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綠色化學與技術

時間:2024-03-12 17:52:38

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇綠色化學與技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。

綠色化學與技術

第1篇

關鍵詞:綠色化學;綠色技術;環境污染

對于我國現在的環境治理來說,很多工作都開始撥開污染的表象轉到污染治理的實際中,從根源上解決污染問題,這就需要通過綠色化學的應用,根據污染情況研發出適合污染問題的解決方案。

一、環境污染治理

隨著科學技術的不斷發展,對綠色化學的研發水平也逐漸走向成熟,對于綠色化學在環境治理方面的應用也開始越來越明朗。綠色化學在環境中的應用就是要在污染的源頭把問題解決,保證把環境污染降到最低,而這種方式的利用對于社會的發展來說也是節約成本、降低能源的表現,這也符合我國走集約化經濟和可持續發展道路的實際要求。綠色化學的應用主要是把我國解決環境問題的方式從原來的“先污染后治理”的粗放形式轉到現在從污染的源頭解決問題。雖然,綠色化學對于環境污染的治理有很好的效果,但是,綠色化學與環境治理并不能等同而語,環境污染是要對已經被污染的環境進行整治,讓其恢復到原來的環境要求下,而綠色化學則是在源頭上解決環境污染問題,杜絕任何污染情況的發生,一種是對環境的治理,另一種是對污染的預防工作。

二、綠色化學技術的應用

1.在大氣污染控制中的應用

北方的很多城市在秋冬季節往往會出現霧霾。出現霧霾的主要原因除了汽車尾氣對空氣的污染之外,還有一個緣由就是煤炭的不完全燃燒。煤炭在燃燒的過程中產生二氧化硫排放在大氣中,就會給空氣造成非常大的污染,而現在治理煤炭的脫硫方式往往就是在煤炭燃燒之前還有燃燒的過程中進行脫硫的處理。綠色化學主要是在煤炭的脫硫技術方面做出指導,然后指引今后的脫硫技術走向正規的發展方向。

綠色化學在煤炭脫硫方面的應用主要是利用一種生物浸泡的方式,把煤炭在燃燒之前進行脫硫處理,這樣在進行燃燒的過程中就會減少二氧化硫的排放,而且通過培養一種微生物菌種,然后利用菌種對煤炭進行脫硫的處理,也會比其他方式有更加明顯的效果。

2.在水污染控制中的應用

我國一些重工業發展的城市都有一個共同的污染問題――水資源的污染,這種污染主要是由于工業排放的廢水沒有經過處理或者是處理不當就排放出來,從而造成非常嚴重的水污染問題。綠色化學在水污染方面的治理就是在排放水的終端進行處理,在污水排放之前會進行一個冷卻水的處理,在污染水經過終端的過程中,會把污染物進行轉化,然后進行再次利用,對于排放出來的水資源已經可以達到零污染的程度。在一些先進的國家中,排放出來的廢水可以經過處理之后直接達到飲用水的標準,我國在這個方面還有待提升,在進行污水排放的過程中,還需要多經過幾道工序,保證水在過每一個工序的時候,都能夠達到清潔的效果。

3.在固體廢棄物處理中的應用

(1)城市對于垃圾的處理主要有兩種方式,一種是進行填埋,還有一種是進行焚燒,這兩種方式都各有利弊。首先,對垃圾進行填埋,這種方式雖然暫時不會對環境造成污染,并且還不會占用過大的場地,也沒有多大的危害性,但是,垃圾長時間不被清理,在地下就會形成垃圾黑液,這種黑液的清理是現在仍然沒有解決的重大問題。垃圾焚燒過程中由于物質不同,所以會產生很多的污染氣體和有毒氣體,這些氣體在大氣中長期存在對人的身體有巨大的傷害,所以,也是不容樂觀的清理垃圾的方式。綠色化學在城市垃圾處理的問題中研發了熱分選煤氣化技術還有固體廢棄物電離氣化技術,這兩種技術的交替利用不僅能夠解決城市垃圾占地的問題,還能防止在解決垃圾的過程中產生空氣污染的問題,從而減少在垃圾處理上進行的投資,降低成本。

(2)在快節奏的時代中,很多一次性的餐具應運而生,并且大受歡迎,但是,很多一次性的器具在使用之后沒有經過合理的處理就會造成非常大的危害,這種白色污染如果用焚燒的方式就會對大氣造成特別大的污染,用填埋的方式幾百年都不會被分解,這時候進行綠色化學的處理就會顯得格外重要,也是綠色化學在環境保護上的一個重大追求目標。

總之,綠色化學在環境保護以及環境污染的治理方面有非常大的幫助,不僅能夠保證環境走可持續發展的道路,還能夠為社會節約大量資金,然后從源頭杜絕環境的污染問題,從根本上讓社會走綠色的可持續發展道路,保證我國走綠色的能源化的道路。綠色化學的應用是一種可以從源頭上改善環境質量的方式,可以滿足我國實際的經濟和環境的發展需求,保證我國在環境發展上走可持續發展道路。

參考文獻:

第2篇

【關鍵詞】 綠色化學;綠色化學實驗;綠色化學意識

【Abstract】 Based on the domestic and international green chemistry analysis, summarize the experimental teaching of trace chemical experiment, green chemistry experiment operating requirements, green chemical instruments and medicines and information technology in the research and application of green chemistry experiment, training students' consciousness of green chemistry.

【Key Words】 green chemistry, green chemistry green chemistry consciousness

【中圖分類號】G63.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)32-0-01

一、引言

突破傳統的化學實驗方法,綠色化學已成為世界各國普遍接受并大力提倡、實施的人類、自然環境等可持續發展戰略方針的重要組成部分[1]。

二、綠色化學國內外現狀分析

1990年,美國國會通過《污染防治條例》;1996年由美國環保署P.T.Anastas等編寫的《綠色化學》叢書陸續出版;1998年,美國正式啟動"綠色化學"計劃;1999年1月,英國皇家化學會主辦的國際性雜志《綠色化學》創刊;2001年秋季開始美國波士頓Massachusetts大學開始設立綠色化學博士學位[2]。1993年,中國政府制定了《中國21世紀議程一一中國21世紀人口、環境與發展白皮書》;1995年,中國科學院化學部組織《綠色化學與技術一一推進化工生產可持續發展的途徑》院士咨詢活動;1997年5月,中國以"可持續發展問題對科學的挑戰一一綠色化學"在北京舉行;首都師范大學專門編著了《環境與綠色化學》一書于2005年1月由清華大學出版社出版[3];2007年8月由清華大學出版社出版,完成了《環境與綠色化學》配套教材的建設[4]。

三、培養綠色化學意識是實現綠色化學的基礎

1、綠色化學含義

綠色化學,又稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學,是指在化學品的設計、生產和應用中消除或減少有毒有害物質的使用和產生,設計研究沒有或只有盡可能少的環境副作用、在技術上和經濟上可行的產品和化學過程,是在始端實現污染預防的科學手段[5]。

2、培養學生的綠色化學意識

教師具有豐富的綠色化學知識并采取有效的行動,例如:在實驗室張貼綠色化學標語,鮮明提出綠色化學的口號,在教學中強調12項基本原則[6],潛移默化地去感染學生。

三、實施綠色化學教育

3.1綠色從微量實驗開始

關于微型實驗、綠色化學與微型實驗己有大量文獻報道[7],國內有關微型化學實驗的研究成果也陸續出版[8~10],微型實驗具有儀器裝置微型化和試劑少量化兩個基本特點,操作方便,節約藥品, 減少污染,代表了綠色實驗發展的方向[11]。是一種以盡可能少的試劑來獲取所需化學信息的實驗原理和技術,其試劑用量是對應的常規實驗的0.1%~10%[12]。如利用試管代替燒杯進行水中花園實驗,節約了試劑(原方法試劑用量的1/20) 實驗效果明顯安全材料易得[13]。因此,既節省了藥品,又使得產生的“三廢”大大減少,基本解決了實驗室的污染問題[14]。

3.2 綠色實驗基本操作

有些學生實驗設備動手能力較差,不能按實驗要求操作,如:SO2、溴苯、硝基苯等有毒,制備和性質實驗特別強調規范操作;如:不能向燃著的酒精燈添加酒精;如:乙烯、乙炔、CH4等點燃前要驗純,降低事故發生率,節約藥品,減少污染嚴格遵守實驗操作規則。

3.3選擇綠色藥品及儀器

選用對環境友好的原料、催化劑等實驗藥品。例如:在乙酸乙酯制備實驗中,常用的硫酸催化酯化法存在用酸量大、副反應多、過程復雜、收率低、廢酸污染等不足,可依據實驗原理,選用 PW12 / SiO2 綠色催化劑取代濃硫酸,催化合成乙酸乙酯[15]。白磷毒性大,燃燒產物五氧化二磷對環境污染也較嚴重,改用 Mg2S i水解產生的 SH i 4在水面上自燃代替白磷,整個實驗安全無毒無污染,符合綠色實驗要求[16]。

3.4 綠色處理廢液和剩余藥品

在化學實驗教學中,把用過的酸類、堿類、鹽類等各種廢液應分類倒入各自的回收容器內,可采取中和、分解、吸收、燃燒、回收循環利用等方法處理廢棄物。例如:在實驗室制取氯氣時,采用向上排氣法收集氯氣,并把多余的氯氣用氫氧化鈉溶液吸收。保證了化學實驗末端綠色化,使學生受到良好的綠色化學教育。

3.5綠色實驗設計方案

從實驗技術、方法、儀器等方面進行重新設計,實驗產物或中間產物循環使用多種操作有機組合,如:乙醇系列實驗:工業酒精 95%的乙醇- 乙酸乙酯- 乙酸乙酯皂化反應速率常數測定及乙酸乙酯-乙酰乙酸乙酯-苯甲酰乙酰乙酸乙酯,乙酰水楊酸系列[17]。如:次氯酸鈉、氯酸鉀的制取和氯氣的氧化性實驗連到一起做,不僅節約了時間、藥品,而且基本上聞不到氯氣、氯化氫的氣味,環保效果好[18]。

3.6 信息技術代替傳統實驗

對于實驗中排放較多的有毒氣體、有毒廢水,特別適合演示實驗。如膠體的電泳:硫化氫的性質制取Co、So2、CL2等毒性實驗,氫氣還原氧化銅時先加熱后通氫氣,將水加入濃硫酸以稀釋濃硫酸)用啟普發生器制取乙炔等[19]。利用信息技術對實驗反應過程進行仿真,既有助于學生理解,又減少了三廢污染。

總之,綠色化學是全體化學教育工作者必須研究和解決的課題。把綠色化學的新理念、新方法和新技術落到實處,實現綠色家園偉大的中國夢想。

參考文獻

[1]仲崇立. 綠色化學導論[M] .北京:化學工業出版社, 2000 .

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[10] 周寧懷, 王德琳主編. 微型有機化學實驗. 北京: 科學出版社2000

[11]馬志成.天津師范大學學報,在高中化學實驗中培養綠色化學觀的教育探索,2009

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[14]居寧懷.微型化學實驗[M].浙江:科學技術出版社,1992.

[15]曹小華.柳閩生,徐常龍,等酯化反應實驗改進[J].化學教育,2005(9) :52.

[16]馬志成.天津師范大學學報 在高中化學實驗中培養綠色化學觀的教育探索2009

[17]李再峰.綠色化學實驗[M] . 武漢:華中科技大學出版社, 2008.

第3篇

關鍵詞:綠色化學工程與工藝;工業節能;促進作用

中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A

引言

當下,我國倡導節能理念之風日益興盛,在各類的生產活動中,環保的地位越來越高。國家政府出臺了一系列的規章制度來推行環境保護的實施,監察力度日益加大,打擊環境污染的力度明顯提高,相關的工作人員的努力也有了顯著的成效。長期以來,我國作為世界上的工業生產大國,工業發展速度之快令世人驚嘆。然而,與工業迅猛發展一起出現的還有環境污染的問題,這時,成功進入人們眼球的“綠色”理念就成為了當今時代下的主題,綠色化學工程的理念也逐步的興盛起來。

一、綠色化學工程興起的原由

1、綠色化學工程與工藝簡介

談起綠色化學工程興起的原由,我們就應該首先來了解一下什么是綠色化學工程。說到化學工程可能所有的人都并不陌生,它就是常常被人以簡稱來時常談論的化工。隨著新時代的發展,化學工程得到了廣泛的應用,與此同時,化學污染也成為了化學工程的代名詞,環境污染現象、資源浪費現象等等,都給社會發展背上了沉重的負擔。

而此時發展起來的綠色化學工程于工藝就是為了解決這一問題。綠色化學工程與工藝就是用化學的方法和技術去減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用和產生。從而提高環境的保護效率,增強資源的可持續使用的效率。綠色化學的理想在于不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物,不再處理廢物。

2、綠色化學工程和工藝的意義

隨著經濟的快速發展,人們的生活水平有了顯著的提高并增強,人們生活的步伐也明顯加快,化學生產也為人們所普遍接受并廣泛應用,但化工生產所產生的廢水、廢氣、廢物排放,會對環境產生嚴重的影響,甚至生產生活用水也受到了一定程度的污染,這些不合理現象的存在甚至會危害到人們的生命安全,長期生活在這樣環境下的人們的精神也會受到沖擊。

化學生產不僅要大量采集自然物資,還對自然環境造成影響,這是當今時代背景下所不能容忍的。政府的政策的出臺、監察機關的嚴厲執法、相關工作人員加快技術研究開發出環境友好產品就顯得尤其重要了,綠色化學工程與工藝也就成了未來化工生產發展的方向。

當化學工程逐漸的融入了“節能”的概念和“綠色”的概念時,化學工程的生產再也不是當初的污染的代名詞,綠色化學工程將保護生態環境和提高資源的利用率抬到實質,自然環境得到了有效的保護,原來只能廢棄的垃圾也做到了成功的再回收利用。這樣看來,綠色化學工程與工藝就成為了新時代所倡導的新詞匯,它成功的成為了保護環境資源的有效手段,而技術的進步,城市污染的減少,從而提升我們賴以生存的環境條件。

二、綠色化學工程與工藝的應用

根據當下的環境氛圍,我國綠色化學工程的開發和應用都有了一定的發展,從本質問題治理起來,俗話說:“射人先射馬,擒賊先擒王。”只有抓住了根本性的問題,才能夠真正的解決問題。現階段,我國的綠色化學生產體現在下面幾個方面。

1、選用無毒、無害化學原料

從化學原料的選擇入手,盡量選擇無毒、無害,并且可進行再生利用的化學原料來進行化學產品的生產和制作。對于化學產品來說,最根本的問題在于原料的選擇,它是影響著化學生產過程和生產工藝重要原因之一。綠色化學工程與工藝是以無毒無害的化學原料為基本原則,在化學工業生產的起始就采取了防治手段,并且,綠色化學工程與工藝采用可再生資源為開發原料,保證在化學工業生產過程中進行無污染操作。

2、采用綠色高效的化學催化劑

綠色高效的化學催化劑的使用是非常必要的。目前我國也正在積極的研究這樣技術,如采用綠色生物仿生催化劑。石油化工反應中烷烴氧化反應時碳氫鍵是相當惰性的,通常情況下需要苛刻的反應條件,如高溫高壓才能使之活化。采用新型的綠色生物仿生催化劑,能夠實現在溫和條件下對分子氧的活化,在烷烴的氧化反應中表現出很高的催化活性和選擇性,因而綠色仿生催化劑使用也是綠色工學工程與工藝所追求的方向之一。

3、提高化學反應的選擇性

采用先進工藝和使用選擇性高的試劑等手段提高化學反應的選擇性,可以降低成本,節約資源,減少環境污染。如石油化工中經常會發生的反應――如以上所說的烷烴類選擇性氧化反應,這一類反應具有強放熱性的特性,其目的產物不穩定,有時有些產品還具有異構體形式,在各類的催化反應中此反應的選擇性最低,采用選擇性高的試劑,提高反應選擇性,從而能夠獲得更多的最終產物。

三、綠色化學工程與工藝在化學工業節能中的應用

基于綠色化學工程與工藝下的化工產品的大量的使用,在一定程度上實現了我國的化學工業節能,就目前而言,綠色化學工程與工藝在國內已經得到應用領域主要有以下幾個:

1、清潔生產技術的應用

清潔生產技術也被稱為無害、無毒、無廢的綠色化技術、生活垃圾制沼氣技術、高效清潔的煤氣化技術、利用風能、太陽能等自然能發電技術等等,這些都利用了清潔生產的技術。清潔生產技術包括的范圍很廣,主要有以下幾種技術:生物工程技術,這其中有基因工程;輻射加工技術;綠色催化技術,這里有多種催化劑,都能阻燃并且無毒。清潔生產技術具有許多優點,其產品清潔無毒,不管是對環境還是對人體都是安全的。

2、結合生物技術的應用

生物技術領域包括有細胞、微生物和酶的技術范疇。它在化工領域的應用主要包括兩個方面,化學仿生學和生物化工。生物酶在生物體內作為一種催化劑具有高效性和專一性,廣泛參與到生物合成的各個過程。而在化學仿生學中主要是膜化學這一領域使用到生物技術。綠色化學工程與工藝部分采用了生物技術,使可再生資源合成化學品。早期的有機化合物原料多數直接來源于動植物,之后才發展到利用石油和煤炭作為原料。在綠色化學工程與工藝中,催化劑一般用的都是自然界中存在的酶或者是工業酶。酶與一般的化學催化劑相比,具有無污染、反應條件溫和產物性質優良等優點。

3、生產環境友好型產品

綠色化學工程的生產也可以生產出來符合社會發展的環境友好型的產品。它的生產的出現,在很大程度上做到了對環境的保護作用。在社會中,人們隨時隨地都可以買到放心的“綠色”產品,不僅維護了自身的健康,同時也是在為社會做著重大的貢獻,這樣一舉兩得的事情,若是真的能夠實現,對國家的發展和社會的進步影響的意義也是十分巨大的。

結束語

在綠色化學工程與工藝中采用無毒無害的原料,使用節約減排的生產工藝,采取清潔生產的技術,可以有效地使化學工業產品的破壞性降低,實現人與自然的和諧,達到產品與生態之間的互補。因此,開發和研究綠色化學工程與工藝是影響當代化學工業發展的決定性因素之一,成為了可持續發展的重要前提。

參考文獻

[1]蔡永宏.淺論綠色化學工程與工藝,創建高效、節能、清潔的未來化工廠[J].化工管理.2013(24):27-28.

第4篇

關鍵詞:綠色化學;有機化學;應用實踐

隨著綠色理念的盛行,綠色教育事業也相繼出現。有機化學在實驗過程中通常會應用很多的有害試劑,為了避免化學實驗過程對環境的影響,提高對環境的重視度是非常有必要的。本文主要闡述綠色化學理念在有機化學教學中的應用。

1綠色化學理念價值

1.1綠色化學理念

綠色化學是以生態環保為基礎發展方向的一項學科,其主要目的是降低化學實驗過程中的污染率,利用新型的清潔能源完成化學實驗或是化學實驗中資源的替換,降低污染排放量,達到環境友好型的化學實驗,實驗化學實驗的“0排放”。合理運用綠色化學理念可以有效改善有機化學實驗副反應的生成以及污染物質的排放。

1.2核心價值

綠色理念與化學的結合形成了綠色化學,主要是為了體現無污染、環境友好型、清潔的特點。其核心的價值是原子經濟性以及減量、循環、回收、再生、拒用的“5R”原則,并實現有機化學實驗的“0排放”;提升學生的環保意識,增強學生的科學發展觀,為學生灌輸可持續發展的概念,引導學生和社會環境友好相處。

2綠色化學理念的應用

2.1建立綠色化學實驗室

2.1.1硬件設施建設在原有化學實驗室的基礎上進一步實驗綠色化學實驗室的建立,通過改善學校的硬件設施,優化“三廢”的管理過程,實現綠色化學理念在化學實驗建立中的應用。“三廢”處理包括對廢水、廢氣、廢渣的處理,以增加通風柜的臺數,對廢液加強回收處理后排放,有毒氣體以及污染氣體處理后排放,通過蒸餾以及有機溶劑的添加,降低“三廢”的污染度和污染性。

2.1.2軟件建設方面對綠色實驗室的規章制度加強建設,提升學生和老師的環境保護意識以及灌輸綠色化學理念,對“三廢”的處理辦法以及規定打印出來黏貼到實驗室的墻上,供學生和老師閱讀和遵守,建立一個綠色理念的有機化學實驗室文化,將“5R”原則灌輸給老師以及學生,在充分理解原則的基礎上進行有機化學的實驗,傳播綠色化學意識。

2.2實驗內容綠色化

2.2.1實驗內容優化在有機化學實驗的過程中,注重對實驗過程的總結和歸納,分步驟優化實驗過程,選擇污染小、毒性小、清潔型的實驗試劑以及實驗過程中,對不必要的實驗選擇用清潔型的實驗替代或是刪除。例如,以Al2O3/SO42-固體超強酸代替濃硫酸作為制備乙酸乙酯、制備乙酰水楊酸等的催化劑,這樣可以有效的減少實驗過程中的副反應,降低“三廢”的產生以及排放量。通過對有機溶劑的選擇和廢渣的處理,再次蒸餾以及分類處理,在實驗的過程中實現了綠色化。

2.2.2開展微量、半微量實驗微量、半微量實驗作為成功教學經驗已在多個高校推廣應用,并已有多套相關教材出版發行,其最突出的優點是使用最少的藥品、試劑完成教學任務。由于試劑用量大大減少,產生的“三廢”量也就非常少,既節省了實驗經費,又減少了環境污染。實踐證明,微量、半微量實驗與常量化實驗在準確性與嚴密性方面并無明顯差別,而且,學生在做實驗時更細心,更認真。因此,在校財政支持下,購置了部分微型實驗儀器,積極開展微量、半微量實驗并取得了較好的效果。

2.2.3先進教學技術的應用隨著信息技術和科學技術的發展和應用,模擬仿真技術的出現可以替代實際動手操作,以及降低了有毒溶劑和揮發性溶劑的使用。計算機多媒體系統通過文字、聲音、圖像、動畫在不同的界面上流動,從而對實驗的原理、裝置、實驗步驟及實驗注意事項進行展示。學生還可以自由搭建實驗裝置,添加藥品,實驗現象逼真,實驗數據準確。不僅具有形象生動的特點,而且真正實現了化學實驗的零排放、零污染。通過對這些先進教學技術的應用,可以有效的滿足學生的好奇心和興趣,帶動學生的學習熱情以及學習興趣。在實驗學習的過程中,向學生灌輸綠色化學、環境友好型的理念。

2.3綠色化學實驗技術應用

2.3.1微波加熱技術微波加熱技術是利用微波介質效應將電磁能轉化為熱能的新技術。它具有加熱速度快、效率高、反應條件溫和、操作簡單等優點,微波加熱屬于分子意義上的攪拌,反應物轉化率高,產品質量好,副反應少,原子經濟好,可直接減少環境污染。微波加熱技術在有機合成也有一個特定的應用程序,如微波輻射合成阿司匹林,可以不需要有機溶劑,大大減少了環境污染和微波輻射。合成苯甲酸也是一個典型的微波化學實驗,反應時間只有15min,不僅大大縮短了反應時間,而且副產品可回收利用,不污染環境。除了上述微波合成實驗外,還對乙酸乙酯和正丁基醚的微波合成進行了探索,得到了一些結果。

2.3.2超聲波合成技術超聲波合成技術是在超聲波條件下完成有機反應。超聲的化學作用與物質沒有直接關系,主要是通過液體的聲空化作用。所謂聲空化,是指微泡核在液體中形成、振蕩、生長、收縮、坍縮所引起的物理化學變化。超聲波合成技術具有反應速率快、高產量、時間短、條件溫和等的特點。超聲波合成技術作為一種新興的綠色實驗技術,在有機合成中得到了廣泛的應用。可顯著提高原子經濟,符合綠色化學的理念。具有重要的現實意義和發展前景。

第5篇

關鍵詞: 高校 綠色化學 化學實驗

當前,全球十大環境問題中,有環境問題都與化學化工生產有關。由此,很多人對化學工業提出質疑,認為化學是環境變差的罪魁禍首,對化學產生一種莫名其妙的恐懼心理。在這種形勢下,綜合考慮環保、經濟、社會,以及化學工業自身發展的要求,具有全新理念的“綠色化學”(Green Chemistry)應運而生[1]。由于社會的不斷進步,人們的環保意識不斷提高,科學實驗(包括實驗教學)中的環境保護問題越來越受到人們的重視。化學實驗是化學教學過程中的重要環節,通過開展綠色化學實驗研究,推進化學實驗教學的綠色化,有利于培養學生的環境保護意識和創新意識。這也將是今后化學實驗教學的必然選擇。

1.綠色化學概述

進入21世紀,人類正面臨著有史以來最嚴重的環境危機,為了根治環境污染,人們開始從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學,提出了“綠色化學”這一新概念。

1.1綠色化學的概念

綠色化學是指用化學的技術,原理和方法去消除對人體健康,安全和生態環境有毒有害的化學品,綠色化學又稱清潔化學(Clean Chemistry)、環境友好型化學(Environally Friendly Chemistry)和環境無害化學(Environmentally Benign Chemistry),與其相對應的技術稱為綠色技術、環境友好技術[2]。綠色化學主要是利用化學原理以及所有相關的技術和方法,來減少或消除化學反應對生態和環境的污染。它的主要任務是研究新的化學反應體系,包括新的合成方法和路線,探索新的反應條件,尋求新的包括生物資源在內的化學原料,開發能夠代替揮發性有機溶劑的溶劑,無毒無害的高效催化劑,減少副產物產生的合成方法,設計和研究新的綠色化學品等。

1.2綠色化學的特點

綠色化學綜合起來應該具備以下幾個特點:(1)化學反應的原子經濟性[3],應保證化學反應中每個原子都參與反應并全部轉化為產物。(2)化學反應中的試劑,溶劑,催化劑,目標產物,化學反應條件都是無毒無害的。(3)化學工藝是閉路循環的,整個流程只有原料和必需的能量輸入,產出的是產品,其余的物質和能量是內部循環,對環境無影響[2]。(4)過程和終端均為零排放或零污染。

1.3綠色化學的原則

綠色化學的具體內涵體現在使用化學品應遵循的“4R”原則[4]:(1)拒用危害品原則(Rejection):在化學反應過程中拒絕使用一些無法替代,又無法回收和重復使用的有毒有害物質,這是杜絕污染的最根本辦法。(2)減量使用原則(Reduction):對教學需要又無法替代的使用有毒物質或產生有毒物質的實驗,可通過減量使用原則加以控制。(3)循環使用原則(Recycling):包括回收未反映的原料,副產物以及助溶劑,催化劑等非反應試劑。(4)重新利用原則(Reuse):循環使用和重新利用可有效實現“省資源,少污染,減成本”的目標要求,既是減少廢物排放的需要,又是降低實驗成本的需要。

2.實施高校綠色化學實驗教學的必要性和可行性

化學是一門實踐性和應用性很強的學科,化學知識廣泛深刻地滲透進個人和社會生活的各個方面,化學實驗是化學教學的重要組成部分,根據教育部擬定的基礎課實驗教學示范中心建設標準,化學實驗課占理論課時數的120%左右。在我國的高校里,每天都有大批學生在進行各種各樣的化學實驗,所用的化學藥品種類多,消耗量大,而且大部分有毒或有腐蝕性,有的實驗過程還伴隨有毒氣體的產生,有的實驗生成物就是有毒物質。大多數高校對學生每次實驗所產生的污染物很少進行處理,而是直接排向環境中。學生在完成實驗獲取知識和技能的同時,也造成環境的污染。因此,在高校化學實驗教學中加強綠色化學教育,對傳統化學實驗進行大膽的綠色化改革,并實施綠色化學實驗,使學生知道并參與怎樣減少化學實驗污染及污染治理的實踐,培養學生的環境保護和可持續發展意識,具有重要的現實意義和必要性。同時以綠色化學的原則為指導,結合化學教學實驗自身的特點,實現化學教學實驗綠色化的改革是勢在必行的。

3.實驗高校綠色化學實驗教學的途徑

優良的教學方法是有效實施實驗教學綠色化的保障,它直接影響到教學效果。縱觀化學專業的教學計劃,學生至少有兩到三學期的時間在實驗室,因而實驗教學方法是否得當成為實驗真正綠色化的又一關鍵點。實驗教學中遵從綠色化可從以下幾方面進行。

(1)改進或刪除有毒性的實驗項目

依據綠色化學教學的要求,對實驗教學課程體系進行重組,在保證實驗教學的前提下,充分考慮試劑和產物的毒性以及整個實驗過程所產生的“三廢”對環境的污染情況,盡量選擇低毒,污染較小且后處理容易的實驗項目,改進或刪除那些對環境污染大,毒性大,危害性大,“三廢”處理困難的實驗項目,并用有環保或有實際意義的實驗項目代替。

(2)選用綠色原料,綠色溶劑,綠色催化劑

實現同一變換可能存在幾種可供選擇的原料,溶劑,催化劑。只要可能,實驗過程中應盡量尋找實現同一變換最無害的試劑替代有毒有害的試劑;通過改變反應的溶劑,用不易揮發,無害溶劑來代替揮發,有毒的溶劑;用高效,無毒,無害的催化劑代替腐蝕性嚴重的催化劑。

(3)推廣微量,半微量或減量化實驗

微型化學實驗是以微小量的試劑,在微量化的儀器裝置中進行的化學實驗。其特點是保證實驗效果的同時,大大減少試劑用量,縮短實驗時間,降低水電能的消耗,節約了實驗經費,大大減少污染排放量,保護了環境。推廣微量,半微量或減量化實驗,能減少環境污染,是實現化學實驗綠色化的一個重要途徑。

(4)將某幾個實驗合并在一起

將幾個實驗合并在一起,開展串聯實驗,使本來存在幾次污染的的實驗變為一次污染,甚至沒有污染。而且使前面實驗的產物成為后面實驗的原料。通過以上方法,可使試劑循環使用,不但能提高試劑的利用率,降低實驗費用,而且在一定程度上減輕常規實驗對環境的污染。

(5)引進微波,超聲波技術

微波作為一種新型能量形式,具有反應條件溫和,操作方便,時間短(節能)產率高,產品易純化,減少用量或不用溶劑,對環境友好等優點。超聲波化學利用超聲波的空化作用,可提高許多反應的速度,改善目的產物的選擇性,改善催化劑的表面形態,提高催化活性組分在載體上的分散性等[5]。在化學實驗中引入微波,超聲波技術,不但能減少環境污染,節約能源,而且有助于學生對相關的先進科學技術的了解,激發求知欲。這些技術的引入對增強化學實驗內容的綠色化有十分重要的作用,因而也是實現化學實驗綠色化的一個重要方法。

(6)采用現代教學手段,模擬化學仿真實驗

利用計算機模擬仿真手段,簡單的驗證性實驗可以讓學生在計算機上進行模擬。一些實驗條件高,危險性大或必須使用較多有毒有害的試劑,并在整個實驗過程中排放較多有毒氣體、有毒廢水,給師生身體健康帶來極大危害,且對環境破壞較大,而目前又無法通過改進而減少污染實現綠色化的實驗,這次實驗利用計算機多媒體技術既讓學生學會了實驗方式,又使那些毒性大、危險性較大、試劑昂貴的實驗變成了綠色化的實驗自始至終不會對人體和環境造成污染。

(7)妥善處理實驗后廢棄物

化學實驗產生的廢棄物,如果直接排放,不但會造成環境污染,而且會淡化學生的環保意識,養成不良的習慣。因此,對實驗產生的廢棄物應進行潔凈化處理,真正實現化學實驗綠色化。實驗廢棄物的處理應根據“變廢為寶,化害為利,分別處理”的原則,首先考慮回收再用,然后根據廢棄物的性質分別采取可行的物化方法、化學方法或生物方法進行處理。

(8)利用一些成品化的儀器來完成化學實驗

利用一些成品化的儀器來完成化學實驗,這種儀器和藥品可循環使用,不存在污染毒害。

(9)注重實驗室的綠色化管理

化學實驗室是安全隱患較多的地方,因此實驗技術人員要加強實驗室綠色化管理。在實驗室配制的化學試劑,要注意安全綠色化保管,防止揮發、風化、潮解、見光受熱、氧化燃燒、爆炸,以及試劑間的相互作用。我們要根據化學試劑的特性進行分類,按一定的規則和順序妥善保存。有劇毒性的試劑,不管濃度大小,使用多少就配制多少,已配好未用完的溶液要作無害化處理。實驗結束后,我要求每一個學生仔細清洗好自己的儀器,并要打掃自己區域的桌面和試劑臺面,無污染的廢棄物直接處理,其他一律按規定的地點存放,促使學生養成實驗時盡量少污染、零排放的綠色化學意識,養成了善始善終的好習慣。

4.結語

綠色化學是應用化學的技術和工藝去減少或消滅污染。綠色化學符合經濟可持續發展的要求,其根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革現在的整個化學和化工。在高校化學實驗中實驗綠色化,加強綠色化教育,讓人類賴以生存的地球環境會變得更加美好。

參考文獻:

[1]白少偉.綠色化學理念及其在新教材中的體現[J].化學教育,2005,(7):14-15.

[2]錢詩靖.綠色化學及化學實驗綠色化的研究[J].齊齊哈爾醫學院學報,2004,25,(11):1288-1289.

[3]馬春生.在高中化學教學之中滲透課程標準的理念[J].化學教學,2005,(3):1-5.

第6篇

關鍵詞:綠色 化工化學 發展問題

中圖分類號:O631 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)08(b)-0000-00

在現代化社會不斷進步發展的背景下,傳統形式的化工化學已經難以滿足社會發展需求,從而帶來了綠色化工化學的應運而生。從專業化角度出發,判斷化工化學是否是綠色的,所涉及的評價范圍相對較廣,包括經濟發展層面、生態環境層面以及社會影響層面等,不僅要綜合考慮到污染物的排放與人體健康情況,還必須要考慮原材料的有效利用、再生情況等。我們應在清楚了解綠色化工化學定義的基礎上,促進其健康發展。

一、綠色化工化學的基本優勢

(一)節約能源

傳統意義上的化學化工是從原材料當中提取所需要的物質資源,僅僅考慮到了最后的結果,而沒有考慮到相應的生產過程,一般情況下還會為提煉原料的部分成分而放棄了材料中的其他可利用成分,在能源與材料利用率上相對較低,浪費嚴重。綠色化工化學可以有效避免以上問題,借助對物質分子結構的改變,充分保留物質特性,實施高選擇性反應,其副產品相對來說是非常少的,甚至能夠實現原子經濟型,當原料當中的原子進入產品之后,可以提升原子利用率,有效避免資源浪費。這種情況下,就能夠從源頭上發揮保護環境的作用,而且綠色化工化學不需要在后期進行環境治理,節省了成本。

(二)促進無污染資源合理利用

與傳統化工化學方式不同,綠色化學化工中所應用到催化劑與溶劑等都是無毒無害以及綠色無污染的,能夠在一定程度上充分發揮原材料的實際價值,不會對環境造成破壞,減少了后期的環境治理,降低了化工化學應用期間的經濟壓力,降低了能源浪費。現階段,充分利用綠色資源屬于綠色化學化工發展期間的重要優勢,不會對環境帶來危害。

(三)減少廢物排放

從之前化工化學生產角度出發,傳統化工化學在實際生產過程中會排放大量污染物,從而對環境造成嚴重破壞。采用綠色化工化學,相關人員可以在反應開始之前對物質所具有的化學結構實施有效重組與改造,并對其中的相關有害成分實施科學化修復,其重組之后的物質不僅包含了化工化學生產期間所需要的化學成分,而且還避免了外界環境污染,力求避免排除任何廢物或者是副產品,做到廢物零排放,進而從源頭上減少化學生產帶來的危害。

二、綠色化工化學的發展問題分析

(一)加大宣傳力度

從綠色化學化工發展歷史上來看,盡管其已經興起了很多年,而且也發展了相對較長的時間,然而社會各行各業在綠色化學化工認識程度上還不夠深刻,嚴重阻礙了其在社會范圍內的快速發展。目前,我國正在大力提倡生態文明建設,借助環保工藝以及綠色化學工藝的開發,做到化工生產全過程的綠色化。從原料到產品的整個過程實現綠色化,隨著現代化科學技術的不斷進步發展,關于綠色化工化學的基礎性研究以及工業化發展已經獲得了相對較大的進展。具體來說,在基礎性研究層面主要包括高效化綠色催化、離子液體以及超臨界等。從某種程度上講,綠色化工化學獲得的突破性進展為我國化工領域的迅猛發展提供了契機。此外,綠色化工技術以及科技產品的日益完善,將會借助“變廢為寶”的方式做到“清潔化生產”,實現新興化工領域工業園區經濟的循環式發展。

(二)促進人才的培養

從綠色化學化工人才培養角度出發,當務之急在于有效落實國家的相關教育規劃綱要。將社會主義核心價值體系合理化融入到教育全過程中。著力培養具有執著信念、思想道德水平高以及專業化素質水平相對較高的高素質創新型人才。從某種程度上講,工科大學屬于工程師培養的主陣地,積極培養卓越工程師可以更好地為創新型社會建設服務,同時也是歷史所賦予的使命。因此,各大高校必須要不斷創新人才的培養機制、教育管理機制以及辦學體制等,對質量評價以及考試招生制度進行不斷改革,促進教學內容、教學方法以及教學手段的大力改革,構建現代化的學校管理制度,充分發揮高校創新人才培養的優勢,尤其是在綠色化工化學方面的創新人才。積極鼓勵各大高校在國家區域創新、知識創新以及技術創新等方面做出應有的貢獻。針對綠色化工化學類人才,高校必須要緊跟國際工程教育步伐,對專業化教學內容進行不斷更新,打造綠色化工化學特色專業,從根本上實現綠色化工化學的可持續發展。

(三)追求綠色化工化學的創新發展

從專業化角度出發,綠色化學化工領域的發展不僅應依賴微觀分析化學領域的發展,還必須要有強有力的化工技術作為支撐,實現兩者之間的相輔相成。此外,為了確保綠色化學化工的相關生產方式可以合理有序的發展下去,國家應該盡快采取相應的實際行動,進一步建立起與綠色化工化學息息相關的實驗基地以及生產基地等,從該領域的創新發展提供技術性平臺。此外,國家應該針對這一系列的創新基地給予相關資金保障,大力鼓勵創新,并且要建立健全相應的激勵機制,積極拓展創新思維,提升創意水平。創新性的化工化學發展模式在行業發展與科學進步中發揮著非常關鍵的作用,對于綠色化學化工未來發展來說十分必要。

三 結語

總而言之,綠色化工化學的發展問題是一個非常重要的問題,直接關系到社會經濟發展與生態文明建設。現階段,在社會發展以及人口增長的背景下,人們在積極追求科技發展與進步的同時,備受環境污染的困擾。所以,各國也在加大環保科技發展的研究力度,綠色化學化工受到廣泛關注。致力于綠色化工化學的快速發展,可以在一定程度上有效緩解社會環境問題,進一步為環境保護做貢獻。為促進綠色化工化學健康發展,我們可以通過加大宣傳力度、促進人才的培養以及追求綠色化工化學的創新發展等措施,為以后的綠色化學化工發展奠定良好基礎。

參考文獻

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[2] 陳t平,張岐,李嘉誠等.以綠色化學理念貫穿精細化工專業課教學[J].大學化學,2014,01:22-25.

[3] 劉欣悅.試論綠色化學化工基本問題的發展[J].科技與企業,2014,10:259.

[4] 陳曉隆.綠色化學化工的現狀與發展研究[J].黑龍江科學,2014,03:282.

第7篇

關鍵詞:經濟化學品 綠色化 進展

一、精細化學品與綠色化學概述

所謂的精細化學品,就是指在化學工業中,用于與通用化工產品或者其他大宗的化學品相互區別的一個術語,其中,通用化工產品是指在具有特定性能和繁雜的合成步驟的小產量高產值的化工產品,而大宗化學品則是指具有廣泛的應用范圍,且在生產過程中需要高技術支持的大產量的化學品,例如合成樹脂等。精細化學品的種類很多,而且由于它的產量小,使得經濟化學品的更新速度較快,生產規模小,技術附加值高,這些也是經濟化學品所具有的特點。

盡管精細化學品的產量小,但是因為它具有特定的功能和性質,使得精細化學品能夠促進工業和農業的快速發展,同時,精細化學品在促進經濟發展的過程中,對人類的健康、生態環境都具有一定的不利影響,受到了人們的廣泛關注。

為了實現人類社會的可持續發展,必須對生態污染進行預防和積極的治理,所以,為了在戰略技術上實現該目標,就要通過綠色化學,發展環境友好型技術。而且,綠色化學的出現主要是因為農藥對環境所造成的破壞性影響。

然而,我們如何理解綠色化學?綠色化學就是指無論是在技術還是在經濟方面都具有可行性,而且對生態環境沒有負作用的化工產品或者化工產品的生產過程。其優點在于化學品在生產初期就使用了有效的科學手段預防對環境的污染,所以,在生產的全過程都是零污染。綠色化學所研究的核心內容針對的是污染的本質,并不是要通過技術對污染進行再處理。所以說,綠色化學不僅能夠切實提高資源的利用率,還能夠有效防止環境污染。

現在,綠色化學所研究的重點內容主要包括以下三個方面:第一,研究對人體健康和生態環境有利的化學品,這也是綠色化學發展的關鍵;第二,探索對環境更安全的新型化學品生產工藝,主要從原料入手;第三,改善化學品生產過程中的反應條件,降低環境污染源的排放。進而減輕化學品生產對人類和環境所造成的危害、在綠色化學中,更注重安全這一詞,不僅包括人類的生命健康安全,還包括在化學品生產過程中對你整個生態圈所造成的影響,將直接和間接兩方面的影響都涵括在內。因此,綠色化學也是21世紀化工科學發展的重點方向和趨勢。

二、精細化學品的綠色化進展

綠色化的精細化學品是化工生產所追去的最終目標,從殺蟲劑的更新換代,即原有的有機氯殺蟲劑到目前的生物源殺蟲劑就可以看出來精細化學品的綠色化進展,同時,還有綠色農藥,綠色涂料等也在迅速的發展。

1.綠色農藥

綠色農藥是指能夠對害蟲具有高效性而于人和農作物無害,且在自然環境中能夠自然分解,被環境所吸收的農藥。綠色農藥主要包括超高效的低毒化學農藥和生物源農藥。其中,超高效低毒化學農藥是指只針對目標生物具有效用,并在環境中能夠無殘留降解的農藥。農藥對環境所造成的污染在很久以前就受到了世界各國的重視,其中以發達國家更甚。我國在20世紀末期才開始對有機氯農藥進行禁止,以后又對其他對環境造成威脅的殺蟲劑進行了限制;但是,由于農藥是一種可以大規模生產的低耗能產品,所以直到現在也被作為防病蟲害的主要方法。所以,高效低毒化學農藥成為綠色農藥的主要研究趨勢。而生物源農藥則是指從生物中提取的對特定的病蟲害具有效用的天然農藥。在生態環境中,生物源農藥的資源非常豐富,而且它對人類、植物沒有負作用,具有針對性。而且,以農藥的來源為標準對生物源農藥進行分類,可以包含三類,即植物、微生物和抗生素。而我國對生物源農藥的使用和成產量都很大。但是,盡管生物源農藥在不污染環境的基礎上對病蟲害的防止具有顯著效果,在農業中的使用仍然受到限制,只應用于專業市場。但人們對綠色農藥的重視程度越來越高,隨著綠色農藥的深入研究,綠色農藥將會成為農藥市場上的主角。

2.綠色涂料

涂料是由很多有機溶劑和具有毒性的顏料合成而成的,所以,它對環境和人類健康造成了嚴重的危害。涂料在使用過程中會揮發出很多有害氣體,是造成空氣污染的主要污染源,所以,對涂料中VOC排放的控制是防止涂料氣體污染的有效途徑。因此,最近幾年,低VOC含量的涂料得到了快速發展,主要包括水性涂料和粉末涂料等。其中水性涂料具有廣泛的應用范圍,是溶劑型涂料的很好的替代品,它還可以防止金屬的腐蝕。目前,很多涂料生產企業都轉向了水性涂料生產。而粉末涂料在使用過程中具有以下優點:(1)涂料全部是成膜物,不含有對環境造成破壞作用的有機溶劑;(2)能夠進行再回收利用,提高涂料的利用率;(3)使用過程中減少了工序,并且它的防腐性能和抗沖擊性能較好。目前,粉末涂料的發展非常迅速,而且在工業上也具有廣泛的應用。

此外,還有綠色催化劑,綠色溶劑等,在精細化學品生產中占據重要作用,也是造成環境污染的主要因素,所以,溶劑和催化劑的綠色化也是目前綠色精細化學品研究的重點。

總之,綠色化是精細化學品研究的重點,但是,在精細化學品的生產過程中,合成步驟的復雜化和高頻率就會成為清潔工業的重要環節。因此,為了提高精細化學品的綠色化,技術是關鍵,因此,要探索綠色化的清潔技術,提高化學品的利用率,進而降低精細化學品的生產和使用過程中對人類和生態環境所造成的危害。

參考文獻

[1]田宏哲,閻圣剛,姚衛東:《精細化學品的催化氧化與綠色化學》,《遼寧化工》,2002年第11期

[2]陳偉平:《精細化學品的綠色化進展》,《海南大學學報:自然科學版》,2002年第1期

第8篇

化學工業推動著人類社會和物質文明的快速發展,也為人類社會作出了重大的貢獻,同時伴隨而來環境污染問題越來越嚴重,因此化學工業表現出的“貢獻”和“環境污染問題”的兩重性對化學工業領域的科研工作者和生產人員提出了挑戰。用綠色的化工工藝取代傳統的化工工藝是綠色化學工程與工藝所提出的思想,通過在化學工業生產過程中,在無毒、無害的反應條件下去采用無毒、無害的原料來進行反應,同時使整個反應具有高選擇性,進而能夠最大限度地減少副產物的生成。要達到此目的,必須在化工行業推行清潔生產,實現零排放,把污染消滅在生產過程中。文章針對傳統化學工業的發展問題,通過對綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用進行探討,從而在我們國家今后的化學工業生產中環保性和節能性提供參考依據。1綠色化學工業概念綠色化學又稱“環境無害化學”“、環境友好化學”“、清潔化學”,綠色化學的最大特點是在始端就采用預防污染的科學手段,因而過程和終端均為零排放或零污染。其研究目的在于尋找充分利用原材料和能源且在各個環節都潔凈和無污染的反應途徑和工藝。綠色化學工業是把綠色化學的思想引入傳統化學工業生產中,并此基礎上產生對人類健康、社區安全、生態環境無害的化學工業過程。

2綠色化學工程與工藝的開發

早期人們對化學工業所引起的環境污染常常采用的辦法是“末端治理”,開發了多種環境保護手段,如:水處理技術、大氣污染防治技術、固體廢棄物處理技術和噪聲治理技術等,對生態環境的保護作出了重要貢獻。但隨著人類社會和物質文明的不斷發展和進步,環境污染的速度遠遠快于治理環境污染速度,并且治理環境污染的費用不斷增加,而且治標不治本。而綠色化學工程與工藝是用綠色的化工工藝取代傳統的化工工藝,采用無毒、無害的原料,在無毒、無害的反應條件下進行,使反應具有高選擇性,最大限度地減少副產物的生成。從而在化工行業推行清潔生產,實現零排放,實施綠色化工生產,從污染的源頭防止污染的發生。綠色化學工程與工藝在化學工業中具體實施方法主要有以下幾種。

2.1原料的綠色化

在化學產品生產中,原料的選擇是決定化學生產過程和生產工藝的主要因素之一,綠色化學工程與工藝以無毒無害的原料作為綠色化學工業重點研發目標,選用可再生資源作為綠色化學原料,如生物質資源包括植物、農作物、林產物、海產物(各種海草)和城市廢棄物(報紙、天然纖維)采用生物轉化法通過一系列的反應轉化得到醇、酮、酸類等常見的化工原料,在轉化過程中依賴各種微生物在細胞內產生出我們所需要的各種化學品,整個過程清潔無污染,這都是綠色原料應用的典型。

2.2催化劑的綠色化

近幾年來,隨著化學工業的快速發展,采用合理的化學反應應用在化工生產過程中成為了現代化學工業可持續發展的重要因素之一。在常規的化學反應中都離不開催化劑的使用,正確合理的使用催化劑不僅可以加速反應進程,改善化學反應的選擇性和提高轉化率,提高產品質量、降低加工成本,而且從根本上減少或消除副產物的產生,減少環境污染,最大限度地利用各種資源,保護生態環境。目前,針對化學反應催化研究已經研發出各種催化劑,例如,在精細化工生產中,已使用安全的固體催化劑分子篩、雜多酸等來替代有害的液體催化劑濃硫酸,從而簡化了工藝過程,減少“三廢”的排氣量。

2.3溶劑和助劑的綠色化

在化學工業生產過程中,無論是化學反應過程,還是化學產品的分離過程,都會使用大量的溶劑或者助劑來克服反應或分離過程中的特殊障礙,但是這些溶劑和助劑都是有毒的,往往會對人類健康和社會環境造成負面影響,所以開發出無毒無害的溶劑和助劑也是綠色化學工業重點研發目標之一。合適的綠色的溶劑和助劑不僅僅能使反應加速進行,也能使反應能耗低、效果更好、選擇性更高以及產品更容易分離,更有利于環境保護。例如,現已開發出各種離子液體來應用于化學工業生產過程中的化學反應提供新的反應環境,也應用在化學工業生產過程中的分離過程進行產品與副產物的分離。

2.4能源的綠色化

在化學工業中,從獲取的化學原料到發生的化學反應以及反應產物的分離和純化等各個環節均伴隨能量的產生和消耗,而且耗能巨大。然而,在化工生產的化學反應中,若反應是吸熱的,則需要在反應開始時加入熱量來使反應進行完全;若反應是放熱的,則需要冷卻以移出熱量來控制反應進行。同樣在化工過程的分離與純化中,可通過精餾、萃取、再結晶、超濾等操作來實現,也需要消耗大量能量。所以找到合適的能源也是綠色化學工業重點研發目標。例如,比較清潔的能源有電能、光能、微波以及超聲波等能量,其中電能是運用較多的一種,在利用天然、無毒、手性的維生素B12為催化劑的電催化反應中可以實現在溫和中性條件下的自由基環氧化。

3綠色化學工程與工藝對化學工業節能減排中的促進作用

近些年來,在國內的化學工業中,綠色化學工程與工藝主要應用在以下幾個方面。

3.1清潔生產技術的應用

在化工行業清潔生產包括清潔生產過程、清潔的產品以及清潔的能源等三個方面。而在化學工業節能減排中,主要以清潔生產過程為主。清潔生產過程是指在生產中盡量少用和不用有毒有害的原料,采用少廢、無廢的新工藝和高效設備,改進常規的產品生產工藝;盡量減少生產過程中的各種危險因素,如高溫、高壓、易燃、易爆、強噪聲、強震動等;采用可靠、簡單的生產操作和控制。已有的化學工業中清潔生產技術應用案例為:磷肥工業清潔生產工藝、鉻酸酐生產工藝的綠色化改造、環氧丙烷的清潔生產、對苯二甲酸二甲酯氧化尾氣的回收利用、二氯苯胺的清潔生產以及苯甲醛的清潔生產工藝等,這些清潔生產技術對化學工業節能減排有促進作用,實現了化學工業的綠色化,對人類健康和生態環境的保護作出了重要的貢獻。

3.2與生物技術相結合的應用

在化學工業生產中,綠色化學工程與工藝常常與生物技術相結合,采用生物煉制技術將可再生資源轉化化學原料,進而合成出所需要的化學品。通過這種技術得到的化學原料相對于一般的工業原料來講,反應效果和催化效率較好,反應產生的污染物和廢棄物較少,還具有良好的無污染性、高效性、節能性。生物煉制是開拓創新型技術,是生產能源、材料與化工產品的新型工業模式。例如,全作物生物煉制方法以油菜、大豆、甘蔗、玉米等為原料,采用發酵技術,用基因組合方法在有氧條件下生成1,3-丙二醇重要的化工中間體。

3.3環境友好型的化學品的應用

大力發展綠色化學工程與工藝可以使化學工業為我們生產出更符合社會、自然環境可持續發展的環境友好型產品,在生活中有許多具體應用實例。例如,已被聯合國列為新一代環保制冷劑含雜原子N、Si的三氟碘甲烷(FIC-1311)來替代傳統制冷劑氟利昂,FIC-1311不損耗臭氧層,溫室效應可以忽略,對環境破壞作用較小;2005年美國環境保護署已批準的新型熏蒸氣體殺蟲劑硫酰氟來替代溴甲烷,殺蟲效果比溴甲烷好,對堅果和干果氣味無影響,同時對臭氧耗損潛能值為零,對大氣臭氧層無影響。

4結束語

第9篇

[關鍵詞]綠色;化學工藝;應用;發展

中圖分類號:TQ02 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)06-0116-01

前言:隨著環境污染問題的加重,國家對生態環境保護越來越重視,而綠色化學是實現這一目標的重要理論支撐,綠色化學工藝的應用極為重要。

一、綠色化學的內容概述

綠色化學工藝在化工生產中的引進使得環境污染加劇問題得到了進一步控制,綠色化學的概念正不斷的深入人心。對于綠色化學,不管是原材料的應用還是在化學反應中催化劑的添加,都要盡可能做到無毒、無害、零污染。運用綠色化學工藝不僅能減少化工生產中有害物質的排放,還可以減少對環境的污染。首先,工業用材料必須是可再生資源,并且保證原材料無毒無害;其次,發生的化學反應為綠色的,應用的材料容易降解,且有害物排放低或為零;另外,慎重選擇化學反應的催化劑,選擇沒有危害的催化劑;最后,謹慎選擇添加溶劑,如果該溶劑有副作用則不能再用。我們需要不斷加強對綠色化學技術的研究,在今后的化學工業生產中,盡可能應用可再生的綠色資源,對于不可再生的資源應限制其重復利用。

二、綠色化學工藝研發現狀

2.1 “原子化學經濟”反應

“原子化學經濟”即是在化W反應中,要求對反應物中的原子實現最大程度的利用,并使其參加反應的物質完全轉化為生成物,也只有這樣才實現了真正意義上的綠色化學工藝。

2.2 原材料的選取

在化工生產中,對于發生化學反應的原材料來說,其性質決定了生產的過程和方法。對于原材料的選取,要想保證反應的徹底、無害,則應優先考慮按綠色化學工藝要求使用的無毒害材料。

2.3 改善催化劑類型

在化學反應中改善催化劑的類型,可以使反應中不穩定的中間體被進一步氧化或還原,使其反應更加徹底、高效。另外,要確保化學反應的可選擇性,發生氧化還原反應時會有一些很容易被氧化、還原的中間物質生成,所以要提高催化劑的載氧能力,并根據新型催化劑的反應特性研發相應的化學反應工藝。

2.4 使用清潔工藝

使用清潔工藝可以使整個化學生產過程達到綠色環保的效果,另外,使用再生能源、選用先進的工藝技術,可以從根本上減少或避免因污染物排放帶來的環境危害。例如:廢棄的秸稈以及稻草等就可以作為化學原料,將糖類植物轉化為乙酰丙酸,實現對葡萄糖的提取,這樣就避免了反應中廢棄物的出現。

三、綠色化學工藝的開發

3.1 采用無毒害的生產原料

企業在生產化工產品的過程中,首先應該做好的就是對生產原料的選擇。 生產原料不同,相應的生產方法與流程也會有所不同。綠色化學工藝則要求在生產過程中使用無毒無害的原料,即使在必須要使用化學物質的情況下,也要采取措施將危害降到最低。在根源上消除污染環境的“三廢”,在生產過程中綠色化學工藝應采用可再生的原料,如野生植物或農作物等。

3.2 采用無毒害的催化劑

目前的化工品生產過程中,90%以上的化學反應都需要加入催化劑來提高化學反應速率,因此在綠色化學工藝的開發過程中,對無毒害、新型高效綠色催化劑的開發也是一個關鍵的研究方向和課題。丁烯烷基化與異烯烷基化生產工業中,異辛烷屬于“原子經濟”反應,但反應的催化劑使用的是對設備具有強烈腐蝕性危害的氫氟酸或硫酸,而且生產后的廢液很難進行恰當的處理回收,又會進一步污染環境。當前,國內外的很多高校和機構都在研發新型的烷基催化劑,開發出腐蝕性低、能耗低、污染小的催化劑,也是綠色化學工藝的重要努力方向。

3.3 提高化學反應的選擇性

在石油化工行業中有許多強放熱類的反應,而且其目的產物一般又是一些不穩定的容易被反應氧化的中間體,因此這類催化劑就成為了催化劑中選擇性最低的類型。另外,還有一些產品的組成方式是異構體的,因此為有效的將原材料加工轉換成產品,在過程中就需要加入選擇性較高的催化劑,對這種催化劑的開發不僅能夠降低生產成本、節約資源,更重要的是能減少其對環境造成的不良影響, 綠色化學工藝注重的是不同氧化反應和不同反應特點的催化劑的開發。

四、綠色化學工藝的應用

4.1 生物技術

從廣義上來說,生物技術包括了基因、細胞、酶以及微生物技術等。在應用方面,生物技術的主要應用領域為生物化工和化學仿生學方面。生物在某些領域正在逐步代替石油、天然氣等不可再生能源。生物技術中所進行的化學反應,大多數都是利用自然界中找到的酶或者是工業生產的酶作為催化劑。這種利用酶作為催化劑取代化學催化劑的方法,具有對環境無化學污染、反應的條件溫和以及生產出來的產品性質相對優良等特點。

4.2 清潔技術

清潔環保是綠色化學工藝追求的目標,清潔的生產技術就是無毒、無害、無廢棄物。例如清潔煤脫硫、脫碳技術的應用以及太陽能、風能發電技術的應用,都屬于清潔的生產技術。較為先進的清潔技術還有等離子技術、綠色催化技術和生物工程技術等。應用清潔生產技術,其生產過程不僅不會對環境造成污染,其產品也屬于清潔產品。

4.3 農業生產

氮元素是農作物生長時所必須的元素之一,這樣我們就可以通過生物固氮的方法來增加氮元素。外界環境中的氮元素都是以氮氣的形式存在,不能夠被農作物直接吸收。傳統的固定氮元素的方法是通過化學反應生成NH3,化學反應中使用的催化劑以及生成的雜質都會對環境造成污染,而應用綠色化學工藝的生物固氮技術,減少了工業合成氨的生產,消除了生產過程對環境的污染,從而保護了空氣質量。

五、綠色化學工藝的發展

5.1 化學工藝發展

在未來的發展中,綠色化學將發展綠色化學工藝的模式,廣泛應用各種節能材料,這些都有利于綠色化學工藝的實施以及相關體系的進一步優化。在將化學工藝進行綠色化的處理過程中,運用的比較創新的一個方法就是對化學生產進行在線控制與檢測,對生產的每一個具體環節的工藝和過程加以把控,以此做到協調,這樣才可以保證參與到化學反應中的物質和反應過程都是安全的,并且要設立相關機制以處理化學反應會出現的一些意外情況。對于社會公眾,必須加強環境保護的宣傳導向工作,在降低工業污染的同時也要做到減少生活垃圾排放。

5.2 催化劑的發展

5.2.1 仿酶催化

化學反應中,酶催化過程具有專一、效率高等特點,在目前的化學反應中應用的都是天然酶。天然酶是有一定限度的,所以需要我們逐步開發出人工酶來取代天然酶的應用。另外,人工酶的優勢在于可以仿制一些人工活性反應結構,使反應中所需的疏水環境以及與多種非共價鍵反應的原子協同效應,充分發揮作用。

5.2.2 納米催化劑

納米催化劑可以對環境起到治理的作用,納米金屬催化劑中主要包含了一些含鉑、銠金等成本較高的金屬氧化物;還有另一種是較為傳統的以氧化鋁和氧化硅等金屬氧化物為載體,通過一系列反應形成一種負載型納米催化劑,以此來提高化學反應的速率以及活性。目前納米催化劑可以實現對汽車尾氣排放的處理,達到凈化空氣的效果。

結語

綜上所述,近年來環境污染不斷加劇,為了減少污染物排放、節約資源、實現可持續發展目標,綠色化學必將向著新的發展高峰邁進。

參考文獻

第10篇

【關鍵詞】農村校園;綠色化學;教學構想

從全球范圍來看,存在的十大環境問題除土地沙化和森林銳減問題,均受到化學產業直接或間接的影響。隨著時代的進步和思維的發展,人們逐漸認識到保護生存環境的重要意義,并致力于在校園進行綠色意識、綠色技術和綠色成果的教學,提高一代人的“綠色思維”,逐漸消除各種不利因素。

1 在農村校園開展綠色化學教學的重要意義

1.1 開展綠色化學教學是一種發展戰略。人類從蒙昧走到工業時代,實現了偉大的社會進步與變革,卻要承受發展所帶來的一系列影響和后果。在農村校園開展綠色化學教學是固本培元之策,受就業政策限制,學校的學生至少有五分之四回到腳下這片土地,從事農村勞作,他們的綠色化學知識,會讓他們在從事農業勞作時,降低有害化學制劑的使用和控制有害物質的輸出;而走出農村進入城市就業的學生將會在不同的崗位上,充當綠色環保“宣傳員”的角色。所以,這是一種帶有全局性、根本性的發展戰略。

1.2 開展綠色化學教學是一種社會責任。我國有一半以上的人口在從事農業種植及養殖,但從實際情況來看,受到化學工業傷害最大的就是農村,招商引資、地辦工廠和其他生產形式,排放大量的污水和廢氣,使農村土壤的肥力受到極大的傷害;大量的使用氮肥、磷肥、復合肥料、微量元素肥料等多種用以促進農作物生長的化學制品,在產量提升的同時,卻破壞了根本,造成這些問題的原因就在于農民不清楚化學制劑的危害。所以,在農村校園開展綠色化學教學,普及化學知識是整個國家和社會的責任。

1.3 開展綠色化學教學是一種歷史進步。每一次思維的變革和理論創新都會推動歷史的進步,人類在在痛定思痛之后,認識到化學工業的危害并進行相應的糾正,其本身就是一種發展。綠色化學教育能夠培養一代人的持續發展觀念,直接關系到未來相關產業的發展,比如節能減排、減量、減廢以及相關產業的進步。我們在開展教學當中,除了要教授他們綠色、環保、安全的化學知識,更要在思想上、行為上和制度上培養他們高度的社會責任感,使這種綠色意識轉化為他們自覺的行為。

2 在農村校園開展綠色化學教學的必要性及可行性

2.1 開展綠色化學教學的必要性。據不完全統計,通過近10年的環境治理,我國的城鎮工業污染比重至少下降了30%,取得了較好的治理效果。但從農村來看,還存在大量的污染因素,如過量使用化肥、農藥及操作不得法,導致污染加劇;規模化畜禽養殖,缺少生態環保考慮和循環利用意識,造成大量的有機污染。在農村校園開展綠色化學教學可以使他們在潛移默化中受到影響,起到意想不到的效果。

2.2 開展綠色化學教學的可行性。農村校園一般只有初中和小學,而在小學只是進行化學啟蒙,初中才開始進行系統的化學教學,這個年齡段恰好是接受知識最佳的年紀。可以通過理論灌輸、合并安排、同期講授的方式進行教學,綠色化學教學大多以實用技術為主,可以通過小實驗和課外活動進行現場演示,不會占用大量的時間,還可以提高教學的趣味行,有較強的操作性和直觀性。

3 在農村校園開展綠色化學教學的基本構想

3.1 結合課堂教學,抓好綠色理論滲透。課堂教學是主陣地,要想在課堂實現綠色理論的灌輸,必須要與化學知識要點結合起來,否則離開了必要的化學知識,必然會使綠色理論成為無本之木,無源之水;化學教師要成為理論先行者,加強對相關理論的研究和國內外最新理論成果的搜集,針對學生的年齡特點和身邊應用的實例,及時將應用理論灌輸到他們的思想當中;另外在教學當中,教師要積極的思考自己的教學內容當中,是否有不綠色環保的內容,在引用事例的時候,可以直接使用綠色事例,讓學生在學習時就掌握正確的理論和方法,不致于走彎路。教師在農村校園中進行綠色理論學習時,要注重思想發動,糾正錯誤言論。比如個別家長認為雖然化肥有害,但卻提高了產量,增加了收入等錯誤認識。

3.2 立足實驗論證,加強綠色成果推廣。實驗是最有說服力的展示,一個成功的實驗勝過多次理論灌輸。在進行化學實驗時,必須要進行理論驗證和成果展示,從實驗角度出發,確保器具、過程和結果的綠色導向。要優化實驗的內容,可以具體闡述實驗的過程、結果,但注意分步操作,尤其在農村校園這樣的特殊的教學體系當中,用最簡單的操作說明復雜的道理;在實驗當中,要盡量使用農村現有的化學產品或者學生身邊的化學元素進行操作,保證學生能夠快速理解和應用;在操作中,盡量要合并實驗和微型試驗,減少實驗次數和化學制劑數量,本身也是綠色教學的一種應用。根據實際情況,對于有毒有害或者程序相對復雜的實驗,可以使用互聯網資源、演示視頻以及其他資源進行教學,既能夠了解實驗原理,也可以加深學生的直觀印象。

3.3 扎實開展活動,深化綠色教學構想。對于在農村校園開展綠色教學必須要開展大量的活動進行輔助與補充,農村自身就有很多教育資源。有正面的,也有負面,教師必須在科目開始前,設置好各項輔助活動,搞好實地堪察,確保能夠達到深化綠色教學構想的要求。比如開展現場參觀活動。對于部分環境污染較為嚴重的企業周邊土壤或者河流進行觀察,通過多處采樣,對比觀察的方式,讓學生明白排放工業廢水或者廢氣的危害;也可以參觀比較成功的農村畜養模式,比如養牛、養魚和沼氣一體化模型,可以構成一個良性循環模式,不僅可以降低污染,還可以提高農產品的質量和數量;也可帶領學生開展“我是綠色小專家”、“綠色環保、人人有責”等義務宣傳活動,既可以讓更多的人了解綠色環保就在身邊,也可以深化綠色化學教學的效果,更可以強化學生的自豪感和學習興趣。

在農村校園當中開展綠色化學教學有著得天獨厚的優勢,抓住基礎教育,使環境保護從治標徹底走向治本,對實現真正的綠色環保和可持續發展具有極高的戰略意義。

參考文獻:

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第11篇

1.我國的綠色化學教育行動相對遲緩。

大多數學校尚未涉足,若想使全社會公眾形成綠色化學意識,單靠幾所高校開課、幾個研究所進行研究是遠遠不夠的。若想改變公眾缺乏綠色化學意識的狀況,只有通過高師畢業生在基礎教育當中去開展綠色化學教育,這樣才能逐步影響到大眾。真正的綠色化學教育的精髓是在綠色化學原則的指導下把綠色化學融合于化學教材改革、化學教學改革、化學實驗改革等系列化學教育綠色化的創新過程。

2.各項政策不到位。

建議政府、化學界、環保界,尤其是教育界應根據實際情況設立綠色化學及綠色化學教育獎項,提出各種綠色化學教育的政策法規,建立合理的綠色化學化工教育考核制度。相信有各種政策的保障,各種獎項的頒發,必將會加速全社會綠色化學意識的形成,實現人類社會的可持續發展。

3.教育體系不完善。

教師在課堂教學、實驗教學過程中應始終貫徹綠色化學思想,要讓學生了解綠色化學,樹立起綠色化學意識,培養其從事綠色化學研究與開發的能力。然而,我國目前的高等教育機構還沒有形成完備的綠色化學教育體系,更不用說基礎教育了。因此應該建立起一系列合理的綠色化學教育體系,以促進綠色化學教育的順利發展。綠色化學的發展將對環境保護起重大作用,它為人類的可持續發展提供了技術保證。綠色化學進入教育領域,從而進入化學教育,符合時代的呼喚。

二、有機化學教學中開展綠色化學教育的策略

1.在有機化學課堂教學中滲透綠色化學教育。

面對化學學術界悄然進行的綠色革命,廣大的化學教育工作者不能無動于衷,尤其是將來作為社會的科技革命主動力的大學生更應該受到綠色化學教育,這就要求我們講究策略,指行動或行動計劃,以及為解決某問題或達到某目標而有意識做出的各種活動。可喜的是,目前已有部分重點大學如中國科技大學開始開設“綠色化學”課程。但是,仍然有不少高校的教師未能意識到將此重要的新信息傳遞給學生的重要性。另外,雖然有部分高校已開始著手為研究生或高年級本科生開設“綠色化學”課程,但在當前相當多的高校存在教學課時緊張的狀況下,又帶來了專門的教學時間難以安排的新矛盾。因此,在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透,不失為解決問題的好辦法。在有機化學教學中進行綠色化學教育的滲透。具體來說,就是在進行有機化學教學時,對教學內容涉及有關綠色化學知識的方面,給予適時地、適量地介紹,通過這種畫龍點睛的教學改革,可使學生在潛移默化中受到綠色化學教育。同時又不對原本非常緊張的教學安排造成新的沖擊。

2.在有機化學實驗教學中加強綠色化學教育。

化學是一門以實驗為基礎的學科。有機化學實驗是化學科學賴以形成和發展的基礎,是檢驗化學知識真理性的標準,是提高學生科學素養的重要內容和手段。有機化學實驗也是化學教育的最有效的教學形式。除此之外,有機化學實驗還具有重要的教育教學功能。從認識角度看,有機化學實驗是為學生提供化學教學認識問題的主要途徑,它為學生檢驗有機化學理論、認識有機化學科學知識、驗證有機化學假說提供了科學依據。從方法論角度看,有機化學實驗是培養學生掌握實驗操作過程、實驗方法的重要手段。從教學論的角度看,有機化學實驗能創設一定教學情景,轉變學生學習方式,有效激發學生學習興趣。學生可以從有機化學實驗現象中去認識有機物,并通過自己的操作來培養各種能力,進而促進思維的發展和綜合能力的提高。教師將有機化學實驗置于一定的化學教學情景下,為實現一定的化學教學目的,而展開的一系列教學活動,就是所謂的“化學實驗教學”。有機化學實驗教學是有機化學教學的重要組成部分,其對學生的科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。有機化學實驗教學與綠色化學的聯系最緊密、最直接,是培養學生“從我做起”的好陣地,也是培養學生綠色化學意識的重要途徑。有機化學實驗教學能促進學生在知、情、意、行等方面統一協調發展。有機化學實驗是有機化學學科的基石和學生可以直接感知的事實,通過有機化學實驗教學來培養學生的綠色化學意識是一個最好的切入點。在實驗教學中開展綠色化學教育是歷史的必然。當然,綠色化學與有機化學有著天然的血肉聯系。因此,在有機化學實驗教學中滲透綠色化學是最為合適的。學生在做實驗的過程中,通過自己親身體驗來理解綠色化實驗確實能減少或根本不產生污染,從而形成綠色化學意識。將一些傳統實驗方法與經過綠色化改進的綠色化實驗方法進行比較,以此來說明通過用改進的綠色化實驗向學生滲透綠色化學教育是有效的途徑。

3.立足課外,實踐綠色化學觀念提高綠色素質。

第12篇

關鍵詞:化學工程工藝;綠色化工;分離技術;超臨界流體

1概述

隨著我國社會經濟的快速發展,各種化學制品已經充斥在我們周圍,成為我們日常生產生活中不可或缺的基本物品。然而,這些物品的原材料生產,都是來自于化學工程與工藝。化學工程與工藝是通過對化學材料的處理,從而實現了化學生產的環保資源的高效優化,生產過程也變得非常完善。尤其是當前,經濟的快速發展也隨之帶來了嚴重的環境污染問題,化學工程與工藝更是要朝著綠色環保的方向發展,尤其是與化學工程工藝相關而且環境問題息息相關的行業,例如石油化工行業、材料化工行業、生物化工行業等,這些都是利用化學工程與工藝的技術來帶動經濟發展的行業,對于我國社會的經濟發展來說,具有非常重要的現實意義。所以利用高新科技實現的化學工程與工藝,不僅有利于科學的發展和進步,而且對于經濟可持續發展來說意義重大。尤其是目前化學工程與工藝正朝著高精化、自動化、數字信息化的方向發展,加強對化學工程工藝的研究是非常有必要的。

2化學工程工藝

化學工程與工藝是涵蓋冶煉、藥物生產、食品加工、材料化工、印刷業等多行業一門科學,其實現是以化學的基本理論知識為基礎的,具有工業特色的技術。化學工程工藝涵蓋了原有化學的理論知識,結合了現代最新的環保思想和理念,對于促進社會的發展、人類的進步、經濟的可持續化來說意義重大。目前環境保護越來越被人們所看重,也是人們在物質經濟條件逐漸優越的前提下追求更高質量生活的體現。而化學工程工藝的相關研究,這實現環保節能、優化工業生產過程、提升社會經濟發展的重要途徑,它的出現,能夠使人們在減能節排的前提下使其經濟利益最大化,也是目前更多企業愿意嘗試和追求的環保生產途徑。科技的發展帶動社會的進步,經濟的提升勢必會對自然環境造成破壞,在綠色環保、減能節排的前提下,化學工程工藝勢必為社會可持續發展帶來新的契機,這對于社會發展來說,具有非常重要的現實意義。新型的化學工程工藝與傳統的化工相比,更加注重環境保護,更加看重生產效率,例如綠色化工技術、最新的分離技術以及超臨界流體萃取技術等,都是當前化學工程工藝最新興的生產技術。

3綠色化工技術

綠色環保、節能減排是當前企業工業生產一直看重和強調的生產方式,化學工程工藝中的綠色化工技術,則是對綠色環保的工業生產的最好的詮釋,綠色化學工程又被人成為環境優化化學工程,核心理念就是注重環境保護、降低環境污染、節能減排,從而實現環境污染與企業生產利益最大化之間的最佳平衡,對人類的健康和發展具有非常積極的意義。所以綠色化學工程工藝就是在化學工程過程中原材料選取、催化劑選用以及化學反應過程中都在強調綠色化工的理念,從而從化學工程生產的源頭阻止環境污染,促進廢物利用。

3.1選用綠色化學原料

綠色化工源頭做起就需要對化學工程的原材料入手,通過選擇綠色環保的、無害的化學化學物質作為企業生產的原材料,在根本上減少或消除化工生產的污染物的排放,進而將對環境污染源消滅在萌芽之中。當前,在企業生產中原材料的選取非常重要,尤其是在各種高新科技的快速發展下,各種化工原材料、催化劑、溶劑等都已經能夠加工成無毒無害或低毒少害的化學材料,所以在針對化學工程原材料選取時,盡量選擇使用高新技術生產的無毒無公害的原材料,或者采用天然的植物、農作物或其他很多自然生物作為企業生產的原材料,從而有效地促進化學工程原材料綠色化,從根本上消除自然環境污染源。

3.2選用綠色化學催化劑

在化學工業生產中,很多都需要催化劑來加速整個化學反應的過程,從而節約生產時間成本,提升經濟收益。然而,在傳統的化學工程生產過程中,很多催化劑雖然加速了化學反應的過程,但是在污染物生產和排放量等方面,都對環境造成了很嚴重的污染。目前在綠色化工技術中,大都采用天然無公害的催化劑的開發和使用,在化學工程中,盡量選擇無污染公害或少污染的催化劑替代傳統的污染重的催化劑,從而促進化學反應工程的綠色無公害。目前,部分化學工程工藝研究人員發現一種烷基化固相催化劑,其在促進化學反應的過程中基本上能夠做到無污染物排放,同時能夠加大廢棄物的使用率,這對于企業綠色化工生產來說,將是一個很大的福音。

3.3選擇綠色的化學反應

在企業化工成產過程中,會有很多化學反應,而對于這些化學反應的選擇,盡量提升化學反應的選擇性,從而將化工過程中減少污染排放和能源消耗,使生產物更加純凈化、提取更加便捷。以石油化工生產為例,對于烴類的處理常常選擇氧化處理,這個操作會對生產物造成污染和破壞,所以在石油化工生產過程中,要盡量避免此種反應,通過優化化學反應的選擇性,選擇綠色生產,從而提升整個化學反應的綠色生產過程。

4化工分離技術

在化學工程工藝中,有很多物質都是混合的,對于化工企業的生產來說,是遠遠不能符合生產所需的,那么在化學工程工藝的物質分離技術,則是將物質進行凈化、提純的重要過程,是使物質從雜亂無章、無規律的變化,通過外在作用力,如壓力、重力、溫度、電磁場等作用下能夠有序的轉變的過程,而過程中是需要消耗能量的,而這種過程這是化學工程工藝中的物質分離技術。在化工分離技術中,應用最為廣泛的是蒸餾法,這種方法的實現是通過外在的燃料燃燒對物質進行加熱,通過混合物中不同物質的氣化溫度點,來充分掌握加熱溫度的變化,使得混合物的溫度在預期溫度點進行持續加熱,從而實現對應物質氣化分離。在我國,對于蒸餾分離的技術和工程實現,都已經積累了深厚的理論知識和豐富的應用實踐經驗,為我國的化工也生產做出了不可磨滅的貢獻。但是,蒸餾法整體來說速度比較慢,效率相對較低,所以在化學工程分離技術的實現中,目前推出了各種熱門的物質分離方法和技術,無論是在時間效率上、還是在生產成本上,都能很好地應用在企業化工生產過程中。

4.1膜分離技術

膜分離技術是當前化學工程工藝領域中,實現物質分離技術中比較流行的分離方法,在環保節能、低污染、高效率等諸多方面都表現出優異的性能。膜分離技術是以各種材質的膜作為基本的分離介質,膜的介質可以采用氣體材質、固體材質、液體材質或混合材質,最終構成一個膜兩邊互不連通的界面,根據其自身的滲透特性,在不同的外在作用力(例如重力、壓力、電磁場、滲透壓差)下,實現物質分離。按照膜不同材質劃分,常見的膜有包括支撐液膜、乳化液膜的液體材質膜以及無機材料膜、聚合物膜的固體材質膜,這些膜的材質、特性不同,最終實現的分離過程也不盡相同,有滲透、電滲析、微濾、液膜分離等,這些分離技術和過程在氣體干燥、廢水處理等方面廣泛應用,正式因為膜分離技術效率高、耗能少、工作條件需求低,也逐漸化學工程工藝中分離技術的主體。

4.2吸附技術

在分離技術發展迅速的今天,新型吸附技術也逐漸進入了物質分離工程中,通過變壓吸附、層析、模擬移動長等分離方法,新型的吸附技術也成為了分離技術中的新型技術,在工業制造和化工生產中起到非常重要的作用。

4.3反應分離耦合技術

反應分離耦合技術是提高生產效率、優化化學工程生產過程、降低生產成本中發揮越來越重要的作用。反應分離耦合技術是通過利用物質分離來促進反應或通過物質反應來促進分離的一種化工分離技術,整個技術的應用效率非常高,操作費用也很低。以醋化反應為例,該反應過程就是在精餾塔中進行可逆的醋化反應,利用精餾的反應來分離醋和水,同時逆向反應也能夠加強醋化過程,從而在原料成本等多方面節約成本。

5超臨界流體萃取技術

超臨界流體又稱為SCF,是SupercriticalFluid的縮寫,一般的氣體或液體在溫度或者壓力的持續變化下,達到某個臨界點就會發生氣體到液體的變化或者液體向氣體的變化,但是,超臨界流體是某種流體物質在達到臨界壓力點或溫度點時,如果持續提升外界條件,該流體密度不斷增加,但是并沒有真正發生液化或氣化的現象,此時的物體就成為超臨界流體,該流體既具有氣體的特性,又具有也提到特質,利用超臨界流體來實現物質分離的技術,則被稱為SCFE超臨界流體萃取技術,該技術目前被廣泛應用在食品加工、化學工程和企業生產、生物制藥等諸多領域。SCFE的超臨界流體萃取技術,是對混合物進行施加溫度或壓力的條件,從而使其進入超臨界狀態,進而使萃取物從其中分離出來,實現物質的分離。流體物質在超臨界狀態下,融合了氣體和液體的綜合特性,密度上比氣體大得多,一般與液體比較接近,但是粘性度方面則與氣體接近,比液體小得多,而且超臨界流體自身的溶解度非常高、而且很容易流動和擴散,而且在壓力或溫度的臨界點,能隨著外加條件的微小變化,密度則發生顯著變化,極易實現混合物中萃取物的提取和分離。利用超臨界流體萃取技術,一般是使用流體作為萃取物的溶劑,使其進入超臨界狀態,然后與物料進行接觸,使其中的萃取物溶于流體中,進而實現萃取物與物料的分離,而后降低外在施加條件,如降低壓力或溫度,流體密度發生變化,溶解度降低,萃取物則很容易從流體溶劑中解析出來,從而實現萃取物的分離。利用SCFE的超臨界流體萃取技術來實現物料萃取物的分離,在提取速率、萃取物兼容范圍等方面都非常優異,而且外在條件是通過溫度或者壓強的調節來實現對流體密度、溶解度的控制,從而能夠有效地實現萃取物的分離,而且提取萃取物的純度非常高,對于化工生產來說非常重要。其次,流體溶劑的選擇一般選擇二氧化碳流體,這種低溫、無氧環境的操作可以有效地分離熱敏或容易氧化的物質,此外,SCFE技術的實現,可以從固體或中液體中快速提取有效地萃取物成分,整個過程無污染、耗能少,而且對于有機物的分離提取和精致都有非常顯著的功效。

6總結

化學工程工藝是目前涵蓋冶煉、藥物生產、食品加工、材料化工、印刷業等多行業的專業學科,其實現的專業技術對于企業的生產來說具有非常重要的現實意義。在化學工程工藝中,常見的技術有綠色化工技術,該技術是從原材料、催化劑以及化學反應的過程中選取綠色無毒無公害的物質和反應選擇性來提升化工的低污染率,分離技術則是通過蒸餾分離、膜分離等分流技術來實現的化工材料的分離,超臨界流體萃取技術則是采用超臨界流體對物料中萃取物的提取,通過改變外在條件來實現萃取物的提取,從而實現物質分離。這些化學工程工藝都在為企業的生產、化工過程等起到非常重要的作用,為促進我國的經濟發展奠定了良好的技術基礎。

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