21世紀水處理劑發展趨向綠色化

時間：2007-07-04 來源： 作者：

在世紀之交，世界化學和化工學科的發展方向發生了重大的革命性的變革，其標志就是“綠色化學”概念的提出。雖然從其正式提出到現有僅有4年，但這一全新概念的影響已擴展到自然科學的各個學科，影響到國民經濟各個行業的發展戰略。作為專用化學品的水處理劑，其發展戰略與綠色化學密切相關。綠色化學概念的提出隨著工業的高度發展，全球性的環境污染和生態破壞日益嚴重，保護人類生存環境已刻不容緩。

1992年6月，在巴西里約熱內盧召開了聯合國環境與發展大會，通過了“21世紀議程”，要求各國制定和組織實施可持續發展戰略、計劃和政策，迎接人類社會面臨的共同挑戰。隨之，社會的可持續發展及其所涉及的生態、環境、資源、經濟等方面的問題越來越成為國際社會關注的焦點，被提高到發展戰略的高度，更為嚴厲的保護環境的法規不斷出臺，促使人們尤其是化工界把注意力集中到從本源上杜絕或減少廢棄物的產品，即原始污染的預防而并非污染后的治理。

1995年3月16日，美國宣布“總統綠色化學挑戰計劃”，提出了“綠色化學”的概念。環境友好化學、潔凈化學、原子經濟性、綠色技術等一系列新的名詞也相繼出現。根據P.T.Anastas等的定義，綠色化學就是用化學的技術和方法，從根本上減少或消滅那些對人類健康或環境有害的原料、產物、副產物、溶劑和試劑等的產生和應用。原子經濟性概念首先由美國著名有機化學習B.M.Trost提出，即高效的化學合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中（如完全的加成反應：A+B→C），達到零排放。

所謂綠色技術是指在綠色化學基礎上發展起來的技術。顯然，綠色化學的總體思路是從根本上消滅污染源，使得廢物不再產生，不再有廢物處理問題，因而綠色化學是一門從源上徹底阻止污染的化學。根據綠色化學或原子經濟性的概念，過去發明的許多有關化工“三廢”治理的方法均不屬于綠色化學之列，因為這些方法對污染是終端控制而不是始端預防。另外，運用改進管理的方法實現了環境污染的預防，因其手段不是化學和化學工程，也不屬于綠色化學范疇。綠色化學將給化學工業和環境工程帶來革命性的變化，是21世紀化學和化工學科的學科前沿和研究重點，是化學家在21世紀重新的首要領域，成為21世紀可持續發展戰略的重要支撐。綠色化學研究的內容綠色化學研究的內容包括一般化工程的4個基本要素，即目標分子（最資產品）、原材料（起始物）和轉化反應的試劑、反應方式和反應條件。評價一個化工過程是否符合綠色化學的要求，需要將這4個要素聯系起來，全盤考慮。目標分子的結構設計或重新探索對人類健康和生存環境更安全的目標物質綠色化學關鍵，它是利用化學構效關系和分子改性以達到效能和毒性之間的最佳平衡。

為此，不僅要重視新化合物的設計，同時還要求對現有的多種化工產品重新評價和設計。例如，聯苯胺是很好的染料的中間體，但有極強的致癌性，已被很多國家禁用，對其分子結構加以改造，變為2，2一二乙基聯苯胺后，既保持了染料的功能，又消除了致癌性。原材料和試劑開發和應用對人和環境無毒、無危險性的原材料和轉化反應的試劑是綠色化學的重要環節�；瘜W反應方式許多專用化學品的合成往往涉及多步驟的分離反應，改變化學合成的方式無疑是綠色技術的重要組成部分。采用近年來發展起來的一釜多步串聯反應和釜多組分反應就是一類綠色化學反應方式。反應條件從綠色化學的觀點出發，改善反應條件應從改變溶劑和合理使用催化劑兩方面著手。在傳統的專用化學品合成中，使用的反應介質、分離和配方中使用的熔劑，絕大部分是揮發性的有機溶劑。這些有機溶劑在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成，有的會造成水源污染，嚴重破壞生態不境，限制這類溶劑的使用是綠色化學重要的研究方向。解決的辦法有采用無溶劑化反應、以水為溶劑及以超臨界流體（SCF）為溶劑等。無溶劑化反應可在固態或液態（熔融狀態或常態）進行，沒有廢棄物產生，甲基丙烯酸酯的本體聚合就不無溶劑的聚合的工業化過程的重要例子。以水為溶劑的優點是，來源最為豐富、無毒、價廉、使用安全、不危害環境，但不能忽略可能產生大量污水的問題。用超臨界流體作溶劑，特別是采用超臨界二氧化碳流體作溶劑是目前最為活躍的研究課題。超臨界流體是指處于超臨界溫度及超臨界壓力下的流體，是一種介于氣態與液態之間的流體狀態，其密度接近于液體，而粘度接近氣體，因而既具有常規液體態溶劑的溶解度，又具有很高的傳質速度和很大的可壓縮性。流體的密度、溶劑的溶解度和粘度等性能均可由壓力和溫度的變化來調節。其中，超臨界二氧化碳流體以其臨界壓力和溫度適中、來源廣泛、價廉無毒等優點而得到廣泛應用。最近，Burk等人以超臨界二氧化碳流體為溶劑提高催化不對稱氫化反應的對映選擇性就是一種綠色化學合成的方式。采用各種形式的化學催化和生物催化是實現原子經濟性反應的重要途徑。應用催化方法還可實現普通方法不能進行的反應，縮短合成步驟。但是，許多傳統的酸、堿催化劑會嚴重腐蝕設備，危害人身健康及社會安全，產生的廢渣不廢液給環境帶來嚴重的污染（如無水三氯化鋁催化劑在生產lt�；�產物的同時會帶來3t對環境有害的酸性富鋁廢棄物和蒸氣），所以，開發綠色催化劑或環境友好催化劑也是綠色化不研究的熱點之一。比較成功的例子是，在合成藥物中間體對一氯二苯甲酮的傅氏酰化反應中，以E—virocatsEPZG取代傳統的AL鄄CL3，催化劑用量減少到原來的1/10，廢物HCL的排放量減少了3/4，而產率達到70%。水處理劑追求綠色化從可持續發展戰略出發，根本綠色化學的概念，綠色化無疑是21世紀水處理劑發展的中心戰略。水處理劑產品的綠色化，水處理劑生產用原材料和轉化試劑的綠色化，水處理劑生產反應方式的綠色化，水處理劑生產反應條件的綠色化已經成為自然科學的學科前沿和重點研究開發方向。當前最重的課題是目標分子水處理劑產品的綠色化，因為沒有目標分子，就不可能有其生產過程。從綠色化學的概念出發，根據作者的實踐和體會，水處理劑的綠色化可以從以下幾方面入手。設計更安全的水處理劑綠色化學的概念正在重新塑造水處理技術和水處理化學品的發展方向�？缮�物降解，即物質可被微生物分解成簡單的、環境所允許的形態，是限制化學物質在環境累積的一個重要機理。

上一頁 頁碼：[1 2 >>] 下一頁 共2頁