文應(yīng)來(lái)
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19世紀(jì)初,化學(xué)工業(yè)形成了資本和知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,化學(xué)工業(yè)已從大規(guī)模、多部門、高效率的生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮H在少數(shù)幾個(gè)行業(yè)中有效利用自然資源的行業(yè)?;瘜W(xué)工業(yè)的發(fā)展與人類生活息息相關(guān),化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)人們的生活環(huán)境影響很大,迫切需要解決環(huán)境和能源消耗問(wèn)題。最近提出的綠色化學(xué),在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中采用了環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)發(fā)展的概念,從而降低了原材料成本和廢物排放的副作用。
通過(guò)將綠色化學(xué)工業(yè)技術(shù)應(yīng)用于其他化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中,可以完全消除對(duì)環(huán)境和人體有害的各種有害物質(zhì)。當(dāng)前,學(xué)術(shù)界和化學(xué)工業(yè)必須合理地應(yīng)用綠色化學(xué)工業(yè)的各種原理,優(yōu)化和創(chuàng)新化學(xué)工業(yè)的現(xiàn)有技術(shù),促進(jìn)綠色化學(xué)工業(yè)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,提高化工生產(chǎn)水平,保障發(fā)展的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。在生產(chǎn)過(guò)程中,制造商可以將綠色化學(xué)工業(yè)技術(shù)整合到化學(xué)工程中,以促進(jìn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的發(fā)展,促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的全面發(fā)展是綠色應(yīng)用的重要領(lǐng)域。綠色化學(xué)工業(yè)的研究人員需要了解生化和清潔生產(chǎn)技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用要點(diǎn),并闡明綠色化學(xué)工業(yè)應(yīng)用技術(shù)的基本過(guò)程?;瘜W(xué)反應(yīng)是化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程的重要組成部分之一,可以通過(guò)反應(yīng)獲得原料,可以合理選擇反應(yīng)路徑,以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。許多因素都會(huì)影響化學(xué)反應(yīng),例如反應(yīng)溫度、反應(yīng)條件、反應(yīng)時(shí)間等。例如大多數(shù)氧化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量熱量,然后熱量會(huì)使原料降解,從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降和產(chǎn)量下降[1]。
當(dāng)前,現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)通過(guò)兩個(gè)發(fā)展階段進(jìn)入一個(gè)新階段:?jiǎn)卧僮?、轉(zhuǎn)移原理和化學(xué)反應(yīng)。但是,制造過(guò)程的多樣性、復(fù)雜性和所生產(chǎn)產(chǎn)品的種類繁多,導(dǎo)致排放而嚴(yán)重破壞環(huán)境,因此化學(xué)工業(yè)必須關(guān)注當(dāng)前的污染問(wèn)題。同時(shí),在加工、儲(chǔ)存、使用或處理化學(xué)品時(shí),必須進(jìn)行綠色化學(xué)工程與工藝工作以免損害環(huán)境、生態(tài)和人類健康。在化工生產(chǎn)中,必須遵循國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,制定良好計(jì)劃。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,制藥、石油、材料、能源等行業(yè)的發(fā)展,污染在所有化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)都無(wú)法避免。污染伴隨在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中。目前,在中國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展了半個(gè)世紀(jì)之后,化學(xué)工業(yè)體系通常包括可以對(duì)應(yīng)并滿足國(guó)家需求的所有類別。2001年,石油加工業(yè)和公共及非公有制企業(yè)化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)1 090.6億元,占工業(yè)總產(chǎn)值利潤(rùn)的9.8%。稅金747.8億元,化工企業(yè)13 765席。資金達(dá)到13 334.20億元。中國(guó)化學(xué)工業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,但環(huán)境保護(hù)卻不斷凸顯。在化學(xué)工業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的過(guò)程中,仍然存在許多問(wèn)題和障礙,嚴(yán)重制約了中國(guó)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展[2]。
清潔生產(chǎn)技術(shù)(cleanerproductiontechnology,CPT)是一項(xiàng)相對(duì)清潔的化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)。清潔是指與生產(chǎn)類似產(chǎn)品相比,產(chǎn)生的污染物和毒性較小。1980年代初,中國(guó)提出環(huán)境污染的預(yù)防和控制以及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)取決于政策、管理和技術(shù)。在政府的積極支持和社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下,清潔生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟和穩(wěn)定,公眾期待一種無(wú)毒、無(wú)害的綠色化學(xué)技術(shù)。清潔生產(chǎn)技術(shù)涵蓋了非常廣泛的領(lǐng)域,包括生物技術(shù)、輻射處理技術(shù)和綠色催化劑技術(shù)。這些技術(shù)的開發(fā)和使用對(duì)化學(xué)工程研發(fā)技術(shù)的發(fā)展具有重大意義,所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有極大的收益?;み^(guò)程的清潔生產(chǎn)必須遵守最大化利用資源,最大限度地節(jié)約能源和減少制造過(guò)程中排放的原則[3]。
從當(dāng)前的觀點(diǎn)來(lái)看,通過(guò)應(yīng)用和改進(jìn)化學(xué)原理,可以減少或消除環(huán)境污染物并減少?gòu)U物排放。它還可以放棄廣泛的化學(xué)生產(chǎn)模式,并促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的精細(xì)發(fā)展。在綠色化學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中,回收材料的回收過(guò)程可以有效地替代資源廢物的排放和回收過(guò)程,不僅提高了化學(xué)品的利用率,而且提高了回收率。還加強(qiáng)了先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,可以確保環(huán)保產(chǎn)品的全面改進(jìn),促進(jìn)化工原料的全面發(fā)展,促進(jìn)化工產(chǎn)品的不斷升級(jí)。從側(cè)面應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)尊重環(huán)境的化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。未來(lái)綠色化學(xué)技術(shù)最重要的事情是選擇可再生原料,并使用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)來(lái)開發(fā)新的催化劑,以確保設(shè)計(jì)更安全、更科學(xué)的化學(xué)物質(zhì),減少排放。在室溫下消耗化學(xué)藥品進(jìn)行合成。需要為原料開發(fā)多種替代試劑和溶劑,而無(wú)須使用添加劑或其他物質(zhì),僅使用無(wú)毒無(wú)害的原料替代劇毒的物質(zhì)。只有這樣,化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)才能被恢復(fù)和再利用??芍貜?fù)使用的材料的使用能夠有效降低化學(xué)工業(yè)的污染,提高化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)效率,還能有效降低化工生產(chǎn)成本,促進(jìn)我國(guó)化學(xué)生產(chǎn)工業(yè)的健康快速發(fā)展[4]。
新時(shí)期各類環(huán)保產(chǎn)品的全面開發(fā),是綠色化學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要體現(xiàn)。環(huán)保產(chǎn)品不會(huì)在周圍環(huán)境中產(chǎn)生更多的廢物和污染物,并且可以適應(yīng)環(huán)保發(fā)展特征。在新時(shí)代,可以通過(guò)開發(fā)綠色工業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)保產(chǎn)品來(lái)調(diào)整總體能源消耗,并適應(yīng)當(dāng)前化學(xué)和經(jīng)濟(jì)工業(yè)生產(chǎn)以及化學(xué)工程發(fā)展的要求。因此,在目前的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中,生產(chǎn)管理部門和環(huán)境保護(hù)部門必須認(rèn)識(shí)到其重要性,促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)品的應(yīng)用和大規(guī)模生產(chǎn)。并提高公司各個(gè)行業(yè)中這些產(chǎn)品的使用效率。通過(guò)加大對(duì)于環(huán)保材料的研發(fā)和使用,進(jìn)一步降低化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的有害物污染,從而提高化學(xué)工業(yè)的安全使用率。避免因化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)和使用造成的對(duì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者健康的危害[5]。
首先,選擇一種綠色化工原料。化工原料的選擇與化工生產(chǎn)過(guò)程的綠色和環(huán)保直接相關(guān),因此在選擇化學(xué)原料時(shí),必須選擇無(wú)毒或少毒的物質(zhì)。有效促進(jìn)綠色材料中化學(xué)工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。其次,化學(xué)催化劑的選擇必須向綠色方向發(fā)展。在化學(xué)工業(yè)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,經(jīng)常使用催化劑來(lái)加速化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生,這可以提高工業(yè)效率,因此,在選擇催化劑時(shí),有必要選擇綠色材料,且沒有污染或有毒物質(zhì)。通過(guò)更少量的催化劑,從而促進(jìn)了綠色化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。例如,烷基化固相催化劑,這類催化劑不僅無(wú)毒,還可以減少其生態(tài)破壞。無(wú)污染的化學(xué)品在此過(guò)程中應(yīng)盡可能地促進(jìn)使用。同時(shí),不僅需要加強(qiáng)催化劑的研究和開發(fā),以確保催化劑后排放物符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),還需要實(shí)現(xiàn)廢物的回收利用,從而可以大大提高了化學(xué)工業(yè)過(guò)程中資源的利用效率。最后,選擇性地改善了化學(xué)反應(yīng)。在研究環(huán)境友好型化學(xué)技術(shù)的過(guò)程中,化學(xué)反應(yīng)的選擇性會(huì)盡可能提高,從而使化學(xué)物質(zhì)的提取更加方便、快捷、高效、無(wú)害,更好地保護(hù)環(huán)境。例如,烷基化固體氧化物的使用通過(guò)產(chǎn)生氧化反應(yīng)并防止產(chǎn)物損壞,促進(jìn)了化學(xué)工業(yè)的綠色 生產(chǎn)[6]。
化工生產(chǎn)過(guò)程可以為人們提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)和能源資源,但是由于生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的殘留物,整個(gè)生產(chǎn)工程污染問(wèn)題非常嚴(yán)重。顯而易見,這無(wú)助于化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。綠色化學(xué)技術(shù)不僅可以減少化學(xué)物質(zhì)中有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生,而且可以促進(jìn)整個(gè)化學(xué)工業(yè)的全面發(fā)展,促進(jìn)綠色工業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境和能源效率更高。