发布时间：2023-09-21 10:01:09
绪论：一篇引人入胜的绿色化学与工程，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
进入21世纪，人类正面临着越来越严重的环境危机，最突出的是人口剧增、能源日渐减少、资源濒临枯竭、生活废弃物和工农业污染物正迅速恶化生态环境，使得人与自然的矛盾不断激化。
绿色化学的设想是在化学生产过程中，不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。相应的，绿色化学工程与工艺是通过改进化学的技术和方法，减少甚至完全消除对人类健康、生态环境有危害作用的化工产物，同时促进化学工业节能目标的实现。
一、绿色化学工程与工艺的开发
我国传统的化学工程与工艺对有害污染物是滞后的被动治理，即不能根除污，并且成本很高，治标不治本。如利用烟气除尘、脱硫，虽然达到了净化气体的目的，但是污染物却转移为废渣、废水。绿色化学工程与工艺的开发，则本着零排放、清洁生产的原则，从化学反应的始端着手，进而有效防止和控制污染的产生。
1.选择、采用无毒害化学原料
原料的选择生产化学品的源头，同时，还决定着不同的化学生产流程和工艺。绿色化学工程与工艺的开发首要目标是不使用有毒有害的原料。为了从源头上防止化学污染，绿色化学工程与工艺开发的原则是尽量选用可再生的自然物质作原料，如野生植物、农作物等生物质。将诸如芦苇、木屑、树枝等野生纤维植物以及诸如蔗渣、麦秸、稻草等农副产品的废弃物作为原料加工为糠醛以及醇、酮、酸类化学品，用生物质气化产生氢气等，都是绿色原料应用的典型例子。
2.提高化学反应的选择性
烃类选择性氧化是一类具有强放热性的反应，石油化工中经常会有这种反应，其目的产物不稳定，容易进一步氧化成H2O和CO2.在各类的催化反应中，此反应的选择性最低，有时有些产品还具有异构体形式，为了得到更多的终产物，需要使用那些选择性高的试剂。为了降低分离产品和纯化产品的难度，需要提高反应的选择性，这样可以降低成本，节约资源，减少环境污染。在这一方面已经有不少的科研成果，比如开发载氧能力强、选择性好的新型催化剂，来应对不同的烃类氧化反应。
3.采用无毒无害的化学催化剂
目前，约 90 %以上的化学反应要实现工业化生产必须采用，催化剂提高其反应速率。开发新型高效、无毒无害的催化剂是绿色化学工艺的方向之一。国内外都在研发新的烷基化固相催化剂。另外，分子筛催化剂也得到了很好的开发和应用。
二、绿色化学工程与工艺在化学工业节能中的应用
绿色化学工程与工艺开始与使用，很大程度上促进了化学工业节能的实现。具体来讲，目前在国内主要有以下几方面的应用。
1.清洁生产技术的应用
清洁生产技术也被称为无害、无毒、无废的绿色化技术，比如先进的脱硝和脱硫技术；城市垃圾的无害化处理技术；生活垃圾制沼气技术；高效清洁的煤气化技术；利用风能、太阳能等自然能发电技术等等，这些都利用了清洁生产的技术。清洁生产技术包括的范围很广，主要有以下几种技术：生物工程技术，这其中有细胞工程、酶工程、基因工程等等；辐射加工技术，如离子束、射线和中子束等在常温常压下就可以引起一些需要在高温高压下才能进行的反应；绿色催化技术，这里有多种催化剂，比如分子筛催化剂、相转移催化剂等；超临界流体技术，这里有超临界H2O和超临界 CO2，都能阻燃并且无毒。清洁生产技术具有许多优点，其产品清洁无毒，不管是对环境还是对人体都是安全的。
2. 结合生物技术的应用
生物技术领域包括有细胞、基因、微生物和酶等的技术范畴。它在化工领域的应用主要包括两个方面，化学仿生学和生物化工。生物酶在生物体内作为一种催化剂具有高效性和专一性，广泛参与到生物合成的各个过程。而在化学仿生学中主要是膜化学这一领域使用到生物技术。
绿色化学工程与工艺部分采用了生物技术，使可再生资源合成化学品。早期的有机化合物原料多数直接来源于动植物，之后才发展到利用石油和煤炭作为原料。在绿色化学工程与工艺中，催化剂一般用的都是自然界中存在的酶或者是工业酶。酶与一般的化学催化剂相比，具有无污染、反应条件温和产物性质优良等优点。比如制备丙烯酰胺，使用的是丙烯腈，换用酶催化后，能耗大幅度降低，反应完全且无副产物。
3.生产环境友好型产品
发展绿色化学工程与工艺，其目的是生产出环境友好型产品。在生活中有许多实例，比如寻找替代品来替代氟利昂，这样可以保护大气的臭氧层；使用可降解的塑料制品；无磷洗衣粉、清洁汽油等等。因为传统汽油柴油给大气带来了严重污染，近年来国内外流行使用的新汽油、低硫柴油或者是其他无污染燃料，大大减少汽车尾气造成的污染。又如在山东推行的用二甲醚来做汽车用的燃料，二甲醚既经济又环保，这具有很好的发展前景。巴西在生物能源的开发上取得一定成就，如使用乙醇汽油，利用甘蔗产酒精，酒精燃料已经取代了接近一半的汽油消费。另外还有H2和CO2在太阳能和电解质存在的条件下合成乙醇这一新工艺，生产过程和产品均对环境友好。
三、结束语
总之，绿色化学工程与工艺采用无毒害的溶剂、原料、催化剂等，选择无污染、低耗、节能的化学工艺过程，应用清洁的生产技术，实现生产与环境相容，产品和生态友好。开发和应用绿色化学工艺，已成为现代化学工业的发展趋势和前沿技术，是建设环境友好型社会，实现可持续发展的关键。
参考文献
[1]陈军. 低碳时代的精细化学品绿色制造技术[J]. 科技和产业，2010，（06）.
0 前言
化工产品在人类文明发展的长河中发挥着十分重要的作用，它为人类的生产和生活提供了许多重要的产品。但是，随着人类使用化工产品程度不断的加深，化学物质造成的各种污染也不断危害着我们的生活，威胁着人类的身体健康。人类正在逐渐认识到环境的重要性，对化学物质使用的管控措施也越来越严格。而如何开发对人类健康和环境危害小的化工生产过程，甚至是无公害的化工生产过程已经成为化学家和化工生产面临的最大挑战。我们通常将无机化工过程称为绿色化学。绿色化学就是用化学的方法和技术去消除和减少化学危害，主要是对危害人类健康、对环境有害的物质进行处理，包括有害原料、催化剂、溶剂以及化工产物等。绿色化学要达到的目标就是不再使用有毒有害的化学过程，以及不产生有毒有害的副产品，是一项从源头上遏制化学污染的新型学科。
在绿色化学基础上发展起来的技术是绿色技术、主要就是利用科技的进步，对原来生产过程存在毒害作用的生产进行技术改造，使其耗能最少、污染程度最少的先进技术。利用化学的方法从根本上减少环境污染的产生， 是消除污染的根本方法，是一种可持续发展的生态模式。通过技术改造，实现或者接近零污染排放的目的。此外，绿色化学要求具备一定的转化效率，实现在技术上和经济上的共赢。
1. 绿色化学的发展进程
到目前为止，化学工程已经有了上百年的历史，但是大部分工艺的技术改造都不能完全解决环保问题。由于当时技术和条件的原因，对许多环境问题的设计没有充足的考虑。化工生产过程会产生大量的废气、废物等物质，进而也使后期的环保处理费用成本大幅度增加。例如，某年美国的Dupont公司的化学品销售额仅仅180亿美元，而环保费用却高达10亿美元。环保经济和社会需求的状态来看，传统的化学工艺已经不再适合现代的社会需求了。
为了保护环境，化学工作者做出了许多的努力，进行了大量的污染控治方面的技术研究。所谓的污染控治就是严格控制污染性废物的产生，而绿色化学工艺正好弥补了这一不足。世界环境组织指定的目标是到2020年的地球日时，将废物的排放减少40%～50%，实现每套装置消耗原材料减少20%～25%。总之，绿色化学在国外的研究已经运用到了生产，引起许多政府和学术界的高度关注。而我国的绿色化学产业发展刚刚起步，面临着严峻的挑战和发展机遇。
2. 开发新型的绿色化学工艺
2.1开发“原子经济”的绿色化学反应
1991年提出的原子经济的概念，就是原料中的分子有多大程度转变成了产物，这个概念的提出并没有得到化学界的足够认同。而理想的原子经济反应是要求原料分子中的原子都能够转换成产物，却不会生成造成环境污染的副产品以及三废，其目的就是实现废物的 “零排放”。
2.2采用无毒无害的化学生产原料
为了工艺需要，目前仍有许多的化工厂使用剧毒的光气和氢氰酸等化工原料。这些有毒有害的物质使用会导致许多副产品的产生，严重污染了环境。为了人类健康和环境保护，化学工程师必须行动起来，尽量使用无毒无害的原料代替有毒原料，最大限度的保证人类的健康和环境。
目前化工厂使用了大量的酸、碱及有机合成化合物等化工原料，而这些物质存在着共同的缺点，就是腐蚀性和毒害性，对设备存在着严重的腐蚀、对工作人员的健康危害十分严重、产生的废物也会污染环境。为了保护环境，化工企业需要采用新的催化剂，研究新兴的催化剂材料。多年来，我国正在大力研究许多固体的酸烷催化剂。
2.4采用无毒无害的溶剂
大量污染问题还会来源于制造过程中使用的溶剂，最常见的就是反应介质、分离以及配方的使用溶剂。在绿色的溶剂研究中，最活跃的研究项目是开发超临界流体，特别是一些超临界二氧化碳溶剂的开发。超临界二氧化碳指得是在温度和压力达到临界点以上的二氧化碳流体，并且还具有液体的密度，所以会具有比较常规的液态溶剂的溶解度，在相同的状态下，又具有气体的粘度并具有很高的传质速度。所以流体的许多性质就有可能用温度的变化来调节。超临界二氧化碳存在的最大优点就是无毒、不可燃、价廉等。
2.5使用许多可再生的资源进行合成化学品
利用研究的生物原料代替当前使用的石油产品，是保护环境的一个重要的研究课题，也是重要的发展方向。现在有许多技术可以实现这个目标，其中有一项技术就是，将化工生产的废物转变成动物饲料、工业产品和燃料。此外，利用生物或者农业的废料进行聚合物再造工作，涉及很多环保问题，所以引起了人们的特别兴趣，它的优越性就在于聚合物原料的单体实现无害化。生物催化转变的方法比常规的聚合法更加优越，同时还具有生物降解功能。
实现社会经济的可持续发展，已经成为了我国的一项基本的国策。作为社会经济的重要组成部分的化学工业，在这一基本国策的指导之下，最行之有效的实现可持续发展战略的方法便是绿色化学的开发和利用。绿色化学，不单单是指那些对环境产生的有害影响小甚至没有有害影响的化学生产过程，更重要的是包括那些行之有效的且作用明显的价格平民化的化学化工技术的研究以及应用。绿色化学的生产过程只产生非常少量的废物处理，或者不产生废物处理。其最主要的特点便是在生产的过程中，最大程度地充分利用资源，使原材料转化为产品，尽量不产生污染。有利于化学化工产业的发展以及可持续发展战略这一道路的切实执行。■
参考文献
一、引言
绿色化学又称环境无害化学或环境友好化学，是指用化学的技术、原理和方法来降低或消除对人体健康、安全和生态环境有毒有害的化学品的使用和生产[1]。绿色化学是以开发原子经济反应为核心理念，在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，在反应过程中和化工生产中，尽量减少或彻底消除有害物质的生成，实现了从根源上就采用实现污染预防的科学手段，实现每个环节均为零排放和零污染。绿色化学文件倡导主动地根本上切断化学污染，而不是被动地治理环境污染，它合理利用资源和能源、降低生产成本，符合经济可持续发展的要求，符合世界的环保要求。随着绿色化学的发展，人们逐渐认识到绿色化学的科研成果对解决环境问题所具有的重大意义，同时也认识到对社会大众，尤其是在校学生进行绿色化学教育，教学中溶入绿色化学理念，对绿色化学的发展至关重要。
二、印刷工程专业进行绿色化学教育的必要性和紧迫性
当今社会，工业生产高度发展的同时也带来了一系列的环境问题，它制约了经济的可持续发展，危害了人类的长远利益。印刷行业也毫无例外地面临着环境、资源等问题。印刷与人类的生活密不可分，同时印刷行业也是我国的支柱产业，印刷业日新月异地不断发展，绚丽多彩的印刷品在给人类带来文明的同时，也造成了环境污染，印刷行业的污染来源众多，从印前、印刷到印后加工，每个环节都存在污染源，如图1所示。长期以来，印刷业为了在微利中求取高利润，忽视了环保绿色的因素，传统印刷过程对自然资源和能耗的过度消耗，印刷过程中产生的废气、废水、噪音、粉尘、固体废弃物等，对环境产生了严重污染，对人类健康产生了极大的危害，致使长期以来印刷行业都顶着“高污染”的帽子，已严重阻碍行业的持续发展。随着全球对绿色环保的重视，人类的环保意识也在不断提高，各行各业都在积极采取绿色环保行动。印刷行业为了适应可持续性发展的需要，就必须积极利用绿色化学的知识和技术把印刷工业的“先污染，后治理”改变为“从源头上节约能源、根除污染”，如更新原材料，进行绿色印前设计，改进工艺标准和新的管理理念，引进高新设备，淘汰落后工艺、技术和产能，减少生产环节对环境的污染等，使印刷变为绿色环保印刷，已成为印刷业面临的历史责任，也是全世界印刷业发展的趋势，是消费者未来的必然需求，这也将成为今后一代甚至几代印刷人的历史使命。化学家提出的绿色化学正是从化学角度对环境治理提出的新概念，其根本就是从节约资源和防治污染的角度重新审视和改革传统化学，从而使人类对环境的治理由治标转向治本[2]。印刷专业的学生是未来印刷科技革命的主力军，印刷科学技术的掌握者、创造者、应用者及传播者，对印刷专业学生的教学中渗透“绿色化学”理念，进行绿色化学教育，使其树立绿色化学观，增强环境责任感，具有极其重要的意义。
三、印刷工程专业实施绿色化学教育的措施
1.在印刷化学课程教学中引入绿色化学。绿色化学教育早在1997年已经开始引起高校的注意，目前，已有越来越多的高校开展了形式多样的绿色化学教育，但是也有一些高校并没有意识到将此重要的新信息、新知识传授给学生的重要性，这一迟缓行动必将阻滞教育的快速发展。在高等院校与化学相关的专业和课程中，进行绿色化学教育，存在着紧迫性和必要性。印刷工程专业虽然与化学关系密切，但由于教学总课时紧张，不可能对绿色化学课程独立设课，可以采取在学生的基础化学课——《印刷化学》的教学中进行绿色化学教育的渗透。教师在教学中，不仅要传授学生学习印刷所必要掌握的基本化学知识和技能，且要在平时的教学中深入研究教材，及时挖掘、适时渗透绿色化学思想。比如，在无机化学的卤化银内容的教学中，除了介绍卤化银制备生成、特点及常规应用，还可以特别讲解卤化银在印刷胶片(菲林)中的应用，卤化银颗粒作为菲林的感光材料，胶片经曝光会产生潜影——一种看不见的影像。当菲林显影的同时，卤化银晶体(结构已发生变化)便转化为黑色金属银颗粒的聚结，不可避免地大量的银离子和一些化学物质被留在了废显影液和定影液中。这些物质若不经处理直接排入环境中，重金属银离子能污染水资源和土壤而造成对环境的危害。让学生明白在印刷工艺流程中，出菲林环节的去除，不仅节省人力、财力和时间，更是从源头上减轻了环境污染治理的负担。在有机化学中，可以专门介绍作为溶剂型油墨分散介质的溶剂，说明为避免环境污染和按照绿色化学的要求应加以回收利用。油墨中的有机挥发物，可以形成比二氧化碳更严重的温室效应，而且在阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾，严重污染大气环境[3]。对于酒精润湿，润版溶液中所含有的异丙醇，遇高温挥发后的蒸汽具有难闻的气味，且有毒，遇明火会引起火灾，被光线照射易生成臭氧，刺激眼睛及上呼吸道，危害人体健康，不利于环境保护，影响植物生长。因此，减少或替换异丙醇在胶印润版液中的用量是一种必然的趋势。再如讲解油墨中的溶剂、有机颜料、染料在包装上的迁移对食品、药品的污染，印刷纸张中过度添加的荧光增白剂对人体的伤害。配合触目惊心的图片、惊心动魄的数据、纪实的新闻报道等对学生进行绿色教育。在教授高分子酶时，可以介绍高分子酶在生物油墨制备及废纸脱墨中的应用，如酶法脱墨不仅脱墨效果显著，且能降低化学药品用量，减轻废水处理负荷。
通过这些教学，不仅可以使教学过程更加生动有趣，更能使学生视野开阔，在潜移默化中受到绿色化学教育，增强绿色化学观念和意识，加深对印刷专业的了解，提起学习兴趣和积极性，启发他们自己去思考人类生活中的绿色化学的重要性。
2.印刷专业理论课教学中绿色化学的渗透。在印刷专业理论课教学中绿色化学的渗透，具体地说，就是针对印刷工业的发展前沿和学生未来的职业需要，整合印刷工程专业知识结构，每节课花费几分钟的教学时间，将涉及有关绿色化学方面的知识及时地、适当地穿插在教学中，这样在课堂教学中占时不多，而学生又能收获颇多。印刷工程专业课程涉及了印前设计、印刷工艺、印后加工等印刷各个环节及印刷材料、印刷设备的内容，在这些课程教学中，可以充分利用教材中的绿色化学相关知识，结合具体的教学大纲及任务，将绿色化学知识“适时、适度、适量”地渗透于课堂教学中。
在印前设计环节，教授学生合理拼版技巧，满足印刷机的最大印刷面积和合理纸开的同时，还能提高工效，减少时间、机械损耗以及纸张开切损耗的浪费。合理选择印刷用纸、油墨等印刷耗材，如选用环保、印刷质量好、可反复清洗、经久耐用的可清洗纸质，常用的有合成纸和石头纸。也可使用本色纸，本色纸以秸秆为原料抄造而成，不消耗林木资源，更可避免由于秸秆焚烧、堆放造成的环境污染，不经漂白，安全健康，且所印刷刊物长时间阅读不易造成视觉疲劳[4]。
在印刷环节，教学中渗透能源节约、环境保护的思想，如讲授计算机直接制版系统(CTP)、数字化工作流程软件、中央集中供墨系统、油墨预置技术等对节能的贡献以及采取单张纸印刷机的喷粉收集装置、印刷设备废气收集装置对环保的影响[5]。普及正确的印刷设备操作及维修方法，把环保理念细化到每一个印刷操作细节上。
印后加工环节，教学生分析不同的材料特性，正确选择后加工材料，如胶装、覆合使用的胶水需不含有苯、酮、醛等对人体有害物质，在使用过程中不产生氧化、分解沉淀物及挥发性烟雾，且能在短时间内快速熔解具备胶粘特性，节省电能。新型材料水性上光油和UV上光油不含溶剂，不会危害人体，目前已在标签、食品、药品包装袋等产品的包装上得到广泛应用。另外，合理选择低碳、节能、减排的印后加工方式，如印后上光和覆膜一样，也可以保护印刷品表面，提高印品表面光泽度，但是选择上光，从工艺上来讲比覆膜要简单，从成本上来讲也更合算。
3.用绿色化学思想设计、改进印刷实践教学。印刷工程专业作为我校的国家级特色专业，加强课堂基础理论教学的同时，非常重视实践教学环节，注重培养学生的实践训练，开设的课程中《印刷化学》、《印刷材料与适性》、《印刷信息记录材料》及《印刷原理与工艺》等都有涉及到了实验课的教学。实验教学和绿色化学的联系最紧密、最直接，可以直观地体现节约资源和防止污染这一绿色化学的根本目的，是培养学生绿色化学观的一条非常重要的途径。为了更好地对学生进行绿色化学教育，有必要对相关实践课程教学进行创新性的改革。
首先，在保证教学效果的前提下，教师要强化绿色化学教育意识，大力推广微型实验。微型化学实验是以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理和技术，使用无毒或毒性小的试剂替代毒性大的试剂，节约水、能源、纸张、油墨及其他实验耗材。微型实验既可节约原料的消耗又可减少实验时间，减少污染，是推广绿色化学的重要实践，且体现了绿色化学的理念[7]。如在油墨的适性和油墨配色等实验中，采用幅面小的微型印刷适性仪，实验纸张、油墨、洗版溶剂的取用量都可以减小，同时又可减少实验废水的产生，减少对实验环境的污染。
其次，要结合印刷专业特点，增设与专业内容及环境保护密切相关的实验内容，在实验原理、实验过程设计中渗入绿色化学的基本观念，达到激发学生创新思维、引导学生树立绿色化学思想观念、增强学生对环保的感性认识，如在印刷材料与适性实验中产生的油墨废液和废纸等可以积攒下来，用于带领学生做一些课题实验研究，如“印刷油墨废水的处理”、“印刷废纸脱墨”以及“再生纸的制备”等。在本科毕业设计中，带领学生做一些课题，如“环保大豆油墨的制备及适性研究”、“天然色素可食性油墨的制备”等。
再次，可通过采用多媒体技术仿真实验，对印刷实验原理、印刷设备结构、故障产生及解决进行仿真。印刷工程专业大多是上机操作实验，随着印刷机的飞速运转，不可避免地存在着大量纸张、油墨、润版液、印版等实验材料的消耗，废液、废气的排放，噪声的污染及人身安全问题，不仅给师生身体健康带来极大的危害，且对环境造成较大的破坏。同时难闻的气味、轰鸣的噪音可能会导致学生反感，失去实验兴趣，不能达到有效的实验教学目的。利用印刷模拟系统进行印刷实验课教学将是一个不错的多媒体仿真实验的选择，它是一种印刷故障学习系统，它不仅呈现在学习者面前一台虚拟的印刷机，印刷机的细部及操作面板与印刷机几乎一致，学习者可以了解印刷机的各部位结构。同时印刷故障的影响因素繁多，也造就了印刷故障具有多样性和复杂性的特点，学生难以在短时间内掌握对众多印刷故障的识别、诊断和解决能力，而印刷模拟系统能够模拟不同机型和印刷材料(包括薄膜、箔、纸张、印版以及水性或溶剂油墨)存在的数百种多样而复杂的印刷问题，印刷模拟系统的应用使得学生在脱离真实印刷机的情况下，可以根据虚拟印刷品学习快速判断印刷故障的类型、产生的原因和有效的解决方法。在模拟系统操作过程中，学生可以身临其境，犹如操作真正的印刷机，且不存在印刷材料的损耗、废气废液的产生及噪声的污染[8]。模拟实验虽然在操作上不能代替实际的上机操作而存在缺点，但其成功率高，无污染、安全可靠，趣味性强，不失为常规上机实验的有益的补充，不仅能够弥补理论教学中的疏漏，还可以增强学生对非常见问题的认识，从而提高教学质量，增进学习兴趣，同时又使那些耗材昂贵、污染环境、危害人身安全的实验变成了绿色化实验，从而实现了“零污染”和“零排放”。
4.开展形式多样的绿色化学课外活动。全面实施绿色化学教育，树立学生的环保观念，可以在学生中开展形式多样的绿色化学课外教育活动。如组织学生学习环境保护法规、参加绿色化学及环境保护治理方面的讲座。组织学生制作环保网站、环保微电影、环保海报等，通过社会调查写调查报告或环保论文，并进行比赛评优。还可利用节假日组织学生参观一些造纸、油墨、印刷厂等印刷相关企业，让学生发现问题、分析问题，在潜移默化中增强环保的意识和责任感，形成低碳生活的理念，提高自身的基本素质。
四、结语
