化學(xué)工程與工藝中的綠色化工技術(shù)探析

黃棟學(xué) 熊照

摘 ? 要：針對化學(xué)工程與工藝中的綠色化工技術(shù)進行分析，闡述綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程中的重要作用，通過擴大這種技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，將環(huán)境保護理念貫徹到化學(xué)工程中，促使化學(xué)工程朝著生態(tài)環(huán)保趨勢發(fā)展，為化學(xué)工程持續(xù)性發(fā)展提供條件。

關(guān)鍵詞：化學(xué)工程;綠色化工技術(shù);技術(shù)

在化學(xué)工業(yè)發(fā)展過程中，由于一些化學(xué)品的污染性，使得化學(xué)生產(chǎn)伴隨著環(huán)境污染，不能滿足現(xiàn)代社會環(huán)境保護的要求。目前，化學(xué)工程中的綠色化工技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注，使用綠色化工技術(shù)，能解決化學(xué)生產(chǎn)帶來的污染問題，通過發(fā)展化學(xué)原料和催化劑等方面的綠色化工工藝，可提高化學(xué)產(chǎn)品利用效率，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護和化學(xué)工程發(fā)展間的平衡。

1 ? ?綠色化工技術(shù)應(yīng)用原則

綠色化學(xué)是指對環(huán)境無污染的化學(xué)，避免化學(xué)生產(chǎn)中的環(huán)境污染。綠色化工技術(shù)在化學(xué)生產(chǎn)過程中的使用能加強對產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)和使用等環(huán)節(jié)中有害物質(zhì)的控制，落實環(huán)保理念。為了實現(xiàn)綠色化學(xué)發(fā)展目標(biāo)，要注重環(huán)境保護，合理運用化學(xué)技術(shù)進行生產(chǎn)制造，盡可能使用確保能源來生產(chǎn)，減少環(huán)境污染，達到節(jié)能減排的生產(chǎn)目的。在綠色化工技術(shù)使用中，應(yīng)遵循以下原則：第一，在綠色化工生產(chǎn)中，應(yīng)從原料控制、工藝流程優(yōu)化等方面入手，從根源處解決環(huán)境污染問題;第二，在產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)保證原材料的有效利用，提高材料利用率，選擇環(huán)保性較好的材料;第三，在進行產(chǎn)品分析時，要重點考慮產(chǎn)品的質(zhì)量和毒性，按照相關(guān)的檢查標(biāo)準(zhǔn)判斷產(chǎn)品是否達到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn);第四，減少化學(xué)生產(chǎn)中能源消耗對生態(tài)環(huán)境的不利影響;第五，做好生產(chǎn)前的檢測和控制工作;第六，使用綠色化工工藝時，充分考慮經(jīng)濟效益、技術(shù)水平和環(huán)境保護等因素，降低生產(chǎn)作業(yè)中的環(huán)境污染。

2 ? ?綠色化工技術(shù)研發(fā)

在綠色化工研發(fā)方面，應(yīng)重點關(guān)注以下方面：

第一，合理選擇原材料。綠色化工技術(shù)的使用是控制環(huán)境污染的有效舉措，但在使用該技術(shù)時只針對控制污染來考慮，無法發(fā)揮綠色化工技術(shù)的應(yīng)用價值。因此，在利用綠色生產(chǎn)技術(shù)時要堅持以預(yù)防為主的治理思想，從源頭解決污染問題，促進化學(xué)工程的生態(tài)化發(fā)展。化學(xué)工藝、化學(xué)科技發(fā)展應(yīng)從環(huán)保材料選擇、防范措施合理運用兩方面入手，減少化學(xué)生產(chǎn)中的污染物排放，開發(fā)多種綠色環(huán)保材料，為化學(xué)生產(chǎn)的順利進行提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

第二，合理選擇催化劑。催化劑對化學(xué)反應(yīng)有著重要影響，在化學(xué)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。但是大部分催化劑有著較強毒性，會對生態(tài)環(huán)境造成危害。為了達到綠色生產(chǎn)的目的，應(yīng)從催化劑選取角度出發(fā)，發(fā)展綠色化工技術(shù)，減少有害物質(zhì)的生成，在促進化學(xué)生產(chǎn)的同時，降低廢棄物的處理難度。研究人員應(yīng)優(yōu)先選用無公害催化劑，其次要控制污染物質(zhì)的排放[1]。例如將烷基化固相催化劑應(yīng)用到化學(xué)生產(chǎn)中具有效率高、無污染的優(yōu)點，并能在反應(yīng)中利用廢棄物，形成一個循環(huán)利用的生產(chǎn)流程，對提高化工生產(chǎn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益有著重要作用。

第三，提高化學(xué)反應(yīng)的收率，提高綠色生產(chǎn)水平，在化學(xué)反應(yīng)正常進行的情況下，適當(dāng)減少反應(yīng)物劑量。

第四，廢棄物的回收利用?；瘜W(xué)工程生產(chǎn)中將產(chǎn)生不同數(shù)量的廢棄物，一些廢棄物有害有毒，是造成周邊生態(tài)環(huán)境破壞的主要原因，即使是無毒害物質(zhì)，同樣會造成空間和資源的浪費，并且將其長期暴露于空氣中會帶來環(huán)境污染。因此，應(yīng)將減少生產(chǎn)中的廢棄物作為綠色化工技術(shù)研發(fā)的重要方向，在技術(shù)支持下，減少資源浪費或環(huán)境破壞，實現(xiàn)化學(xué)工程的持續(xù)性發(fā)展。同時，廢棄物回收利用減輕了企業(yè)廢棄物處理的負(fù)擔(dān)，滿足企業(yè)綠色生產(chǎn)需要。

3 ? ?化學(xué)工程和工藝中的綠色化工技術(shù)分析

3.1 ?生物技術(shù)

化學(xué)工程中綠色化工的突出特點體現(xiàn)在生物技術(shù)的使用，該技術(shù)是通過微生物和細(xì)胞完成一系列化學(xué)反應(yīng)，為化學(xué)用品制造提供技術(shù)支持，滿足資源充分利用的化工生產(chǎn)要求，將再生資源轉(zhuǎn)換成化學(xué)產(chǎn)品，為化學(xué)工程發(fā)展提供新思路。例如將微生物技術(shù)應(yīng)用到廢水處理中可實現(xiàn)淤泥的循環(huán)利用，加大對污染物排放的控制。另外，生物技術(shù)催化的反應(yīng)大多比較溫和，不會造成不可控過程，目前，化工生產(chǎn)往往需要利用動植物等有機原料，運用生物技術(shù)可緩解這類物質(zhì)產(chǎn)生的環(huán)境污染，石油和煤炭的使用會引起嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞問題，可使用生物技術(shù)減少上述問題產(chǎn)生的環(huán)境影響。

3.2 ?環(huán)境友好產(chǎn)品

環(huán)境友好產(chǎn)品是指化學(xué)生產(chǎn)中不會對周圍環(huán)境造成污染的產(chǎn)品，化學(xué)生產(chǎn)中要注重環(huán)保型生產(chǎn)設(shè)備和原材料的開發(fā)，從材料和設(shè)備層面入手，探索綠色化工技術(shù)的應(yīng)用路徑，并將綠色生產(chǎn)技術(shù)融入化工生產(chǎn)中。

3.3 ?電化學(xué)合成

通常來講，電化學(xué)是在電解液或者電池中完成的，因此，電化學(xué)實質(zhì)上是綠色化工技術(shù)之一。在化學(xué)生產(chǎn)中，使用有機合成法、陽極合成法、燃燒電池法等技術(shù)手段，能在環(huán)境保護要求下完成化工生產(chǎn)。在化學(xué)工程不斷發(fā)展的過程中，電化學(xué)合成技術(shù)的重要性越來越突顯，將逐步擴大該技術(shù)的適用范圍。今后的綠色化工技術(shù)研究應(yīng)重點關(guān)注電化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展，針對化學(xué)生產(chǎn)實際要求，確定綠色化工技術(shù)的研發(fā)重點和方向。

4 ? ?化學(xué)工程和工藝中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用

綠色化工技術(shù)逐步發(fā)展成熟，使其在化學(xué)生產(chǎn)中應(yīng)用效果較好，能實現(xiàn)原材料的循環(huán)利用，如在生產(chǎn)過程中，將廢棄物添加到原料中，能實現(xiàn)廢棄物向有價值物品的轉(zhuǎn)換，確保材料利用率最大化。從傳統(tǒng)化學(xué)生產(chǎn)流程來看，使用汽油、煤等能源進行生產(chǎn)時，將產(chǎn)生嚴(yán)重的材料損耗問題，并且會產(chǎn)生大量污染物，與生態(tài)環(huán)境保護要求不符。綠色生產(chǎn)技術(shù)的運用對能源進行選擇，在化工生產(chǎn)作業(yè)中，可使用風(fēng)能、太陽能等能源減少石油、煤等的利用，發(fā)揮綠色化工技術(shù)在化工生產(chǎn)中減輕環(huán)境污染的作用和功能，同時，在實踐中不斷發(fā)展和優(yōu)化綠色化工技術(shù)。

4.1 ?生物技術(shù)的使用

化學(xué)工程生態(tài)化發(fā)展目標(biāo)的提出，使化工生產(chǎn)中的環(huán)境保護成為人們關(guān)注的重點，促進了綠色化工技術(shù)的發(fā)展，通過使用該技術(shù)能提高生產(chǎn)效率，加大環(huán)境保護力度。生物技術(shù)是綠色化工技術(shù)的主要組成部分，主要包括微生物技術(shù)和微基因技術(shù)等[2]。實踐表明，在化學(xué)生產(chǎn)中，生物技術(shù)的使用有利于促進生產(chǎn)過程的生態(tài)化和增強有效性。如將生物酶作為催化劑時，利用轉(zhuǎn)移性、高效性特點，能夠減少化學(xué)工程中的環(huán)境破壞，滿足化學(xué)生產(chǎn)設(shè)計的節(jié)能環(huán)保要求。現(xiàn)階段化學(xué)生產(chǎn)領(lǐng)域主要利用綠色化工技術(shù)，促進再生資源向化學(xué)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，為綠色生產(chǎn)創(chuàng)造條件。另外，可利用自然界中的生物酶產(chǎn)生丙烯腈，在生成丙烯酰胺后提高能源利用率，將節(jié)能發(fā)展理念貫徹在化學(xué)生產(chǎn)中。從具體來說，在實際利用綠色化工工藝時，應(yīng)綜合考慮技術(shù)因素和社會效益，探索多樣化綠色技術(shù)手段在化學(xué)生產(chǎn)中的應(yīng)用方法。

4.2 ?清潔技術(shù)的使用

針對化學(xué)工程生產(chǎn)實際進行分析發(fā)現(xiàn)，在使用清潔技術(shù)時，可充分發(fā)揮綠色技術(shù)的應(yīng)用價值，實現(xiàn)無毒害綠色生產(chǎn)技術(shù)在生產(chǎn)中的合理運用。

第一，在生物工程領(lǐng)域中，可通過研究細(xì)胞、細(xì)菌相關(guān)內(nèi)容，確保清潔技術(shù)在化學(xué)工程生產(chǎn)中的有效利用。

第二，在將清潔技術(shù)應(yīng)用到綠色催化過程中，能結(jié)合催化反應(yīng)特點采取適宜的技術(shù)應(yīng)用方法，提高該技術(shù)的應(yīng)用效果。

第三，在超臨界流體技術(shù)應(yīng)用方面，通過分析CO2和水的臨界狀態(tài)，可避免有害物質(zhì)的生成，確保清潔技術(shù)在化學(xué)工程中的有效運用，如在水環(huán)境治理中，考慮到污水主要來源是城市廢水和工業(yè)排放。因此，應(yīng)利用綠色化工技術(shù)來解決水污染問題，在終端進行污水處理，促進污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，經(jīng)過處理的水資源可再次利用，提高水資源利用的效益。由此可知，清潔技術(shù)的使用在改善水污染問題上有著重要應(yīng)用，利用污水處理技術(shù)可為化學(xué)工程中環(huán)境保護的實現(xiàn)提供技術(shù)保障。

4.3 ?加強技術(shù)準(zhǔn)備

為了充分實現(xiàn)綠色化工技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用價值，需要堅持技術(shù)的不斷優(yōu)化。綠色化工技術(shù)設(shè)備，應(yīng)從正規(guī)渠道購買，確保設(shè)備的功能性好，避免在化學(xué)工程生產(chǎn)中受到多種因素的影響。例如在綠色技術(shù)應(yīng)用設(shè)備準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，技術(shù)人員要對設(shè)備的性能和各項參數(shù)進行檢查和調(diào)整，及時解決可能出現(xiàn)的問題，保證綠色技術(shù)合理運用[3]。另外，還要做好技術(shù)準(zhǔn)備工作，關(guān)鍵在于技術(shù)應(yīng)用方案的完善。由于不同化學(xué)生產(chǎn)項目在綠色技術(shù)上的要求存在明顯差異性，因此要從生產(chǎn)實際情況出發(fā)，選擇配套的技術(shù)方案，實現(xiàn)綠色環(huán)保技術(shù)和化工生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的有機結(jié)合，逐步實現(xiàn)化學(xué)工程的生態(tài)發(fā)展，提高化學(xué)工程生產(chǎn)項目的社會效益和環(huán)境效益。

4.4 ?環(huán)境友好型產(chǎn)品

這類產(chǎn)品是指在化工生產(chǎn)過程中對環(huán)境不會造成危害和污染的產(chǎn)品，在生產(chǎn)實踐中，無毒害的原材料和節(jié)能設(shè)備生產(chǎn)出環(huán)境友好型產(chǎn)品，加強該產(chǎn)品在化工生產(chǎn)中的運用可提高化學(xué)工程的環(huán)保節(jié)能效益。目前，生活中的環(huán)境友好型產(chǎn)品主要包括新能源汽車、有機食品、節(jié)能裝飾材料和新型家電等。過去我國采取的粗放式發(fā)展模式使大多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)流程不合理，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了解決我國的環(huán)境污染問題，需要盡快尋找綠色可再生資源，用清潔能源取代煤、石油等，減少化學(xué)生產(chǎn)中的污染排放，并提高自然資源利用率，由此實現(xiàn)化學(xué)工程的持續(xù)發(fā)展。從我國發(fā)展現(xiàn)狀來看，風(fēng)能、太陽能等是應(yīng)用較廣泛的清潔能源，要想實現(xiàn)綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程中的有效利用，應(yīng)從上述角度出發(fā)進行技術(shù)研發(fā)。同時，利用可降解塑料替代傳統(tǒng)的塑料袋產(chǎn)品，能減少環(huán)境破壞，改變傳統(tǒng)高能耗、高污染的生產(chǎn)模式，形成一種基于綠色環(huán)保技術(shù)的化學(xué)工程生產(chǎn)流程，將環(huán)境保護理念落到實處[4]。

5 ? ?結(jié)語

生態(tài)環(huán)境保護已成為社會關(guān)注的重點，在化學(xué)工程領(lǐng)域，要盡快改變傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)經(jīng)營模式，通過原料控制和生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，減少化學(xué)工程對生態(tài)環(huán)境的影響，滿足化學(xué)工程綠色化發(fā)展的要求?；瘜W(xué)工程研究人員應(yīng)明確綠色化工技術(shù)的應(yīng)用價值，綜合考慮化學(xué)工業(yè)的環(huán)境因素、經(jīng)濟效益和技術(shù)條件等，確?；瘜W(xué)原料的有效使用，將綠色生產(chǎn)工藝融入化工生產(chǎn)中，加大對生態(tài)環(huán)境的保護。

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