绿色化学与工艺在无机化工过程中的应用

绿色化学与工艺在无机化工过程中的应用

刘少彬

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摘要：随着化工企业的快速发展，对城市环境造成的污染问题加重，绿色化学工艺被广泛应用。绿色化学与工艺在无机化工过程中的应用逐渐受到化工企业的重视，其不仅可以有效解决化学工业中的污染问题，还可以在一定程度上促进新型绿色化学工艺的发展。基于此，在阐述绿色化学与工艺的发展进程基础上，总结了其在无机化工中的应用，以期为化工企业的后续发展提供一定借鉴。

关键词：绿色化学；工艺；无机化工；应用

引言

无机化工工业简称为无机化工，其通过将天然的资源与工业副产物作为生产原料，用于无机酸(如硫酸、磷酸、盐酸)、烧碱、纯碱合成氨等化工产品的生产。在无机化工中引入绿色化学理念与工艺，可以有效减少无机盐、硫酸等化工产品生产所产生的废渣、废气、废液，对于人们的居住环境保护有着重要的影响意义。因此有必要对绿色化学与工艺在无机化工的实践进行研究分析，从而为进一步推进绿色化学在无机化工中实现更进一步的应用与发展。

1绿色化学概述

一般而言，在工业领域中人们习惯地将无机化工过程称之为绿色化学。所谓的绿色化学指的是在化工生产过程中采用化学方法或技术手段最大化对化工生产过程中产生的有害物质进行处理。比如对人类健康及环境造成极大危害和破坏的有毒原料、催化剂、溶剂及化工产物。绿色化学倡导的理念是：在化工生产中尽可能地不使用过多有害化学物质及不生产有毒有害化工产品。为了能够真正实现这绿色化学这一目标，需要我们加强对无机化工生产工艺技术进行优化和创新，通过对现有化工生产设备的改造和技术创新，采用新型的化工生产工艺，最大限度地降低化工生产中的能耗及污染物的排放。

2绿色化学与工艺介绍

2.1原子经济理念下的绿色化学

在进行化工生产时，我们需要将相关的工作得到进一步完善，采取先进的生产技术和先进的发展理念，这样才能减少问题的出现，从而维护生产的安全。绿色化学与工艺就是采取绿色的发展手段来做好相关的工作，在生产的过程中能将化工原料中的分子的最高效率进行优化，这样才能提高生产的效率。在原有的基础上，能充分利用化工原料进行绿色生产和发展，这样不仅降低生产的成本，还可以积极推动发展，应对不同的发展情况。原子经济理念提出较早，其含义是：在化工生产过程中，应将化工原材料中的分子最大化的转化为目标产物。虽然无机化工生产对社会经济的发展具有重要影响，极大地推动了社会经济的发展，但我们也应该清醒地认识到化工生产给环境带来的危害。为此，应在化工生产和研发中，充分发挥原子经济理念的作用，最大限度地将化工原材料转化为目标产物，降低化工生产对环境和人体健康的危害。

2.2原料的绿色化

在进行化工生产过程中，出于工艺需要，一般在原材料使用过程中会使用一些有毒材料，例如氢氰酸、光气等，这些物质在化工反应过程中一方面会危及到作业人员的健康甚至生命安全，另一方面会产生大量附加的有害有毒物质，对生态环境造成严重污染。而绿色化学“5R”原则之一便是“Reduction”，即尽量减少有毒有害原材料使用，减少化工废弃物排放，因此需要化工企业应在化工生产过程中，尽量选择其他无毒无害的物质对有毒有害物质加以代替，例如在化工企业生产中使用酸、碱或有机化合物替代有毒化工原料，从而使得化工生产的毒性得到有效降低，但由于受酸、碱性物质自身特性影响，其具有较强的腐蚀性，一方面会对化工生产设备造成一定的腐蚀，影响设备正常使用寿命，另一方面也会对作业人员身体健康造成一定威胁，因此需要化工企业在绿色化学理念的引导下，通过改进生产工艺，提高设备耐腐蚀性与安全性，尽量采用无毒、无害、无腐蚀性的化工原料，如果必须要进行腐蚀性材料应用时，可以通过一添加催化剂的方式促进反应速率加快，从而使得反应时间得到有效降低，使得腐蚀性化学品对设备的危害降至最低。

3绿色化学与工艺应用实例

3.1采用无毒无害的溶剂

在化工生产中所使用的溶剂在化学反应后会产生大量的污染气体。在化工领域比较常用的是反应介质、分离及配方等使用的溶剂。为了降低溶剂在反应过程中产生有毒有害气体，目前在绿色溶剂研究工作中取得突破性进展的项目是超临界二氧化碳的开发。目前该溶剂也在部分的化工企业中得以应用，应用效果良好。超临界二氧化碳是温度和压力达到临界点以上的流体，同溶剂一样具有密度。在同一状态下，具有气体的粘度和传质速度等特征。超临界二氧化碳在化工领域中应用其最为显著的优势特点在于无毒、不可燃、价格低廉。

3.2液相法芒硝制碱中苛化废渣利用工艺

近年来，我国科研学者开始研究液相法芒硝制碱新工艺，并取得了显著进展。该工艺主要分为两部分，①通过加入中介质，将芒硝(Na2SO4·10H2O)转化为质量分数为12%的高浓度Na2CO3溶液；②将得到的Na2CO3溶液中的溶质直接苛化为NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同时，产生大量的苛化废渣，其主要成分是碳酸钙（CaCO

3），若将其弃掉，不但降低原料的利用率，而且还要占用大量的土地堆存，造成严重污染。为解决制碱工艺中废渣对环境污染问题，科研工作者在回收利用方面进行了较为系统的探究试验。具体流程如下：第一步，废渣成分分析，主要对苛化钠组成进行分析；第二步，转化，利用碳化法将废渣中的碳酸钙成分转化为轻质的碳化钙；第三步，碳化钙的利用，试验证明转化后的轻质碳化钙可广泛用于冶金、有机合成、玻璃制造等制造工艺中，而且还能用于塑料、橡胶、油膜的填料。该处理工艺不仅减少了废渣对环境的污染，还使原材料得到了充分利用，降低了烧碱和塑料等产品的生产成本。

3.3高纯二氧化锆的生产清洁工艺

二氧化锆在世界上大多数国家大多采用碱溶法进行生产，但是，长期这样做将会造成严重的污染，对二氧化锆的生产造成较大的影响，同时影响二氧化锆的未来发展，所以近些年，科研人员采用了新型式的二氧化锆生产形式，运用新型的反应器和凝胶法对晶体进行提炼，这样做能将产生的废弃物进行重新利用，做到将废弃物中的盐酸进行回收，生产炭黑。这样便可以大大地节省了原材料的使用，同时做到原料的有效利用，减少了废弃物的污染，增加了经济效益，变废为宝且增加了新产品。

3.4微电解—混凝沉淀技术

新研发的微电解—混凝沉淀技术可用于电池含汞废水处理工艺中，试验结果表明，总含汞量低于1.765mg/L的工业废水经过该工艺处理后，其总汞含量达到排放标准，而且汞基本富集于汞泥当中，有效避免了锌、锰污泥的污染，为后期金属的回收利用提供了便利。该工艺操作简单，使经济效益和环境效益得到了同步实现。将新的发展理念渗透进来，开展绿色生产、绿色化工与工艺是现在工作中非常重要的内容。在新的发展环境下，我们必须要找到其中存在的问题，并有针对性地解决，才能为日后的发展创造良好的条件。除汞工作的进行需要根据实际的情况来进行，选择合适方法与实际的发展工作相适宜，对那些汞密集的地区进行更好地处理，控制汞含量的排放，将各项工作合理安排，这样就能提高环境和经济效益，取得实际的效果。

结语

现阶段国家对于绿色化学与工艺的需求更加迫切，为了满足这一需求，相应的化工企业必须对绿色化学与工艺进行优化。在实际的生产过程中注重对其进行应用，进而在提高自身经济利益的同时，实现环境保护与能源节约，促进生态可持续发展，真正地为社会带来巨大裨益。

参考文献

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