緒　論

一、應用化學概況

1．應用化學是什么？

應用化學是研究如何將當今化學研究成果迅速轉化為實用產品的應用性學科。在日常生活中，應用化學無處不在。例如醫院里使用的氧氣瓶，其中的氧氣是科研人員通過一定的方法技術提純了空氣中的氧氣而制得的；洗衣粉、肥皂、衣領凈等添加了去污能力強、使衣服顏色鮮艷而又比較溫和的化學物質；人們喝的飲料、礦泉水里添加了人體需要的微量元素，這些微量元素可以被人吸收；除此以外，還有化妝品的祛斑、美白、去皺紋、補水功效，手機電池的持久耐用，電視電腦屏幕輻射降低，塑料袋的降解等。這些都是化學物質起重要作用。能夠滿足人們日常生活和工業生產需要的這些物品，就是應用化學的產物。應用化學研究者發現某些元素或某些物質具有很好的用途，然后進行小劑量的科研實驗，如果成功，就將此方案提供給化學工程與工藝的研究者進一步實驗放大，再投入使用。如今應用化學已經在輕工業、日化、石化、制藥、農藥、環境保護等領域得到廣泛應用。

2．應用化學的作用

應用化學的研討方向是利用已經知道或了解的應用化學理論和實際方法去解決生產和生活中的問題，將理論轉化為實際操作。應用化學并不是單一的，而是具有綜合性的，不但綜合了化學知識，還吸收了一些非化學方面的理論。

對于研究大型化工廠的生產產品來說，應用化學的貢獻是很大的。應用化學具有很強的社會效益性，應用化學的實驗成果把經濟效益作為基本的指標，所以，需要特別重視產品原材料的價格和來源、運輸問題、貯藏方式、產品的加工及產率。隨著社會新產品的不斷開發，加強應用化學的理論基礎和實驗成果相結合是非常重要的。

二、應用化學學科及專業

1．應用化學學科及專業

應用化學是一門培養具備化學方面的基礎知識、基本理論、基本技能以及相關的工程技術知識和較強的實驗技能，具有化學基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練，能在科研機構、高等學校及企事業單位等從事科學研究、教學工作及管理工作的高級專門人才的學科。

應用化學專業在大學本科體系屬于化學專業大類，其專業代碼為070302，畢業后可以授予理學或工學學士學位。而在研究生培養體系中，應用化學專業是一級學科“化學工程與技術”下設的二級學科，學科代碼為081704。

應用化學專業服務于化工、能源、機械、材料和輕工等行業，面向經濟發展需求，構建了厚基礎、強能力、高素質的人才培養模式。依托高水平的平臺建設，以強有力的學科作為支撐，堅持以科研促進教學，重視實踐教學，著力培養學生的實踐能力和創新能力，加強學生的吃苦耐勞精神、創業精神、團隊精神和奉獻精神等綜合素質培養。同時依據相關領域發展需求，不斷更新教學內容，優化課程體系，全面推進教學改革，培養重基礎、重實踐、重能力、重創新的高素質工程技術及管理人才。

應用化學專業遵循“德育為先、知識為本、能力為重、全面發展”的育人理念，主動適應國家化學、化工、能源、制藥、輕工等行業與經濟發展需求，培養學生具有強實踐能力和創新精神，系統掌握化學理論和實驗技能，具備工程實踐能力、技術開發能力，熟悉相關領域的法律、法規、標準及工程管理、項目決策等知識，具備對此領域的工程問題進行研究分析和設計開發的工程實踐能力，能在相關領域從事生產、技術管理、研發等工作，成為應用型高素質專門人才和行業精英。

2．應用化學的特點

應用化學專業培養適應社會需要，具有良好的科學素質和創新精神，掌握化學的基本理論、基本知識和實驗技能，受到應用研究、科技開發、科技管理初步訓練的應用化學專門人才。應用化學是根據化學的基本理論和方法對工業生產中與化學有關的問題進行應用理論和方法的研究，以及實驗開發研究的一門科學，融化學理論和實踐于一體，并與多門學科相互滲透。

化學作為一門核心、實用、創造性科學，已經為人類認識物質世界和人類的文明進步做出了巨大的貢獻。應用化學專業重在將化學的基本原理和知識應用于國民經濟和社會發展的各個相關領域，包括化工、材料、醫藥、環境、能源、輕工等行業。應用化學專業偏重于應用，是研究如何將當今化學研究成果迅速轉化為實用產品的應用型專業。

3．應用化學的要求

應用化學專業學生主要學習化學方面的基礎知識、基本理論、基本技能以及相關的工程技術知識，受到基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練，具有較好的科學素養，具備運用所學知識和實驗技能進行應用研究、技術開發和科技管理的基本技能。應用化學專業對學生的要求包括知識要求、能力要求及素質要求。

（1）知識要求

◇ 工具性知識。是指數學、外語、計算機與信息技術應用、數據庫使用、文獻檢索、社會調查與研究方法、專業論文寫作等知識。

◇ 專業性知識。是指化工與制藥類專業基本知識、基礎理論和基本技能。

◇ 人文社會科學、自然科學和相關的工程技術知識。人文社會科學知識是指文學、歷史學、哲學、倫理學、政治學、藝術、社會學、心理學、邏輯學等知識；自然科學知識是指物理學、化學、生命科學、環境科學、能源科學等知識；工程技術知識是指工程設計、工程制圖、計算機繪圖、電工與電子技術、化工儀表、儀器分析、環境保護、安全工程學等方面的知識。

◇ 管理學與法律知識。管理學知識包括政治經濟學、化工技術經濟學、經濟管理學、企業管理學等方面的知識。

（2）能力要求

◇ 具有終身自我學習、獲取知識的能力；

◇ 具有將化工與制藥類專業理論與知識融會貫通，綜合化工與制藥類專業知識分析和解決問題的能力；

◇ 具有利用創造性思維方法開展科學研究和就業創業實踐的創新能力；

◇ 具有較強的漢語寫作和表達能力、溝通協調能力、團隊合作能力。

（3）素質要求

◇ 具有良好的思想道德修養、職業素養和社會責任感；

◇ 具有較高的審美情趣、文化品位和人文素養；

◇ 具備良好的生活習慣和健康的心理與體質；

◇ 成為德智體美全面發展的社會主義建設者和接班人。

4．應用化學的培養方向

應用化學專業所包含的領域具有廣闊的發展前景，應用化學包含的專業方向有很多種，主要有電化學、現代分析、精細化學品合成、膠體與表面化學、水化學與水處理技術、材料化學、材料保護和精細化工等培養方向。

三、應用化學的課程及相關特點

1．應用化學的主要課程

應用化學專業設置的主要課程包括：無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、結構化學、化工原理、化學信息學、儀器分析、元素化學、生物化學、化工設計、現代分析進展、藥物分析、有機合成、精細化學品化學、膠體與表面化學、電極過程原理與應用、水化學與水處理技術、廢水處理技術、綠色化學等。

2．開設應用化學的高校

開設應用化學專業的大學約437所學校。例如北京市開設應用化學專業的高校有北京大學、清華大學、中國石油大學（北京）、中國礦業大學（北京）、華北電力大學（北京）、北京航空航天大學、北京理工大學、北京科技大學、北京工業大學、 北京化工大學、北京化工大學北方學院、北京工商大學、北京石油化工學院、北京服裝學院等；湖南省開設應用化學專業的高校有湖南大學、國防科學技術大學、中南大學、湖南師范大學、湘潭大學、湖南工程學院、長沙理工大學、長沙學院、湖南農業大學、吉首大學、湖南理工學院、湖南文理學院、衡陽師范學院、湖南科技大學等；上海市開設應用化學專業的高校有上海應用技術大學、東華大學、復旦大學、上海交通大學、同濟大學、華東師范大學、華東理工大學、上海大學、東華大學、上海師范大學、上海理工大學。開設應用化學專業詳細的高校清單可以參見網站http：//www.dxsbb.com/news/10178.html。

3．應用化學的就業

應用化學專業培養的是化學領域的通才，畢業后可以從事的工作崗位領域相當廣泛。如果從事精細化工行業，可以做一名工程師，按照自己的想法去設計實驗品，研發大家需要的日化產品。若進入分析化學行業，可以到大型儀器公司研發部做研究人員、實驗人員等；也可以進入國家標準制定中心做標準品的純化；還可以在研究院、高校等做研究人員，獨立分析各種物質，嚴格控制質量。材料行業要求創新精神和實踐能力，要從不同的角度分析問題，畢業生可以去企業做研發，也可以到科研院所、海關等單位做化學分析，還可以在企事業單位從事教學、管理藥品和實驗室等工作。

應用化學專業的畢業生一次性就業率比較高，就業行業包括教育、材料、軍工、汽車、軍隊、電子、信息、環保、市政、建筑、建材、消防、化工、機械等行業。部門包括：各級質量監督與檢測部門、科研院所、設計院所、教學單位、生產企業、省級以上的消防總隊等。該專業畢業生適宜到石油化工、環保、商品檢驗、衛生防疫、海關、醫藥、精細化工廠等生產、技術、行政部門和廠礦企業從事應用研究、科技開發、生產技術和管理工作；也適宜到科研部門和學校從事科學研究和教學工作。

4．應用化學的畢業要求

（1）政治方面

堅持社會主義核心價值觀，具有堅定的政治立場，熱愛祖國，具有為國家富強、民族昌盛而奮斗的志向和社會責任感，樹立科學的世界觀，成為社會主義事業的建設者和可靠接班人。

（2）工程知識

能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決電力化學和材料保護領域復雜的工程問題。

（3）問題分析

能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析電力化學和材料保護領域復雜的工程問題，以獲得有效結論。

（4）設計/開發解決方案

能夠設計電力化學和材料保護領域復雜工程問題的解決方案，并能夠在設計環節體現創新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素。

（5）研究

能夠基于科學原理并采用科學方法對電力化學和材料保護領域復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、通過信息綜合得到合理有效的結論。進而具有良好的應用化學工程設計能力和新產品、新工藝、新材料、新技術研究開發的初步能力。

（6）使用現代工具

能夠針對化學、材料、能源、石化等相關領域復雜工程問題，選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具。

（7）工程與社會

能夠基于化學、材料、能源、石化領域相關背景知識進行合理分析，評價專業工程實踐和工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應承擔的責任。

（8）環境和可持續發展

了解化學、材料、能源、石化等相關行業的生產、設計、研究、開發與運行的法律法規，能夠理解和評價電力化學和材料保護工程實踐與復雜工程問題的解決方案及其對社會、環境和可持續發展的影響。

（9）身心健康和職業規范

具有良好的人文社會科學素養、社會責任感，具有正確的價值觀，身心健康，能夠在應用化學專業工程實踐中理解并遵守工程職業道德和規范，履行責任。

（10）個人和團隊

具有敬業愛崗、團結合作的品質，能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。

（11）溝通

能夠就化學、材料、能源、石化領域復雜工程問題與業界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發言、清晰表達，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。

（12）項目管理

掌握生產過程技術經濟分析基礎知識，理解并掌握工程管理原理與經濟決策方法。

（13）終身學習

具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力。

四、應用化學與其他專業的相互關系

1．應用化學與化工

應用化學與化工最初都是化學的分支，化工偏重于工業大規模生產方面的研究，應用化學偏重于理論向應用實踐過程的轉化。應用化學是化學的一個分支，是與理論化學相對而言的。如果說理論化學只停留在理論階段，那應用化學就是腳踏實地、踏踏實實把理論應用到實踐上。

人類早期的生活更多地依賴于對天然物質的直接利用，漸漸地這些物質滿足不了人類的需求，于是產生了各種加工技術，有意識有目的地在工業規模上生產具有多種性能的新物質。廣義地說，凡運用化學方法改變物質組成或結構、或合成新物質的，都屬于化學生產技術，也就是化工，所得的產品被稱為化學品或化工產品。

2．應用化學和材料化學

應用化學和材料化學專業的相同點是依托的主干學科都是化學。

應用化學和材料化學專業的不同點體現在兩個方面：學習內容與就業狀況。

（1）學習內容

應用化學專業注重研究化學成果如何轉化為現實產品，偏重于應用，因此在掌握一定理論的基礎上，還必須重視學生的動手能力，必須熟練操作化學儀器，熟練掌握化學實驗操作。研究生階段對學生化學實驗的操作有更高要求。

材料化學專業注重研究材料及其使用過程所涉及的化學原理與技術，目的在于探究微觀內容。該專業對于理論知識考查較多，學習范圍包括無機非金屬材料、有機高分子材料、新興復合材料等。研究生階段將對化學原理與技術進行進一步研究，對各種化學材料有更深了解。

（2）就業狀況

應用化學專業畢業生可在各類涉及化學應用的企事業單位就業，例如石油化工、環保、商品檢驗、衛生防疫、海關、醫藥等，主要從事應用研究、科技開發、生產和管理等。

材料化學專業畢業生可在涉及金屬材料、陶瓷材料、高分子材料（如塑料）、半導體材料或復合材料的單位從事制備、加工、開發利用等工作，但目前與專業比較對口的單位，主要是一些國有大中型企業，特別是大型鋼鐵制造公司。

3．化學、應用化學、化工

化學是理科，化工是工科，應用化學在有的學校是理科，在有的學校是工科?；瘜W和應用化學一脈相承，互為依托。應用化學以化學的基本理論作為基石；同時，應用化學的發展也促進化學基礎知識的不斷完善。對于高校學生而言，化學和應用化學都是實驗科學，在課程設置方面略有不同?；瘜W專業培養的是高素質理科人才，能在化學領域從事科研、分析檢測和教學等工作；應用化學融理論和實踐于一體，既要學習化學的基本理論，又要學習化工方面的工程與工藝，兼工兼理，是兩者的結合。

在就業方面，化學與應用化學的畢業生主要在各企事業單位從事化學相關的科研開發及應用等方面的工作，沒有必然的區別。從企業方面來講，化學相關專業的學生主要從事基礎研發的工作，而應用化學專業的學生主要從事工程設計等相關工作。

例如復旦大學的化學專業、應用化學專業幾乎沒差別，絕大部分課都一樣，可能有很少幾門課的差別，授予學位都是理科學士。

化工專業的核心課程是化工原理、化工熱力學、反應工程及分離工程等。

五、中國典型的應用化學專業介紹

北京大學從1956年起開始進行我國第一個放射化學專業的建設。1958年開始在全國正式招收放射化學專業本科生。1973年，又設立了我國第一個環境化學專業，1981年，放射化學專業成為國家批準建立的首批博士點之一。20世紀80年代初，原有放射化學專業（本科）和環境化學專業（本科）合并而成立了應用化學專業（本科），1982年開始招生。此后又建立了博士后流動站。2001年5月30日，應用化學專業并入化學學院，成立了應用化學系、應用化學研究所。

在學科的創立和發展過程中，徐光憲、劉元方、吳季蘭、孫亦梁、唐孝炎、黎樂民等一大批杰出的化學家在這里建功立業。幾十年來，大批的放射化學和應用化學人才走向社會，為我國的核科學事業和經濟建設做出了卓越的貢獻。北京大學應用化學主要包括以下六個主要領域。

1．核藥物化學

放射性同位素示蹤技術在現代醫學、生物學、農學、化學、地質學及考古學應用廣泛。在現代醫學領域，放射性藥物已用于許多疾病的診斷和治療。放射性標記的受體及其他生物活性分子是研究人體生理和病理的強有力手段。在生物學中，同位素技術已經成為分子生物學研究不可缺少的常規實驗手段。

該方向目前主要從事腫瘤診斷和治療用的放射性藥物的研制。

2．輻射化學和材料

輻射化學是研究電離輻射與物質相互作用所產生的化學效應的一門學科。而高分子輻射化學是高分子化學和輻射化學的交叉領域，研究電離輻射與單體和聚合物相互作用所產生的化學變化及其效應，包括電離輻射引發的各種聚合、交聯、接枝和裂解等。

該方向的主要研究內容包括：用⁶⁰Co-γ輻照的方法研究橡膠的輻射硫化機理及其粉末化工藝；研究輻射硫化超細粉末橡膠在工程塑料增韌和新型熱塑彈性體制備中的應用；探索超細粉末橡膠的進一步修飾或改性方法；研究天然高分子材料（纖維素、殼聚糖）的輻射改性以及高分子材料的輻射交聯與輻射降解的機理研究等。

3．超分子化學與超分子材料

超分子化學主要研究兩個或兩個以上的分子組分通過非共價鍵相互作用（自組裝、自識別）而形成的分子有序體的結構和功能。超分子材料是超分子化學的主要發展方向之一，也是納米化學和材料的重要內容。

該方向的研究內容主要包括：環糊精納米管、輪烷、多聚輪烷、環糊精分子傳感器等新型超分子體系的設計合成及性質研究；用分子印跡技術和微乳化技術制備有記憶功能的納米級高聚物；微乳液形成機理及應用研究。

4．新能源與材料

合成發展新能源和環境產業所急需的新型復合金屬氧化物材料（由過渡金屬鈷、鎳、錳等與鋰元素形成的新的化學物質），研究這些材料的物理和化學性質與物質的化學組成以及結構之間的關系，并開拓這些新材料的應用領域。重點是鋰離子二次電池正極材料。

5．核環境化學

該方向主要研究放射性核素在環境中的化學行為、環境過程機理以及新材料應用中的環境化學問題。

6．功能材料化學

近年來，有機/高分子材料在光、電、半導體、傳感、智能存儲等領域的應用成為研究熱點，并取得了重要進展。將這類功能性材料的制備和加工與超分子組裝相結合，從而實現或提高微觀結構的可控性和有序度，可以進一步優化材料的相關功能，提高其應用價值，拓展應用領域。

目前的主要研究方向包括：具有高級結構的有機/高分子材料的分子設計、合成和表征，新型有機/高分子半導體、光電材料的合成和應用，以及具有手性結構的超分子組裝體的研究及其在有機合成中的應用等。研究內容具有有機化學、高分子化學、材料科學和超分子化學交叉領域的特征。

六、開設應用化學專業的高校

表0-1為開設應用化學專業的部分高校。

應用化學專業在研究生階段歸屬于“化學工程與技術”一級學科，授予工科學位，與本科專業歸屬的專業大類有所區別。

七、精細化工的研究方法

1．技術創新

隨著知識產權保護意識的加強、法規的完善、商品經濟的發展以及激烈的市場競爭，技術創新已提上了日程。精細化工技術的創新和產品的創新在今后將被作為“創新工程”得到新的發展。催化劑是精細化工的一個重要門類，是化工生產中的核心技術之一。

多年來，科研部門和生產企業都很重視催化劑，已建立了一套研制程序和創新辦法。我國在催化劑創新上會更上一層樓，如多年來困擾我國乃至世界的苯酚羥基化制備鄰二酚的生產技術，可以嘗試用我國創新的新型催化劑。我國稀土資源豐富，以稀土元素如鈰、鐠和釹等制造的催化劑可用于化肥工業、有機合成工業、合成橡膠工業、涂料工業。

2．精細化工技術研究和開發

在精細化工技術研究和開發，以及產品生產方面與國外的合作和合資的程度將會更高，如在表面活性劑和膠黏劑等方面與德國Henkel、美國P&G、意大利Press、瑞士Buss、法國羅納普朗克等公司的合作和合資都會加強，以定制化學品為主方向的精細化工園區將得到迅速發展。

3．精細化學品改進

超細超微細的粉體工程使無機和高分子材料進入新的發展階段。將無機和高分子材料制成了粉體材料，從而制備得到高性能的精細化學品。在制備過程中有的方法必須要添加抗凝劑、分散劑或抗靜電劑等表面活性劑，制得各種超細和超微細的粉體材料（特別是納米材料），這些粉體材料具有高比表面積、優異的導熱和光學性能、高耐磨性、極好的遮蓋性、高吸附性等各種特異性能。

根據這些粉體材料的特性，又可將其用于精細化工產品的制備，如制備高活性的催化劑、多功能的化妝品、藥品、涂料、黏合劑、表面活性劑、磁性記錄材料、塑料和橡膠等高分子材料合成和加工的改性劑及填料等。

4．綠色高新精細化工

精細化工將為節能和環保作出較大的貢獻，自身將向清潔化和節能化的方向發展，成為綠色高新精細化工。即在精細化學品的生產中要實現生態“綠色”化，采用精細化學品為相關行業服務時，也要追求相關行業的生產實現生態“綠色”化，也就是要模擬動植物、微生物生態系統的功能，建立起相當于“生態者、消費者和還原者”的化工生態鏈，以低消耗（物耗和水、電、氣、冷等能耗及工耗）、無污染（至少低污染）、資源再生、廢物綜合利用、分離降解等方式，實現生產無毒精細化學品的精細化工的“生態”循環和“環境友好”及清潔和安全生產的“綠色”結果。

化學工業是中國所有工業中的能耗大戶，約占全國能耗的10%，工業系統能耗的20%。因此，發揮精細化工的特點，可為化學工業和相關行業節能做出貢獻。

5．利用可再生資源發展精細化工

利用可再生資源發展精細化工，是綠色高新精細化工行業的主要研究方向。輔酶Q10是醌類化合物，存在于動物、植物以及微生物體內，主要影響某些酶的三維結構，直接參與這些酶的生化活動，同時也是細胞呼吸和代謝強有力的天然抗氧化劑。常用于人類心血管系統疾病的治療，還具有提高人體免疫力、保持青春等功效。由于以上神奇功效和安全無副作用，它成為市場上受歡迎的非處方藥，成為“營養研究方面的里程碑”。從廢棄煙葉、馬鈴薯和桑葉中提取茄尼醇，與異戊二烯溴加成制得癸異戊二烯醇，再與輔酶縮合制得Q10粗品，最后經CO₂超臨界萃取得到純品。利用我國煙草資源豐富的優勢，采用高新技術從煙草中提取高純度的茄尼醇（純度大于90%）中間體，進而生產輔酶Q10，走中國發展天然精細化工中間體的道路。

6．精細化工應向集中化方向發展

今后，精細化工廠應建立多功能生產車間，為精細化工集中生產提供條件。如德國巴斯夫精細化工產品多達1500個，拜爾公司精細化工產品多達1100個，競爭力極強。

根據中國和世界市場的需求，中國將按精細化工發展的內在規律，充分利用國內外的資金、人才和技術，從根本上進行原始創新，使精細化工行業的整體水平上一個檔次。

八、能源化學的綠色處理措施

在能源系統領域中，采用有效的化學處理方法防止出現熱力設備腐蝕、結垢和積鹽等嚴重后果。然而在進行化學處理過程中，同時也會有許多廢液產生。為了有效地解決此類問題，嚴格執行國家的環保法規和要求，根本的辦法是采用綠色化學處理方法，從源頭上消除廢液。就目前的技術條件和綠色化學發展水平而言，在電廠的生產中可以實施的綠色處理技術主要有以下幾方面。

1．鍋爐給水的綠色化學處理

目前，對于處理鍋爐給水來說，普遍的做法是除氧器實行熱力除氧后，再進行化學除氧操作。目前，發電廠采用亞硫酸鈉和聯氨進行鍋爐給水的化學除氧。

采用聯氨有很多優點，不但可以很好地去除氧，而且聯氨和氧氣反應后不會產生固態物質，鍋爐給水中的含鹽量也不會因為二者的反應而導致增加。但采用聯氨也存在一些缺點，低溫狀態下，聯氨與氧氣的反應速率較慢。

采用亞硫酸鈉也有很多優點，操作簡單并且投資的成本很低，操作過程安全。但采用亞硫酸鈉也存在一定的缺點，在操作過程中不易控制亞硫酸鈉的加入量。另外還會使鍋爐水含鹽量和排污量增大。

針對上述問題，世界各國都在抓緊研究和開發新型的除氧劑。然而對于新型除氧劑對人的健康是否會產生影響，人們仍會存在很多顧慮。因此，想要從源頭上解決問題，可以改變除氧方式，取消化學除氧方式，保留物理除氧方式，即只進行鍋爐給水的熱力除氧，也可以改變給水處理方式，將給水除氧處理改為加氧處理，所加氧為氣態氧氣或者過氧化氫，這樣就避免帶來與環境及人身安全有關的問題，也會從根本上解決問題，徹底消除人們對安全的顧慮。

2．爐水排放的綠色化學處理

目前在我國的電廠鍋爐運行中，一般都是利用磷酸鹽來對鍋爐中的水體進行處理后再排放。但是這樣一來，就會造成污水排放，影響當地的水源質量。尤其是在污水的溫度還很高的時候就將其排放在外，不但會造成嚴重的水體污染，還會浪費大量的熱能，降低電廠鍋爐燃料的資源利用效率。采用綠色化學處理方法來對爐水進行處理，不但能夠避免水資源污染，而且能夠提高鍋爐運行效率和資源利用效率。

要做到這一點，首先要根據實際情況合理地管理鍋爐及相關設備，并分析爐水處理所用添加劑的化學成分，找出能中和其所得反應物的中和劑，并對爐水進行處理，以實現零排污的效果。除此之外，可以改變處理爐水的方式，達到鍋爐零排污的目標，即使鍋爐要排污，也不會產生環境污染等問題，即從源頭上解決了問題，實現鍋爐的節水和節能，這也是從綠色化學處理的觀點出發的。

3．循環冷卻水處理

目前，電廠采用緩蝕阻垢的方法處理循環冷卻水，所用的水處理藥劑有很多種，包括鉻系、鋅系、磷系、全有機系等，電廠用得較多的水處理藥劑是磷系和全有機系。

由于鉻和鋅為有害元素，鉻系和鋅系水處理藥劑的使用，會給環境保護造成很大的影響。而磷可以為水中的微生物提供營養物質，如果在處理循環冷卻水時使用磷系和全有機系水處理藥劑，會產生很多問題，例如會使菌藻類物質大量生長。除此之外，處理后的廢水由于含磷而導致自身的排放受到一定的限制。因此，采用磷系等水處理藥劑處理循環冷卻水，不能達到環保的要求和標準，從長遠來看，在循環水處理過程中可采用不含磷的化學藥劑。

4．發電機內冷水處理

在電廠的生產運行系統中，發電機是一種最重要的生產設備，但是在運行的過程中，發電機的內部會產生大量的摩擦熱，若該熱量不及時排出，就會對電機產生很大的破壞，導致發電機不能正常發電生產。

為此，電廠都會通過內冷水的方式來進行循環水降溫。但是循環水會對發電機的銅導線產生一定的腐蝕作用。為了解決這一問題，大多數電廠選擇添加緩蝕劑來避免內冷水對發電機銅線產生太大干擾。然而這種解決方法卻不夠綠色環保，這是因為這些緩蝕劑存在一定的毒性，會散發出非常刺鼻的臭味，對工作人員的身體健康會產生很大影響。為此，針對發電機內冷水的處理方法也是綠色化學研究的一個重要內容。例如可以不通過加入緩蝕劑來實現防腐的目的，可以采用凝結水調節內冷水水質，除去氧氣和二氧化碳，使水質保持良好來實現防腐，這種無藥的處理方式符合綠色化學處理的方向。

九、綠色化學與綠色化學技術

1．綠色化學及其原理

綠色化學（Green Chemistry），又稱為環境無害化學（Environmentally Benign Chemistry），是指設計生產不具有或具有較小環境副作用，并在技術和經濟上具有可行性的化學品和化學過程。它包括合成、催化、工藝、分離和分析監測等。

在化學和分子科學各個分支的發展中，綠色化學將利用完善的、基本的科學原則，實現經濟和環境副目標。有效的環境友好策略，是社會可持續發展的主要推動力。這一承諾和意圖對人們有著巨大的吸引力。

因此，綠色化學一經提出，就受到學術界的高度重視，在全世界迅速掀起了綠色化學的浪潮。綠色化學要遵循以下原則：防止污染優于污染治理，防止產生廢棄物，從源頭制止污染；原子經濟性，即盡量使參加過程的原子都進入最終產物；綠色合成，在合成中不進行有危險、有害的合成反應；設計安全化學品，設計具有高使用效益、低環境毒性的化學產品；采用無毒無害的溶劑和助劑；合理使用和節約能源，生產過程應該在溫和的溫度和壓力下進行；利用可再生的資源合成化學品；減少化合物不必要的衍生化步驟；采用高選擇性的催化劑；設計可降解化學品；減少或消除制備和使用過程中的事故。

2．研究領域

（1）反應的綠色化

反應的綠色化就是開發原子經濟反應。綠色化學的核心內容之一是原子經濟性，即充分利用反應物中的各個原子，高效的有機合成應最大限度地利用原料分子中的每一個原子，使之結合到目標分子中，從而達到零排放。

（2）原料的綠色化

目前已成功開發了可代替有毒有害原料的替代物。替代光氣原料方面有胺類和二氧化碳生產異氰酸酯技術：在特殊的反應體系中采用一氧化碳直接碳化有機胺生產異氰酸酯技術；用二氧化碳代替光氣生產碳酸二甲酯技術。

（3）催化劑的綠色化

傳統的有機反應多利用硫酸、HF和堿等酸堿催化劑，這些催化劑對設備腐蝕嚴重，對人體危害較大，并產生廢渣，污染環境。采用各種形式的化學催化和生物催化是實現化學反應綠色化的重要途徑，目前正在開發用分子篩、超強酸、離子交換樹脂等作為催化劑或載體的新工藝。

（4）綠色溶劑

綠色溶劑研究熱點是用超臨界流體（簡稱SCF）、水溶液、離子液體、固定化溶劑為反應介質取代易揮發的有毒有機溶劑，以減少對人類的危害以及對大氣和水的污染。用超臨界CO₂回收廢棄石油是環境友好的過程。采用無溶劑的固相反應也是避免使用揮發性溶劑的一個研究動向，如用微波來促進固相有機反應。

（5）利用可再生資源合成化學品

作為植物生物質的最主要組成部分之一，木質素和纖維素是地球上極為豐富、且可再生的有機資源，每年產生約1640億噸，相當于目前石油年產量的15～20倍，而為人類所利用的還不到2%。由于生物質來源于CO₂（光合作用），燃燒后不會增加大氣中CO₂的含量，與礦物燃料相比更為清潔。

（6）產品的綠色化

綠色化學的一個重要方面是設計、生產和使用環境友好產品，這種產品在其加工、應用及功能消失之后均不會對人類健康和生態環境產生危害。

3．綠色化學研究技術

（1）生物技術

生物技術主要包括基因工程、細胞工程、酶工程和微生物工程，其最大特點是能充分利用生物質資源，節約能源，實現清潔生產，并且能實現一般化工技術難以實現的化工過程。

（2）催化技術

催化劑是化學工藝的基礎，是使許多化學反應實現工業應用的關鍵。目前大多數化工產品的生產均采用了催化反應技術。酶催化效率比一般的化學催化劑高很多倍；酶反應條件溫和，控制容易，副反應少，環境污染小。納米材料具有不同于常規材料的性能，其催化活性和選擇性都大大優于常規催化劑。光催化氧化法設備簡單，操作條件易控制，氧化能力強，無二次污染。

（3）膜技術

膜技術通常包括膜分離技術和膜催化技術。膜分離技術包含微濾（MF）、超濾（UF）、滲析（D）、電滲析（ED）、納濾（NF）和反滲透（RO）、滲透蒸發（PV）、液膜（LM）等。其中，RO、NF技術尤為引人注目。膜分離技術具有成本低、能耗少、效率高、無污染、可回收有用物質等優點；膜催化反應可以“超平衡”地進行，提高反應的選擇性和原料的轉化率，節省資源，減少污染。

（4）高級氧化技術（AOPs）

高級氧化技術主要包括O₃/UV（紫外線）法、UV固相催化劑法、H₂O₂/Fe^2＋法、O₃/H₂O₂法等。其原理是反應中產生氧化能力極強的物質，該物質能夠無選擇性地氧化水中的有機污染物，使之完全轉化為CO₂和H₂O。

（5）微波技術

微波加熱用于某些化學反應時，反應速率比采用傳統加熱方式快。微波應用于有機合成，能大大加快化學反應速率，縮短反應時間，特別是以無機固體物為載體的無溶劑的微波有機合成反應，操作簡便，溶劑用量少。

微波加熱產物易于分離，產率高。在無機合成中，微波主要用于燒結合成和水熱合成。

（6）超聲波降解技術

超聲波降解有機污染物原理為：當聲能足夠強時，在疏松的半周期內，液相分子間的吸引力被打破，形成空化核，空化核的壽命為0.1s。它在爆炸的瞬間可產生約4000K和100MPa的局部高溫和高壓環境，并產生速率約為110m/s的具有強烈沖擊力的射流。該條件足以使所有的有機物在空化氣泡內發生化學鍵斷裂、高溫分解或自由基反應，從而使廢水中的有機污染物降解。

（7）等離子體技術

等離子體由最清潔的高能粒子組成，不會造成環境污染，對生態系統無不良影響，加上等離子體反應迅速，反應完全，使原料的轉化率大大提高，有可能實現原子經濟反應。因此，副反應很少，可實現零排放，做到清潔生產。