由于化學生產過程中,容易產生大量的污染物質或者是廢棄物質,在傳統的化學生產以及化學工程技術中,并沒有完善合理的治理措施。甚至在一些化學工廠中,這些污染物或者廢棄物是直接進行無處理排放的。長期以往,對于環境造成的傷害是非常大的。近年來,我國的霧霾以及化學煙霧,癌癥村等現象的出現,也就在一定程度上說明了化學生產中出現的問題。因此,為了能夠保證化學生產的良性發展,也是為了能夠符合當前節能環保技術的理念。綠色化學工程技術開始得以研發,并逐步應用到化學生產領域,從而從根本上改變了化學工程技術的面貌。綠色化學與綠色化學工程技術,是代表未來化學生產的方向性理念。在化學生產的過程中,建立完善的生產體系,尤其是在反應的過程中,杜絕傳統的為了結果而不惜代價的生產方式,采用綠色型與節約型的生產方式,在技術方面,也需要不斷進行技術改革,尤其是廢物處理技術中的一些設計中,要充分體現綠色化學的特點,并能夠做到真正意義上的節能減排,廢物有效處理。總之,化學生產領域中,綠色化學的理念一定要深入其中,綠色化學工程技術的研發也應該繼續,生產需要滿足市場,也同樣要保證環境的安全。
3結語
一、綠色化學
所謂綠色化學是指研究如何從化學反應的設計、反應的進行、產物的使用以及廢棄的過程中使污染降到最低的新興科學.綠色化學構建理想是不再使用有毒有害物質,不再產生廢物、節約資源,防止污染.在當下我國環境污染比較嚴重的情況下,大力發展綠色化學是非常的適合,能夠增強學生對環境保護的意識,使其在以后的生活中養成保護環境的良好習慣;在未來崗位中有效的應用綠色化學進行工作,為改善我國環境而做出貢獻.相信隨著時間的推移綠色化學將成為更高層次的化學,化學的發展方向.就近幾年我國化學這門學科的發展趨勢來看,綠色化學逐漸走入到中考的行列中,成為化學考試中的重要組成部分.可見,我國教育領域對綠色化學非常的重視.
二、中考化學綠色化學實驗試題分析
近幾年的中考化學中已經逐步擴大綠色化學題材的實驗試題,將其作為整個化學試卷的一個亮點和熱點.
此種情況下,積極的調整化學實驗試題類型,以綠色化學作為主體,加強學生綠色化學題材的實驗試題學習和訓練,對提高中考化學成績有很大幫助.初中時期所接觸的化學知識都是比較基礎的,適當的調整化學實驗試題形成綠色化學題材,并進行合理的、有效的教學,這能夠使初中生更好的掌握綠色化學知識.具體調整的內容是:
1.改進實驗原理試題
化學實驗的形成都是由其實驗原理來做支撐,因此,形成綠色化學實驗,只有改進實驗原理才能夠達到目標.為此,進行實驗原理改進是實現以綠色化學為題材的化學實驗是非常必要的.而實現這一目的主要的做法是提高化學反應中原子的利用率,將有害或有毒的物質進行進一步的分解,消納有毒或有害物質,從而降低化學實驗環境污染的程度.當然,要實現增加化學反應中原子利用率,需要進行實驗原理綠色化設計,確定實驗原理改進是可行性的,才能夠進行具體的嘗試.例如,應用高錳酸鉀制取氧氣,不同的條件下進行此項實驗對環境造成的危害程度不同,在改進此項實驗時可以通過改進條件,提高化學反應中原子的利用率,提高氧氣的產量,降低環境污染程度.
例(2007年南京)化學是一門以實驗為基礎的科學,化學所取得的豐碩成果,是與實驗密不可分的.下面四種途徑都可以得到氧氣:
寫出實驗室中通過甲、乙兩種途徑制取氧氣的化學方程式:甲;乙.
化學實驗的綠色化就是以綠色化學的理念和原則來指導實驗,從實現原料和反應過程的綠色化考慮,你認為在中學化學實驗室中,甲、乙、丙三種制取氧氣的途徑中,(填“甲”、“乙”或“丙”)途徑更體現化學實驗的綠色化追求.
2.改進實驗裝置試題
化學實驗試題中所考查的內容中包含實驗裝置的使用.構建綠色化學題材的化學實驗試題可以通過改進實驗裝置這一部分來實現.在化學這門課程中能夠進行的大大小小化學實驗非常多,相應的考查實驗裝置的試題更多,在這里一一介紹不太可能.但筆者認為從實驗裝置這方面出發改進化學實驗試題應當在不影響實驗效果的情況下,盡量簡化化學裝置的應用,并盡量縮短化學實驗的時間,不給環境污染物質存留和釋放的機會,從而降低化學實驗污染環境的可能.除了通過簡化化學實驗裝置應用的方式來構成綠色化實驗試題外,還可以通過微型化的實驗達到此目的.所謂微型化實驗是在保證實驗效果的前提下盡量減少化學實驗中化學品的用量,以此來降低實驗中污染物的量,降低環境污染程度.所以,在進行綠色化實驗試題改進中針對化學實驗裝置這方面進行調整過程中可以通過簡化實驗裝置或減少化學品用量來實現.
3.從環保角度改進化學實驗試題