绿色分析在化工化验中的作用

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  [摘 要]为响应我国可持续发展战略的号召,我国在各行各业都在向节能减排、保护环境资源方向做着不断地尝试与努力。众所周知,我国化工行业是非常容易造成污染的行业,近几年,随着绿色化学的应用与推广,为化工行业减少污染排放提供了发展方向,其中绿色分析作为绿色化学重要的技术逐渐受到人们的重视。本文对绿色分析在化工实验中的作用进行研究法分析,期望为同行提供一份有价值的参考。
  [关键词]绿色分析 化工实验 作用
  中图分类号:S853 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)07-0120-02
  前言
  改革开放以来,随着我国经济不断地迅猛发展,人民的生活水平也发生了翻天覆地的变化,对生活质量的要求也越来越高,而环境因素一直是影响人们生活质量的重要因素,近几年,我国的环境污染问题越来越严重已严重影响人们的生活质量。然而在我国化工行业中,化学分析会产生大量的化学污染物质,对环境破坏很是严重,随着绿色化学的应用与推广,绿色分析已是绿色化学重要的技术手段,已逐渐发展为一门独立的化学学科。
  一、绿色化学存在的意义
  绿色化学又被成为“清洁化学”、“环境无害化化学”,是近十年才产生发展起来的一门重要学科,作为一名“新化学婴儿”,它涉及领域广泛,在有机合成、生物化学、催化、分析化学等学科拥有重要的应用。绿色化学具有“零污染”、“零排放”等特点,在化工生产开始阶段就预先对其生产样品做了无污染处理,使得过程与终端都能够做到“无污染”,即使排放的气体或液体也不会对环境造成任何伤害,这在污染严重的今天,具有重要的发展指导意义,也是当今化学研究领域主要的方向之一。
  绿色化学有两个特性,一个是原子经济性,充分利用反应物中各个原子,不会造成浪费与损坏,从而生成的物质也不具备污染性,既能充分利用资源,又能够做到环境无公害,原子利用率越高,产生的污染物就会越少。绿色化学第二个特性表现在五个方面:第一,减少排放量,即化学反应排放的污染物越少,就越绿色;第二,资源重复利用,即在化学应用中物质重复利用率越高,就越“绿色”例如化学工业工程中的相关催化剂与载体。第三,资源可回收。回收的内容包括未反应的原料、副产物、稳定剂、催化剂等。第四,资源可再生。要求制作化工产品的原材料是可再生利用的,例如废弃的塑料瓶可回收重新利用。最后一个是拒绝使用无法替代、无法回收、污染作用明显的原材料。因此在整个化工实验中,应充分利用绿色化学的特性,熟练运用绿色分析技术,为我国的可持续发展而努力,有效控制化工行业的污染程度,从而为保护我们共同的家园而努力奋斗。
  二、绿色分析的作用体现
  (一)利用绿色分析技术对样品进行分析
  由于绿色分析技术的最终目的是控制污染物的排放,做到“零污染”,而要做到零污染就要从源头控制污染物的流出。因此,在相关的化学实验过程中,在实验还未开始的情况下就使用绿色分析技术对实验样品进行检验分析,因为样品的处理作为实验开始最基础的环节是非常重要的,利用绿色分析技术在源头上就可以控制对污染物的排放,在具体实施过程中,主要涉及的技术有微波消解萃取技术,超临界流体萃取技术等,对于微波消解萃取技术来说,就是在微波能的作用下,有选择的对样品中的目标组分进行分解,而使其以无机离子最高或较高价态的形式萃取出来,不同物质有不同的介电常数,微博能的吸收量也会不同,故而,自身通过吸收微波能所产生的热量、向周围传递的热量也不同,对于这种微波能力的差异吸收会使被萃取的物质从基体中分离开来,并进入到其他的介质当中,完成微波能萃取分离。其中,对于萃取设备也有一定的要求,要必须带控温附件。与传统的萃取法进行比较,微波消解萃取技术具有萃取效率高、应用设备简单、造成的污染较小等特点,还可以节省溶剂时间,样品可同时进行处理。这种方法一般应用在环境样品分析过程中。而超临界流体萃取技术主要是以超临界流体的特性而实现的,超临界流体是一种在一定的压强与温度下能够达成一种“即是气体又是液体”的奇妙状态,这一状态下它的溶解度与密度相关,超临界流体萃取技术就是利用这一状态,在不同的压力与温度下使超临界流体的密度发生改变,让超流体与待分离的物质进行混合,从而有选择性的把目标物质分离出来,这种萃取方法与传统的方法相比,工艺流程更加简单,萃取效率也更高,无机溶剂的的残留也大大减少,使萃取的物质更加纯粹;在环境污染方面,此种萃取技术也更加的环保清洁,非常符合绿色化学的要求与规范,多用于药物食品等领域。
  (二)利用分离富集技术在X射线衍射法中进行分析
  早在上世纪七十年代分离富集技术就已产生,随着时间的推移,分离富集技术得到了很大的加强与完善,在化工化验中具有重要的地位。我们以分离富集技术在X射线衍射分析为例,测定硫酸剂使用中新生微量物相。提升钢件的耐磨损能力与咬合能力的有效方法之一就是对钢件表面进行渗硫处理,但在处理过程中会产生对人体有害的新生物质,而传统方法無法检测出该新生物质,因此采用分离富集技术在X射线衍射方法进行分离富集,首先利用钢件与渗硫剂作用生成物质不溶于水等特点将生成物质分离富集起来,然后用X射线衍射法进行分析,然后过滤清液在通风橱加入酸蒸馏产生HCN与H2S气体,最后用硝酸银溶液吸收将产生的白色沉淀干燥后用X射线衍射法分析确定,结果与预测相同。其中图1为渗硫试剂使用后没加任何处理的X射线衍射图谱,经过计算机对比分析发现使用渗流剂后尽管有新的生成物生成但因剂量太小无法检测出,结果仍以渗流剂成分为主。渗流剂使用后水不溶物的X射线衍射图谱详见图2,同样经过计算机分析检测出了二硫化铁,因此可以看出,经过富集方法作用后的待测物,已经达到了X射线分析检出上限。因此再来看用过滤清液与酸蒸馏后再经由硝酸银吸收干燥后的沉淀物的X射线衍生图谱(图3),计算分析结果出现了AgCN、Ag2S、与AgSCN,从而间接的证明了渗流剂使用后产生了对人体有毒的氰化物。
  经过利用分离富集技术在X射线衍射法中进行分析后,我们可以清楚地得知其生成物是否对人体健康与环境污染有害从而可以根据其产生的危害提前做好应对措施,保证环境不会受到污染的同时也保证了人们的身体健康,使化工行业在绿色化学的支持下得以平稳健康的发展。
  (三)有效利用测试分析技术
  在化工化验过程中,测试技术也变得越来越“绿色化”,绿色化技术主要有两种,一种是X射线荧光技术,另一种是近红外与顶空气相色谱分析技术。他们对改善传统的化学分析、避免环境污染起到了关键性作用,具有速度快、范围广、准确度高等优点,大大提升了化工化验的工作效率与工作质量。运用这些技术,可以有效的控制有害物质的排放,保障化验人员的生命安全,减轻环境污染。
  总结
  随着时代的进步与发展,环境问题已然是阻碍我国经济实力与人民生活质量的绊脚石,随着人们的环保意识不断加强,绿色化学的出现以及绿色分析技术的广泛应用,为环保开辟了一个新的发展方向,充分发挥绿色分技术的作用,使我国化工行业污染降至最低,进一步提升民众的环保意识,需要你我共同努力。
  参考文献
  [1] 张忠兰.绿色分析在化工化验室中的作用探析[J].化工管理,2016(16):207-207.
  [2] 孙秀芬.浅析绿色分析在化工化验室中的作用[J].中国科技博览,2013(25):122-122.
  [3] 张雷,陈燕萍,许海,等.无机及分析化学实验室绿色化教学的必要性[J].广东化工,2016,43(14):249-249.
  作者简介
  郭东伟,1988年8月10日,助理工程师,本科。
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