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基于绿色化学理念的化工三废源头减量化策略研究

孙陶
  
扬帆媒体号
2025年26期
安徽顺诚达环境检测有限公司 安徽省宣城市 242200

摘要:化工是我国国民经济的重要组成部分,但在生产中产生了大量的废气、废水、废渣等,这些“化工废物”给环境、人体健康及经济发展带来了极大危害。基于此,本文从采用绿色化学工艺、发展循环经济模式、环保科技研发与创新方面,提出了降低成本的具体措施。希望本研究为化工三废源头减量化改进提供帮助,进而为我国化工产业绿色转型提供新思路。

关键词:绿色化学理念;化工三废源头;减量化策略

1化工三废产生现状与危害

1.1废水

化工废水是化工生产全过程中产生一类污染物。化工废水组成十分复杂,包含多种有机和无机化合物,有机物有:烃、醇、醛、酮、酸、酯、醚等。其中,部分有机物(如多环芳烃、卤代烃等)是一类难生物降解的有机物。其在自然界中难以被微生物降解,能够在水体中长时间的富集,给水生态系统带来巨大的危害。在无机物方面,化工污水中可含汞、镉、铅、铬、砷等重金属离子,酸碱物质(如硫酸、盐酸、氢氧化钠等),盐类(氯化钠、硫酸钠、硝酸钾等)及多种无机盐、微量元素等。这些重金属具有毒性,微量就能对生物产生危害,并可在生物体中富集,并经食物链扩散,危害人体健康。酸性和碱性物质会引起水体pH值的变化,从而对水生生物的生长造成一定的影响,造成水的生态平衡。

1.2废气

化工废气中含有多种有害组分,组成复杂。常见的有害成为有:二氧化硫、氮氧化物和氯化氢。二氧化硫是一种有刺激性味道气体,它与空气中的水蒸汽反应生成硫酸,是形成酸雨的主要成分之一。氮氧化物包含一氧化氮和二氧化氮,是一种重要的有毒有害气体,对人体健康造成极大的危害。氯化氢是一种极强的腐蚀性物质,能对金属设施、建筑造成损害,对人的呼吸系统、眼部也有刺激性。同时,挥发性有机物(VOCs)也是一类化工废气,如苯、甲苯、二甲苯、甲醛、丙酮等,这些废气挥发性强、有毒,严重影响大气环境质量,造成大气污染。有些挥发性有机物也有致癌作用,例如,苯就是一种致癌物质,长期接触能够促进人们白血病的增加率。此外,VOCs还可与氮氧化物进行光化学反应生成二次污染,如臭氧,生成光化学烟雾。这会引起人类的呼吸系统和眼部的严重不适,引起咳嗽、气喘、呼吸困难。

1.3废渣

化工废渣中往往含有重金属、有机污染物和酸性物质等多种有毒有害物质。Pb、Hg、Cd、Cr等重金属具有毒性、难降解性,能够在土壤、水体中长期富集,对生态环境与人体健康构成威胁。多环芳烃、卤代烃是一类难降解且有毒有机污染物,会对土壤中的微生物及植物产生毒害作用。酸性或碱性物质可使土壤pH值发生变化,使土壤肥力下降,造成土壤结构恶化。化工废渣若不适当处置,将带来诸多危险。大量化工废渣若在较大范围内堆积,既造成了土地资源浪费,又对周边的生态环境造成了严重的影响。

2基于绿色化学理念的源头减量化策略

2.1采用绿色化学工艺

2.1.1绿色催化剂的应用

绿色催化是化工领域的一个重要研究方向,它能有效地提升反应速率、选择性、减轻环境污染,具有广阔的应用前景。目前常用的绿色催化剂有分子筛催化剂、杂多酸催化剂、固体超强酸催化剂等。分子筛催化剂是一类均一微孔结构的硅铝酸盐,能实现对不同粒径分子的有效分离和对特定产物的选择性吸附。分子筛催化剂在石油化工生产中得到了广泛的应用。这种催化剂能够在温和的条件下进行,并且在较高温度下进行再生,从而使其具有更好的催化性能。同时,该催化剂还具有较好的耐毒化性能,对低品位的含重金属原料进行处理,提高了石油的利用效率,降低了废渣、废气排放量。而杂多酸催化剂是以氧原子桥连的中心原子与配位原子以特定空间构型排列而成的一类含氧多酸。该类化合物具有均一质子酸性,且具有较强的氧化还原性,可通过改变其组成实现对酸性及还原性的调控。

2.1.2无毒无害原料和溶剂的选择

选择无毒无害的原料和溶剂是从源头上减少化学废物产生的关键。在传统的化工生产中,经常会出现苯、甲醛、二氯甲烷等有毒有害的原料和溶剂,不仅危害操作人员的健康,而且在生产过程中容易产生大量污染物。在绿色化学推动下,各种新的、绿色的有机溶剂不断涌现,并得到了广泛的应用。从原材料角度看,生物质资源具有可再生、环境友好等特点,引起了人们重视。利用生物质为原料,不仅可以制备生物柴油、酒精等清洁能源,还可以制备生物基塑料、生物基纤维等化工制品。在溶剂领域,以水、离子液体、超临界CO2为代表的绿色溶剂正逐步替代传统的有机溶剂。水是最常用和最环保的一种溶剂,它无毒、无污染、价格便宜,可用于多种化学反应。离子液体是一种在常温下呈液态固体电解质,其蒸气压小、良好的热稳定性、化学稳定性好。离子液体是一种新型的绿色溶剂,在催化、萃取、分离等方面具有独特的优势。该方法能有效地降解多种有机、无机物质,并能与某些催化剂形成均相催化,从而有效地提高催化活性及选择性。

2.2发展循环经济模式

2.2.1资源循环利用

在化学工业中,要实现对化工原料的有效利用,必须建立一个有效的循环利用系统。通过对生产过程进行优化,达到物料循环与能量串联利用,降低了废弃物的产生。

在石油化工行业,各类油品都要经过一系列工艺过程,如蒸馏、裂化、重整等。对生产过程中产生的废气、废水、废渣进行循环使用。废气中包含未经精炼的烃类及其它可利用吸附、吸附等方式回收再利用的物料;采用物理化学、生物等技术对污水中的有机质及重金属离子进行分离与回收,达到水的再利用;采用熔融等工艺,将废渣中的有价值金属提取出来,达到了资源回收的目的。在部分工业园区,通过建立循环经济,使企业间资源共享,废弃物互相利用。

2.2.2副产品和废弃物的再利用

化工生产过程中产生的副产品和废物的有效再利用是减少来源的重要环节。通过技术创新和工艺改进,这些副产品和废物可以转化为有价值的产品,实现资源的最大利用。很多化工工艺都会产生副产物。若能合理利用副产物,既可降低废弃物的排放量,又可增加企业的经济效益。硫酸生产出了一大批富含铁、钙等元素废渣。采用磁选、酸浸等工艺,可从尾矿中回收铁精矿及硫酸钙。铁精矿可以用来制造钢材,硫酸钙可以用来制造建材和化肥。

2.3环保科技研发与创新

企业要加强环保科技研究与开发,并在环保科技上进行主动创新。通过对绿色化学工艺的研究,以及使用绿色化工设备和对废弃物的处理,来提升企业环境保护水平。比如,新型的膜分离技术的运用,用来处理化工废水,实现水资源的回收利用。为了减少废气中的污染物含量,研制出高效废气净化技术。同时,企业也可以通过开展产学等方面的合作,借助国外科研资源,加速环保科技的研发与应用。环保研究与创新是企业持续提升竞争能力、获得持续增长的动力。因此,以绿色化学理念为基础的化工废弃物源头减量策略包括过程优化、循环经济以及强化企业管理。通过这些策略的综合实施,化工行业能够有效减少三废的产生,实现资源的高效利用和环境的保护,为可持续发展奠定坚实的基础。

3结语

基于绿色化学的概念,化学废物的源头削减战略对化学工业的可持续发展至关重要。通过采用绿色工艺、发展循环经济、加强企业环保管理,从源头减少废弃物,提升资源利用率。实施后成效显著,部分企业三废量降低,效益双赢。随着未来绿色技术的不断创新与经济的不断发展,需要政府根据现状完善规章制度、企业加大投入、科研机构创新、社会加强公众参与,共同创建美好社会家园。

参考文献

[1]朱磊,史元腾,邴喆,等.现代煤化工产业示范区三废绿色治理路径[J].化工环保,2025,45(01):113-120.

[2]陈清阳,刘稳柱,夏亚钊.化工“三废”处理及化工绿色环保发展方向[J].山西化工,2023,43(06):262-264.

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