在世紀(jì)之交，世界化學(xué)和化工學(xué)科的發(fā)展方向發(fā)生了重大的革命性的變革，其標(biāo)志就是“綠色化學(xué)”概念的提出。作為大量使用化學(xué)品、化學(xué)技術(shù)的水處理行業(yè)，其發(fā)展戰(zhàn)略與綠色化學(xué)密切相關(guān)。綠色化學(xué)概念的提出隨著工業(yè)的高度發(fā)展，全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴(yán)重，保護(hù)人類(lèi)生存環(huán)境已刻不容緩。
  
        1992年6月，在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)了聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)，通過(guò)了“21世紀(jì)議程”，要求各國(guó)制定和組織實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、計(jì)劃和政策，迎接人類(lèi)社會(huì)面臨的共同挑戰(zhàn)。隨之，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展及其所涉及的生態(tài)、環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)等方面的問(wèn)題越來(lái)越成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，被提高到發(fā)展戰(zhàn)略的高度，更為嚴(yán)厲的保護(hù)環(huán)境的法規(guī)不斷出臺(tái)，促使人們尤其是化工界把注意力集中到從本源上杜絕或減少?gòu)U棄物的產(chǎn)品，即原始污染的預(yù)防而并非污染后的治理。
    
        1995年3月16日，美國(guó)宣布“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)計(jì)劃”，提出了“綠色化學(xué)”的概念。環(huán)境友好化學(xué)、潔凈化學(xué)、原子經(jīng)濟(jì)性、綠色技術(shù)等一系列新的名詞也相繼出現(xiàn)。根據(jù)P。T。Anastas等的定義，綠色化學(xué)就是用化學(xué)的技術(shù)和方法，從根本上減少或消滅那些對(duì)人類(lèi)健康或環(huán)境有害的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑和試劑等的產(chǎn)生和應(yīng)用。原子經(jīng)濟(jì)性概念首先由美國(guó)著名有機(jī)化學(xué)習(xí)B。M。Trost提出，即高效的化學(xué)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中（如完全的加成反應(yīng)：A+B→C），達(dá)到零排放。     在人類(lèi)面臨全球性水資源枯竭和水環(huán)境污染的今天，如何解決水處理工業(yè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間持續(xù)、健康、和諧的發(fā)展關(guān)系是未來(lái)水處理工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，一場(chǎng)以綠色化學(xué)為基礎(chǔ)的綠色水處理技術(shù)革命已成為21世紀(jì)水處理科學(xué)的學(xué)科前沿和水處理工業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。
    
        所謂綠色技術(shù)是指在綠色化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，綠色技術(shù)又稱(chēng)環(huán)境無(wú)害技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)或清潔技術(shù)等。滿(mǎn)足技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、無(wú)毒和不污染環(huán)境3項(xiàng)基本要求的技術(shù)。目前主要的綠色水處理技術(shù)主要有以下幾種方法：

1、高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)

        AOPs主要包括O₃/UV(紫外線)法、UV/固相催化劑法、H₂O₂/UV法、H₂O₂/Fe²⁺法、O₃/H₂O₂法等。其原理是反應(yīng)中產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的-OH，-OH能夠無(wú)選擇性地氧化水中的有機(jī)污染物，使之完全礦化為CO₂和H₂O。AOPs技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、無(wú)毒、無(wú)污染，是典型的綠色水處理技術(shù)，其中由于光催化氧化法最為經(jīng)濟(jì)而成為研究的熱點(diǎn)。

        由于光催化劑的固定問(wèn)題仍未能很好解決，懸浮相催化劑有易失活、易凝聚和難回收等缺點(diǎn)，適于工業(yè)應(yīng)用的光催化反應(yīng)器急待開(kāi)發(fā)。

2、電催化氧化法

        電催化氧化法利用電解時(shí)特種電極材料的催化作用產(chǎn)生-OH，使有機(jī)污染物完全氧化為CO₂和H₂O。該法處理效果好且速度快、占地面積小、實(shí)施過(guò)程無(wú)污染、后處理簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染、是一種綠色水處理技術(shù)。

        在實(shí)際應(yīng)用方面，需要解決有效抑制析氫析氧等副反應(yīng)，提高電流效率，改進(jìn)填料、電源方式等問(wèn)題。

3、超臨界水氧化法(SCWO)

        SCWO的原理是以超臨界水為反應(yīng)介質(zhì)，在氧化劑(如氧氣、過(guò)氧化氫等)存在下，經(jīng)過(guò)高溫高壓下的自由基反應(yīng)，將有機(jī)物氧化分解為CO等。

        在超臨界狀態(tài)，水的密度接近于液體，黏度接近于氣體，具有類(lèi)似于氣體的較強(qiáng)穿透能力和類(lèi)似于液體的較大密度和溶解度，可與非極性物質(zhì)(如烴類(lèi))、有機(jī)物和氣體(如空氣、氧氣)等完全互溶，避免了相際傳質(zhì)阻力，使污染物的降解速率提高。

        與焚燒法、濕式空氣氧化法相比，SCWO具有無(wú)需催化劑、停留時(shí)間短、去除效率高、清潔、廣譜等優(yōu)點(diǎn)，可用于化工、醫(yī)藥、食品、軍事工業(yè)和核工業(yè)廢水以及城市污水的處理。

        SCWO在技術(shù)上還有許多難點(diǎn)，如研究開(kāi)發(fā)廣譜性催化劑，有效控制高溫高壓，解決固體顆粒對(duì)設(shè)備的堵塞問(wèn)題和抑制結(jié)垢，以最大效率回收熱能等。對(duì)其熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)亦缺乏深入研究，使得工程設(shè)計(jì)和過(guò)程開(kāi)發(fā)難以進(jìn)行。

4、超聲波降解技術(shù)

        超聲波降解有機(jī)污染物的原理是，當(dāng)聲能足夠強(qiáng)時(shí)，在疏松的半周期內(nèi)，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。1μs，它在爆炸時(shí)的瞬間可產(chǎn)生約4 000 K和100 MPa的局部高溫和高壓環(huán)境，并產(chǎn)生速度約為110 m/s的具有強(qiáng)烈沖擊力的射流。該條件足以使所有的有機(jī)物在空化氣泡內(nèi)發(fā)生化學(xué)鍵斷裂、高溫分解或自由基反應(yīng)而使廢水中的有機(jī)污染物降解。

        目前對(duì)超聲波降解技術(shù)的研究尚處于探索階段，許多問(wèn)題尚需解決，如有機(jī)物降解的強(qiáng)化途徑、降解機(jī)理、反應(yīng)器的合理設(shè)計(jì)、高頻超聲波發(fā)生器研制、反應(yīng)過(guò)程的定量化描述、空化泡界面特性研究、連續(xù)化處理工藝開(kāi)發(fā)、多相體系中污染物降解特性和避免有毒中間體產(chǎn)生等。

5、膜處理技術(shù)

        膜分離過(guò)程大多無(wú)相變，可在常溫下操作，具有能耗低、效率高、工藝簡(jiǎn)單、投資小和污染輕等優(yōu)點(diǎn)，在水處理應(yīng)用中發(fā)展相當(dāng)迅速。它包含微濾(MF)、超濾(UF)、滲析(D)、電滲析(ED)、納濾(NF)和反滲透(RO)、滲透蒸發(fā)(PV)、液膜(LM)等。其中，RO、NF技術(shù)尤為引人注目。

        RO技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用主要是苦咸水和海水淡化以及難以用其他方法處理的混合物。為進(jìn)一步提高膜的可靠性，尚需要研究膜的吸附機(jī)理、更好的膜材料和膜表面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以改進(jìn)膜的水通量、選擇性、耐高溫性和抗氧化能力。
    
        新的世紀(jì)里，隨著科技的不斷進(jìn)步，隨著我國(guó)環(huán)境政策的不斷加強(qiáng)，政府及公眾對(duì)生活環(huán)境的不斷重視，綠色技術(shù)的研究和推廣速度到了前所未有的程度，一些新型綠色水處理技術(shù)將逐步走出實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用到實(shí)際工程中來(lái)，成為水處理領(lǐng)域新的焦點(diǎn)。

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