綠色化學(xué)在有機(jī)合成中的應(yīng)用

仲 惟

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南三門峽 472000）

1 綠色化學(xué)概述

1.1 綠色化學(xué)內(nèi)涵

綠色化學(xué)也被稱為無害化學(xué)、清潔化學(xué)等。綠色化學(xué)中“綠色”是區(qū)分其和傳統(tǒng)化學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)，綠色化學(xué)強(qiáng)調(diào)通過化學(xué)技術(shù)和方法來降低或者消除對(duì)人類安全、健康、生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生危害的原料、催化劑、試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的生產(chǎn)和使用。但是綠色化學(xué)和環(huán)境治理又不同，綠色化學(xué)的理想是避免使用有毒有害物質(zhì)，減少或者是消除廢物生產(chǎn)，無需處理廢物等。所以，綠色化學(xué)是真正從源頭上阻止污染產(chǎn)生的學(xué)科。

1.2 綠色化學(xué)的重要性

化工工藝處理中，以往人們更多的是關(guān)注其經(jīng)濟(jì)效益，但是對(duì)于化工低污染問題沒有引起重視，所以在化工快速發(fā)展中，向大氣、水體、土壤等排放了很多有毒有害物質(zhì)，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境污染加重，甚至造成了一些不可逆轉(zhuǎn)的生態(tài)破壞問題，給人們的生存環(huán)境帶來了極大的危害，威脅人類自身的健康和生活質(zhì)量。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，1993年，美國僅按照365種有毒物質(zhì)排放估算，化學(xué)工業(yè)的排放量已經(jīng)高達(dá)30億磅。所以，加工費(fèi)用中，還需要進(jìn)行廢物控制、處理和填埋等，需要開展環(huán)保監(jiān)測，確定化工排放物質(zhì)達(dá)標(biāo)后排放到自然中，還增加了一些事故責(zé)任賠償費(fèi)用，導(dǎo)致生產(chǎn)成本不斷增加。我國因?yàn)榛瘜W(xué)品銷售帶來的環(huán)保費(fèi)用成本逐年增加，可見，基于環(huán)保、經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)層面來看，化學(xué)工作在發(fā)展中需要承擔(dān)的有毒有害物質(zhì)的處理費(fèi)用會(huì)降低其生產(chǎn)效益，從源頭研究減少和消除污染的綠色化學(xué)十分必要?？傮w來看，綠色化學(xué)是目前國內(nèi)外企業(yè)、政府、學(xué)術(shù)研究等工作中的重要內(nèi)容之一。我國的生態(tài)環(huán)境污染問題也比較突出，近年來，因?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境問題導(dǎo)致的生產(chǎn)發(fā)展問題也越來越多，所以需要積極探索綠色化學(xué)的發(fā)展路徑。當(dāng)然，我國在發(fā)展研究綠色化學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)還是比較少的，相對(duì)國外有一定的不足，相關(guān)研究和技術(shù)開發(fā)還處在探索階段，我國實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的目標(biāo)依然任重而道遠(yuǎn)。

1.3 綠色化學(xué)研究的內(nèi)容

綠色化學(xué)是相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)而言的，是對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)思維方式的一種更新和挑戰(zhàn)，所以，綠色化學(xué)研究也應(yīng)該從反應(yīng)原料、條件、轉(zhuǎn)化方式等方面進(jìn)行，要在傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)上，研究環(huán)境友好型、資源節(jié)約型的化學(xué)反應(yīng)方案，這種方案設(shè)計(jì)中，要體現(xiàn)以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)原則。

（1）堅(jiān)持使用無毒無害物質(zhì)作為化學(xué)反應(yīng)原材料。

（2）堅(jiān)持利用可再生資源替代一次能源資源。

（3）加緊新型催化劑開發(fā)研究。

（4）不同反應(yīng)介質(zhì)研究。

（5）尋找新的轉(zhuǎn)化方式。

（6）設(shè)計(jì)對(duì)人類健康以及生態(tài)環(huán)境安全有益的化學(xué)產(chǎn)品。

1.4 綠色化學(xué)工程發(fā)展趨勢顯著

目前，我國的科學(xué)技術(shù)研發(fā)進(jìn)程不斷加速，也推動(dòng)了社會(huì)化學(xué)生產(chǎn)的加速進(jìn)行，但是化工發(fā)展的同時(shí)帶來的環(huán)境污染問題也備受關(guān)注，人們對(duì)于工業(yè)的綠色、環(huán)保、低碳發(fā)展要求不斷提升，化工生產(chǎn)需要更多地使用無害材料，整體生產(chǎn)加工流程的無害化排放是確保化工生產(chǎn)順利開展的重要基礎(chǔ)，也是降低環(huán)境污染的必然要求?；瘜W(xué)工程在發(fā)展中，必須要解決排放到空氣和水中低污染物合理化處理，借助化學(xué)反應(yīng)來對(duì)于其中的污染物進(jìn)行去除，削弱其毒性。基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要，針對(duì)各個(gè)地區(qū)的化工企業(yè)都有相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)要求，化工環(huán)保的重視度不斷提升，需要在綠色生產(chǎn)前提下不斷加速化學(xué)工程發(fā)展，對(duì)于化工生產(chǎn)的過程進(jìn)行監(jiān)督，落實(shí)專門的負(fù)責(zé)人，制定責(zé)任追究制度等，這對(duì)于促進(jìn)化學(xué)工程的有效開展，做好環(huán)境保護(hù)工作都至關(guān)重要。未來社會(huì)發(fā)展中，這種綠色化學(xué)工程的發(fā)展趨勢將更為明顯，相關(guān)化學(xué)工程在發(fā)展中，只有不斷提升自身的環(huán)保生產(chǎn)和低碳發(fā)展水平，才有可能在激烈的競爭中生存下來。這是堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本要求，也是化學(xué)行業(yè)實(shí)現(xiàn)自身穩(wěn)步發(fā)展的需要。

2 綠色化學(xué)在有機(jī)合成中的應(yīng)用

2.1 選擇無毒無害物質(zhì)作為原材料實(shí)現(xiàn)有機(jī)合成

在綠色化學(xué)理念和技術(shù)指導(dǎo)下，進(jìn)行新時(shí)期的化工生產(chǎn)，第一步就是要做好化工原材料的選擇，確保預(yù)期的生態(tài)環(huán)保目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)，就需要使用綠色環(huán)保材料作為化學(xué)反應(yīng)原材料，盡可能選擇無毒無害的物質(zhì)作為原材料，這些材料必須是對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染或者是產(chǎn)生極少污染的。有機(jī)化學(xué)合成反應(yīng)類型以及實(shí)際的工藝過程受到化學(xué)原料影響較大，綠色化學(xué)反應(yīng)原料使用是防止化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生無害的重要基礎(chǔ)和保障。如果化學(xué)原材料本身具有一定的毒性和危害性，在實(shí)驗(yàn)中或者是產(chǎn)品使用中必然存在一定的安全隱患。

傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)中，進(jìn)行有機(jī)合成，使用的多為不可再生礦物資源，這樣會(huì)導(dǎo)致一定的資源浪費(fèi)，不適應(yīng)當(dāng)前資源短缺的社會(huì)發(fā)展需要。所以，在進(jìn)行化學(xué)原材料的選擇中，應(yīng)該盡可能選擇可再生資源，這樣可以減少資源浪費(fèi)，也能夠降低有機(jī)合成物生產(chǎn)成本。如在進(jìn)行芳香胺合成中，以往選擇的化學(xué)反應(yīng)原材料是氯代芳烴，這類物質(zhì)的長期吸入，會(huì)讓人體的健康受損，對(duì)于生產(chǎn)人員身體健康會(huì)產(chǎn)生一定威脅，所以，可以使用芳烴替代這種有害物質(zhì)。

2.2 開發(fā)新型綠色催化劑實(shí)現(xiàn)有機(jī)合成

在多數(shù)化學(xué)合成反應(yīng)中，都需要用到催化劑，這類物質(zhì)添加能夠讓化學(xué)反應(yīng)速度加快，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)在既定時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想效果。傳統(tǒng)化學(xué)生產(chǎn)中，相關(guān)企業(yè)使用的催化劑多為液體的酸和堿，這類催化劑價(jià)格不高，容易獲取，且使用中具有很好的催化性能。但是與此同時(shí)，這些催化劑的缺陷也是明顯的，使用這類催化劑，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)和合成設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕，對(duì)于環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生一定的污染，可能會(huì)導(dǎo)致不良副反應(yīng)出現(xiàn)，在合成后也會(huì)產(chǎn)生一定的殘留物質(zhì)，這些物質(zhì)處理起來并不容易。綠色化學(xué)發(fā)展中，在有機(jī)合成生產(chǎn)上，可以開發(fā)一些新型的、綠色的、無污染的催化劑，改變酸堿催化劑對(duì)于環(huán)境可能造成的危害，防止對(duì)化學(xué)反應(yīng)設(shè)備以及人體健康產(chǎn)生不利影響。目前在有機(jī)合成中應(yīng)用的綠色新型無污染催化劑有分子篩催化劑、固體強(qiáng)酸、強(qiáng)堿催化劑等。

2.3 使用綠色溶劑實(shí)現(xiàn)有機(jī)合成

傳統(tǒng)化學(xué)合成反應(yīng)中，一般會(huì)使用有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，有機(jī)溶劑的優(yōu)勢是能夠?qū)⒂袡C(jī)化合物溶解在反應(yīng)試劑中。但是有機(jī)溶劑自身也存在一定缺陷，因?yàn)榇蠖鄶?shù)有機(jī)溶劑本身是有毒的物質(zhì)，在進(jìn)行化學(xué)有機(jī)合成中，也會(huì)產(chǎn)生一定的殘留物質(zhì)，這些物質(zhì)也帶有毒性，一般很難回收再利用，排放到自然環(huán)境中會(huì)造成一定的污染。且一部分有機(jī)溶劑本身是存在安全威脅的，在使用其參與化學(xué)有機(jī)合成中可能會(huì)產(chǎn)生爆炸，這對(duì)于實(shí)驗(yàn)者和生產(chǎn)者而言都是巨大的安全威脅，不容忽視。

在有機(jī)合成反應(yīng)中，需要借助反應(yīng)介質(zhì)是肯定的，但是并不是一定需要使用溶劑，也可以使用水或者是超臨界流體替代溶劑，這樣可以避免使用有害有毒的有機(jī)溶劑，避免對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害，保護(hù)實(shí)驗(yàn)者和生產(chǎn)者的人身安全；此外，使用替代溶劑的物質(zhì)也可以避免使用有機(jī)溶劑產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)廢物，這樣就無需對(duì)有機(jī)合成后的廢物進(jìn)行處理，減輕了工作量。現(xiàn)階段，綠色溶劑主要有水、近臨界流體溶劑、超臨界流體溶劑等。但是更多的化學(xué)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)中，都是使用水作為反應(yīng)介質(zhì)，這種溶劑使用的成本更低，更易獲取。

2.4 優(yōu)化綠色有機(jī)合成物生產(chǎn)方式

相對(duì)于無機(jī)化學(xué)合成反應(yīng)，有機(jī)化學(xué)合成反應(yīng)后生成的產(chǎn)物對(duì)于環(huán)境可能會(huì)產(chǎn)生一定污染，一些農(nóng)藥的使用不僅污染空氣，也會(huì)污染土壤，而使用綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)，就是要減少污染物排放，不斷降低對(duì)環(huán)境的污染程度。所以，要通過綠色無毒無害反應(yīng)原料使用，綠色催化劑、綠色溶劑等使用，減少污染產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過程的綠色無害化。在一些生產(chǎn)工藝和條件不完善的情況下，需要確保有機(jī)化學(xué)合成反應(yīng)中使用可循環(huán)再生工藝，這樣可以確保生成的有機(jī)合成物質(zhì)無毒無害，這樣也能夠有效降低污染物排放。

3 綠色化學(xué)在有機(jī)合成中的應(yīng)用

隨著科技發(fā)展和技術(shù)研發(fā)，化學(xué)工程的傳統(tǒng)技術(shù)模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的化學(xué)生產(chǎn)需要了，進(jìn)行技術(shù)研究和創(chuàng)新十分必要。在化學(xué)工程發(fā)展中，需要有先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)來支撐，為化學(xué)工程發(fā)展打造堅(jiān)實(shí)平臺(tái)；另一方面，也需要有專業(yè)的化工技術(shù)人員，為化學(xué)工程發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力支持，為相關(guān)科研項(xiàng)目提供智力支持，促進(jìn)理論和實(shí)踐結(jié)合，確保生產(chǎn)流程、技術(shù)設(shè)備的先進(jìn)性。此外，在化學(xué)工程領(lǐng)域，國外的相關(guān)技術(shù)也值得借鑒學(xué)習(xí)，重視對(duì)現(xiàn)有化學(xué)工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，研究化工方向，是促進(jìn)化學(xué)工程發(fā)展的必然要求。在加大科研創(chuàng)新力度的基礎(chǔ)上，相關(guān)化學(xué)工程企業(yè)要進(jìn)一步優(yōu)化自主管理、合理化建議和先進(jìn)操作法等的管理工作，縮短審批流程，提高管理效率，以群眾性技術(shù)創(chuàng)新工作為抓手，充分發(fā)揮基層創(chuàng)新聯(lián)絡(luò)員的橋梁紐帶作用，組織員工積極參與。在生產(chǎn)實(shí)踐中，打造出一批以基層員工為主的職工創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，形成協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展局面。要集中力量攻克現(xiàn)場技術(shù)難題，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、降低維修成本、創(chuàng)造知識(shí)產(chǎn)權(quán)，圍繞安全生產(chǎn)、成本改善、節(jié)能減排、質(zhì)量管理，定期開展創(chuàng)新成果發(fā)布，實(shí)現(xiàn)多地、多領(lǐng)域、全方位的科技成果共享，以創(chuàng)新促發(fā)展，推動(dòng)化學(xué)工程發(fā)展綜合效益實(shí)現(xiàn)，確?；瘜W(xué)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

隨著人們的生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念不斷深化，新時(shí)期化學(xué)工業(yè)發(fā)展也需要保持與時(shí)俱進(jìn)，綠色化學(xué)是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，所以要加強(qiáng)科技創(chuàng)新，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加快“兩化”融合，優(yōu)化人才梯隊(duì)，研發(fā)生態(tài)產(chǎn)品，實(shí)施全球化戰(zhàn)略，積極建設(shè)成為資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、本質(zhì)安全型的綠色企業(yè)。政府應(yīng)嚴(yán)格控制不能達(dá)標(biāo)排污企業(yè)，取締、淘汰低小散及高能耗企業(yè)，借鑒國外合理的環(huán)保政策；由政府牽線搭橋，積極推動(dòng)企業(yè)走出去，尋求合作機(jī)遇，在合作中把潛在資源變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)資源，推動(dòng)企業(yè)升級(jí)新突破。

4 結(jié)束語

有機(jī)合成是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要方式之一，傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)發(fā)展中，往往忽視了對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)資源的節(jié)約，相關(guān)工作開展中存在一定問題，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求。新時(shí)期，要實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，就需要轉(zhuǎn)變觀念和技術(shù)方法，綠色化學(xué)是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在有機(jī)合成中應(yīng)用綠色化學(xué)技術(shù)，主要是通過綠色無毒無害反應(yīng)原料使用，綠色催化劑、綠色溶劑等使用，減少污染產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過程的綠色無害化。目前綠色化學(xué)工藝和技術(shù)在我國化工企業(yè)中的應(yīng)用還沒有得到有效推廣，其中還存在一定的問題，如綠色化學(xué)發(fā)展成本高等，對(duì)此，需要進(jìn)一步加大技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)技術(shù)應(yīng)用成本不斷降低，加速綠色化學(xué)在有機(jī)合成中的應(yīng)用推廣。這是現(xiàn)階段化學(xué)工業(yè)發(fā)展的基本趨勢，也是化學(xué)工業(yè)新時(shí)期轉(zhuǎn)型發(fā)展的必然要求，需要把握技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢，促進(jìn)綠色化學(xué)發(fā)展綜合效益實(shí)現(xiàn)。