В съвременната индустрия обработката на повърхността на металите е важна стъпка за подобряване на производителността, разширяване на експлоатационния живот и подобряване на появата на метални материали. Въпреки това, традиционните процеси на обработка на метални повърхност, като тези, които силно използват тежки метали и летливи органични разтворители, представляват сериозна заплаха за околната среда и човешкото здраве. С непрекъснатото подобряване на глобалната екологична осведоменост и все по -строгите екологични разпоредби, индустрията за пречистване на металите е изправена пред безпрецедентно налягане на трансформацията и зелените химически процеси се очертават като нова тенденция в развитието на индустрията.
Екологични проблеми на традиционните процеси на пречистване на метални повърхности
Традиционните процеси на пречистване на повърхността на металите, като шестовалентна пасивация на хром при галванопластика, се използват широко за подобряване на корозионната устойчивост на металите. Но хексавалентният хром е силен канцероген, а емисиите му за отпадни води и отработени газове нанасят голяма вреда на околната среда и човешкото здраве. В процеса на боядисване голям брой покрития на базата на органични разтворители съдържат летливи органични съединения (ЛОС), които могат да образуват фотохимичен смог по време на процеса на изпаряване, замърсяват атмосферната среда, а също така и да причинят увреждане на дихателната система на операторите. В допълнение, голямото количество остатъци от отпадъци и отпадъчните води, генерирани от традиционните процеси, ако не се третират правилно, могат да доведат до замърсяване на почвата и водата и да нарушат екологичния баланс.
Фонът на развитието на зелената химическа технология
С непрекъснатото затягане на екологичните разпоредби, като регламента на ЕС относно регистрацията, оценяването, разрешаването и ограничаването на химикалите (обхвата), са наложени строги ограничения върху емисиите на замърсители в индустрията за пречистване на металите. Ако предприятията не правят подобрения в процеса, те ще се изправят пред риска от високи глоби или дори спиране на производството. В същото време нарастващото търсене на екологично чисти продукти от потребителите подтикна компаниите да търсят по -екологични методи за производство. В този контекст процесите на зелена химия постепенно се превръщат в изследователска гореща точка и посока на развитие в индустрията за обработка на метални повърхности поради техните предимства на ниското замърсяване, ниската консумация на енергия и високата безопасност.
Въведение в типичните процеси на зелена химия
Процес на пасивация без хром
Процесът на пасивация без хром е екологична технология за обработка на метални повърхност, която бързо се развива през последните години. Той замества традиционните хексавалентни хромови съединения с титанови соли, циркониеви соли, молибдатни соли и др., И постига превенция на корозия чрез образуване на плътен пасивационен филм върху металната повърхност. Например, пасивационният филм, образуван от пасиватори на базата на титаниев цирконий на повърхността на алуминиевите сплави, има добра устойчивост на корозия и адхезия и не съдържа тежки метали, което прави лечението с отпадни води просто. Този процес не само намалява вредата за околната среда, но също така отговаря на изискванията за вредни ограничения за вещества за електронни продукти и други продукти.
Процес на покритие на водна основа
Технологията за покритие на водна основа е техника на покритие, която използва водата като разтворител или диспергираща среда. В сравнение с традиционните покрития на базата на разтворители, покритията на водна основа могат да намалят емисиите на ЛОС с повече от 90%, което значително намалява замърсяването на въздуха. Покритията на водната основа имат добри строителни показатели и могат да се прилагат чрез различни методи като пръскане, четкане и потапяне. Те също имат бърза скорост на изсушаване и добра водоустойчивост, устойчивост на корозия и декоративни свойства. В областта на автомобилната рисуване се използва основна боята на водната основа и междинната боя на водна основа, ефективно намалявайки замърсяването на околната среда в процеса на производство на автомобили.
Технология за обработка на плазмена
Процесът на лечение на плазмата използва активни частици в плазмата, за да претърпи физически и химични реакции с металната повърхност, като по този начин подобрява повърхностните свойства на метала. Този процес не изисква използването на химически реагенти и не произвежда отпадни води или отработени газове по време на процеса на пречистване, което го прави наистина зелен и екологичен процес. Например, плазменото лечение с азотиране може да образува нитриден слой с висока твърдост и добра устойчивост на износване на металната повърхност, подобрявайки експлоатационния живот на метала, а процесът на лечение има ниска консумация на енергия и висока ефективност.
Предимствата и предизвикателствата на технологията за зелена химия
Предимство
Превъзходно екологично представяне: Значително намалява емисиите на тежки метали, ЛОС и други замърсители, намалявайки вредата за околната среда и човешкото здраве.
Устойчиво развитие: Зелените химически процеси обикновено използват възобновяеми ресурси или суровини с ниска токсичност, в съответствие с концепцията за устойчиво развитие.
Подобряване на качеството на продукта: Някои зелени химически процеси могат да повишат качеството на външния вид и стабилността на продуктите, като същевременно подобряват повърхностните свойства на металите.
Намаляване на всеобхватните разходи: Въпреки че някои зелени химични процеси изискват по -големи инвестиции в първоначална оборудване, в дългосрочен план всеобхватните разходи всъщност се намаляват поради намаляването на разходите за обработка на околната среда и отпадъците от суровини.
Предизвикателство
Технологична зрялост: Някои зелени химически процеси все още са в научните изследвания и разработки или в малкия мащабен етап на приложение, а техническата стабилност и надеждността трябва да бъдат допълнително подобрени.
Коефициент на разходи: Високите цени на специално оборудване и суровини, необходими за процесите на зелена химия, водят до налягане на разходите за предприятията при приемането им в ранните етапи.
Непълни стандарти за индустрията: Понастоящем стандартите за процесите на зелена химия в индустрията за пречистване на металите не са обединени и компаниите нямат ясни насоки при избора и прилагането им.
Перспективите за развитие на зелените химически процеси
С непрекъснатото развитие на технологиите и нарастващото търсене на опазване на околната среда, перспективите на приложението на зелените химични процеси в индустрията за пречистване на металите повърхности са много широки. В бъдеще персоналът на научноизследователската и развойна дейност ще продължи да оптимизира съществуващите процеси на зелена химия, да подобри технологичната си зрялост и стабилност и да намали разходите. В същото време ще продължат да се появяват нови зелени химически процеси и материали, като например покрития на базата на био и технологии за повърхностно пречистване на нано. Асоциациите на индустрията и правителствените ведомства също ще засилят сътрудничеството, ще разработят унифицирани стандарти и норми на индустрията и ще насърчават широкото прилагане на зелени химически процеси.
Заключение
Трансформацията на индустрията за пречистване на металите към зелени химически процеси е неизбежен избор за постигане на устойчиво развитие. Въпреки че понастоящем процесите на зелена химия са изправени пред някои предизвикателства в промоцията и приложението, техните предимства постепенно ще станат известни с непрекъснатите иновации и подобряване на технологиите. Предприятията трябва активно да възприемат тази нова тенденция в опазването на околната среда, да увеличат инвестициите в изследванията и прилагането на зелени химически процеси, не само допринасят за опазването на околната среда, но и да получат възможности за ожесточена пазарна конкуренция, постигайки печеливша ситуация за икономически и екологични ползи.