綠色化工技術(shù)在精細(xì)化工中的應(yīng)用研究

王濤

摘 要：隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提升，當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展時(shí)期，綠色、環(huán)保重視程度不斷提升?；どa(chǎn)作為重要產(chǎn)業(yè)，在以往的化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)中生成大量的廢氣、廢氣、廢棄物，對(duì)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。當(dāng)前化工生產(chǎn)逐漸向精細(xì)化工方向發(fā)展，為減少污染物排放需要在精細(xì)化工生產(chǎn)中積極應(yīng)用綠色化工技術(shù)，積極應(yīng)用環(huán)保材料和新設(shè)備，在減少污染的同時(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合效益提升。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化工;綠色化工;應(yīng)用

本文以精細(xì)化工生產(chǎn)中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用為主題展開(kāi)討論，首先對(duì)精細(xì)化工和綠色化工進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，然后分析綠色精細(xì)化工發(fā)展重要性，最后從納米技術(shù)、微化工技術(shù)、綠色分離技術(shù)、生物化工技術(shù)、分子設(shè)計(jì)技術(shù)五方面分析綠色精細(xì)化工技術(shù)應(yīng)用。

1綠色精細(xì)化工相關(guān)概述

精細(xì)化工屬于現(xiàn)階段化工工業(yè)新型產(chǎn)業(yè)，為新材料重要的組成部分。其產(chǎn)品種類(lèi)繁多，具有高附加值、用途廣等特點(diǎn)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)諸多行業(yè)、高新技術(shù)提供直接服務(wù)。加強(qiáng)精細(xì)化工發(fā)展進(jìn)步已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家對(duì)化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，拓展經(jīng)濟(jì)效益重點(diǎn)戰(zhàn)略。精細(xì)化工設(shè)計(jì)食品/飼料添加劑、試劑、催化劑、磁性材料、感光材料、粘結(jié)劑、造紙助劑、活性家、涂料、有機(jī)顏料、農(nóng)藥、醫(yī)藥等諸多行業(yè)。綠色化工生產(chǎn)中借助環(huán)保技術(shù)，減少污染物排放，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。在化工生產(chǎn)中將綠色化工技術(shù)有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化化工生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)資源使用效率提升，將現(xiàn)代化工和綠色技術(shù)融合應(yīng)用，改善化工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)性效益、社會(huì)效益共同提升。首先，綠色化工技術(shù)在化工生產(chǎn)中把廢料排放降至最低，減少對(duì)環(huán)境的污染。借助綠色化工技術(shù)使精細(xì)化工相關(guān)機(jī)械設(shè)備高效、綠色生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)化工原料的充分利用，節(jié)約生產(chǎn)成本，極大程度降低化工生產(chǎn)中所產(chǎn)生的污染。其次，綠色化工能夠?qū)崿F(xiàn)原料、能源充分利用，滿(mǎn)足持續(xù)發(fā)展相關(guān)需求，化工生產(chǎn)中，將生態(tài)保護(hù)、員工身體健康作為重要指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)[1]。最后，為實(shí)現(xiàn)“零排放、零污染”目標(biāo)，化工企業(yè)對(duì)使用化工設(shè)備、設(shè)施均應(yīng)使用無(wú)毒、無(wú)公害材料。也可應(yīng)用綠色技術(shù)加工化工原料。例如，超臨界流體技術(shù)、膜分離技術(shù)。

2綠色化工技術(shù)在精細(xì)化工中的應(yīng)用

2.1納米技術(shù)

因?yàn)榧{米材料具備表面、小尺寸、量子尺寸等效應(yīng)特性，因此相比于普通微粒，納米微粒穩(wěn)定性、燒結(jié)性能、擴(kuò)散性能、光、熱磁、敏感特性、力學(xué)性能更加具有優(yōu)勢(shì)，因此，納米材料在精細(xì)化工中的應(yīng)用極為廣泛。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

密封膠與粘合劑：西方部分國(guó)家已經(jīng)將納米二氧化硅做添加劑摻加至密封膠、粘合劑內(nèi)，有效提升密封膠、粘結(jié)劑的密封性能。作用原理為納米二氧化硅表面包裹著有機(jī)材料，具備親水性，將該材料添加至密封膠中形成硅石結(jié)構(gòu)，形成納米二氧化硅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)膠體的流動(dòng)加以限制，提升固化速度，增強(qiáng)粘結(jié)效果，因?yàn)轭w粒的尺寸比較小，因此提升膠體密封性。

貯氫材料：Mg2Ni與TeTi屬于貯氫材料重要的候選合金，此類(lèi)型合金吸氫極慢，需要進(jìn)行活化處理，需反復(fù)進(jìn)行脫氫-吸氫過(guò)程[2]。部分學(xué)者曾使用球磨Ni和Mg粉末形成Mg2Ni，晶粒尺寸約為20nm至30nm，相比于普通類(lèi)型的多晶材料，該合金的吸氫能力更強(qiáng)。普通類(lèi)型的Mg2Ni僅能夠在高溫環(huán)境中吸氫，而在低壓環(huán)境中為實(shí)現(xiàn)吸氫需消耗大量時(shí)間，并確保高氫壓力。而納米Mg2Ni在溫度達(dá)200℃的環(huán)境中便能夠吸氫，不需要進(jìn)行活化處理。溫度達(dá)到300℃完成一次氫化循環(huán)，氫含量約3.4%，后續(xù)循環(huán)中，相比于普通材料，Mg2Ni吸氫速度更快，約為4倍。TeTi吸氫性能更強(qiáng)，普通TeTi活化過(guò)程為：真空環(huán)境中加熱至400℃至450℃，之后在7Pa的氫氣環(huán)境中退火，待冷卻至室溫暴露在35Pa至65Pa氫氣中，需要反復(fù)激動(dòng)，而納米TeTi僅需要在400℃的真空環(huán)境內(nèi)退火30min，便能夠完成吸氫循環(huán)。

催化劑：催化材料內(nèi)，反應(yīng)活性位置可為表面團(tuán)簇原子，也可為吸附于表面其他物質(zhì)。位置和表明結(jié)構(gòu)、晶體邊角、晶格缺陷存在密切關(guān)系。因?yàn)榧{米材料能夠提供大量的活性位置，所以適宜作為催化材料。在化工生產(chǎn)中，把納米微粒作為催化劑，例如高鉻酸銨粉、超細(xì)硼粉可作炸藥催化劑，碳化鎢粉、超細(xì)鉑粉可作氫化催化劑，銅和其合金所制納米粉作為催化劑，具有強(qiáng)選擇性、高效率優(yōu)點(diǎn)，適用于氫合成甲醇、二氧化碳化學(xué)反應(yīng)催化劑，鎳粉催化效果較強(qiáng)，可用于尾氣處理和有機(jī)物的氫化反應(yīng)。

2.2微化工技術(shù)

以往化學(xué)生產(chǎn)工藝和相關(guān)設(shè)備屬于微化工發(fā)展開(kāi)端，相比于傳統(tǒng)化學(xué)生產(chǎn)工藝和設(shè)備，微化工主要借助微通道反應(yīng)器進(jìn)行化學(xué)生產(chǎn)加工，具備持液量少、傳熱性能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。對(duì)微化工工藝進(jìn)行研發(fā)時(shí)，相關(guān)學(xué)者將微反應(yīng)器視作工作重點(diǎn)與核心內(nèi)容。其主要是借助精密儀器和微加工工藝制作參與化學(xué)反應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)相關(guān)原件。并且微反應(yīng)器內(nèi)能夠進(jìn)行換熱、分離、混合、分析等，對(duì)催化劑有效篩選，并順應(yīng)化工生產(chǎn)時(shí)代需求，對(duì)篩選效率不斷優(yōu)化提升[3]。近些年來(lái)微反應(yīng)器逐漸應(yīng)用至化工生產(chǎn)中，提高反應(yīng)效率，有助于對(duì)整體工藝加以?xún)?yōu)化，促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)逐漸向現(xiàn)代化方向發(fā)展。現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)微化工工藝應(yīng)用重視程度不斷提升，在長(zhǎng)期發(fā)展中企業(yè)經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)、社會(huì)效率逐漸提升。

2.3生物化工技術(shù)

該技術(shù)的應(yīng)用包括遺傳工程、細(xì)胞工程、酶工程。屬于復(fù)雜繁瑣但具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義的科學(xué)技術(shù)。生物化工技術(shù)與催化技術(shù)為兩大重點(diǎn)[4]。首先，化工生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)化工生產(chǎn)模式加以創(chuàng)新改革，開(kāi)辟生產(chǎn)新思路、新模式。例如，甘油發(fā)酵能夠替代化解、提純法，減少用于化工原料購(gòu)進(jìn)所投入的資金費(fèi)用，并提升甘油產(chǎn)量。甘油發(fā)酵工藝對(duì)設(shè)備要求較低，原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低，具有巨大的發(fā)展空間。另外，化工催化技術(shù)。在化學(xué)化工產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)需催化劑進(jìn)行催化，而化工催化工藝便是使用各種酶替代無(wú)機(jī)物。包括動(dòng)物、植物、微生物。其中微生物屬于主要酶來(lái)源，成本低，并能夠有效減少化工生產(chǎn)中所生成的有害物質(zhì)。但是酶作為催化劑穩(wěn)定性較差、難以回收和提純。因此可將孔隙材料作載體，例如纖維素、瓊脂等，借助生物結(jié)合、物理吸附等方式將酶聚合在一起。

3 總結(jié)

綜上所述，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)人與自然和諧發(fā)展和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，需要在精細(xì)化工生產(chǎn)中加強(qiáng)對(duì)綠色化工技術(shù)的應(yīng)用。借助新技術(shù)、新設(shè)備、環(huán)保材料對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程加以?xún)?yōu)化，使用新材料替換傳統(tǒng)化工原料，減少有害物質(zhì)的排放，實(shí)現(xiàn)綠色化工生產(chǎn)。隨著時(shí)代的進(jìn)步發(fā)展，需要相關(guān)研究人員繼續(xù)創(chuàng)新優(yōu)化化工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綠色化工技術(shù)和精細(xì)化工的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)其價(jià)值充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊賀勤， 劉志成， 謝在庫(kù). 綠色化工技術(shù)研究新進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展， 2016（06）：1575-1586.

[2]劉圣杰， 陳潔， 熊宇杰，等. 面向精細(xì)化工綠色過(guò)程的納米界面化學(xué)研究[J]. 中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)， 2019（004）：43-52.

[3]辛靖， 朱元寶， 胡淼，等. 微化工技術(shù)的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)， 2020（05）：8-13.

[4]翟小語(yǔ). 現(xiàn)代生物化工中酶工程技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 電子測(cè)試， 2016（008）：141，109.