姜英磊

（許昌技術(shù)經(jīng)濟學(xué)校，河南 許昌 461500）

引言

隨著我國化工行業(yè)的發(fā)展，在帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，環(huán)境污染也成為了國民的關(guān)注要點。目前常見的綠色化學(xué)技術(shù)主要用于污染物的處理和化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的催化，在我國大型化工廠中都有大量的應(yīng)用，但由于技術(shù)缺陷，目前某些技術(shù)并未得到有效的推廣和普及?；诖?，為響應(yīng)我國對“綠色環(huán)保”的號召，在化學(xué)生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)大力開發(fā)綠色化工技術(shù)，減少污染源的排放，實現(xiàn)對環(huán)境的保護。

1 化學(xué)工程工藝中常見綠色化工技術(shù)及其應(yīng)用

1.1 生物技術(shù)

生物技術(shù)作為綠色化工技術(shù)的一種，本質(zhì)上是生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)三門學(xué)科的綜合，在包括化工行業(yè)在內(nèi)的多個行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用[1]。在化學(xué)工程工藝中，生物技術(shù)在其中的應(yīng)用主要以生物酶為主，生物酶作為一種由活細(xì)胞產(chǎn)生的有機物，其催化能力在化學(xué)工程工藝中有大量的應(yīng)用，常見的有紡織工業(yè)中的棉織物的退漿、蠶絲的脫膠和織物的漂白整理等；生物酶除了在化學(xué)工程工藝中的使用優(yōu)勢外，其本身產(chǎn)生污染的概率相對也比較小，即使將某些酶直接置入自然環(huán)境中，也不會對環(huán)境產(chǎn)生污染[2]。除此之外，生物技術(shù)中生物膜技術(shù)在化工行業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用，并且具有消耗低、利用率高的優(yōu)點。

1.2 清潔技術(shù)

清潔技術(shù)在化學(xué)工程工藝中主要用于化工廢料、廢水、廢氣等污染物的處理，其能從多方面處理和治理污染源問題，進一步優(yōu)化化學(xué)工程工藝流程，保護工廠周邊環(huán)境。傳統(tǒng)的污染物處理一般是在污染物已經(jīng)產(chǎn)生之后進行處理，清潔技術(shù)則是融入于化學(xué)工程工藝流程中，提前降低和避免污染物的產(chǎn)生，從源頭控制污染問題[3]。同時，隨著科技的發(fā)展，越來越多的技術(shù)人員開始著力于利用清潔技術(shù)將污染物轉(zhuǎn)化為可供生產(chǎn)使用的新型材料，由此可見，這種技術(shù)的發(fā)展一方面能降低環(huán)境污染，另一方面污染物的回收利用也能在一定程度上降低企業(yè)生產(chǎn)的成本，創(chuàng)造更大效益[4]。

1.3 催化技術(shù)

在化工生產(chǎn)中，由于涉及到大量的化學(xué)反應(yīng)，因此通常需要使用各種催化劑。但在整個化學(xué)工程工藝流程中，催化劑的用量較大，很多企業(yè)出于對企業(yè)經(jīng)營利潤的考慮，通常在催化劑的選用中更為注重價格，這也使得實際的化工生產(chǎn)中部分催化劑的使用是不符合標(biāo)準(zhǔn)的，同時也給周邊的生態(tài)環(huán)境造成了很大負(fù)擔(dān)。隨著人們環(huán)保意識的提升，綠色催化劑的研究也在不斷深入，雖然催化技術(shù)的使用會在一定程度上提高成本，但從長遠(yuǎn)的角度考慮，這種技術(shù)不僅能提高化工產(chǎn)品的質(zhì)量，還能減少污染物的產(chǎn)生，間接地降低了污染物的處理成本，整體而言，會使得化工生產(chǎn)的效益更高[5]。

2 綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用

為研究綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的應(yīng)用，以該技術(shù)中的催化技術(shù)為例，通過催化技術(shù)中的光催化氧化法處理化工廢水研究綠色化工技術(shù)的應(yīng)用。光催化氧化法是以半導(dǎo)體為催化劑，利用光激發(fā)引起的“氧化—還原反應(yīng)”分解化工廢水中污染物的廢水處理方法[6]。以光催化氧化法凈化廢水實驗為例。

2.1 實驗材料與方法

2.1.1 實驗試劑及實驗器材

本實驗試劑包括4A 分子篩、硝酸鈰、納米二氧化鈦（粒徑30 nm～50 nm）等。自制的實驗反應(yīng)裝置見圖1。

圖1 實驗反應(yīng)裝置

2.1.2 制備催化協(xié)同劑

分子篩負(fù)載鈰離子催化協(xié)同劑的制備方法采用等體積浸漬法，具體操作方法如下：第一步，制備2.0 mol/L 的硝酸鈰浸漬液；第二步，取用10 g 4A 分子篩，將4A 分子篩與硝酸鈰浸漬液置入水浴恒溫振蕩器中，設(shè)置溫度為30 ℃，振蕩時間設(shè)為12 h；第三步，將振蕩過的浸漬液置入恒溫古風(fēng)干燥箱中，設(shè)置溫度為120 ℃，干燥時間設(shè)為6 h；第四步，將干燥過的浸漬液置入馬弗爐中，設(shè)置溫度為400 ℃，焙燒時間設(shè)為4 h；第五步，利用實驗用超細(xì)微粉磨將其磨碎，獲得催化劑（細(xì)度d97≤5 μm）。

2.1.3 廢水處理

本次實驗的化工廢水選擇某化工廠排放的廢水，取適量廢水進行水質(zhì)檢測，檢測方法為重鉻酸鉀法，檢測結(jié)果為該廢水的COD（化學(xué)需氧量）為1 249 mg/L～1 326 mg/L。

2.1.4 實驗方法

為利用光催化氧化法實現(xiàn)廢水的凈化，結(jié)合自制的實驗反應(yīng)器，具體實驗方法如下：第一步，取適量廢水，加入催化劑和催化協(xié)同劑（催化劑的量和催化協(xié)同劑的初始添加量為0.1 g，之后每次實驗以0.1 g 累加，多次重復(fù)實驗），之后將其置入反應(yīng)器中，利用磁力攪拌器攪拌1 h（不打開紫外燈）；第二步，打開紫外燈，由于紫外燈光照會在一定程度上提高反應(yīng)器內(nèi)溫度，因此要注意控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為30 ℃左右，靜置反應(yīng)45 min；第三步，將反應(yīng)后的廢水置于離心機中，以3 000 r/min 的轉(zhuǎn)速離心10 min；第四步，取離心后的廢水的上清液測定其COD，測定方法為重鉻酸鉀法。

2.2 結(jié)果與分析

2.2.1 實驗結(jié)果

經(jīng)過多次實驗，可以得出催化劑和催化協(xié)同劑的添加量變化時，廢水處理的凈化效果情況。當(dāng)催化劑添加量為0.1 g～0.5 g 時，廢水的凈化情況（以廢水中COD 值表示）如圖2 所示。圖3 為添加和不添加催化協(xié)同劑時對廢水凈化情況的影響。

圖2 催化劑含量不同時對廢水凈化的影響

圖3 催化協(xié)同劑對廢水凈化的影響

2.2.2 結(jié)果分析

根據(jù)實驗結(jié)果可知，采用光催化氧化法進行化工廢水處理能有效地提高廢水的水質(zhì)，使其符合排放要求。當(dāng)催化劑質(zhì)量濃度為0.4 g/L 時，廢水的凈化效果最好，催化協(xié)同劑的添加能在催化劑的基礎(chǔ)上進一步提高COD 的去除率，從而使化工廢水的水質(zhì)有進一步的提高。由此可見，利用綠色化工技術(shù)中的催化技術(shù)能有效的處理化學(xué)工程工藝中產(chǎn)生的廢水，能進一步優(yōu)化化學(xué)工程工藝流程，在化工生產(chǎn)與制造中，應(yīng)當(dāng)大量推廣和應(yīng)用綠色化工技術(shù)。

3 結(jié)論

自21 世紀(jì)以來，“綠色環(huán)?！币呀?jīng)成為了全世界關(guān)注的要點問題，結(jié)合化工企業(yè)的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)增加對綠色化工技術(shù)的研究，并大力應(yīng)用于化學(xué)工程工藝中。目前綠色化工技術(shù)已經(jīng)研究出了生物技術(shù)、清潔技術(shù)、催化技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，并且每種技術(shù)均有小分支，在目前的化工企業(yè)生產(chǎn)中也有大量的應(yīng)用。以催化技術(shù)中的光催化氧化法為例，該方法已經(jīng)大范圍用于處理化工廢水中，在不造成二次污染的同時提高了廢水排放的水質(zhì)，減少了環(huán)境的污染?；诖?，應(yīng)當(dāng)加大對各種綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程工藝中的研究，推廣綠色化工技術(shù)的應(yīng)用，從而實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護。