时间:2023-06-28 10:01:09
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇绿色化学与工程,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)04-0044-02
绿色化学,也被称为环境友好化学,清洁化学或无污染化学,主要是指在化学品的设计、制造和使用过程中,利用一系列的原则来减少、甚至消除有毒有害物质的使用或在过程中的生成的化学。绿色化学的核心是“原子经济性”,基本原理是公认的十二原则。绿色化学是更高层次的环境友好化学,与环境保护不同,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,是从物质产生的源头控制废物的产生,减少对环境的污染。所以绿色化学对环境保护及社会的可持续发展具有重要的指导意义, 这与现代化工工业发展趋势相吻合。
一、绿色化学课程教学的意义
大学生是我国科学技术未来的生力军,在大学课程中开设绿色化学课程,通过相关的教学活动培养大学生的环境保护意识,有利于从根本上防止污染,有利于实现社会可持续发展。作为化学教育工作者,我们有责任和义务将绿色化学及相关知识引入高等教育知识体系中,并系统传授给学生。
随着对绿色化学科学研究的不断深入,绿色化学的思想和观念逐步为人们接受,并被引入高校教W活动中,很多高校都开设了绿色化学课程。绿色化学作为一门新的课程,具有涉及知识面广、综合性强的特点。与化学其他课程不同,绿色化学没有完善的知识体系和教学大纲,因此如何结合时代特点和专业知识,为大学生讲授绿色化学课程,是任课教师在教学过程中面临的主要问题。作者从2009年开始在江苏师范大学为环境工程专业学生讲授绿色化学课程,在教学过程中积累了一些经验,进行了一些有益的尝试。
二、绿色化学课程教学方法的探索
针对绿色化学的课程特点,我们对其教学方法进行了以下探索。
(一)精选教学内容 启发学生的兴趣
绿色化学是一门新兴的学科,发展很快,但没有较为成熟的教材,需要教师根据教学目标选取教学内容。这也为教师提供了一定的自由空间,教师可以结合自己的科研方向和学术思想、提供最新的学术动态。另一方面,绿色化学课程的教学内容与有机化学联系紧密,涉及很多有机合成反应的方法和条件,如果只进行抽象的讲解,学生容易感到枯燥乏味。因此在教学过程中,应适时地结合实际生活,用生动的实例充实课堂教学,展现绿色化学在现代生活中的重要作用,进而激发学生对这门课程的学习兴趣。例如,介绍“白色污染”及解决措施,这样学生就会对绿色化学有更加充分的了解,也能够加深学生对绿色化学在日常生活中的实用性和重要性的认识。
绿色化学是一门交叉学科,发展速度很快,而且涉及很多化学相关领域, 因此我们在满足教学基本要求的前提下, 采用灵活多样的教学形式,并经常对教学内容进行更新。比如在课堂教学中,根据学生的接受情况,将一些相关的具有应用价值的最新研究成果添加到教学内容中。另外,也可以利用学校的网络数据库资源来提供关于绿色化学的最新科研成果的链接,以便学生随时阅览、学习,让学生了解绿色化学的研究动态及最新进展,提高学生对该门课程的学习兴趣,增强他们对新问题的求知欲望,使学生获取更多的知识。
(二)多种教学方法结合使用,启发学生思考
传统的课堂教学主要是“讲解―接受型”教学模式,教师是教学信息的主动发出者,学生则是被动地接受知识,这种教学中师生的互动交流少,教学气氛沉闷,也阻碍了学生主动学习的积极性和创新能力的培养。相比之下,研究性教学是深受广大师生欢迎的教学方式,可以将课程的内容转变成生活、生产或科学中的实际问题,以学生为中心,在教师的引导下按照科学研究的模式来分析、解决这些问题,最终达到学生获取知识、提高能力的一种教学过程。
在研究性课堂教学中,教师作为指导者,在设定的问题情境中要引导学生主动思考问题, 帮助学生找到解决问题的办法,这种教学方式有助于培养学生的创新意识。如在讲授绿色溶剂技术这个章节时,我们让学生在课前查阅相关的文献资料,了解有关的科学前沿内容。在该章节的课堂教学过程中, 可以将这节课的10~15 分钟左右的时间留给学生介绍自己的学习体会,以及对绿色溶剂技术的理解,分组进行讨论,以提高他们的学习主动性,强化学生的科学思维方式。这种自主学习可以让学生体会到学习的乐趣,同时也锻炼了学生文献查阅和使用网络资源的能力。课堂教学和学生自主学习的有机结合可以有效地提高教学效果,有利于培养创新性人才。
作为一门专业课,绿色化学每节课要传递的信息量非常大,多媒体教学技术的运用大大提高了绿色化学课程的学习效率。但是,多媒体教学的缺点是容易导致学生一直处于抄笔记的状态,没有时间去消化和思考教师讲授内容,不能和教师互动,只能被动接受课堂内容。所以要改善教学效果,就应该结合本课程的特点以及学生的实际情况,合理地使用多媒体教学手段,注意不同教学手段间的配合使用。
课堂教学是学生学习绿色化学的主要场所,但丰富多彩和形式多样的课外活动是对课堂教学的良好补充,将二者有效结合起来,能够起到事半功倍的效果。为全面提高学生的绿色化学素质,我们一方面组织学生到学校的实习基地,有合作的化工厂或制药公司参观调查并进行交流。另一方面,通过课外实验教学来配合课堂教学进行绿色化学教育,让学生在具体的实验过程中进一步强化绿色化学观念,如在环境工程专业学生的研究设计性实验中分别采用有机溶剂和离子液体为反应介质合成一些有机化合物,让学生对两种合成方法进行比较。这样不仅能锻炼学生的动手能力,而且能使他们用理论联系实际,真正感受到环境污染带来的危害性,增加他们迫切保护环境的积极性。另外在毕业设计和课程设计中有意识按绿色化学要求进行,开展专题讲座,环保展览宣传等,让绿色化学融入人才培养全过程,增强学生的环保意识。
(三)建立合理的考核机制,注意与学生的互动和反馈
在教学过程中,我们发现一些学生上课听讲不认真,主动学习积极性低,部分学生为了获得更高的平时成绩,抄袭别人的作业。因此,提高学生的学习兴趣,优化考核体系显得尤为重要。
绿色化学课程的最终成绩包括课程论文成绩和平时成绩两部分。在每学期的授课中,我们通常在完成课堂教学任务前给出课程论文的具体要求,要求学生根据绿色化学课程的学习内容,结合课程论文的具体要求,查找和阅读有关的文献,综合运用所学知识,整理和撰写课程论文。考虑到学生的实际情况,在这个环节通常也会给出一些相关指导,如每个数据库的使用教程和视频等,课程论文的完成很好地培养了学生检索文献、阅读文献、分析问题和解决问题的能力,也为环境工程专业学生的毕业论文设计打下了良好的基础。
绿色化学的平时成绩一般由出勤率,作业和课堂表现构成。不同于其他化学类课程的考核方式,在绿色化学课程的考核中,我们将学生在课堂教学中的表现以及课后心得体会也计入平时成绩。如在某些章节的课堂教学前,对学生进行分组,给每组学生布置一些题目,课堂教学中,每组可派出代表对相关问题给出解答,组与组之间可以互相提问。学生通过这个环节的学习可以更好地了解相关教学内容的背景知识,更深刻地掌握教学知识点。教师根据每组学生的表现进行打分,并将这部分成绩计入平时成绩中。课程结束后,每个参与的学生都要总结该课程的学习心得体会,对课程进行简单的评价并给出自己的意见和建议,这部分内容也作为平时成绩的一部分。以上教学活动的开展,一方面可以提高学生的学习积极性,另一方面学生给出的意见和建议可以督促任课教师改进教学方法,提高教学水平。在这门课程中,部分评价意见如下:1.绿色化学这门课跟我们的生活关系密切,感觉很有用;2.课堂上老师举的例子很生动,学到了很多东西,扩展了知识面;3.通过准备课程论文,感觉自己查阅文献的能力提高了;4.喜欢老师的讲课,内容吸引人,但是有部分反应有机化学里没学过,能否多讲一些。
总的来看,学生对这门课程的关注程度高,总体满意程度也比较高。
三、结语
绿色化学是一门面向21 世o的高层次化学,它体现了化学、科学技术、社会之间的相互影响和联系。在绿色化学教学中,教师采用研究性教学的方式,能帮助学生获得相关的知识、技能和能力,有助于学生培养创造性思维,从而更好地理解人与自然、人与社会、人与人之间的相互依存关系, 激发其社会责任感。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2006.
[2] 张礼和.化学学科进展[M].北京:化学工业出版社,2005.
[3] 沈玉龙,王克诚.国外大学的绿色化学教育[J].化学教育, 2006(10):63-64.
[4] 仲崇立.绿色化学导论[M].北京:化学工业出版社,2000.
【关键词】绿色化工工程;化工工业;节能;促进作用
引言:对于化工来说,其是促进社会和物质文明发展的关键,并且为人类做出了非常大的贡献。与此同时,环境污染问题也日益严重,这样就需要采取相应的措施进行解决。而绿色化学工程与工艺是利用科学有效的方法和材料等进行处理,不仅大大提升了生产的利用效率,还很好的解决了存在的污染问题,因此,其对化工节能就有很大的促进意义。
1.绿色化学工程与工艺概述
1.1 绿色化学工程与工艺的重要性
目前很多我们生活中需要用到的物品都有赖化工生产流程,传统的化学工程与工艺中往往对于绿色化学不重视,生产过程中只是注重结果,短期内或许能收获相应的产品及利益,但从长远来看,很多化工生产工艺流程在生产过程中对环境造成很多污染,有的污染对环境的破坏是不可逆的,后果可想而知。随着人们环保意识的加强,近年来绿色化学工程与工艺越来越被人们提倡,这样的方式采用一种更科学更自然的方式实现化工生产,仍然能通过有效途径得到最后的目标产品,但大大降低了生产工艺对于环境的污染与破坏,同时很好的促进了化学工艺的节能,也实现了可持续发展的要义。
1.2 绿色化学工程与工艺的基本原则
绿色化学化工在世界范围内的原则相对一体,主要涵盖下列几方面。(1)在反应过程的源头上减少甚至根除废弃物的产生,而不是在废弃物产生之后再对其进行净化处理。(2)产品进行设计时,尽量做到原料利用率最大化。(3)产品进行分析时,在考虑生产效率的同时使原料和产品的毒性降低。(4)对于析出剂和溶剂等辅助物,尽量少用或选择使用无害产品。(5)减少生产过程中能量的损耗及其对环境的影响。(6)除了考虑经济和技术的因素,生产原料尽量选择可回收的加工原料。(7)尽量避免生产过程中产生不必要的化学衍生物。
2.化工企业节能减排的措施
通常情况下,大型化工企业在生产过程中往往会消耗大量的煤炭、石油和一些化工原材料,最终排放出大量的“三废”,也只有通过不断循环市场经济,才能够促进化工企业在国内市场的发展,并取得一定的市场优势。而目前化工企业应该在节能环保的基础上促进经济发展,其方法主要有以下几点:(1)加大化工污染这方面的技术、资金投入力度,对污染问题进行全面的控制。(2)针对化工生产项目使用先进的节能减排生产工艺,控制好化工原料,进而从源头上对污染问题进行防控。(3)创建绿色的化工生产链条,实现节能减排技术集中化处理。(4)全面提高企业职工的绿色减排意识,从自身出发做好环境保护工作。
3.绿色化学工程与工艺的合理开发
3.1 绿色化学原料的合理运用
在化工生产工艺及具体流程中,化学生产原料是起着决定性作用的主要因素,在传统化学工程中,所用原料大部分为不可再生能源。采用这些原料不但大大提高国家不可再生能源的消耗,同时还导致污染物的排放量大大增加,加重生态环境污染程度。将绿色化学原料作为化工生产材料是绿色化学工程重要研发内容之一。在化工生产过程中,可使用绿色化学物质、自然物质等无染污、可再生的化学原料。典型的绿色化学原料主要有芦苇、苞米杆、纤维植物等。将这些作为原料投入到化工生产过程中,可使其转化为酮、醇、酸类等多种化学品。在整个转化反应过程中,这些原料仅会产生一定量的氢气,而不会有任何一种有害、有毒的物质产生。
3.2 提高化学反应的选择性
在化学工程的物质反应中,化学反应作为必不可少的重要组成部分存在。所有化学原料的转化均是需要化学反应才能得以实现。在化工生产过程中,合理选择有效的化学反应形式可有效促进化学工程生产效率及质量得到提高[2]。对化学反应产生影响的因素有很多种,反应原料、环境、时间、特点等均会对化学反应产生不同程度的影响。在化学生产过程中应用最为普遍的反应形式为氧化反应。在氧化反应过程中会有大量的热产生,所有化学原料均会在热的催化作用下发生变质,因此会大大降低化学品的生产质量。在绿色化学工程中,应用新型的反应形式,这种新型反应形式为烃类氧化反应。这种反应形式的应用不仅可促进催化物反应催化能力得到提高,同时还可有效促进生产物同分异构反应时间增加。
3.3 使用无毒无害催化原料
从目前的现状来看,伴随着化工行业的不断发展,合理运用化学反应成为了化工行业健康稳定发展的关键,而在进行化学反应的时候,催化剂的使用是非常关键的,既可以对反应速度进行加快,也可以对反应时间进行缩短,那么在进行化工生产中,要想确保绿色化工工程和工艺得到快速的发展,就要使用没有毒害的催化原材料。同时现在我国有关部门对催化原材料的选择和应用已经给予了高度重视,并且催化剂的开发、研究和制作在不断增多,从而就促使在进行化学反应的时候,催化原材料有了很大的改善。此外,使用没有毒害的催化原材料还能够大大提高化学反应的效率,对能源消耗含量进行降低,也能够很大程度减少环境的污染。
4.绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用
加强对绿色化学工程与工艺的研究是化学工程的一次全新探索与实践创新,绿色化学工程工艺研究能够将废弃物的科滋控制在合理的范围之内,实现化学工程的规划化发展,与此同时也可以改善人民群众生活环境,对构建环境友好型社会具有重要的现实意义。
4.1 清洁生产技术的合理应用
清洁生产技术的合理应用具有超高的价值,对化学原料进行无公害化的处理,以期最终达到合格生产的目的。清洁生产技术的使用可促使原料等到有效的利用,提升原料的使用效率,清洁生产技术最为常见技术例如脱硫技术等,化学生产加工不可避免将会产生一定废气,为了进一步降低废气对于空气质量的污染,就需要进行脱硫处理。此外,除了清洁生产技术的研发外,当前自然发电技术也被赋予了更多的重视,在环境污染日趋恶劣下,自然发电技术受到的关注,利用风能等自然资源发电,可在生物工程中降低污染,并提高环境质量,以期实现资源有效利用。
4.2 生物技术的有机结合
在可持m发展理念推进下,生物技术也不断得以升级,生物技术也可理解成为生物工程,其中包括生物化工以及仿生学两部分。生物技术利用生物科技进行生产与加工,如常见的生物酶技术,生物酶是一种具有催化作用的有机物,该种有机物可具有超高应用价值,加之其污染系数较小,故此被广泛的应用到各领域之中。例如纺织领域,通过氧化还原酶的作用促使衣物处于仿旧状态等。生物技术的使用符合绿色化学工程工艺的要求,因此将生物技术与绿色化学工程工艺相互结合,可进一步的深人落实化学工程节能理念,并改变传统化学生产工艺模式,共同打造绿色环保社会。
4.3 环境友好型产品的加工生产
绿色化学工程与工艺的主要发展目的之一即为为社会生产处环境友好型产品,如清洁汽油、磷洗衣粉等无毒无害产品。通过绿色化学工程可以生产出与社会、自然环境发展相符合的友好型产品。绿色化学工程生产的出现在很大程度上起到了保护环境的作用。在社会生产、生活中,人们的购买的产品均为绿色产品,不仅有效保证了人们身体健康,同时也可促进社会健康、和谐发展。因此,在化工生产过程中,如能够促进绿色化学工程与工艺对的优势得到充分发挥,可有效降低生态环境的染污,促进国家自然环境和社会经济得到可持续发展,对国家的长远发展及社会的进步具有重要意义。
结语
通过上文对绿色化学工程和工艺技术进行系统分析可知,绿色化学工程对促进化学工业节能发展起到了重要助推作用,是实现化学工业节能减排发展目标的重要手段。现阶段,开发和应用绿色化学工艺,已成为现代化学工业的发展趋势和前沿技术,是建设环境友好型社会,实现可持续发展的关键。
参考文献
[1]于贺.论绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用[J].科技与企业,2013,05:132.
[2]刘冠辰.浅析绿色化学工程与工艺对化学工业节能减排的促进作用[J].科技创新与应用,2015,34:107-108.
前言
进入21世纪,人类正面临着越来越严重的环境危机,最突出的是人口剧增、能源日渐减少、资源濒临枯竭、生活废弃物和工农业污染物正迅速恶化生态环境,使得人与自然的矛盾不断激化。
绿色化学的设想是在化学生产过程中,不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物。相应的,绿色化学工程与工艺是通过改进化学的技术和方法,减少甚至完全消除对人类健康、生态环境有危害作用的化工产物,同时促进化学工业节能目标的实现。
一、绿色化学工程与工艺的开发
我国传统的化学工程与工艺对有害污染物是滞后的被动治理,即不能根除污,并且成本很高,治标不治本。如利用烟气除尘、脱硫,虽然达到了净化气体的目的,但是污染物却转移为废渣、废水。绿色化学工程与工艺的开发,则本着零排放、清洁生产的原则,从化学反应的始端着手,进而有效防止和控制污染的产生。
1.选择、采用无毒害化学原料
原料的选择生产化学品的源头,同时,还决定着不同的化学生产流程和工艺。绿色化学工程与工艺的开发首要目标是不使用有毒有害的原料。为了从源头上防止化学污染,绿色化学工程与工艺开发的原则是尽量选用可再生的自然物质作原料,如野生植物、农作物等生物质。将诸如芦苇、木屑、树枝等野生纤维植物以及诸如蔗渣、麦秸、稻草等农副产品的废弃物作为原料加工为糠醛以及醇、酮、酸类化学品,用生物质气化产生氢气等,都是绿色原料应用的典型例子。
2.提高化学反应的选择性
烃类选择性氧化是一类具有强放热性的反应,石油化工中经常会有这种反应,其目的产物不稳定,容易进一步氧化成H2O和CO2.在各类的催化反应中,此反应的选择性最低,有时有些产品还具有异构体形式,为了得到更多的终产物,需要使用那些选择性高的试剂。为了降低分离产品和纯化产品的难度,需要提高反应的选择性,这样可以降低成本,节约资源,减少环境污染。在这一方面已经有不少的科研成果,比如开发载氧能力强、选择性好的新型催化剂,来应对不同的烃类氧化反应。
3.采用无毒无害的化学催化剂
目前,约 90 %以上的化学反应要实现工业化生产必须采用,催化剂提高其反应速率。开发新型高效、无毒无害的催化剂是绿色化学工艺的方向之一。国内外都在研发新的烷基化固相催化剂。另外,分子筛催化剂也得到了很好的开发和应用。
二、绿色化学工程与工艺在化学工业节能中的应用
绿色化学工程与工艺开始与使用,很大程度上促进了化学工业节能的实现。具体来讲,目前在国内主要有以下几方面的应用。
1.清洁生产技术的应用
清洁生产技术也被称为无害、无毒、无废的绿色化技术,比如先进的脱硝和脱硫技术;城市垃圾的无害化处理技术;生活垃圾制沼气技术;高效清洁的煤气化技术;利用风能、太阳能等自然能发电技术等等,这些都利用了清洁生产的技术。清洁生产技术包括的范围很广,主要有以下几种技术:生物工程技术,这其中有细胞工程、酶工程、基因工程等等;辐射加工技术,如离子束、射线和中子束等在常温常压下就可以引起一些需要在高温高压下才能进行的反应;绿色催化技术,这里有多种催化剂,比如分子筛催化剂、相转移催化剂等;超临界流体技术,这里有超临界H2O和超临界 CO2,都能阻燃并且无毒。清洁生产技术具有许多优点,其产品清洁无毒,不管是对环境还是对人体都是安全的。
2. 结合生物技术的应用
生物技术领域包括有细胞、基因、微生物和酶等的技术范畴。它在化工领域的应用主要包括两个方面,化学仿生学和生物化工。生物酶在生物体内作为一种催化剂具有高效性和专一性,广泛参与到生物合成的各个过程。而在化学仿生学中主要是膜化学这一领域使用到生物技术。
绿色化学工程与工艺部分采用了生物技术,使可再生资源合成化学品。早期的有机化合物原料多数直接来源于动植物,之后才发展到利用石油和煤炭作为原料。在绿色化学工程与工艺中,催化剂一般用的都是自然界中存在的酶或者是工业酶。酶与一般的化学催化剂相比,具有无污染、反应条件温和产物性质优良等优点。比如制备丙烯酰胺,使用的是丙烯腈,换用酶催化后,能耗大幅度降低,反应完全且无副产物。
3.生产环境友好型产品
发展绿色化学工程与工艺,其目的是生产出环境友好型产品。在生活中有许多实例,比如寻找替代品来替代氟利昂,这样可以保护大气的臭氧层;使用可降解的塑料制品;无磷洗衣粉、清洁汽油等等。因为传统汽油柴油给大气带来了严重污染,近年来国内外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他无污染燃料,大大减少汽车尾气造成的污染。又如在山东推行的用二甲醚来做汽车用的燃料,二甲醚既经济又环保,这具有很好的发展前景。巴西在生物能源的开发上取得一定成就,如使用乙醇汽油,利用甘蔗产酒精,酒精燃料已经取代了接近一半的汽油消费。另外还有H2和CO2在太阳能和电解质存在的条件下合成乙醇这一新工艺,生产过程和产品均对环境友好。
三、结束语
总之,绿色化学工程与工艺采用无毒害的溶剂、原料、催化剂等,选择无污染、低耗、节能的化学工艺过程,应用清洁的生产技术,实现生产与环境相容,产品和生态友好。开发和应用绿色化学工艺,已成为现代化学工业的发展趋势和前沿技术,是建设环境友好型社会,实现可持续发展的关键。
参考文献
[1]陈军. 低碳时代的精细化学品绿色制造技术[J]. 科技和产业,2010,(06).
[2]纪红兵,佘远斌. 绿色化学化工基本问题的发展与研究[J]. 化工进展,2007,(05)..
关键词:绿色化学;工程工艺;化学工业节能
近年来,随着我国社会的不断发展以及经济水平的逐渐提高,在我国的化学工艺得到了新的发展机遇的同时,人们对于化学工业生产中化学原料的环保性和节能性也提出了更高的要求。本文所提到的绿色化学工程与工艺是能够对我国化学工业生产节能产生促进作用的主要工艺手段,而绿色化学工程在实施的过程中也会涉及到多个环节,其中会对化学工业生产过程中需要运用到的原料以环保的方式进行处理,继而从根本上使我国化学工业领域在生成过程中因化学材料而导致的环境污染问题得到解决。
1绿色化学工程与工艺
1.1绿色化学工程与工艺的概述
绿色化学工程与工艺指的就是在进行化学生产的过程中所应用到的工艺不涉及到能够对环境产生污染的化学物质,并且在将其投入到使用当中的时候,其的工艺环节可以对普通的化学生产反应进行调节和治理[1]。由此可以看出,绿色化学工程与工艺在投入到化学生产的过程中具有两种特性,其一是化学领域污染的加重推动了我国绿色化学工程的发展,绿色化学的发展拉近了人与自然的和谐发展;另一点便是绿色化学工程和工艺可以有效降低化工业在进行生产过程中的废弃物处理以及对环境污染物的规制。
1.2绿色化学工程与工艺的应用
通过调查可以发现,我国传统的化工业在生产过程中所产生的废弃物以及生产工艺都会对我国的环境以及能源造成大量的污染和消耗,而且想要对其进行处理和加工有是十分不容易的一件事。而从整体上来看,化工生产之所以会对环境造成影响,其中的主要因素在于其在生产过程中对于化学原材料的选择。绿色化学工程及工艺在投入到实际应用过程中所遵循的原理便是以及绿色生产、清洁生产为基本原则来进行,而该种生产方式对防治化学生产所带来的环境污染和能源消耗问题都有着十分明显的成效[2]。绿色化学工程和工艺在投入到化学工业生产的过程中基本采用的都是不具有危害性的化学原料作为其产品的生产主要原料,也就是说,绿色化学工程和工艺是在化学工业的生产之初便对环境污染问题进行了相应的预防。
2绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用
当前,绿色化学工程和工艺在我国各类化学工业的生产过程中应用的都十分广泛,并且对我国化学工业生产的节能减排起到了良好的促进作用,这些作用主要体现在以下两个方面。首先,绿色化学工程及工艺中涉及到的生物技术对我国化学工业生产中所涉及到的废弃物排放起到了一定的净化作用。这里所提到的生物化工技术指的是在生物的体内存在一种具有高效催化功能的生物酶,这种生物酶又可以称之为催化酶。这种从生物体内提取出的催化酶具有非常好的催化功能,将其应用于生物的催化过程中,其不但可以利用自身具有的超强的专一性来促进生物酶反应的总体效率,与此通知其还可以提升总体的反应质量[3]。与此同时,绿色化学工程及工艺还将这种生物技术引入到了化学工程的生产过程中,其通过将自然界中的可再生资源用生物技术转化成化学原料的方式来进行最终的化学生产,这样的做法不但使自然能源的消耗得到了减少,同时还使化学工业生产中的能源反应效率得到了相应的提高,继而从根本上减少了化学工业生产中废弃物以及污染物的排放数量。其次,绿色化学工程及工艺中还会涉及到清洁生产技术的应用,该项技术可以说是一个绝对的绿色生产技术,其可以对化学工业生产中所需要用到的化学原料进行绿色处理(无毒、无害、无废弃),故其在能够增加化学院材料使用效率的同时,还从根本上提高了化学工业生产的总体质量。与此同时,其还可以将化学生产中所排放出的污染物和废弃物进行处理,使其变成有机物质或能够供人们生活的沼气资源,继而使化学工业生产的绿色生产得以实现。
3结语
综上所述,本文通过研究可以发现,当前我国所提出并实施的绿色化学工程与工艺在投入到化学工业生产的过程中主要采用的是无毒无害的经过加工以后的化学物品。而且其中所涉及到的节能减排绿色生产工艺在投入到生产的过程中,使用的也都是以清洁生产为最终目的科学生产技术。故其不但能够使化学工业生产在实际的生产过程中排出的污染物对于环境的破坏性得到大幅度减少,还可以使其生产出的产品与自然环境的生长形成互补,继而保证了我国社会环境的可持续发展。
参考文献:
[1]王艳丽,乔昱.阐述绿色化学工程与工艺对化学工业节能发展的作用[J].山东工业技术,2014,16(02):147-154.
[2]孟祥芳,唐家龙,夏来保.我国化学工业节能减排与清洁生产技术发展战略研究[J].科技进步与对策,2011,17(21):67-71.
在以往化学生产过程中,各种有害、有毒物质的处理存在严重滞后性,致使化学工业发展速度非常缓慢。因此,绿色化学工程与工艺的合理应用,在降低化学工业成本、提高能源有效利用率等方面都有着重要作用。本文就绿色化学工程与工艺的合理开发进行探讨,提出绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用,以有效改善化工环境的污染程度,从而达到各种资源最优化配置的目的。
关键词:
绿色化学工程;工艺;化学工业节能;促进作用
在环境污染程度不断加重、生态系统破坏越来越严重的新形势下,加大环保保护力度、提高各种资源与能源的有效利用率,对于促进人类、经济、环境等可持续发展有着重要意义。因此,深入了解绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用,是降低化工生产污染程度和减少资源浪费的重要途径。
1绿色化学工程与工艺的合理开发
根据当前绿色化学工程与工艺的开况来看,其主要包括如下几种:
1.1绿色化学原料的合理运用在化学生产工艺和相关流程中,化学生产原料的合理选用,在降低化学生产污染程度和减少资源浪费量上发挥着很总要的作用。一般情况下,化学工程中的原料都是不可再生的资源,如果大量使用,不但会加剧不可再生资源的消耗量,还会大大提高污染物的排放量,从而加重环境污染、资源浪费。因此,绿色化学原料的合理运用,是绿色化学工程的重要研究方向之一,通过使用自然物质、绿色化学物质、可再生化学原料等,如苞米杆、芦苇、纤维植物,可以有效生产出各种化学产品。与此同时,在整个生产过程中,绿色化学原料产生的气体一般是氢气,不会给环境、人体带来伤害,在保证生态系统平衡发展上有着极大作用。
1.2化学反应选择性的有效增强在化学物质发生反应的过程中,化学反应是非常重要的组成部门,通常情况下,化学原料的转化都必须经过化学反应才能完成。因此,在化学工程总,注重化学反应选择性的有效增强,有利于提高化学工程的生产效率、质量等。在实践过程中,化学反应的影响因素有时间、环境、原料等,如在氧化反应中会产生大量热能,致使化学原料发生变质情况,从而影响化学品的生产质量。所以,在注重新型反应形式的合理应用,是绿色化学工程的重要组成部分之一,不但能提高催化物的催化能力,还能大大增加物质的反应时间,从而获得更好的产生效果。
1.3无毒无害催化原料的利用在化学工业快速发展的情况下,化学反应在化学生产中的合理应用,对于促进化学工业可持续发展有着重要影响。而在化学反应的整个过程中,催化剂是重要的催化物质,需要注重无毒无害催化原料的合理利用,才能更好的改善催化物的效用,从而达到提高化学反应效率、节能和降低环境污染程度的目的。
2绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用
2.1清洁生产技术的合理应用目前,清洁生产技术的价值非常高,在对化工原料进行无毒、无害和无废处理以后,原料的有效利用率可以得到大大提高,从而达到提高化学工程生产质量的目的。目前,最常用的清洁生产技术是脱硝技术和脱硫技术,在对生活垃圾、具有严重污染的化学物质等进行绿色处理之后,生活垃圾很多都会被转化为沼气。与此同时,自然发电技术的合理应用,如风能、太阳能等清洁生产技术的研发,特别是生物工程中各种清洁生产技术的不断推广,在提高环境质量、降低环境污染程度和实现资源与能源的最有效利用上有着重要作用。
2.2生物技术的有机结合在化工生产中,比较常用的生物技术是生物化工、化学仿生学两个部分,如生物酶的合理应用,与绿色化工工程与工艺相结合,可以是再生资源得到最有效利用,并生产出绿色化学品。目前,绿色化学工程与工艺中,工业酶、自然界中的酶等是非常重要的催化剂,有着无污染反应条件好、产物性质好等多种有点,在促进生态系统循环发展上有着重要影响。
2.3环境友好型产品的合理生产通过生产各种环境友好型产品,可以起到很好的环保作用,如磷洗衣粉、清洁汽油等,是绿色化学工程与工艺不断发展的重要研究方向之一。因此,在人们生活、工作的过程中,各种绿色产品的使用和推广,是降低环境污染程度、促进社会和谐发展和推动经济可持续发展的重要途径。
3结语
综上所述,在加大环境保护力度和提高能源与资源有效利用率的过程中,绿色化学工程与工艺的研究,不但能减少染污物的排放量,还能改善人们的生活环境质量。因此,加大绿色化学工程与工艺的投入力度,对于实现化学工业节能、促进化学工业更长远发展有着重要意义。
参考文献:
[1]刘森,罗泽鹏,都颖,刘思乐.绿色化学工程工艺对化学工程节能的促进作用分析[J].黑龙江科技信息,2016,02:75.
[2]郭璐,张浩.绿色化学工程与工艺对化学工业的促进作用[J].科技创新与应用,2015,17:107.
一、重视案例教学,增强学生对制药工艺绿色化的感性认识
采用绿色工艺、实行清洁生产是制药工业的发展趋势和必然选择。为增强学生的感性认识,授课中可以适时引入几个经典案例配合理论方面的讲解,以期达到事半功倍的效果。美国女生物学家RachelCarson1962年出版了题为SilentSpring的专著。她告诫人们,DDT等农药的使用导致鸟类数量急剧下降,使万物复苏的春天居然听不到鸟鸣,成为“寂静的春天”。该书揭示了环境问题的严重性,吹响了环境保护的号角。为了从化学和化工的源头防止污染,以原子经济反应为核心的绿色化学应运而生。本案例可以让学生体会传统制药业忽视污染控制、破坏生态环境,竟成了催生绿色化学、绿色过程工程的重要因素;绿色化学是化学发展的必由之路,绿色过程工程是过程工业发展的必由之路,从而产生学习绿色过程工程原理与技术的自觉性。1984年12月3日凌晨,作为农药生产原料的光气溢出到印度博帕尔市(Bhopal)的人口密集地区,导致32万人中毒、2500人直接死亡的严重后果,业界由此得到一个减免使用剧毒原料的警示信号。调查显示在事故发生时,冷却系统、温度指示器、燃烧塔都不能起作用,这表明事故还与设计错误、疏于管理等有关。此案例让学生体会到要提高工业过程的绿色度,一方面要采用无毒、无公害的合成或天然原料,从源头上尽量减少甚至杜绝污染和危害;另一方面,必须从工艺和设备两方面着手,大力研究和开发从整个工程链中消减污染的绿色工程技术,并强化生产系统的优化管理,提升员工素质。20世纪50年代,沙利度胺曾作为镇静剂用于缓解孕妇妊娠反应。1961年发现服用外消旋的沙利度胺(反应停)的孕妇产下了四肢呈海豹状的畸形儿,累计致畸案例多达17000例,成为20世纪医药界最大的药害事件。后来的研究表明,沙利度胺的致畸性是由(S)-异构体引起的。此案例能让学生体会产品的绿色化是绿色过程工程的重要指标,绿色化工产品应对人类和环境无毒无害;若对映体具有不同的药理活性,开发单一旋光异构体药物符合绿色过程工程原理。
二、用绿色过程工程原理引导学生改变传统的工程观念,培养学生的“当代工程观”
工程观念的强弱和趋向直接决定着研究和工程技术人员的实践能力,教学中应加强学生的工程观教育,培养学生的责任意识和工程思维。工程观是人们关于工程活动的基本理念,是认识和进行工程活动的指南。在当代学科交叉渗透的趋势下形成的当代工程观是对传统工程观的扬弃和超越。[4]传统工程观以科学理性和技术理性为主导,而对人文理性和生态优化较为忽视。当代工程观把工程理解为生态循环系统中的生态社会现象,视生态环境为工程活动的内生因素,工程活动不但受生态环境的制约,而且应按照生态规律重塑生态活动的方式。[4]这与绿色过程工程的内涵一致,强化绿色过程工程教学,有利于贯彻当代工程观教育,有助于培养对可持续发展具有强烈责任意识并具有良好创新素质的未来建设者和管理者。化学制药工艺学是研究、优选符合大规模药物生产的工艺路线和工艺条件,从而以最安全、最经济、最切实可行的方式完成药物制备的一门学科。生产工艺研究按研究阶段可分为实验室工艺研究、中试放大研究和工业生产工艺研究。该课程与生产实际紧密相关,适宜强化工程观念教学。朱宏吉、元英进等指出,[5]制药工艺学可指导学生完成制药工程课程设计最基本、最核心的内容,即工艺计算和工艺流程的组织,使学生将符合GMP要求的制药车间工程设计基本原则、制药设备选型与设备结构的设计结合起来。笔者认为,通过本课程的学习,学生还应该学会按当代工程观的要求,根据经济合理、技术可行、环境友好的原则,选择、优化药物及中间体的制备工艺。实践表明,强化绿色过程工程教育,对学生在制药工程课程设计、毕业设计、毕业论文中选择、设计绿色工艺具有非常突出的指导作用。据众多学习过本课程的毕业生的反馈信息,不论他们是否从事制药业,都能自觉运用绿色过程工程的观念开展工程项目的开发、评价和实施,学生毕业后体会到了学习绿色过程工程原理的更大收获。
三、强化绿色过程工程教育的教学设计
经过多年的摸索,绪论部分教学中引入生命周期评价(LCA)、[6]原子经济性(AE)、[7,8]环境因子(EFactor)、[8-10]环境商(EQ)四个概念是必要的和可行的。[8-10]生命周期评价(LCA)是一种评价产品、工艺或活动,从原材料采集,到产品生产、运输、销售、使用、回用、维护和最终处置整个生命周期阶段环境负荷的过程,是从“摇篮”到“坟墓”的过程。它首先辨识整个生命周期阶段中能量、物质的消耗以及环境释放,然后评价这些消耗和释放对环境的影响,最后辨识和评价减少这些影响的机会。生命周期评价是实施绿色过程工程的重要工具。掌握生命周期评价的概念有助于学生从产品整个生命周期综合思考新产品设计、新工艺开发和旧工艺改造,生命周期评价的概念为在授课过程中灌输、剖析绿色过程工程原理提供了线索。传统化学采用收率作为评价某化学反应过程或某一产品合成工艺优劣的标准,这种做法已沿用了上百年。只注重收率往往会忽略合成中使用或产生的不必要的化学品,收率指标难以反映废物产生数量的多少,不足以完全反映原料的综合利用效率。欲充分利用资源和消减废弃物排放,只有使反应物分子中的原子尽可能多的进入目标产物中。B.M.Trost于1991年提出了原子经济性(AE)概念,[7]为评价化工过程提供了强有力的工具。原子经济反应处于绿色过程的核心地位。R.A.Sheldon提出了E因子和环境商(EQ)两个概念分别用于快速评价反应过程中废物产生的数量和废物对环境产生的潜在影响。[9]R.A.Sheldon给出了传统制药业的E因子范围常在25~100kg/kg,[8]远高于炼油和大宗商品生产行业,这说明制药业实施绿色过程工程技术任重道远且正当其时,强化绿色过程工程教育是制药业人才培养的内在要求。绪论部分在介绍绿色过程工程内涵的基础上,着重辨析上述四个概念,生命周期评价为绿色过程工程教学提供了线索,其余概念则可直接服务于每一部分教学。依据制药工艺学主要讲授内容,总体教学设计如图1所示,绿色过程工程教育是一个线索分明、重点突出的有机的整体。期望学生能够学会科学的研究方法。例如,热力学以经验概况的热力学第一、第二定律为基础,经过严密的逻辑推理,建立了几个热力学函数,通过“状态函数法”,即在相同的始终态间,能动地设计可计算的过程,解决了化学反应的方向和限度问题。理想气体、理想溶液是实际气体、实际溶液的理想化模型,实际气体通过逸度、实际溶液通过活度进行相应校正,可以简单地解决热力学、动力学问题。
(一)通过公式的推导过程,培养学生严谨的逻辑思维物理化学课程公式繁多。对于有代表性的公式,授课中用板书逐步推导,一方面有利于学生理解和记忆,另一方面能教会学生处理问题的方法,培养严谨的逻辑思维能力。例如,在化学热力学公式的推导过程中,每一步都可能引入限制条件,这种条件也是该公式的适用条件,使用过程中必须注意。在授课过程中,我强调它们之间的逻辑关系,注重学生思维的梳理。
关键词:化学工程;节能;绿色化学;工程工艺
中图分类号:TE08 文献标识码: A
前言:进入21世纪以来,环境问题越来越严重,而且,随着人口的继续增加,能源的持续减少,不可再生资源已经临近枯竭,生活垃圾核工业污染物也在无情的破坏着生态环境,人与自然的矛盾就这样不断被激化。在化学生产过程中,通过不再使用有毒、有害的物质,不再产生以及处理废物,生产无污染无伤害的目的正是绿色化学的设想。这虽然只是设想,但通过改进化学技术和方法,是可以达到减少有危害的化学产物的,绿色化学工程与工艺正是为了保证人类健康、生态环境,为促进化学工业节能目标而实施的。
一、绿色化学工业的概念
总结我们前面所阐述的,我们可以把其定义为无污染化学,所以在进行绿色化学工艺的过程中所产生的某种手段就是绿色化学工业技术,利用其原理从根源对普通化学反应产生的破坏进行整治。就绿色化学的特点来说,有以下两点,第一,绿色化学的本质就在于适中保持人与自然的和谐相处,近几年的快速发展而导致的环境破坏也就加速了绿色化学的快速发展;第二呢,绿色化学形成的结果是对环境友好的,绿色化学可以渐渐对付各种环境中产生的不利人类和自然发展
的因素。
但是究其根基,绿色化学是对环境的保护以及防范;而我们所说的环境化学就是对预防之后而无法达到效果的环境进行进一步的革新和处理,所以绿色化学和环境化学在起点和终点都是不一样的。那么在其反应过程中,对于有害物质进行摈弃,就可以制止不利产物的生成,但是在当前发展来看,这种想法只停留在表层,但是我们相信,通过科学家们的不断努力,这种想法终究会实现的。
二、传统化学与绿色化学的根本区别
化学可以理解为是研究从反应物向其生成物转化的的科学。传统化学在一定程度上是以资源过渡消耗和环境严重污染为代价的先污染后治理的化学工艺,其导致的危害是资源不可再生和环境污染,严重地威胁着人类生存和可持续发展,如目前全世界每年产生的废物达3-4 亿吨;而绿色化学(也称为环境友好化学)是从源头上防止环境污染的新兴科学。虽然传统的化学与绿色化学都为人类生活做出了巨大贡献,但绿色化学的根本思想是运用高选择性和原子经济性的反应,使用无毒无害的助剂、原料,生成环境友好的产品,而且经济合理,从而在节约资源的同时变废为宝。
绿色化学是对传统化学思维模式的革新和发展,也就是说,绿色化学可简单地描述为在化工生产反应过程中,改变了传统化学的“先污染后治理”,是“从源头上消除污染”,尽量不使用有毒有害物质,并减少或不生产废弃物和有毒有害物质。近年来的绿色化学发展,充分体现了绿色化学与可持续发展之间的密切关系,
因此,绿色化学也被称为“绿色与可持续化学”。
三、绿色化学应遵循的基本原则
1、污染预防优于末端治理污染;
2、尽可能的不用分离溶剂、试剂等辅助物质,若是不得已使用时,也应该是无毒、无害的;
3、在采用生产方法中尽量不使用和不产生对人类健康和对环境有毒有害的物质;
4、合成方法应具原子经济性(atom economy),原料分子中的原子更多或全部地进入最终的产品是原子经济性的核心目标。绿色化学的原子经济性有两个显著有点:一是最大程度地利用了原材料,二是最大程度地减少排放废弃物;
5、使用高选择性的催化剂优于化学计量试剂;
6、生产过程能耗应最低且在温和的压力和温度下进行;
7、设计具有高使用效益、低环境毒性的化学品;
8、在技术可行和经济合理的前提下,尽可能地使用可再生原料;
9、尽量减少或避免非必要的衍生反应步骤(如使用物理化学过程、屏蔽基团、保护复原的临时性变更等);
10、选择参与化学过程的物质,尽量避免发生意外事故的风险;
11、化学产品在使用完后应能降解成可以进入自然生态循环无害的物质;
12、发展适时分析技术以监控有害物质的形成。
四、绿色化学工程与工艺的开发
传统的化学工程与工艺对有害污染物的处理很被动,有滞后性,并且达不到根除污染物的效果,不但治理成本高,而且治标不治本。比如利用烟气除尘、脱硫,虽然净化了气体,却把污染物转化成了废渣废水,不但没有解决问题,反应复杂了处理方式。绿色化学工程与工艺,以零排放、清洁生产为原则,从化学反应着手,对污染进行有效的防止和控制。
1、采用绿色化学原料
化学生产原料是决定化学生产流程和工艺的主要因素,传统化学工程采用的绿色原料大多为不可再生能源,选取这种化学材料,不仅增大了我国不可再生能源的消耗量,同时也增加了化学生产污染物质的排放量,所以采用绿色化学原料是绿色化学工程重点研发项目,选用可再生、无污染的化学原料,如自然物质、绿色化学物质等。苞米杆、芦苇、纤维植物等农副产品废弃物,这些物质是典型的绿色化学原料,将其投入到化工生产中,可以转化成醇、酮、酸类的化学品,在转化过程中,这些化学原料只会产生氢气,不会产生任何有毒、有害物质。
2、采用高效高选择性的反应原料
对于化学工业来说,化学反应是决定化学工业生产过程中生产成本和生产难度、充分利用化学资源等各方面的重要性因素。可以降低工业生产的成本,而且能够提高产物纯度,减少无效反应产物的排放,节约化学资源,在化学工业中,有机物的反应复杂,研究机制不确定,所以选择合适的反应原料,不断提高工业技术是对化学工业的发展有着重要的意义。
3、提高化学反应的选择性
烃类选择性氧化是一类具有强放热性的反应,石油化工工业中时常发生这种反应,但是,它的生成物不稳定,很容易被进一步氧化,生成H2O和CO2。在各类的催化反应中,此反应一般不会被选择,因为有时生成物中还会存在同分异构提,不利于得到最终产物,所以,为了简化生产,一般都会使用选择性高的试剂。这样不仅可以降低分离产品和纯化产品的难度,还提高了反应的选择性,还能够起到降低成本,节约资源,减少环境污染的作用。所以加强这一方面的研究会有很强的实用性,比如开发载氧能力强、选择性好的新型催化剂,就可以应对不同的烃类氧化反应。
4、采用无毒无害的化学催化剂
近年来,化学反应越来越多的应用到了工业化的生产中,而催化剂对提高反应速率有着明显的效果,所以开发新型高效、无毒无害的催化剂以成为绿色化学工艺的发展方向之一。如今,相关部门都在研发新的烷基化固相催化剂,此外,分子筛催化剂也得到了很好的开发和应用。
五、寻找高效绿色的化学催化剂对提升工业生产水平的作用
1、 污染治理
目前,化学工业有其是石油、化工、煤炭等重工业对环境造成重大污染,危害生存环境,破坏原有生态平衡,威胁人类生存。引起国际上广泛关注,美国
1996年设立“绿色化学挑战奖”表彰在绿色化学领域中做出贡献的人。绿色化学的目标就是从化学生产的源头上实现环境治理,消除环境污染,绿色化学改变了传统化学工业先污染后治理的模式,实现预防、监测、零污染,预先环境治理,保护环境,资源可持续发展。
2、优化资源
化学工业绝大多数工艺都是上个世纪开发的,受技术发展的限制,化工领域是劳动密集型产业,高耗能、重污染、浪费原料、劳动力成本高,对大气、水和土壤等环境排放高。使产品成本中附带原料浪费、能源消耗、污染治理等成本。据统计,美国化工业1992年用于环保经费达1150亿美元,治理污染经费达7000亿美元,化学品销售中资源节约和环境治理成本提升。绿色化学从约资源方面,提高使用效率,减少环境破坏,降低新产品经济成本,有利于倡导节约型社会。
3、节能减排
节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。世界各国都制定了相关计划来实现这一目标,美国绿色化学目标:2020年将废弃物减少40-50%,化学生产行业消耗原材料降低20-25%。日本制定新阳光计划,在环境化学领域倡导绿色技术,减少环境污染,发展减排新技术应用。中国2006年提出降低能源消耗和对外石油依赖,希望2010年,单位GDP能耗比2005年降低两成、主要污染物排放减少一成。2013年国家发改委表示,为确保今后节能减排目标、推进绿色低碳发展,深入推进节能减排各项工作。绿色化学正是实现节能减排和环境保护重要工具。国家倡导在重点领域节能减排,推进企业节能低碳行动,开展绿色化工行动,加强环境治理,加大治理力度,引导循环经济,着力增强全民节能减排意识,实现共创和谐社会,建设美好家园。
4、化学工业中绿色化学的应用
绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染,做到完全无公害无污染,因此它又被称为清洁化学,应用范围广泛,它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科。工业中化学反应发生的条件一般都是高温高压,在反应过程中,只有适宜的温度和压力才能使用现代化学工业的技术,另外加上绿色化学的高效催化剂,这项工程才得以不断发展。例如上文提到的低维材料碳纳米管,催化裂解反应中有很大的化学功效。
5、化学工业中绿色化学和现代生物结合的应用。
讲到了催化剂,这就涉及到另外的技术性学科生物技术。生物技术的就是高科技与高端专业知识结合的产物,学科内又分为细胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化学产业中主要应用于生物化学。在化学工业生产过程中,选取有机的生物材料,主要是动植物的原料,另外也会采用他们经过上千年演变的产物―地下的煤炭等。催化剂主要由人工催化剂和自然催化剂,分别由人工合成以及采用天然动植物的生物酶。这样能够满足现代化学工业发展的需要,同时也能切合可持续发展的指导思想,节约能源,维持现在生态平衡的状态,推动化学工业发展。
六、结束语
综上所述,可持续发展在当今社会显得越来越重要,因此化学工业生产中也要遵循这个指导性思想,采用选择性高的原材料,节能减排,利用高新化学催化剂,最大程度的减少污染物排放,不断增高有效产物纯度,在资源有限的前提下,保护生态环境,维护现有的生态平衡。绿色化学在整个化学工业的发展中,有着实质性的意义,高新技术性产物催化剂的使用能改变现有产业结构和传统的生产过程,加速化学工业发展。
参考文献:
[1]于贺. 论绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用[J]. 科技与企业,2013,05.
[2]李丽,王超. 论绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用[J]. 化工管理,2014,05.
传统化学工程使用处理工艺对有毒污染物的处理滞后性较强,通常是在污染物产生之后再另外做针对性处理,不仅增加了处理成本,且治标不治本。比如传统工艺烟气除尘,虽然净化了气体,但是污染物直接转化为废渣废水,还需要另一道工序做清洁处理,无疑工序和成本的增加都使得效果不那么理想。绿色化学工艺的介入,可以直接在生产或排放阶段就完成清洁使命,通过化学反应达到预防、控制和消毒污染的目的。
化学原料是化学工程的源头,原料决定了生产流程和工艺的选择,绿色工艺的介入可以从源头上改变原料生产带来的各类化学污染,同时绿色工艺与化学工程的结合还可高效利用各类自然资源,实现深度开发利用,兼顾无污染、节能、环保的生产方式必然会掀起一轮新的工业革命。绿色原料的典型开发应用比如甘蔗渣、稻草、麦秆以及木屑、树枝、芦苇等可加工成为酮类、酸类与醇类化学品。
在化学反应中使用选择性高的试剂也是绿色工艺应用的一个途径。以石油化工为例,生产过程中烃类选择性氧化反应较为普遍,作为一种强方热性反应,具有生成物不稳定、易进一步氧化等特征,所以,催化反应中此反应并非最佳选择,生成物的不稳定也不利于提取最终产物,所以,为改善这种情况,使用选择性高的试剂是最佳途径。如此一来,不仅可以降低成本,节约资源,还能够降低分离产品的难度提升纯度,无疑实现了提升效益和减少污染的双赢,所以,绿色化学工程在这方面的研究实践也非常热门。随着越来越多的化学反应被应用到工业生产中,催化剂对提升反应速率效果显著,所以目前化学工艺领域积极研究无毒无害的高效催化剂成为主流发展方向不一,不仅有利于工业的发展,对于推动化学分子深入研究也有助益,分子筛催化剂和烷基化固相催化剂就是其中较为典型的代表。
2.绿色化学工程工艺应用
分析绿色化学工艺是实现节能减排的重要途径,对绿色工艺的重视与开发也彰显了当前世界范围内节能减排的重要性。长达两百余年的工业化路程,使得人类活动对自然资源环境的危害越来越大,尤其中国作为当前世界最大的工业国,“三废”问题十分突出,PM2.5问题也成为了悬在人们头上的一把利剑,将资源枯竭、环境污染、生态失衡、人口问题等推到了台前更加显著的位置。大型化工企业作为与人们生存发展息息相关的企业,石油化工与煤炭除去提供能源之外,还提供多种衍生化工产品为人们衣食住行服务,生产过程中产生的废水废渣废气、消耗的大量原材料都警示着当前必须积极发展绿色化工工艺,以达到节能减排、实现可持续发展的目的。就目前而言,节能减排的实现途径主要以下几种:研发新科技、新工艺全过程控制污染;利用先进清洁工艺从源头控制污染;利用技术和工艺创新打造可循环绿色生态产业链;发展循环经济等。绿色化学工程与工艺作为节能减排目标得以实现的重要保障,广泛应用于多个领域,就目前来说,主要以三种表现为主,分别是清洁生产技术、生物技术的应用及生产环境友好型产品。
绿色化学工程与工艺使用生物技术服务可再生能源的合成,像有机化合物原料的应用经历了从动植物到石油煤炭的发展过程,现如今已经开始广泛应用各类再合成的有机化合物。在绿色化工中,所使用的催化剂多以工业酶和自然界中存在的酶,酶与其他化学催化剂相比,具有反应条件温和、生成物优良、污染少等优势,对于当前化工领域而言,生物酶的利用和研发就成为了绿色化工的重要发展方向。像丙烯酰胺的制备,最早使用丙烯晴,在环城生物酶催化后,不仅能耗与成本大幅度减低,且反应完全无副产物,对工业生产而言有多重积极意义。
除此之外,绿色化工工艺还广泛应用于生产环境友好型产品领域,生活中有众多具体应用实例。比如空调制冷多使用氟利昂,会造成臭氧层空洞、紫外线增多、温度升高,目前正积极寻求替代品且朝着低能耗方向发展,无磷洗衣粉减少对河流水域污染和人体健康的危害,可降解塑造制品对土地、水源危害都将进一步减轻,清洁汽油的使用可对大气污染降低,以上种种尝试都说明了在生产环境友好型产品领域,绿色化工工艺所发挥的积极作用。尤其是近年来无污染汽油的研发与应用,像低硫柴油、乙醇、二甲醚等,不仅经济环保,发展前景好,且制备生产对自然资源的消耗、对环境的危害都不断降低,证实了绿色工程化工应用的优越性。
3.总结