绿色化学在环境保护中的应用分析

2013-08-15李世海

资源节约与环保 2013年7期

李世海

（新疆绿佳源环保科技有限公司新疆乌鲁木齐830000）

0 概述

以往传统化学工业在为经济社会发展创造巨大经济效益的同时，也给人类环境带来较大影响，目前全球十大环境问题都直接或间接的与化学物质污染有着相当的关联度。化学物导致的环境污染占到总环境污染的80%-90%，我国化工业排放的“三废”占到全国工业污染物排放量的22.5%、7.82%和5.93%。如何有效降低化工生产过程中对环境的破坏程度，减少对环境的影响一直是人们探究的问题。“绿色化学”的诞生和发展对解决此类问题提供了很好的解决途径。

绿色化学又称环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry）、环境友好化学（Environmentally Friendly Chemistry）、清洁化学（Clean Chemistry)。绿色化学即用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生[1]，从源头上消除化工污染。

1 绿色化学的特点及内容

1.1 绿色化学特点

绿色化学的最大特点就是它在生产之初就把预防污染作为首要考虑，因此在生产的过程和终端实现了近似零污染或零排放的良好效果。具体表现在“五R”，即，Rejection(拒绝使用)，有毒有害的污染原料禁止在生产中使用；Recycle（循环），化工生产的废弃物回收再利用，重新参与到生产过程中，体现节约理念；Reduction(减排)，也就是在生产过程中减少“三废”的排放量；Regeneration（再生），变废为宝，采用先进技术将“三废”处理回用，作为新的生产环节中的原料；Reuse(重新使用)，将生产过程中的溶剂等原料持续性利用，降低成本和原料的消耗。

1.2 绿色化学研究内容

1.2.1 反应催化剂

在化工生产过程中，绝大多数都会见到催化剂的身影。当前对催化剂的绿色化研究主要集中在固体酸催化剂和仿酶催化剂方面。化工生产过程中使用的酸催化反应主要是硫酸、氢氟酸，以及三氧化铝等液体酸催化剂，这些催化剂的使用会对生产设备产生较大腐蚀性，应推广使用杂多酸、固体超强酸等固体酸催化剂；天然酶易变且对环境敏感，因此，开发与酶具有相似功能甚至更优越的人工酶已成为绿色化学研究的重要课题之一[2]，目前生产中已厌倦出使用咪唑环番仿生体系模拟硫胺素酶取代氰化钠催化剂。

1.2.2 反应溶剂

目前在化工生产中普遍使用的是挥发性有机化合物，容易造成水源污染。研制绿色、无毒无害溶剂便成为绿色化学一大研究内容。开发超临界流体（SF）技术，尤其是超临界二氧化碳溶剂便是绿色化学研究领域的一个主攻领域，采用这种超临界的二氧化碳替代有机溶剂应用于涂料、油漆的喷雾剂和泡沫塑料发泡剂都取得了显著经济效益和环境效益。

1.2.3 化工原料

当前，95%以上的有机化学品来自石油，以石油作为化工原料对环境的负面影响是显见的，因此，许多科研工作者开始寻找生物质（Biomass）来替代石油作为化工原料，生物质主要是由淀粉和纤维素组成，淀粉容易转化为葡萄糖，而纤维通过纤维酶转化为葡萄糖难度较大，目前从合成的大量有机原料中去除苯是绿色化学主要研究目标。平时也要主要尽量少用氢氟酸、氢氰酸等有毒原料。

2 绿色化学在环保中的技术应用

2.1 水污染防治中的应用

城市及工业污水是水环境主要污染源，始于上世纪70年代的循环冷却水零排污技术便是“绿色化学”理念为基础，目前采用的热水锅炉零排放技术也可以实现污水的零排放。此外，生物农药、光活化农药的研究大大减少了环境污染；未来，开发高效、低毒、低能耗、不造成二次污染的水处理技术，特别是光、声、磁、电、无毒药剂氧化、生物氧化等多种手段联用的新型绿色技术将成为水处理技术研究的热点和方向[3]。

2.2 大气污染防治中的应用

大气污染主要是SO2的污染，而SO2又主要来自煤中的硫化物燃烧后排放到空气中的污染物物。在大气污染防治中引入绿色化学技术，采取绿色化的煤炭生物脱硫工艺是新时期脱硫技术的发展趋势，如生物浸出法、微生物-絮凝法、表面处理浮选法以及生物-非生物综合法。

2.3 固体废物中的应用

固体废物主要是城市垃圾、白色污染物和矿山废弃物。针对城市垃圾的防治，绿色化学工艺主要有固体废弃物电离化技术和热分选煤气化技术；白色污染中的绿色化学处理技术较为典型的是开发出可生物降解塑料；矿山废弃物主要是尾矿和废堆矿石，这些污染物重金属含量较高，目前研究和使用较多的是生物浸出和非氰化法提取技术实现了金属的回收利用。