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浅谈绿色有机合成研究现状与展望

2017-03-11吴健蓉

文化创新比较研究 2017年30期
关键词:化学工业超临界二氧化碳

吴健蓉

(国家硅材料深加工产品质量监督检验中心东海研究院,江苏连云港 222300)

当前,化学工业在我国经济建设中占据着重要的地位。但是由于传统的化学工艺存在许多缺点,,因此,导致化学工厂在生产加工中,释放大量的污染物质,对环境造成不良的影响。那么,作为现代化学企业,想要解决这个问题,必须要引用先进的绿色有机合成技术,这样才可以得到更好的发展。

1 概述绿色有机合成

谈到绿色有机合成,相信大家都是非常陌生的。其实,绿色有机合成是厂家生产加工的时候,从选择原料,加工过程,到产品都必须要实现绿色化。在这个过程中,需要做到三个方面的绿色化,分别是溶剂的绿色化、原料的绿色化以及催化剂的绿色化。下面就跟大家具体介绍一下每种绿色化。其一,溶剂的绿色化。这种绿色化技术包括的化学元素有水溶剂、离子液体、超临界液体以及超临界二氧化碳等等。其二,原料的绿色化。这种绿色化技术要求所有的原料在加工中不会散发有毒气体或者有毒物质,比如:甲醛、放射性物质以及苯等等。其三,催化剂的绿色化。这种绿色化包括的化学元素有金属催化剂、固体酸催化剂以及酶催化剂等等。并且绿色有机合成方式是通过使用物理方法,促使产品在加工过程中出现多组、化学和串联反应。一般来说,科学家在研究绿色有机合成的时候,主要围绕三个方面展开,也就是催化剂、原料和溶剂的绿色化。而且包括一些先进的工程和技术,比如:细胞、基因、微生物和酶工程,生物、超声波、膜以及微波技术等。那么,这些先进技术的出现,在很大程度上,可以促使我国绿色有机合成产业发展的越来越好。

2 绿色有机合成的具体方法

2.1 采用绿色环保的溶剂

因为有机溶剂在使用的过程中,容易挥发多种有毒的气体,所以其也成为有机合成工厂的重要污染源之一。并且部分卤代径溶剂对大气中的臭氧层造成严重的影响。而绿色有机合成本身尽量不要使用或者少量使用溶剂,以免在大气层和自然环境造成不良的影响。

2.2 溶剂选择超临界二氧化碳

超临界二氧化碳,简单来说,就是压力和温度在其临界点上面的二氧化碳。相对于其它类型的二氧化碳来说,这种二氧化碳的明显优势在于其具有普通液态溶剂的密度、传播速度迅速以及气体可以缩小等多个特点,而且其还具有价格实惠、绿色环保等特点。通过超临界二氧化碳介质合成的产品,在有些情况下,其效果远远高于价格一般的普通有机溶剂。[1]这种方式的典型反应包括二氧化催化氢化只甲酸,而我国传统的溶剂是非均想反应。但是在超临界二氧化碳中,氢化属于一种均相反应,原子利用效率相对较高。

2.3 溶剂用水制作

大多数有机化合物本身的极性相对较低,水溶性不高。因此,在有机溶剂中主要都是有机合成。但是因为水是非常廉价的、绿色环保,所以在绿色有机合成中,水相反应是其主要化学反应之一。根据一些研究报告指出。在一些反应中将水用作溶剂其产率和立体选择性远远高于有机合成反应。

2.4 研发原子经济性反应

美国某位化学家1991年提出一个影响力很大的概念,那就是原子经济性概念,其概念中指出制作材料分子如何演变成产物。良好的原理中经济反应,就是指原子材料中的每个分子全部转化为一种产物,而且绝对不会产生任何的废物和副产物。从某种意义上,真正实现“零排放”污染物体。

2.5 不断改进生产加工工艺

当前,有些合成反应是存在问题的,厂家为了可以保证产品的质量,需要不断改进生产工艺,实现绿色化的最终目标。[2]并且确保工作人员处理“三废”的时候,不会出现任何的污染物质,只有这样,才可以有效避免污染情况的出现。另外,在生产工艺上,应该坚持绿色环保的理念,这样不仅可以降低厂家的投资成本,而且保护大气和自然环境。

2.6 注重催化剂的选择,加强绿色环保意识

相信大家都知道,在化学工业生产加工过程中,催化剂是必不可少的重要加工原料。近年来,随着化学工业技术的不断发展,市场出现越来越多新兴的催化技术或者催化材料。由此可以看得出来,在绿色有机合成中,催化剂的作用相当大,也是不可少的。对于大多数化学工业来说,想要实现绿色化,必须要保证所选择催化剂是无污染的。同时,因为酶催化自身的特点非常强,比如:专一性强、条件无刺激以及效率高等。所以这种绿化催化剂是相当理想的,也被社会上越来越多的人重视。除此之外,有些固体支持剂价格较为便宜,不会散发污染气体,不会出现腐蚀的现象,比如:沸石、硅胶以及树脂等这些都在有机合成催化剂得到广泛的应用,并且在绿色有机合成只能够,电催化的作用越来越大。

3 绿色有机合成的研究现状

3.1 技术人员的专业素质普遍不高

尽管我国现在大多数化学工业在生产加工中,都开始运用绿色有机合成技术,但是有些化学工业技术人员的专业素质相对较低,对绿色有机合成概念的理解也相对薄弱,导致其在操作时容易出现一些问题,甚至会出现污染源。[3]因此,在这个情况下,作为化学工业必须要定期对技术人员进行培训,不断提高他们自身的专业素质。只有高素质的技术人才,才可以在生产加工中,合理运用绿色合成技术。

3.2 发展速度缓慢

尽管绿色有机合成技术是一种环保技术,具有无污染、无毒、以及无危害等特点,但是大多数化学工艺在生产加工过程中,仍旧使用传统的制作技术,不仅生产效率低,而且生产成本高,在某种意义上,也导致绿色有机合成的发展速度相对缓慢,远远落后于欧美发达国家。因此,国内化学工业想要得到更好的发展,必须要广泛普及绿色有机合成技术,这样才可以有效加快发展速度。

4 绿色有机合成的未来发展趋势

4.1 引用先进的高新技术

在绿色有机合成中,需要在技术上进行创新,而不是停滞不前。一般来说,为有机合成提供绿色原材料、绿色溶剂和绿色催化剂的技术主要包括膜技术、超临界技术和分离技术等等。[4]作为化学工业,想要适应社会发展的需求,在绿色有机合成中,就必须要引进大量的高新技术。

4.2 采取合适的方法,开发各种可再生资源

当前,我国矿物资源已经远远不能满足化学工业发展的需求。因此,作为化学工业,想要有效解决这个问题,必须要利用先进的生物技术,开发更多的可再生资源,比如:水能、太阳能以及风能等等,这也是化学工业绿色发展的主导方向。

5 结语

综上所述,在现代化学工业引用绿色有机合成技术,不仅可以实现“零污染”排放,而且可以有效提高原材料的利用率,不会造成资源浪费的现象出现。当前,国内开发的绿色合成技术在有机合成中占据的比例较小。真正的绿色有机合成技术,需要彻底改变传统的合成技术、观念和理论,因此,绿色有机合成在发展过程,仍旧面临巨大的挑战,但是其发展前景也是相当可观的。

参考文献

[1]周建国,李海明,陈培丽.绿色有机合成研究进展[J].天津化工,2009,23(06):1-4.

[2]张斌.有机合成中的绿色合成[J].西北民族大学学报(自然科学版),2003(03):33-36.

[3]周如金,宁正祥,彭华松.绿色有机合成研究现状与展望[J].现代化工,2002(S1):29-33.

[4]海金萍.绿色有机合成点滴[J].安徽化工,2000(02):9-10.

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