绿色化工的发展 下载本文

玻璃工业的污染:玻璃中包含着有害的甚至剧毒的元素,如铅、铬、镉、镍、铜、锰等重金属,以及砷、氟、氯、硫等非金属。在工业生产过程中,这 些元素会释放、气化,污染大气、水源,以致对人类造成伤害。 大气污染:构成普通玻璃各种鲜艳颜色的重金属氧化物、硫化物或硫酸盐、铬酸盐,特种玻璃使用的硫化砷、硒化 砷、氧化铊、氧化铍在高温熔化时,少量气化进而污染大气。熔化过程产生的有毒气体SO2、NO2、CO、HF等,如乳白玻璃以冰晶石(Na3AlF6)、萤石(CaF2)为原料,在高达1400℃的火焰窑中,HF的挥发严重污染大气,在国内某些玻璃厂中,炉前空气中HF浓度达11.2~19.7毫克/立方米,超过卫生标准的10~20倍。燃料产生的废气CO2、CO、硫氧化物等的污染。原料粉尘及玻璃加工粉尘的污染,是造成工人硅沉着病(硅肺)的罪魁祸首。国内有些企业车间中粉尘浓度达到1000毫克/立方米超过回收容许标准的几千倍。 水源污染:含磨料与抛光剂的废水。含洗涤剂的废水。含HF、H2SO4、HCl、酚的废水。含重金属的废水

噪声污染 :玻璃工业的噪声除各种动力设备及机械噪声外,还有甩碎玻璃产生的特有噪声,它比车间内的其他噪声高15~20分贝。

(2)玻璃工业的清洁生产

采用毒性小、挥发性低的原料:铅玻璃以硅酸铅代替红丹(Pb3O4)和黄丹(PbO),可把铅的挥发量从20%降至5%。 磷酸盐玻璃在P2O5量不高且含有CaO时,以磷矿石或磷酸钙代替磷酸二氢铵和磷酸氢二铵,以减少磷的挥发。以冰晶石代替硅氟酸钠,F挥发量从30%~40%降至10%~20%。 以电炉或坩埚窑代替池窑

采用池窑熔化,PbO挥发量为6%,最高达30%。改用坩埚窑,PbO挥发量可降至2%~5%,而采用电炉则可降至0.2%,F的挥发可降至3%。

改进火焰窑的结构。加长加料口,避免油枪直接接触料堆,减小燃油小炉的二次风进角,使火焰紧贴玻璃液面燃烧,可减少铅的挥发。

采用冷碹顶全电熔窑:这种熔窑下部温度高,上部温度低,减少配合料的挥发度,如熔化PbO 24%的铅晶玻璃,PbO的挥发仅为0.2%,乳白玻璃氟化物挥发度仅为3%~5%。

(3)玻璃制品的绿色化 a.优化玻璃的化学成分:

* 在铅玻璃中加入一定数量的Al2O3并用Na2O代替K2O可减少铅的溶出量,或者用BaO、ZnO、TiO2代替PbO制晶质玻璃。

* 氧化砷在玻璃的制造中用作澄清剂,但其毒性较大。用砷酸钠代替氧化砷,可使毒性减至1/60,且在运输过程中无粉尘飞扬。

* 以无毒的二氧化铈和焦锑酸钠代替氧化砷。目前国内的复合澄清剂为锑、砷、铈的氧化物配合而成,毒性较小。 b. 炉渣玻璃

炉渣玻璃比普通玻璃具有更高的抗弯、抗压强度,极高的耐磨性能,良好的热性能(能耐1000℃的冷热温差),优良的电绝缘性能和稳定的化学性能。它既是理想的建筑材料,用作建筑模板;也可代替钢材等金属材料制造输送物

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料的料槽、料斗及管道;在化学工业上,用于制造输送腐蚀性液体的管道、泵、轴承、反应器等;由于炉渣玻璃的抗辐射性能,还可用作原子反应堆的控制棒、喷气发动机零部件、电子管外壳等。

c. 生态环境玻璃

生态环境玻璃材料是指具有良好的使用性能或功能,对资源能源消耗少,和对生态环境污小,再生利用染率高或可降解与循环利用,在制备、使用、废弃直到再生利用的整个过程与环境协调共存的玻璃材料。我们称其为光催化降解生态环境玻璃材料,或简称为光化解环境玻璃。 生态环境玻璃的功能:降解大气中由于工业废气和汽车尾气的污染和有机污染物,室内装饰材料放出的甲醛和生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨气等污染物。降解积聚在玻璃表面的液态有机物,如各种食用油、抽油烟机产生的焦油等。余泉国等采用溶胶凝胶法于钛酸溶液中在普通玻璃表面制备了均匀透明的TiO2纳米薄膜,得到的洁净玻璃可将其表面所有的有机污染物完全氧化成H2O和相应的无害无机物,有机磷农药敌敌畏和甲拌磷则催化氧化成磷酸根离子。抑制和杀灭环境中的微生物,起抗菌、杀菌和防霉的作用。玻璃表面呈超亲水性,对水完全润湿,可以隔离玻璃表面与吸附的灰尘、有机物,使这些吸附物不易与玻璃表面结合,在外界风力、雨水淋和水冲洗等外力和吸附物自重的推动下,灰尘和油腻自动地从玻璃表面剥离,达到去污和自洁的要求。

3.1.5.2. 塑料

(1)降解塑料应用

作为非降解塑料的替代品,用于地膜和一次性包装制品,以减轻对环境的污染。

用于育苗钵、人造草坪、热带雨林等要求较长降解时间或对降解诱导期不十分苛求的农林用途。

用于制造一次性桌布、手套、婴儿尿布衬里等。

充分利用降解塑料薄膜优异的印刷性,做标签、招贴等.

(2)废塑料的资源化: 直接作为材料、制单体和燃料油、制燃料气。

3.1.5.3. 橡胶

废橡胶是仅次于废塑料的一种固体高分子材料废弃物,其来源主要是废橡胶制品,即报废的轮胎、人力车胎、胶管、胶带、胶鞋、工业杂品等。如按同期产生的废旧橡胶约为其产量的30%~40%推算,我国每年的废旧橡胶量也近百万吨。

(1)废旧橡胶的回收利用

原形及改制利用:如轮胎翻修、制作人工鱼礁、道路垫和水土保持材料及救生圈等,此法耗费的能源和人工费较少,而又使废橡胶得到了物尽其用,是一种非常有价值的利用方法。在我国,废橡胶的直接利用量占总量的30% 以上。

热分解利用:将废橡胶热分解,利用其产生的煤气、油料及碳黑等,但此

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法存在设备、操作费用高等问题。 再生橡胶:将废橡胶脱硫后制成再生胶,并掺入橡胶制品中,可降低成本。传统的再生方法有油法、水油法,其缺点是生产效率低,性能差,能耗大,污染环境。目前国外大都以生产废胶粉为再生利用的主要手段,而以生产再生胶为辅。 胶粉: 废橡胶粉碎成胶粉,不仅可以掺入胶料代替部分生胶,而且能与沥青很好地混合,广泛用于公路建设和房屋建筑。另外,胶粉可用于改性塑料,精细胶粉还能用于涂料、油漆和粘合剂的制造。精细胶粉与再生胶相比,可省去脱硫、清洗、挤水、干燥等多道工序,大幅度节约设备、能源和劳力投入,降低成本,不存在污染问题。而且,在掺入再生料的制品中,精细胶粉比再生胶的掺入量大且力学性能好。

3.1.5.4.合成纤维

清洁工艺:丁二烯法生产化纤 熔法生产腈纶 绿色纤维: Lyocell纤维、聚乳酸纤维、甲壳素纤维、易降解纤维、抑菌纤维、易染涤纶、固沙、绿化及种植用非织造布。

3.1.5.5. 皮革

(1)制革污染来源

一是由于原料皮上除去的油脂、肉渣、毛和边脚余料等,腐烂变质和化学水解产生的氨基酸、多肽和蛋白质造成的。二是由于制革生产过程中使用的化工材料带来的,如硫化碱、工业盐、石灰、红矾、染料及各类酸和高聚物等有害物质。

(2)制革工业的绿色化

鞣革化学品的绿色化,主要朝以下几个方面发展: 研究开发鞣性优良而无毒少毒的防腐剂代替目前使用的工业盐防腐;研究开发无毒少毒脱毛剂或对皮胶原无损伤的酶制剂代替目前使用的硫化物脱毛剂,以消除硫化物污染; 研究开发鞣性优良而无毒或少毒的鞣剂和复鞣剂;研究开发易于生物降解的以天然产物为基础的加脂剂品种;研究开发水基涂饰材料,完善这类水基材料的使用性能,解决普遍存在的水乳液不稳定、难储存等问题,消除易挥发有机溶剂的污染;逐步取消甲醛固定剂;在部分偶氮染料被禁用后,急须开发一批低污染皮革专用染料;同时,需要开发与之配套的无公害的匀染剂和固色助剂,以提高染料的上染率;研究开发助鞣剂、多功能复鞣剂 。助鞣剂、多功能复鞣剂可促使铬鞣剂在革内渗透、分布均匀,提高铬的吸收和固定,从而可以减少铬鞣剂用量,并大幅度降低废水中的铬含量;研究和实施清洁技术;制革废弃物的回收利用

3.1.5.6.造纸工业

(1)造纸用植物主要组成: 造纸用植物主要组成为木素和纤维素。木素是由若干苯丙烷单元构成的高分子聚合物,纤维素是用于造纸的部分。造纸过程中需将纤维素与木素分离,将所得原料漂白后才可用于形成纸张。

(2)造纸工业的主要污染: 纸工业的主要污染为有害废液,占全国废水排放量1/6。造纸过程最易产生污染的阶段通常包括:煮浆(碱煮时的废水)、

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漂白(含氯漂白物)、制浆(中段废水)等,其中含氯废水是最为严重的污染物。 (3)造纸工业绿色化

一是改革漂白技术:通过改革漂白技术,可以减少含氯废水的污染。现在比较通用的是采用少氯漂白技术,如:以ClO2替代Cl2;或采用无氯漂白技术,如:采用氧,过氧化氢,臭氧等进行漂白。 二是改革制浆技术: 改革制浆技术也是减少造纸废水的重要环节。如采用机械法制浆,利用废纸制浆及生化制浆(采用适当的微生物来制浆)等。

3.1.6绿色能源

3.1.6.1.天然资源

土地资源、矿产资源、生物资源、水资源。 3.1.6.2.天然资源的利用

(1)水能 水力发电 (2)太阳能 太阳能的热利用、太阳能的光利用、太阳能的光化学利用、太阳能发电。 (3)风能

风力发电 (4) 地热能

地热水(蒸汽)、 地压 、周围没有液体的热干岩、岩浆。 (5)生物质

植物的利用: 利用植物处理水土污染利用植物清洁土壤中的重金属,主要由三部分内容组成: a.植物萃取技术 b.根际过滤技术 c.植物固化技术

用植物处理污水的优点:a. 处理污水中N、P及其他污染物比活性污泥法简单 b. 处理水消耗的能量少 c. 可以有效利用植物资源

植物治理环境污染技术的优缺点: 优点:成本低、对环境扰动少、有较高的美化环境价值,易为社会所接受、植物的定向栽培,有利于生态环境的改善、在治理污染的同时,也可收获植物,获得经济效益。

局限性:须针对不同污染状况的环境选用不同的植物生态型植物。

秸秆资源: 合理开发利用农作物秸秆:a. 秸秆还田作肥料 b. 秸秆作饲料 c. 秸秆作燃料 d. 纺织及建筑原料

3.2生产方案——合成技术绿色化

现代主要绿色合成技术主要有:生物技术.催化技术.高级氧化技术.膜技术.微波技.超声技术.等离子体技术.高能辐射加工技术.超临界流体技术等。

3.2.1生物技术 生物技术:是应用生物学、化学和工程学的基本原理,

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