化學(xué)課題論文
化學(xué)課題論文
化學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的一門自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)也是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于化學(xué)課題論文的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!
化學(xué)課題論文篇1
淺議熱分析技術(shù)及其在無機(jī)材料研究的運(yùn)用
1熱分析技術(shù)概述
國(guó)際熱分析協(xié)會(huì)(ICTA)，在1977年給出定義：熱分析技術(shù)，即在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系[1]."程序控制溫度"是指升溫或降溫速率一定，"物理性質(zhì)"是指溫度、質(zhì)量、熱焓、尺寸、電學(xué)、機(jī)械及磁學(xué)性質(zhì)等。
英國(guó)的Edgwood,在1786年首先發(fā)現(xiàn)明顯的熱失重(加熱陶瓷粘土到暗紅色時(shí))。法國(guó)的Lechatelier,在研究測(cè)試粘土類礦物的相應(yīng)的熱性能時(shí)，在1887年將熱電偶投入使用用于測(cè)量溫度，并且差熱分析的相對(duì)應(yīng)的最原始曲線也被第一次發(fā)表。英國(guó)的Roberts-Austen,第一次于1899年運(yùn)用示差熱電偶來進(jìn)行測(cè)量并記錄溫度差，即試樣與參比樣間產(chǎn)生的，使得重復(fù)性獲得了提高，靈敏度得到了增強(qiáng)。日本的本多光太郎在1915年發(fā)明了首臺(tái)熱天平[2].20世紀(jì)20年代，熱分析主要用在粘土、礦物和硅酸鹽的研究中，但應(yīng)用并不廣泛。它作為一種系統(tǒng)方法，建立和發(fā)展主要在20世紀(jì)50年代。熱電偶直接用于測(cè)量差熱分析實(shí)驗(yàn)中溫度和差熱信號(hào)的方法一直持續(xù)到1955年，但這種方法中的熱電偶存在易被污染、老化的問題。直到1955年Boersma提出將試樣或參比物置于坩堝內(nèi)，避免與熱電偶接觸。這種方法一直沿用至今，并得到了商業(yè)化和微量化的應(yīng)用。"差示掃描量熱"的理論是由Watson和O'Neill首次在1964年提出的，其毫克級(jí)別的量熱儀并進(jìn)一步被研制出來。20世紀(jì)70年代后期，熱分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)其快速飛躍的發(fā)展得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使其應(yīng)用領(lǐng)域得到日益擴(kuò)展。20世紀(jì)60年代，應(yīng)用部門的要求也不僅僅需要單一測(cè)試技術(shù)。熱分析技術(shù)的聯(lián)用也于20世紀(jì)80年代初開始慢慢發(fā)展并日趨完善起來，并將數(shù)據(jù)處理慢慢地融于計(jì)算機(jī)，得到計(jì)算機(jī)化。
隨著學(xué)科的不斷深入，工業(yè)的迅速發(fā)展，這種熱分析方法所涉及探討的物質(zhì)類型不斷地?cái)U(kuò)展，由無機(jī)物材料不斷發(fā)展到有機(jī)物質(zhì)、空間技術(shù)等其他方方面面。目前所涉及的領(lǐng)域也不斷地?cái)U(kuò)展，如各類化學(xué)學(xué)科分支、材料學(xué)、食品醫(yī)藥及物理學(xué)等等領(lǐng)域[3].
2熱分析技術(shù)的分類及影響因素
熱分析技術(shù)根據(jù)其測(cè)量過程中的物理量，如質(zhì)量、溫度等，可分為多種種類，熱分析方法經(jīng)由IC-TA歸納，共可分為9類17種。其中有三種熱分析技術(shù)得到了最為廣泛的應(yīng)用：熱重法(TG)、差熱分析法(DTA)、差示掃描量熱法(DSC)[4].
2.1熱重法
熱重法，使用最為廣泛，是在程序控制下，測(cè)量質(zhì)量的變化隨溫度(或時(shí)間)的變化的方法[5].熱重法有兩種實(shí)驗(yàn)類型：其一為靜態(tài)熱重法，包括等壓和等溫質(zhì)量變化測(cè)定。等壓靜態(tài)熱重法是指在程序控溫下，揮發(fā)物分壓恒定不變時(shí)，測(cè)量物質(zhì)的平衡質(zhì)量與溫度的關(guān)系。等溫法則是恒溫條件下，測(cè)量質(zhì)量與溫度的關(guān)系;一般認(rèn)為等溫法比較準(zhǔn)確，但比較費(fèi)時(shí)，目前采用得較少。另一種是非等溫(或動(dòng)態(tài))熱重法，即在程序升溫下測(cè)定物質(zhì)質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系。由于非等溫法最為簡(jiǎn)便，因此得到了廣泛應(yīng)用。
熱天平是熱重法中測(cè)定質(zhì)量變化最常采用的儀器，其原理[6]
可分為兩種。其一為變位法，是根據(jù)天平梁所產(chǎn)生變化的傾斜度與待測(cè)物質(zhì)所產(chǎn)生的質(zhì)量變化具有一定對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系，來進(jìn)行測(cè)量。
其二為零位法，它是通過測(cè)定天平梁的傾斜度，再去調(diào)整線圈的電流，通過線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)從而使天平梁的傾斜得到還原，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)的力與待測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量變化及電流的關(guān)系來進(jìn)行測(cè)量。
熱重儀主要由三部分組成，溫度控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)。熱重法常稱熱重分析(TGA)，記錄的曲線稱為熱重TG曲線。隨著熱重法的發(fā)展，衍生出微商熱重法(DerivativeThermogravime-try)，是TG曲線對(duì)溫度(或時(shí)間)的一階導(dǎo)數(shù)。微商熱重曲線上的各種峰與TG曲線上各重量變化階段相對(duì)應(yīng)。其中峰面積則與物質(zhì)相應(yīng)的質(zhì)量變化之間成一定的比例。如圖1,TG曲線中熱重基線用對(duì)應(yīng)的AB段表示，Ti為相應(yīng)的起始溫度，也即是相應(yīng)的初始溫度用B點(diǎn)表示，完全分解溫度Tf表示于對(duì)應(yīng)的C點(diǎn)，Tf~Ti之間的溫度表示為反應(yīng)的相應(yīng)分解溫度區(qū)間。曲線中Te表示為相應(yīng)的外推起始溫度，用D點(diǎn)表示。其DTG曲線上對(duì)應(yīng)的峰數(shù)與TG曲線的臺(tái)階數(shù)相對(duì)應(yīng);其峰面積也與樣品測(cè)試過程中的失重量成正比例關(guān)系，因此失重量可由此計(jì)算出來，也即是DTG能夠用于樣品的精確定量分析。熱分析反應(yīng)的各個(gè)反應(yīng)階段的特征溫度，如Ti、Tf等，都可以通過DTG曲線反映出來。DTG曲線還可以用來分析一些DTA曲線不能賴以分析的材料，其次峰的來源也可由兩種曲線的比較確定，即是由重量還是熱量變化引起的。
2.2差熱分析
差熱分析則主要是用于測(cè)量物質(zhì)間產(chǎn)生的溫度差與相對(duì)應(yīng)的時(shí)間或溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。物質(zhì)的物理或化學(xué)狀態(tài)的變化，如熔化、晶型轉(zhuǎn)變等，常常發(fā)生在加熱或冷卻過程達(dá)到某一特定溫度時(shí)，在這一變化中有吸熱或放熱現(xiàn)象，因此物質(zhì)焓的改變可以通過溫度差反映出來，即差熱曲線(DTA曲線)。
差熱分析即是通過溫度差與物質(zhì)相應(yīng)的時(shí)間或溫度的關(guān)系來進(jìn)行物質(zhì)的鑒定。
DTA曲線中溫度差ΔT用縱坐標(biāo)表示，時(shí)間或溫度則用相應(yīng)的橫坐標(biāo)表示，從左到右表示時(shí)間或溫度依次增加。向上的峰表示放熱，向下的峰則表示吸熱。從差熱曲線上不僅可以得到峰的個(gè)數(shù)及變化的次數(shù)的信息，還可得到面積和峰的形狀等其他信息。吸熱、放熱及熱量值可從圖譜中峰的方向和面積測(cè)得。除了相應(yīng)的熱效應(yīng)外，相關(guān)的動(dòng)力學(xué)或熱力學(xué)數(shù)據(jù)，如活化能等，也可通過差熱圖譜分析計(jì)算得到。每種物質(zhì)都有其特定的熱性質(zhì)，在曲線上則表現(xiàn)出相應(yīng)不同峰的信息，如位置、個(gè)數(shù)及其形狀，這種不同的熱性質(zhì)也就是這種分析方法相應(yīng)的定性分析依據(jù)。由于差熱分析的影響因素較多，因此通過測(cè)量峰面積很難進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。
2.3差示掃描量熱法
差示掃描量熱法(DSC)，則是用于測(cè)定功率差與相對(duì)應(yīng)的溫度的關(guān)系。DSC主要有兩種形式，分別為補(bǔ)償式[7]和熱流式。其記錄到的曲線則相應(yīng)的被稱為DSC曲線，不僅可以用于測(cè)定熱力學(xué)數(shù)據(jù)，還可測(cè)定動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如反應(yīng)的反應(yīng)熱、反應(yīng)速率等。雖然其具有與DTA相同的原理，但其具有比DTA更加優(yōu)良的性能，測(cè)定所得的相應(yīng)熱量值也比DTA所得的值準(zhǔn)確，而且其分辨率比DTA更高，其重現(xiàn)性也相應(yīng)的比DTA更好。
2.4熱分析技術(shù)的影響因素
影響熱分析結(jié)果的因素有很多，基本可以分為兩類：一類是樣品因素，包括樣品用量、樣品粒度、填充密度等。另一類是儀器因素，包括升溫速率、爐內(nèi)氣氛、坩堝材料等。當(dāng)然，也有其它方面的影響，如浮力和對(duì)流可以引起熱重曲線的基線漂移。
2.4.1樣品因素實(shí)驗(yàn)過程中，盡可能采用少量[8]的試樣，但須保證儀器的靈敏度。其次，試樣的外觀，如形狀和顆粒，對(duì)產(chǎn)物的擴(kuò)散也有不同程度的影響，對(duì)反應(yīng)速度也產(chǎn)生了一定的改變，從而影響了熱分析曲線的表觀表現(xiàn)形狀。大片狀試樣的分解溫度比顆粒狀的要高，粗顆粒的試樣比細(xì)顆粒的分解溫度要高。此外，某些大晶粒試樣在加熱過程產(chǎn)生爆濺現(xiàn)象，致使TG曲線上出現(xiàn)實(shí)然失重，這種情況應(yīng)加以避免。樣品的填充密度對(duì)實(shí)驗(yàn)也有一定的影響。通常填裝得越緊密的樣品，其顆粒間的接觸相應(yīng)也越好，故其產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)越好，從而伴隨的溫度滯后現(xiàn)象也越小。通常填裝時(shí)要求薄而均勻，若填裝不均勻也影響產(chǎn)物的擴(kuò)散速度和樣品的傳熱速度，會(huì)影響曲線形態(tài)。
2.4.2儀器因素坩堝的材料、大小、重量和幾何形狀對(duì)熱分析曲線有不同程度的影響。首先，實(shí)驗(yàn)所用的坩堝應(yīng)該是惰性的，其對(duì)試樣、產(chǎn)物以及實(shí)驗(yàn)所用氣氛，應(yīng)沒有反應(yīng)活性，同時(shí)更加不能有催化活性。坩堝常用材料有鋁、氧化鋁、石英、不銹鋼、石墨烯、鉑、玻璃、銅等。所盛試樣量可以從1毫克到幾百克，常用的是5~100mg.其次，樣品盤的加深或帶蓋，給氣體的擴(kuò)散增加了阻力，最終導(dǎo)致了反應(yīng)的延遲和反應(yīng)速率的降低。因此在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)盡可能使用少量試樣，并且應(yīng)選用淺皿狀坩堝，使試樣薄薄地平攤在其中，使實(shí)驗(yàn)過程盡可能避免擴(kuò)散的影響。實(shí)驗(yàn)中一般不使用加蓋封閉式的坩堝(除了試樣飛濺或出于安全考慮)，因?yàn)榧由w可能會(huì)改變氣流狀態(tài)和氣體組成。
試樣爐內(nèi)所用的載氣氣氛對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果也有一定程度的影響，如圖2[9]和圖3[10]中不同物質(zhì)在不同氣氛中失重量不一樣。每種氣體都有其相應(yīng)特定的熱導(dǎo)性，不同的熱導(dǎo)性對(duì)熱阻影響也不同，從而對(duì)物質(zhì)出峰所相對(duì)應(yīng)的溫度值以及對(duì)應(yīng)的測(cè)量的熱焓值也有不同的影響。按照氣氛的性質(zhì)可概括為：空氣、O2等具有氧化性質(zhì)的氣氛;H2、CO、CH4等具有還原性質(zhì)的氣氛;N2、Ar、He等惰性氣氛;Cl2、F2、NH3等腐蝕性氣氛等。熱分析方法中升溫速率[11]對(duì)實(shí)驗(yàn)分析過程中的結(jié)果也有較大影響，在實(shí)驗(yàn)的過程中爐子和試樣之間形成一定的溫差。這種溫差受到熱焓變化的影響，而熱焓變化不僅由試樣的物理變化引起，還與其化學(xué)變化有關(guān)，同時(shí)溫度梯度也會(huì)在試樣內(nèi)部形成。這個(gè)非平衡過程(溫差)會(huì)隨升溫速率的升高而加劇，導(dǎo)致溫度滯后現(xiàn)象也隨之越嚴(yán)重，分解的初溫Ti及終溫Tf都越高，溫度區(qū)間也越寬。正因如此，用于測(cè)定的相應(yīng)的升溫速率都不太高，一般采用5~20K/min.
3熱分析技術(shù)的聯(lián)用
在過去的熱分析工作中，采用單一測(cè)試技術(shù)難以對(duì)不同熱分析裝置所記錄的熱分析曲線進(jìn)行正確解釋。圖4[12]可很好的說明這一不足。分別采用TG和DTA方法對(duì)同一白云石進(jìn)行分析，然后按照同一溫度標(biāo)準(zhǔn)將兩條分析曲線繪于一張圖上，可以看出存在兩個(gè)矛盾。其一，TG曲線的熱分解為一個(gè)階段，DTA曲線則為兩個(gè)階段。其二，熱分解不在同一溫度范圍內(nèi)。這是由于曲線的性質(zhì)不同及實(shí)驗(yàn)條件不同而導(dǎo)致的。熱分析聯(lián)用技術(shù)除增加可取得的信息外，還能提高分辨率，使實(shí)驗(yàn)條件標(biāo)準(zhǔn)化，并能提高選擇性能。聯(lián)用技術(shù)可分為同時(shí)聯(lián)用技術(shù)和串接聯(lián)用技術(shù)。
同時(shí)聯(lián)用技術(shù)：
1)TG-DTG同時(shí)聯(lián)用(在TG儀器上增加一組微分電路)TG曲線上不易判定失重區(qū)間及失重最快的溫度點(diǎn)，通過DTG曲線表明，在510℃附近失去12%的結(jié)晶水，而失重最快的點(diǎn)是DTG曲線的頂峰。如圖5[12].
2)TG-DTA同時(shí)聯(lián)用(在TG的基礎(chǔ)上增加一個(gè)參比物支持器及一對(duì)差示熱電偶)通過這兩條曲線，對(duì)硫酸銅三步脫水反應(yīng)的了解更加清晰，且每步反應(yīng)熱效應(yīng)也可計(jì)算出來，可與熱力學(xué)計(jì)算的結(jié)果相比較。如圖6[12].
3)TG-DSC同時(shí)聯(lián)用(在兩個(gè)支持器中各加一組加熱絲)4)TG-DTG-DTA同時(shí)聯(lián)用串接聯(lián)用技術(shù)：對(duì)一個(gè)試樣同時(shí)采用兩種或多種分析技術(shù)，第二種分析儀聯(lián)接裝置與第一種分析儀相串接。如：TG-DTG-DTA-GC、DTA-TG-TD、DTA-ETA、DTA-EC及TG-SPME/GC-MS[13]等。
4熱分析技術(shù)在無機(jī)材料中的應(yīng)用
物質(zhì)變化過程中的許多有用的信息都可以通過熱分析技術(shù)進(jìn)行研究得到，這些變化包括物理性質(zhì)和化學(xué)變化。因此該技術(shù)已被各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用，如：無機(jī)化學(xué)等各個(gè)化學(xué)學(xué)科和地質(zhì)學(xué)等等。其中在無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：研究催化劑，熱穩(wěn)定性、分解反應(yīng)和脫水反應(yīng);研究配合物和金屬有機(jī)化合物，測(cè)定相圖，測(cè)定純度，研究磁性變化(居里點(diǎn))，研究與氣體介質(zhì)的關(guān)系，研究熱分解過程和機(jī)理，研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等。本文主要介紹熱分析技術(shù)在催化、研究熱分解過程和機(jī)理及研究配位化合物結(jié)構(gòu)等三個(gè)方面的主要應(yīng)用。
4.1在催化方面的應(yīng)用
催化劑的前體一般沒有催化活性，需要經(jīng)焙燒、氧化、還原等處理，才會(huì)具有催化活性。這些過程通過熱分析技術(shù)測(cè)試所得的分析曲線可以得到所需的原位模擬，其所需條件也可以得到確定。劉金香[14]通過熱分析確定了選擇肼分解催化劑的焙燒溫度，催化劑以Al2O3為載體，浸漬后的組成為H2IrCl6/Al2O3.在氮?dú)庀卤簾关?fù)載H2IrCl6分解為IrCl3.如圖7,DTG曲線上出現(xiàn)兩個(gè)相應(yīng)的峰，均對(duì)應(yīng)著TG曲線上的相應(yīng)的失重階段。第一個(gè)相應(yīng)的峰為物理吸附水的失去，在150℃之前，第二個(gè)峰對(duì)應(yīng)為H2IrCl6的分解，溫度在240℃~400℃之間，因此可推斷其最合適的焙燒溫度為400℃。
郝燕等[15]采用碳吸附水熱法，通過以粗氧化鋅為原料，制備了ZnO粉體前驅(qū)體，并通過熱分析法確定了其最佳焙燒溫度，如圖8所示，實(shí)驗(yàn)體系過程內(nèi)存在著4個(gè)失重階段。在200℃之前失重率約為3%,此階段主要為催化劑脫去表面殘留的吸附水和乙醇;在200℃~350℃區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)小的放熱峰，主要為制備過程殘留有機(jī)物的燃燒反應(yīng)，失重率約為5%;DTA曲線上最大的放熱峰在350℃~650℃區(qū)間，此時(shí)失重率約為64%,歸因于前驅(qū)體中碳黑的燃燒反應(yīng)及氫氧化鋅分解為氧化鋅和水，這也是氧化鋅晶體的形成過程，同時(shí)證明在此溫度區(qū)間下焙燒，碳黑可以有效地阻止氧化鋅的燒結(jié);650℃后質(zhì)量不再隨溫度變化，是ZnO晶型逐漸生長(zhǎng)的過程。
4.2研究熱分解過程和機(jī)理中的應(yīng)用
劉曉霞等[16]根據(jù)熱分析曲線可以確定某物質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性，如圖9中DTG曲線所示。從室溫到85℃表示失去相應(yīng)的物理吸附水，對(duì)應(yīng)著一相對(duì)比較弱的吸熱峰。從85℃~512℃，分3個(gè)階段失去結(jié)晶水，可能因?yàn)檫@些結(jié)晶水與H6P2W18O62的結(jié)合力不同，因此吸熱不同。失重量相當(dāng)于20個(gè)結(jié)晶水的量。從85℃~141℃，失重2.92%,約每molH6P2W18O62相當(dāng)于8molH2O,對(duì)應(yīng)的DTA曲線有一強(qiáng)吸熱峰;從141℃~282℃，失重3.03%,約每molH6P2W18O62相當(dāng)于8molH2O,對(duì)應(yīng)DTA曲線有一弱吸熱峰;從282℃~512℃，失重1.56%,約每molH6P2W18O62相當(dāng)于4molH21,該過程為一緩慢失重過程，且有一很弱的吸熱峰;512℃之后，TG和DTG曲線均表明此過程化合物沒有失重，但由DTA曲線可知在608℃和688℃有弱放熱峰，可能是由于H6P2W18O62主體結(jié)構(gòu)分解，發(fā)生固固相轉(zhuǎn)化?？梢娖浞€(wěn)定性很好，在高達(dá)600℃的溫度下還保持完整。這與文獻(xiàn)[17]報(bào)道相符。RayLFrost等[18]12(HPO4)(SO4)·4H2O的熱穩(wěn)定性及分解機(jī)理。如圖10所示：熱分析表明磷石膏在100℃~150℃失去其表面的物理吸附水，在150℃~215℃，失去2個(gè)結(jié)晶水，在215℃~226℃又失去2個(gè)結(jié)晶水，之后該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，再結(jié)合其他表征手段，可以得出在685℃~880℃，DTG曲線上出現(xiàn)一個(gè)放熱峰，是由于失去水的磷石膏發(fā)生若干分解反應(yīng)。
4.3研究配位化合物結(jié)構(gòu)KharadiGJ[24]采用熱分析技術(shù)研究配合物的熱穩(wěn)定性和分解機(jī)理來獲得有關(guān)配合物結(jié)構(gòu)的信息。如圖17所示，Cu(II)-1[Cu(A1)(Ph)(OH)(H2O)]·3H2O在室溫至950℃范圍內(nèi)出現(xiàn)三次失重：從40℃至190℃，是失水的過程;從DTG曲線可知在該溫度范圍內(nèi)185℃時(shí)失水速率最大，此過程中3mol結(jié)晶水和1mol配位水分子，還有-OH失去。第二階段失重大約從315℃~335℃，從DTG曲線可知，在325℃失重速率最大，此過程中苯環(huán)被分解。從500℃~750℃，失去另一種配體，最后分解產(chǎn)物為CuO.
5展望
熱分析方法是儀器分析方法之一，它不僅在無機(jī)領(lǐng)域有很重要的用途，而且它有力地推動(dòng)了無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高分子聚合物、石油化工、人工合成材料科學(xué)的發(fā)展，同時(shí)在冶金、地質(zhì)、礦物、油漆、涂料、陶瓷、建筑材料、防火材料等方面的應(yīng)用也十分廣泛，尤其近年來在合成纖維、食品加工方面具有很大的應(yīng)用前景。但是這種方法也有一定的局限性，如使用單一的技術(shù)得不到準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，需要幾種技術(shù)結(jié)合，或者與其他分析手段(光譜、質(zhì)譜、色譜等)聯(lián)用才可獲得有價(jià)值的信息。因此與熱分析的聯(lián)用技術(shù)具有很大的開發(fā)潛力，如何將熱分析與其它技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用，更好的確定更多有價(jià)值的信息仍是一個(gè)熱點(diǎn)問題。
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化學(xué)課題論文篇2
淺談我國(guó)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展
【摘 要】化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)是我國(guó)重要的產(chǎn)業(yè)之一，但是其在生產(chǎn)過程中存在著一定的弊端與不足，如原料的利用率低、生產(chǎn)技術(shù)落后以及環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，因此如何提高其生產(chǎn)效率，建立可持續(xù)發(fā)展的化工生產(chǎn)一直是科學(xué)技術(shù)工作者們所追求的目標(biāo)。筆者在分析化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)帶來污染的基礎(chǔ)上，從不同的方面對(duì)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的策略進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)工業(yè);環(huán)境污染;可持續(xù)發(fā)展
當(dāng)前，化學(xué)工業(yè)在世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中占據(jù)了重要的地位，可謂是國(guó)家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。但是，眾所周知，化工生產(chǎn)過程會(huì)給環(huán)境帶來污染，這不僅是困擾我們也阻礙了化工行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，要想使得化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)得到高效、安全、可持續(xù)的發(fā)展，我們就必須正視化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中存在的不足，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，完成化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程的從傳統(tǒng)的線形經(jīng)濟(jì)到循環(huán)經(jīng)濟(jì)的變革，充分解決化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中低能耗、高污染的問題，讓化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)向著環(huán)保型的、綠色的方向發(fā)展，這才是未來化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的方向。下面，筆者根據(jù)多年化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從以下幾個(gè)方面對(duì)我國(guó)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行研究。
1 化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)帶來的污染
化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是化學(xué)產(chǎn)品的多樣化、化學(xué)原料的多樣化、生產(chǎn)路線的多樣化以及生產(chǎn)方法的多樣化、這些特點(diǎn)就決定了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)會(huì)給環(huán)境帶來污染。
1.1 污染物的來源
在化工生產(chǎn)過程中，在進(jìn)行主反應(yīng)得到主產(chǎn)物的同時(shí)，往往也伴隨著副反應(yīng)、副產(chǎn)物的產(chǎn)生。這些副產(chǎn)物是我們不要的，如果在生產(chǎn)過程中不加回收處理，與廢料一起排出就會(huì)給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。我們常常聽說“工業(yè)三廢”，其實(shí)就是指廢水、廢氣和廢渣，化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染也無外乎這樣的三種形態(tài)―氣態(tài)、液態(tài)與固態(tài)?；瘜W(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中，要依靠燃燒來提供大量的能量，但是與此同時(shí)燃燒產(chǎn)生的大量煙氣(如SO2、CO2、NO2等)和煙塵對(duì)環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生極大的危害。另外，液態(tài)的溫度較高的廢水排除后，對(duì)環(huán)境中水的溶解氧量產(chǎn)生極大影響，破壞水生生物和藻類種群的生存結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水質(zhì)下降。
1.2 化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中污染的特點(diǎn)
1.2.1 具有毒性大的特點(diǎn)
在化工廠排放的廢棄物中，會(huì)存在一些有毒的甚至是劇毒的污染物。例如，在排放的廢水中會(huì)含有一些氰、硫、砷，以及一些重金屬離子如鎘、鉛等這些物質(zhì)會(huì)對(duì)生物以及微生物產(chǎn)生巨大的危害。還有在排放的廢氣中會(huì)存在一些有劇毒性的氣體，如二氧化硫、氯氣、氮氧的化物、氯化氫等，能直接損害人體健康，給人們的生命安全帶來無法估量的損害，因此在化工生產(chǎn)中，廢水、廢氣、廢渣的排放必須引起我們的高度重視。
1.2.2 具有種類多的特點(diǎn)
化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的污染物具有種類多的特點(diǎn)，除了無機(jī)污染物(氰、硫、砷、鋇、鎘、鉛)，還包括有機(jī)污染物(苯及其同系物、醇、醚、醛、酯、酮)以及固體污染物(粉塵、煙氣和酸霧等浮游粒子)。這些種類繁多的污染物無論對(duì)大氣、生物以及人體的健康都來了巨大的危害。這些污染物進(jìn)入水中會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，危害生物。進(jìn)入土壤中會(huì)使得土壤酸堿化，阻礙植物的生長(zhǎng)。
2 化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的策略研究
2.1 政府要增加化工生產(chǎn)過程中節(jié)能減排的投入
化工生產(chǎn)作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展應(yīng)該得到政府的大力支持。因此，政府應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)相關(guān)化工產(chǎn)業(yè)污染治理的資金投入，例如設(shè)立清潔生產(chǎn)專項(xiàng)資金或者提供財(cái)政補(bǔ)貼。這樣在政府的大力支持與鼓勵(lì)下，化工企業(yè)才能更加致力于開發(fā)節(jié)能減排新技術(shù)，從而減少化工生產(chǎn)過程中的污染排放。
2.2 政府要建立相應(yīng)的環(huán)境治理與保護(hù)機(jī)構(gòu)
我們知道，無論是化工行業(yè)還是其他的產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)或多或少的都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此，政府可以集中資金以及相應(yīng)的人力、物力來專門建設(shè)一個(gè)環(huán)境治理與保護(hù)的機(jī)構(gòu)，專門負(fù)責(zé)對(duì)環(huán)境的評(píng)估與治理。這樣將相關(guān)的環(huán)境治理的工作人員集中，能更好的攻克環(huán)境污染的問題，提高節(jié)能、減排的效果。
2.3 政府加大監(jiān)管力度
政府的監(jiān)管在環(huán)境的治理中起到了重要的作用。提高環(huán)境管理部門的監(jiān)管力度，對(duì)超額排放的廢氣、廢水、廢渣進(jìn)行罰款，能有效的阻止化工生產(chǎn)過程中廢棄物的排放。并且環(huán)境監(jiān)管部門還應(yīng)該責(zé)令化工生產(chǎn)企業(yè)將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行合理的處理之后再進(jìn)行排放，這樣就能有效的減少?gòu)U棄物對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
2.4 實(shí)施技術(shù)推進(jìn)戰(zhàn)略
根據(jù)我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的客觀需求，按照“技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)調(diào)整、管理措施、政策引導(dǎo)”相結(jié)合的總體思路，使節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)技術(shù)得到有效落實(shí)。我們知道化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)是一個(gè)高能耗、高排放的產(chǎn)業(yè)，因此在化工生產(chǎn)過程中，集中力量解決其中一些重要產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)低能耗、低排放，停止其中一些污染高、經(jīng)濟(jì)效益的化工生產(chǎn)，這樣才能為化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供一個(gè)新的出路。
2.5 實(shí)施技術(shù)組織戰(zhàn)略
要充分發(fā)揮高校、科研設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)與企業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建壞境污染治理的技術(shù)聯(lián)盟。研究出控制排放、降低能耗的新的科學(xué)技術(shù)，以此來滿足企業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)多種技術(shù)的需求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)生產(chǎn)。
2.6 制定與時(shí)俱進(jìn)的戰(zhàn)略發(fā)展方針
化工行業(yè)在生產(chǎn)過程中，要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)注世界化學(xué)工業(yè)節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，在企業(yè)生產(chǎn)內(nèi)部采用生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新、管理制度創(chuàng)新的綜合治理措施，來提降低化工生產(chǎn)過程中的污染排放。并在化工企業(yè)內(nèi)部逐漸建立資源節(jié)約、結(jié)構(gòu)合理、環(huán)境友好的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)體系，實(shí)現(xiàn)我國(guó)化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，我國(guó)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)肩負(fù)著十分重要的責(zé)任，需要人們?cè)诨どa(chǎn)的過程總將化工生產(chǎn)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。這就需要學(xué)生工業(yè)生產(chǎn)在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、加強(qiáng)化工產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)時(shí)刻注意對(duì)環(huán)境的保護(hù)，使得我國(guó)的化工生產(chǎn)在“科學(xué)發(fā)展觀”的正確指引下由高污染、高能耗、粗放經(jīng)營(yíng)狀態(tài)向以精細(xì)化學(xué)品、化工新材料、生物技術(shù)為核心的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)變。最終實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的后備力量。
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