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    行業資訊

    淺談綠色化學化工問題的發展和創新

    文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019-11-10 19:14:49 瀏覽次數:

    淺談綠色化學化工問題的發展和創新(圖1)

      隨著全球范圍內人口的膨脹、能源和資源的短缺、環境污染問題的日益突出,世界各國政府以及人們在享受現代科學與技術給人們帶來的巨大便利和快樂的同時,也逐漸意識到人們未來面臨的巨大生存危機和困難。為了喚起人們對環境保護的重視和綠色產品和工程的關注,許多諸如可持續發展、循環經濟、綠色產品、綠色化學等詞匯大量涌現。盡管“綠色化學”這個詞的使用頻率非常之高,如政府、媒體、工廠、研究機構人員等均將其廣泛使用于政府報告、規劃、研究論文中。但是,象使用“納米”一樣,許多人只是更多將其作為一種“時髦”的詞在使用,而對其真正含義以及其中一些深層次的問題,卻不甚了解,甚至經常將其與環境保護、可持續發展以及循環經濟混為一談。這些問題不僅造成了綠色化學概念的濫用和混亂,而且還尚未引起人們,特別是學術界的普遍注意?;谶@種情況,作者認為非常必要對綠色化學與化工的基本問題,諸如其定義、原理、它的本質、特征、研究范圍、對象等以及產品和過程綠色度的定量評價等,應該有一個清晰的界定。而對其存在的問題,如離子液體等研究中出現的“綠色非綠”等問題,應該有清醒的認識,并力爭去加以解決。

      特別需要說明的是:“綠色化學”與“綠色化學化工”概念相同,使用“綠色化學化工”是為了強調“綠色化學”與“化工”的關系。為此,作者結合綠色化學以及綠色化工發展現狀及趨勢,從綠色化學化工的基本問題出發,從多個角度或多個層面來談談綠色化學與化工的基本問題,希望能引起學術界和政府部門的重視和討論,在大家討論和爭論的基礎上,最終達到正本清源的效果。
      一、綠色化學化工基本問題的發展及研究進展
      1984 年美國環保局首先提出“廢物最小化”,初步體現綠色化學的思想。而到1989 年美國環保局提出“污染預防”——綠色化學思想才初步形成,1990 年美國聯邦政府通過“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策之后,才第一次出現“綠色化學”這個詞匯。盡管這個詞出現至今已近17年,但其含義,也即其定義卻也在不斷的發展和變化。剛出現時,它更多的是代表一種理念、一種愿望。但隨著時間的流逝,它本身在不斷的發展變化中逐步趨于實際應用,且其發展與化工密切相關。實際上,綠色化學代表了化學和化工學科的共同發展趨勢和目標之一,即無論是化學還是化工,不僅要面對社會發展對環境、健康和能源等方面日益嚴格的要求,而且還要面臨來自其他新興學科前所未有的挑戰。而綠色化學在連接化學與化工中所起的橋梁作用就體現得越來越明顯。
      二、綠色化學和化工的發展趨勢
      按照技術領域作者提出了綠色化工產品設計、新型反應技術、溶劑的綠色化及綠色溶劑等幾個方面綠色化學和化工的發展趨勢。
      1.綠色化工產品設計
      綠色化工產品設計要求對環境的影響最小化,這包括設計過程中的生命周期分析和循環回收、回用設計等。如果一個產品本身對環境有害,僅僅降低其成本和改進其生產工藝對環境的影響是不夠的,化學工業需要思考更多的是產品全生命周期中的成本和收益,特別是要考慮社會和環境的成本。因此,國家在這方面的法律法規對于產品設計的綠色化具有很大的影響。其中發達國家對于化工產品“綠色化”的要求,以及發展中國家受到“綠色壁壘”的限制,使得化工產品設計的綠色化成為必然趨勢。在綠色化工產品設計時,要遵循全生命周期設計、再循環和再使用設計、降低原料和能量消耗設計以及利用計算機技術進行綠色化工產品的設計等原則。由于大多數人只考慮到他們直接控制的產品生命周期部分,造成化工產品全生命周期的想法尚不能深入化學工業界。另外,化工產品設計的綠色化并沒有成為企業發展的機遇,而更多的是企業被大環境所逼而致的。因此,綠色化設計的積極性急需提升。綠色化設計的標準和方法尚未建立也是其發展的重要障礙。還有新材料,如納米材料的安全性等方面的問題。
      2.新型反應技術
      迄今為止,化學家構筑了大量的化學反應,已有十幾年沒有新的人名反應出現,因此僅從化學反應本身開發新的反應已經難上加難。從綠色角度來看,由于很多傳統有機合成反應用到有毒試劑和溶劑,這些有毒試劑和溶劑的綠色替代物的開發給這些傳統反應的重新構筑提供了機遇。另外反應與生物技術、分離技術、納米技術等的結合使得開發新型反應路徑仍有空間。
      3.溶劑的綠色化及綠色溶劑
      大量的與化學品制造相關的污染問題不僅來源于原料和產品,而且源自在其制造過程中使用的物質。最常見的是在反應介質、分離和配方中所用的溶劑。目前廣泛使用的溶劑是揮發性有機化合物(VOCs),其在使用過程中有的會引起臭氧層的破壞,有的會引起水源和空氣污染,因此需要限制這類溶劑的使用。采用無毒無害的溶劑,代替揮發性有機化合物作溶劑已成為綠色化學的重要研究方向,在新工藝過程需要限制這些溶劑的使用,最好不用,或用環境友好的代替物替代環境不友好的溶劑。對溶劑實現閉環循環,是解決溶劑對人類和環境影響的最終解決方法。另外超臨界流體和離子液體與生物催化的結合、水作為溶劑和無溶劑系統均是目前研究者關注的焦點。
      本文在綜述國內外綠色化學化工研究進展的基礎上,分別從其定義、原理、評估標準,研究對象和內容,研究任務和目標等方面,嘗試將綠色化學作為一門學科來進行全面的闡述,期望能夠給大家展示一個不斷發展的完整的綠色化學化工體系,引起學者和政府官員,以及大眾對綠色化學化工有一個相對清晰的認識,并在討論和爭論得基礎上促進綠色化學化工的健康發展。但由于綠色化學發展的歷史還很短,涉及的面很寬,發展的速度很快,本文尚有很多有關綠色化學方面的論述并不全面,有些觀點有待質疑。因此,本文拋磚引玉,期待更多的綠色化學工作者推進綠色化學這門學科進一步發展。


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