绿色化学发展及环境应用

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摘要：现代科学技术的发展离不开化学，化学是社会可持续发展的基础，大幅度提高人们的生活水平。以前为了追求经济发展，化学工业技术往往会忽略环境问题，比如：化学工业技术产出的污染物未得到有效解决，直接排放；能源矿产的大量挥霍、大量采集。因此，健康环保可持续发展的绿色化学技术孕育而生，并受到了多个国家，众多研究者的广泛关注。本篇文章将以绿色化学技术为主题，围绕绿色化学技术的概念、主要内容、应用、发展等方面展开。
关键词：绿色化学；发展；应用
前言
随着社会的发展、科学的进步，人们的生活日益改善的同时，当今社会也面临着众多环境问题，能源的浪费、耗竭，水资源的污染、短缺等。由于社会医疗水平的提高，人均出生率提高，死亡率降低，造成了人口的急剧升高。然而资源是有限的，人口与资源不匹配的矛盾随着时间的推移也越发尖锐。化学工业技术作为社会可持续发展的基础，对社会发展的作用不言而喻，但是如果化学工业技术产出的污染物未得到有效解决将会造成环境污染，严重危害人类健康。
1.绿色化学的内涵
什么是绿色化学？绿色化学的定义是由美国的ASC机构提出，由于近几年环境问题越来越严重，绿色化学技术已经成为多个国家研究的重点。绿色化学又称“环境无害化学”，是指利用现今的化学技术、方法消灭对环境、人体有害的化学物质，实现零排放或零污染。绿色化学是环境治理的重要方法，涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等多门学科，内容多且杂。其核心就是从源头上治理废物、化学污染物、有毒物质的产生和流出，将反应物的原子全部转化为期望的最终产物，不仅提高了资源的利用率，还预防了环境污染。但是绿色化学并不能预防控制之前产生的污染物质，这是它与传统污染防治技术的根本区别。绿色化学是“新化学婴儿”，由于环境问题日益严重，近十年才产生和发展起来， 目前很多国家已经把绿色化学列为化学发展的主要方向之一。它的反应物及反应过程具有以下特点：1）.资源和能源都能够充分利用，无毒无害；2）.反应条件也无毒无害；3）. 反应物的原子基本上全部能转化为期望的最终产物，具有高选择性和利用性；4）.最终产品不会污染环境，影响人类健康。
2.绿色化学的应用形式分析
2.1 绿色原理的运用
现今，我国科学家已经能够应用绿色化学技术解决原料的毒害问题，用无毒无害物质替代有毒物质。以光学原料为例，一氧化碳是工业中常见的化学原料，我国科学家目前已经开发出异氰酸酯技术，CO在特定环境下可以将胺碳化。把原料换成CO2和胺元素，CO2在该技术下可以与H原子反应生成甲醇、甲酸，从而替代一氧化碳。CO2无毒无害且成本低可以大量获取，科学家利用相似的方法还制备了甲酸甲酯、二甲基甲酰胺等其它化学有害原料。
2.2 绿色催化剂
催化剂的作用就是为了控制（加快或是减慢）化学反应的速度。催化剂在化学反应中质量和本身化学性质在反应中不发生任何变化，只是诱导化学反应。然而很多催化剂都会在一定程度上污染环境，损害人类健康。绿色催化剂就是指在催化、转化等化学反应中，能够实现“零污染”、“零排放”的催化剂。石油炼制以及其它需要有机合成的工业，通常把固体超强酸催化剂作为绿色催化剂。固体超强酸是一类超强酸的总称，其酸度是百分百硫酸的103倍，易于制备且不腐蚀容器，不含卤素，不会污染环境、影响人类健康，可以作为优质的质子催化剂。生物催化剂是一种重要的绿色催化剂，来源于各种动植物、微生物的酶或微生物菌体。生物催化剂选择性很强，不同于传统催化剂，生物催化剂的化学结构、立体区域都具有很强的专一性。最常见的生物催化剂是从活细胞中提取的，操作简便成本低，获取难度较小，可以广泛制备。生物酶不仅环境友好，操作安全简便，还能够选择底物，产生的废水也能够直接生物降解。
2.3 绿色溶剂
绿色溶剂一般是指化学性质不稳定、半衰期短，可以被环境直接降解成无毒无害或低毒的一类溶剂，在工业中一般指生物柴油、植物油，甲酯化植物油等。超临界流体是温度及压力均处于临界点以上的液体，在这种状态下，液体的性质会发生改变，产生很多独特的性质，比如：粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力。科学家利用这个特点一直把超临界流体作为新型绿色溶剂的重要研究方向。超临界流体具有溶解其他物质的能力，由于介于液体与气体的分界，兼有气体液体的双重性质和优点，溶解性强、扩散性能好、易于控制等。水是广义上的绿色溶剂，科学家也一直在研究用水取代传统溶剂的方法，降低废物溶度，减少环境污染。超临界水具有非常强的极性，可以溶解各种极性比它低的有害气体，同时促进反应的进行，对于绿色溶剂的研究具有重要意义。
3.绿色化学技术在环境保护中的应用
3.1大气污染治理中的应用
大气与人类生活密切相关，人类活动产生的有毒物质进入大气中，达到足够的溶度、时间，会严重危害人体的舒适、健康和福利。大气污染的污染物不止一种，犹如臭味的存在，严重干扰人类的正常生活，亟待解决。工业生产是大气污染的重要来源，此外生活中供暖需要炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，交通运输中排放的尾气等都会产生二氧化氮、臭氧、二氧化硫、一氧化碳等物质，造成大气污染。目前绿色化学技术已经能够解决工业中煤燃烧产生的大气污染物二氧化硫。主要方法是在煤燃烧进行前对固体煤进行脱硫处理，在源头上防止二氧化硫的产生，煤燃烧后，再布置脱硫处理装置，终端减少二氧化硫的排放。
3.2水污染治理中的应用
水资源是人类生存的重要资源，当前其污染源主要来自城市生活用水污染以及工业生产用水污染。对水污染的处理自上世纪 70 年代便已开始，当时主要采用循环冷却水零排污技术，取得了一定治理成效。随着技术研发的不断深入，热水锅炉零排放技术相对更加成熟，已经能基本达到污水的零排放。在现今的研究成果应用中，以控制农业生产中农药污染为目标的生物农药、光活化农药开发很大程度消除了农药造成的水污染。同时，采取多技术的联合，包括生物氧化和光、声、磁、电、无毒药剂氧化等处理手段的研发应用已经成为水污染处理的重点研究方向，多种技术的同步应用能够更加立体地实现水污染的有效治理。
3.3固体废弃物治理中的应用
固体废弃物的来源除化工企业生产带来的生产废物外，还包括城市生活垃圾、白色污染以及矿山废弃物等，针对不同的来源途径和废弃物形式采取相应的科学处理方法也是绿色化學技术研究应用的重要课题。针对化工生产带来的生产废弃物，通过分析废弃物组成采取对应的消解处理技术，消除其中污染物对于环境的破坏；针对城市生活垃圾则应用固体废弃物电离化技术和热分选煤气化技术予以消解。
4.结语
面对当前的无染现状，开展的绿色化学技术研究是致力于人类生存环境治理和保护的重要技术内容，是需要传统化学技术和现代发展理念共同应用的新兴学科。在分析掌握当前环境污染和破坏源的同时，针对性地进行绿色化学技术研发，并逐步实现技术的普遍推广，才能在保证社会经济发展的同时消除环境破坏源，实现人类社会可持续发展的长远目标。
参考文献：
[1]王静康，龚俊波，鲍颖.21世纪中国绿色化学与化工发展的思考[J].化工学报，2004，（12）.
[2]徐兆瑜.超临界技术在化学工业中的应用[ J].化工技术与开发，2006，（4）.
[3]李世海. 绿色化学在环境保护中的应用分析 [J]. 资源节约与环保 ，2013，07：110.
作者简介：秦沅（2001-）女，汉族，籍贯：重庆，就读于重庆市永川中学.