绿色化学与21世纪水处理缓蚀剂的发展战略

Posted 2023-01-13 原子

篇首语：最是人间留不住，朱颜辞镜花辞树。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了绿色化学与21世纪水处理缓蚀剂的发展战略相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

“绿色化学"这一全新概念的影响已扩展到自然科学的各个学科，影响到国民经济各个行业的发展战略，并将成为21世纪化学科学发展的主流方向。作为专用化学品的水处理缓蚀剂，绿色化无疑是21世纪水处理缓蚀剂发展的中心战略。水处理缓蚀剂的绿色化，就是水处理缓蚀剂生产用原料和转化试剂的绿色化、生产方式和反应条件的绿色化，最重要的是目标分子产品的绿色化。因为没有目标分子就没有生产过程。水处理缓蚀剂的绿色化可以从以下几个方面入手：
1 对已有的绿色缓蚀剂复配
由于各种水处理缓蚀剂自身存在的缺陷，单一组分的应用受到限制，为了获得更好的缓蚀效果，利用协同效应的原理，国内外已广泛采用复合水处理缓蚀剂来控制设备的腐蚀。供复配选择的单一缓蚀剂品种有锌盐、钼酸钠、钨酸钠、葡萄糖酸钠、聚天冬氨酸、N-酰基肌氨酸等。
2 天然高分子改性
天然高分子及其衍生物因其原料来源广泛、无毒、易降解、价廉、易回收等特点，是一类“天然绿色原料和药剂，在水处理界得到高度重视和广泛研究发展很快。目前用于绿色缓蚀剂的原料主要有淀粉、木质素纤维品、碳水化合物、油作物，萜类作物和藻类等再生资源。由于天然高分子组成不稳定，缓蚀效果波动大；此外，天然高分子具有多糖组分，在一定温度下会引起真菌等微生物的繁殖，导致降解速度太快而影响应用效果，使其应用受到限制。大量的研究表明，通过化学改性天然高分子可以制备稳定、高效、无毒的缓蚀剂。
3 设计更安全的缓蚀剂
对人类健康和环境无害是任何化学产品设计的一个重要部分。要设计更安全的绿色缓蚀剂，就要认识目标产品分子结构对缓蚀等有用功效的贡献，以及对人类健康和环境的危害，通过对结构的修饰和改良使其有用功效最大化，同时使其固有的危害最小化这样一个更安全的绿色缓蚀剂的设计就成功了。
为达到这个目的，经常采用以下几种基本方法：①作用机理的分析，包括缓蚀机理和缓蚀剂本身的毒性机理。②分子构造、活性基团与缓蚀性能的相互关系。③避免使用毒性基团。④使辅助物质的量最小化。⑤避免使用有机溶剂，使用安全廉价的溶剂———水和超临界CO2。⑥易生物降解，使生物利用度最大化。
4 研究不产生“三废"的原子经济性反应
美国Stanford大学的B M Trost教授在1991年首次提出了化学反应的原子经济性的概念，并因此获得了1998年“总统绿色化学挑战奖"中的学术奖。Trost认为化学合成应考虑原料分子中的原子进入最终产品中的数量，原子经济性的目标是在设计化学合成时使原料分子中的原子更多或全部变成最终希望产物中的原子，不产生副产物或废物，达到废物的“零排放"。
熊蓉春以聚天冬氨酸的合成为例作了说明。以磷酸为催化剂时，可以制得相对分子质量高的线形聚天冬氨酸，但存在副产物的分离和排放问题；若不采用磷酸催化剂，通过改变反应条件，能够制得相同质量的聚天冬氨酸，但无副产物生成，实现了原子经济性合成。需要注意的是，在产物的合成中，有时存在有副产物生成但不进行分离的情况。这并不是原子经济性反应，因为原料分子中的原子并未得到充分利用。