试论绿色化工技术在传统化学工艺中的应用

2019-01-12杜娟

魅力中国 2019年4期

杜娟

（贵州开磷集团矿肥有限责任公司，贵州贵阳 550302）

化工工业虽然为人们创造了丰富的物质资源，但是同时也带来了大量的污染，对环境造成了严重影响。随着可持续发展理念的不断深化，生态文明建设的不断推进，我国大力倡导节能减排、保护环境。绿色化工技术的应用在这样的背景下，就成为化工行业实现可持续发展的主要途径。因此，探讨绿色化工技术在传统化学工艺中的应用，具有重要的现实意义。

一、绿色化工技术概述

通过改良传统的化工技术，针对化工技术的化学原理，采用合理的措施来消除化工原料中污染环境的物质，这种技术方法就被称为绿色化工技术。绿色化工技术的物质流动方式为：资源--产品--再利用，而传统的化工技术物质流动方式为：资源--废物。由此可见，绿色化工技术能够有效减少废物排放，实现零废物生产以及清洁能源生产，从而有效减少化工生产对周边自然环境造成的影响[1]。

二、绿色化工技术的开发

绿色化工技术的开发、发展，必须从化学反应的源头入手。选择无毒的原料、催化剂，来进行化工生产，实现零污染、零排放。目前，化工行业较为常见的绿色化工技术为：农作物、野生植物，将树木、芦苇等等植物纤维以及稻草等等农产品肥料，通过加工制作为化工原料；利用生物技术来生产氢气等等。这些技术都是绿色化工技术的典型应用案例[2]。

催化剂是提高化学反应速率，提高化学生产效率的重要必需品，因此无毒害的催化剂研发就成为了绿色化工技术开发的重点内容。比如，分子筛催化剂（石分子筛催化剂）利用分子筛的离子交换性能、酸催化活性，制成的高活性化学催化剂；利用杂多酸，借助氧原子桥制成含氧多元酸；借助光的激发作用而制成的催化反应催化剂（ZnOCuO-H2O2）；能够加速特殊反应的生物分子--酶催化剂等等。

三、绿色化工技术在传统化学工艺中的实际应用

（一）清洁生产技术的应用

所谓清洁生产技术，就是指无毒、无害、无废物排放的绿色化工生产技术，目前应用的较为广泛的有：绿色催化技术（酶催化）、辐射热加工技术、临界流体技术等等。这些技术在印刷行业、冶金行业、甲醇制造行业、垃圾处理行业得到了广泛的应用，并且起到了良好的应用效果。举个例子，氨基酸甲酸酯是一种重要的农药，在水果、棉花、蔬菜等等百余种作物种植病虫害防治方面得到了广泛应用。不过氨基酸甲酸酯中所用化学原料的性质非常活泼，且易溶于水，毒性大。1984年，印度某农药厂的生产阀门故障，导致氨基酸甲酸酯原料外泄，致使2500人死亡，周边20万居民中毒，57万人的生命健康受到危害。自该事件发生之后，逐渐开始对氨基酸甲酸酯安全绿色生产进行研究，利用多段隔热反应器，用空气来氧化化学原料，减少设备中MIC的留贮量，实现了绿色化的生产。

（二）生物化工技术的应用

生物化工技术主要体现为细胞、微生物、酶的应用，生物化工技术无污染、反应温和。比如，生物酶目前在化工生产中就得到了广泛应用，生物酶结合传统的催化剂，利用自然界中的酶替代催化剂中的合成丙烯酰胺，实现了绿色化的化学催化。膜化学技术目前在化学仿生学中也得到了应用，生物技术可利用再生资源来制造化学品，利用动植物的有机化合物原料以及煤炭石油等原料来实现绿色化生产[3]。

（三）环境友好型产品生产

所谓环境友好产品，就是指产品在生产、使用的过程中，不会对周围环境造成影响，这也被称为环境无害化的产品。比如无毒涂料、节能设备、生态产品、可降解塑料等等。比如，尼龙在生产的过程中，就需要应用到己二酸，各个国家为满足尼龙生产需求，己二酸年产量高达220万吨。但是己二酸在生产的过程中，要将苯通过还原制作为环己烷，然后将环己醇、环己烷结合在一起得到己二酸，在合成过程中会释放出N2O，从而对周边环境造成一定的影响。通过研究，发现二元酸在焚烧之后，产生的酯能够替代常用的氯烃，就此为切入点，诺贝尔化学奖获得者野依良治，利用氧化钨以及相转移催化剂，利用NHO3、H2O2氧化，和环己烯反应可得到己二酸。相较于传统的工艺方法，该方法有效降低了传统化学工艺的污染，不过仍旧不够全面，因为在制造尼龙的过程中仍旧需要用到“苯”。而后，该方法得到了进一步改良，利用生物化学技术来合成己二酸。主要是利用大肠杆菌的突变体作为催化剂，从葡萄糖中制备化工产品，利用莽草酸路线来处理生物资源。该方法不仅仅改善了传统的化工工艺方法，同时还搭建了农业、化工业之间的桥梁，为绿色生物化工技术的发展指出了方向。