綠色過程工程綠色過程工程 Green Process Engineering 1 緒 論 2綠色過程工程與可持續(xù)發(fā)展 3 綠色過程工程基礎(chǔ)4過程工程綠色化模式 5過程工程生態(tài)學(xué)6過程強(qiáng)化與設(shè)備微型化 7過程系統(tǒng)工程 3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)目目前前90%90%以以上上的的化化工工過過程程是是在在催催化化劑劑存存在在下下實(shí)現(xiàn)的。

實(shí)現(xiàn)的催催化化劑劑的的作作用用是是有有選選擇擇地地降降低低化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)活活化化能能，，有有選選擇擇地地提提高高化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)速速率率，，有有選選擇擇地地改改變變化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)的的方方向向，，而而在在整整個(gè)個(gè)化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)過過程程中中，，催催化化劑劑的的加加入入是是很很少少的的，，催催化化劑劑本本身身沒沒有有發(fā)發(fā)生生變變化化，，經(jīng)經(jīng)適適當(dāng)當(dāng)處理可反復(fù)使用處理可反復(fù)使用 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的催催化化劑劑與與催催化化技技術(shù)術(shù)，，常常常常過過于于追追求求生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程的的高高效效性性和和經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性，，而而忽忽略略了了環(huán)環(huán)境境效效益益和和生生態(tài)態(tài)效效應(yīng)應(yīng)，，以以至至于于目目前前過過程程工工業(yè)業(yè)所所使使用用的的催催化化劑劑與與催催化化技技術(shù)術(shù)中中絕絕大大多多數(shù)數(shù)都都對(duì)對(duì)生生態(tài)態(tài)環(huán)環(huán)境境造造成成或或多多或或少少的的污污染染因因此此，，研研究究、、開開發(fā)發(fā)和和使使用用對(duì)對(duì)環(huán)環(huán)境境友友好好的的綠綠色色催催化化劑劑與與催催化化技技術(shù)術(shù)就就成成為為當(dāng)當(dāng)前前重重要的前沿?zé)狳c(diǎn)課題之一要的前沿?zé)狳c(diǎn)課題之一 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)酸堿定義、分類、表征酸堿定義、分類、表征 * *酸酸堿堿電電離離論論（（Arrhenius Arrhenius acid-acid-base conceptbase concept）） * *酸酸堿堿電電子子論論（（Lewis Lewis acid-base acid-base conceptconcept）） * *酸酸堿堿質(zhì)質(zhì)子子論論（（BrBr?nstednsted-Lowry -Lowry acid-base conceptacid-base concept）） 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)酸強(qiáng)度酸強(qiáng)度 對(duì)對(duì)質(zhì)質(zhì)子子酸酸是是指指給給出出質(zhì)質(zhì)子子的的能能力力，，對(duì)對(duì)路路易易斯斯酸酸是是指指接接受電子對(duì)的能力受電子對(duì)的能力 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)堿強(qiáng)度堿強(qiáng)度 對(duì)對(duì)質(zhì)質(zhì)子子堿堿是是指指其其吸吸附附酸酸以以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變成成共共軛軛堿堿的的能能力力，，對(duì)對(duì)路路易易斯斯堿堿是是指指其其給給出出電電子子對(duì)對(duì)以以吸吸附附酸酸的的能能力力，，常常用用堿堿強(qiáng)強(qiáng)度度函函數(shù)數(shù)H H- -表表征征 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)超超強(qiáng)強(qiáng)酸酸是是指指酸酸強(qiáng)強(qiáng)度度超超過過100% 100% H H2 2SOSO4 4的的酸酸強(qiáng)強(qiáng)度度的的酸酸性性物物質(zhì)質(zhì)。

因因?yàn)闉?00% 100% H H2 2SOSO4 4的的H H0 0=-11.93=-11.93，，所所以以，，H H0 0<-11.93<-11.93的的酸酸可可稱稱為為超超強(qiáng)強(qiáng)酸酸如如SbFSbF3 3-FSO-FSO3 3H H的的H H0 0<-20<-20，，酸酸強(qiáng)強(qiáng)度度為為100% 100% H H2 2SOSO4 4的的10108 8倍倍，，是是很很強(qiáng)強(qiáng)的液體超強(qiáng)酸的液體超強(qiáng)酸 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 超超強(qiáng)強(qiáng)堿堿定定義義為為強(qiáng)強(qiáng)度度比比中中性性物物質(zhì)質(zhì)的的H H0 0=7=7高高出出1919個(gè)個(gè)單單位位的的堿堿性性物物質(zhì)質(zhì)，，即即H H- ->26>26者者稱稱之之為為超超強(qiáng)強(qiáng)堿堿如如AlAl2 2O O3 3-NaOH-Na-NaOH-Na的的H H- -=37=37，，是很強(qiáng)的超強(qiáng)堿是很強(qiáng)的超強(qiáng)堿 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)酸堿催化劑（酸堿催化劑（acid-base catalystacid-base catalyst）） 因因物物質(zhì)質(zhì)的的酸酸堿堿性性質(zhì)質(zhì)而而起起催催化化作作用用的的催催化化劑劑。

有有液液體體酸酸堿堿催催化化劑劑和和固固體體酸酸堿堿催催化化劑劑按按酸酸堿堿的的性性質(zhì)質(zhì)可可分分為為: :質(zhì)質(zhì)子子酸酸堿堿( (亦亦稱稱布布朗朗斯斯臺(tái)臺(tái)德德酸酸堿堿，，簡簡稱稱B B酸酸、、B B堿堿) )催催化化劑劑和和路路易易斯斯酸酸堿堿( (簡簡稱稱L L酸、酸、L L堿堿) )催化劑催化劑 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 過過程程工工程程使使用用的的催催化化劑劑中中，，酸酸堿堿催催化化劑劑占占絕絕對(duì)對(duì)優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)，，特特別別是是硫硫酸酸、、鹽鹽酸酸、、磷磷酸酸、、氫氫氟氟酸酸、、三三氟氟化化硼硼、、三三氯氯化化鋁鋁等等均均相相酸酸性性催催化化劑劑，，占占70%70%以以上上在在烴烴類類異異構(gòu)構(gòu)化化、、烷烷基基化化、、歧歧化化、、酯酯化化、、酰?；?、、水水解解、、水水合合等等領(lǐng)領(lǐng)域域有有廣廣泛的應(yīng)用泛的應(yīng)用 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)固體酸堿催化劑固體酸堿催化劑 固固體體酸酸催催化化劑劑（（solid solid acid acid catalystcatalyst））催催化化功功能能來來源源于于固固體體表表面面上上存存在在的的酸酸性性位位的的催催化化劑劑。

如如膨膨潤潤士士、、天天然然沸沸石石和和合合成成分分子子篩篩、、氧氧化化鋁鋁、、硅硅鋁鋁膠膠、、陽陽離離子子交交換換樹樹脂脂，，以以及及一一些些金金屬屬的的硫硫酸酸鹽鹽( (如如NiSONiSO4 4、、CuSOCuSO4 4) )、、磷磷酸酸鹽鹽( (如如AlPOAlPO4 4、、BPOBPO4 4) )、、鹵鹵化化物物( (如如AlClAlCl3 3、、TiClTiCl3 3、、CuClCuCl2 2) )，，載載于于硅硅膠膠、、硅硅藻藻土土等等上上的的H H2 2SOSO4 4、、H H3 3POPO4 4、、H H3 3BOBO3 3等等無無機(jī)機(jī)酸酸用用于于催催化化裂裂化化、、催催化化重重整整、、加加氫氫裂裂化化、、異異構(gòu)構(gòu)化化、、甲甲苯苯歧歧化化、、醇醇類類脫水、烯烴水合等反應(yīng)過程脫水、烯烴水合等反應(yīng)過程 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)固體酸堿催化劑固體酸堿催化劑 超超強(qiáng)強(qiáng)酸酸固固體體催催化化劑劑是是用用超超強(qiáng)強(qiáng)酸酸處處理理固固體體載載體體而而制制得得的的一一般般用用于于制制備備固固體體超超強(qiáng)強(qiáng)酸酸的的載載體體有有非非金金屬屬氧氧化化物物、、金金屬屬氧氧化化物物、、離離子子交交換換樹樹脂脂和和雜雜多多酸酸等等，，通通常常的的制制備備方方法法是是真真空空浸浸漬漬、、焙焙燒燒。

應(yīng)應(yīng)用用最最多多的的是是各各類類酯化反應(yīng)酯化反應(yīng) 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)固體酸堿催化劑固體酸堿催化劑 固固體體堿堿催催化化劑劑（（solid solid base base catalystcatalyst））因因表表面面具具有有堿堿性性位位而而起起催催化化作作用用的的固固體體催催化化劑劑如如載載于于硅硅膠膠或或氧氧化化鋁鋁上上的的堿堿( (NaOHNaOH、、KOHKOH等等) )，，分分散散在在硅硅膠膠、、氧氧化化鋁鋁或或高高沸沸點(diǎn)點(diǎn)礦礦物物油油中中的的堿堿金金屬屬或或堿堿土土金金屬屬，，載載于于氧氧化化鋁鋁上上的的胺胺、、氨氨，，堿堿金金屬屬和和堿堿土土金金屬屬的的氧氧化化物物或或碳碳酸酸鹽鹽，，混混合合氧氧化化物物(SiO(SiO2 2·CaOCaO、、SiOSiO2 2·CrOCrO、、SiOSiO2 2·BaOBaO等等) )，，用用氨氨、、胺胺處處理理過過的的活活性性炭炭，，堿堿金金屬屬或或堿堿土土金金屬屬交交換換的的分分子子篩篩，，陰陰離離子子交交換換樹樹脂脂等等。

用用于縮合、異構(gòu)化、烷基化、聚合等反應(yīng)過程于縮合、異構(gòu)化、烷基化、聚合等反應(yīng)過程 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)雜多酸催化劑雜多酸催化劑 雜雜多多酸酸（（heteropolyacidheteropolyacid ））是是由由不不同同的的含含氧氧酸酸縮縮合合而而制制得得的的含含氧氧多多元元酸酸的的總總稱稱，，是是以以雜雜原原子子P P+5+5、、P P+3+3、、GeGe+4+4、、B B+3+3、、AsAs+5+5、、SiSi+4+4為為中中心心原原子子，，以以WOWO3 3、、MoOMoO3 3、、V V2 2O O5 5等等為為配配體體，，形形成成的的一一類類結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)單單元元為為四四面面體體，，八八面面體體，，少少數(shù)數(shù)為為二二十十面面體體的的化化合物合物 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)雜多酸催化劑雜多酸催化劑* *活性炭負(fù)載雜多酸活性炭負(fù)載雜多酸 * *SiOSiO2 2負(fù)載雜多酸負(fù)載雜多酸 * *MCM-41MCM-41分子篩負(fù)載雜多酸分子篩負(fù)載雜多酸 * *TiOTiO2 2負(fù)載雜多酸負(fù)載雜多酸 3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 分分子子篩篩作作為為催催化化劑劑屬屬于于固固體體酸酸類類催催化化劑劑，，無無毒毒、、無無味味、、可可再再生生、、無無污污染染，，是是一一類類理理想想的的環(huán)境友好的催化劑。

環(huán)境友好的催化劑3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 分分子子篩篩又又稱稱沸沸石石或或沸沸石石分分子子篩篩，，是是一一類類結(jié)結(jié)晶晶型型的的硅硅鋁鋁酸酸鹽鹽，，具具有有均均一一的的孔孔結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)而而能能在在分分子子水水平平篩篩分分物物質(zhì)質(zhì)最最早早使使用用的的分分子子篩篩是是天天然然沸沸石石，，主主要要用用于于氣氣體體的的吸吸附附分分離離自自然然界界有有豐豐富富的的沸沸石石礦礦，，但但含含雜雜質(zhì)質(zhì)較較多多，，分分離離提提純純困困難難而而不不適適宜宜作作催催化化劑劑，，用用作作催催化化劑劑的的主主要要是是A A、、X X、、Y Y、、M M等等類型的合成分子篩類型的合成分子篩 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)第第二二代代中中以以高高硅硅三三維維交交叉叉直直通通結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)為為代代表表，，型型號(hào)號(hào)以以ZSMZSM來來區(qū)區(qū)別別，，目目前前已已達(dá)達(dá)ZSM-35ZSM-35，，主主要要用用于于石石油油化化工工中中的的擇擇形形催催化化和和定定向向反反應(yīng)應(yīng)。

SilicaliteSilicalite和和ββ沸沸石石分分子子篩篩的的出出現(xiàn)現(xiàn)，，拓拓展展了了第第二二代代合合成成沸石分子篩的應(yīng)用領(lǐng)域沸石分子篩的應(yīng)用領(lǐng)域 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)第第三三代代沸沸石石分分子子篩篩是是非非硅硅、、鋁鋁骨骨架架的的磷磷酸酸鹽鹽系系列列分分子子篩篩，，最最簡簡單單的的是是磷磷酸酸鋁鋁分分子子篩篩，，以以APOAPO表表示示，，如如果果再再引引人人其其他他金金屬屬，，則則以以MeAPOMeAPO表表示示若若再再將將硅硅引引入入骨骨架架，，就就以以MeAPSOMeAPSO表表示示，，稱稱為為雜雜原子磷酸鹽分子篩原子磷酸鹽分子篩 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 沸沸石石分分子子篩篩作作為為催催化化劑劑，，廣廣泛泛用用于于催催化化裂裂化化、、芳芳烴烴烷烷基基化化、、歧歧化化、、異異構(gòu)構(gòu)化化、、芳芳構(gòu)構(gòu)化化、、加加氫氫、、脫脫氫氫、、聚聚合合、、水水合合以以及及烷烷基基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移等等石石油油加加工工和和石石油油化化學(xué)學(xué)工工業(yè)業(yè)。

在在精精細(xì)細(xì)有有機(jī)機(jī)合合成成中中，，主主要要是是用用于于醇醇類類化化合合物物、、醛醛類類化化合合物物、、酯酯類類化化合合物物、、酮酮類類化化合合物物、、醚醚類類化化合合物物、、酚酚類類化化合合物物、、胺胺類類和和吡吡啶啶類類化化合合物物、、硝硝基基化化合合物物、、肟肟類類化化合合物物、、腈腈類類化化合合物物、、烴烴類類鹵鹵代代物物、、含含硫硫化化合合物物的的合合成成，，雜雜環(huán)環(huán)化化合合物物的的乙乙酰?；砸约凹按叽呋跹趸捶磻?yīng)應(yīng)，，使使這這些些典典型型的的精精細(xì)細(xì)有有機(jī)機(jī)合合成成反反應(yīng)應(yīng)綠綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)用用B B、、P P、、BeBe、、GaGa、、TiTi等等元元素素取取代代分分子子篩篩骨骨架架中中SiSi原原子子而而構(gòu)構(gòu)成成的的雜雜原原子子分分子子篩篩，，例例如如在在純純硅硅分分子子篩篩骨骨架架中中引引入入TiTi構(gòu)構(gòu)成成的的TSTS型型分分子子篩篩，，是是很很好好的的定定向向氧氧化化催催化化劑劑，，對(duì)對(duì)有有機(jī)機(jī)物物選選擇擇性性氧氧化化具具有優(yōu)異的催化功能有優(yōu)異的催化功能。

3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 用用TSTS型型分分子子篩篩作作催催化化劑劑，，H H2 2O O2 2稀稀水水溶溶液液作作氧氧化化劑劑，，還還可可使使苯苯酚酚氧氧化化合合成成苯苯二二酚酚，，苯苯胺胺氧氧化化制制氧氧化化偶偶氮氮苯苯，，丙丙胺胺氧氧化化制制丙丙醛醛肟肟，，環(huán)環(huán)己己烷烷氧氧化化制制環(huán)環(huán)己己酮酮，，四四氫氫呋呋喃喃氧氧化化為為γγ—丁丁內(nèi)內(nèi)酯酯等等等等嚴(yán)嚴(yán)重重污污染染環(huán)環(huán)境境的的一一些些過過程程工工程程轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變成成原原子子經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性的的綠綠色色化化生產(chǎn)過程工程生產(chǎn)過程工程3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 在在催催化化過過程程生生產(chǎn)產(chǎn)的的有有機(jī)機(jī)化化學(xué)學(xué)品品中中，，催催化化選選擇擇氧氧化化生生產(chǎn)產(chǎn)的的產(chǎn)產(chǎn)品品約約占占25%25%。

氧氧化化反反應(yīng)應(yīng)大大多多采采用用氧氧氣氣或或空空氣氣在在氣氣相相中中進(jìn)進(jìn)行行，，如如甲甲醇醇在在負(fù)負(fù)載載銀銀催催化化劑劑上上氧氧化化制制甲醛，丙烯氨氧化制丙烯腈等甲醛，丙烯氨氧化制丙烯腈等 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 2020世世紀(jì)紀(jì)8080年年代代以以來來隨隨著著石石油油化化工工原原料料逐逐步步從從烯烯烴烴轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向資資源源豐豐富富的的天天然然氣氣和和飽飽和和烷烷烴烴，，烴烴類類選選擇擇氧氧化化發(fā)發(fā)展展迅迅速速，，大大都都采采用用烴烴與與空空氣氣( (或或氧氧氣氣) )共共進(jìn)進(jìn)料料模模式式在在流流化化床床反反應(yīng)應(yīng)器器內(nèi)內(nèi)反反應(yīng)應(yīng)反反應(yīng)應(yīng)物物在在流流化化床床中中返返混混嚴(yán)嚴(yán)重重，，加加之之選選擇擇氧氧化化的的目目標(biāo)標(biāo)產(chǎn)產(chǎn)物物大大多多是是在在熱熱力力學(xué)學(xué)上上不不穩(wěn)穩(wěn)定定的的中中間間化化合合物物，，在在反反應(yīng)應(yīng)條條件件下下很很容容易易進(jìn)進(jìn)一一步步深深度度氧氧化化為為COCO2 2和和水水，，其其選選擇擇性性是是各各類類催催化化反反應(yīng)應(yīng)中中最最低低的的，，不不僅僅造造成成資資源源浪浪費(fèi)費(fèi)和和環(huán)環(huán)境境污污染染，，而而且且給產(chǎn)品分離和純化帶來困難。

給產(chǎn)品分離和純化帶來困難 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)技術(shù)關(guān)鍵：技術(shù)關(guān)鍵： 控控制制氧氧化化反反應(yīng)應(yīng)深深度度，，提提高高目目的的產(chǎn)產(chǎn)物物的的選選擇擇性性始始終終是是烴烴類類選選擇擇氧氧化化研研究究中中最最具挑戰(zhàn)性的難題具挑戰(zhàn)性的難題 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 循環(huán)流化床循環(huán)流化床 反應(yīng)器反應(yīng)器 丁烷晶格氧氧化丁烷晶格氧氧化制順酐制順酐 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)由由于于晶晶格格氧氧氧氧化化具具有有潛潛在在的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，，已已成成為為選選擇擇氧氧化化研研究究中中的的前前沿沿工工業(yè)業(yè)上上重重要要的的鄰鄰二二甲甲苯苯氧氧化化制制苯苯酐酐、、丙丙烯烯和和丙丙烷烷氧氧化化制制丙丙烯烯腈腈均均可可進(jìn)進(jìn)行行晶晶格格氧氧氧氧化化反反應(yīng)應(yīng)的的探探索索關(guān)關(guān)于于晶晶格格氧氧氧氧化化的的研研究究與與開開發(fā)發(fā)，，一一方方面面要要根根據(jù)據(jù)不不同同的的烴烴類類氧氧化化反反應(yīng)應(yīng)，，開開發(fā)發(fā)選選擇擇性性好好、、載載氧氧能能力力強(qiáng)強(qiáng)、、耐耐磨磨強(qiáng)強(qiáng)度度好好的的新新催催化化材材料料；；另另一一方方面面要要根根據(jù)據(jù)催催化化劑劑的的反應(yīng)特點(diǎn)，開發(fā)相應(yīng)的反應(yīng)器及其工藝。

反應(yīng)特點(diǎn)，開發(fā)相應(yīng)的反應(yīng)器及其工藝 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)生生命命科科學(xué)學(xué)是是當(dāng)當(dāng)前前科科學(xué)學(xué)發(fā)發(fā)展展的的重重要要前前沿沿，，化化學(xué)學(xué)工工程程向向生生命命科科學(xué)學(xué)領(lǐng)領(lǐng)域域滲滲透透正正是是當(dāng)當(dāng)前前過過程程工工程程科科學(xué)學(xué)發(fā)發(fā)展展最最活活躍躍的的領(lǐng)領(lǐng)域域。

由由于于生生物物的的生生命命過過程程可可以以局局部部地地抗抗拒拒熵熵增增的的宇宇宙宙總總趨趨勢(shì)勢(shì)，，表表現(xiàn)現(xiàn)為為“反反熵熵”過過程程，，所所以以，，生生物物催催化化的的研研究究和和發(fā)發(fā)展展就就更更具具有有特特殊殊的的科科學(xué)學(xué)意意義義 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)生命科學(xué)主要與兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)有關(guān)生命科學(xué)主要與兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)有關(guān) 植物生命活動(dòng)：植物生命活動(dòng)： 動(dòng)物生命活動(dòng)：動(dòng)物生命活動(dòng)： 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑+ O23.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 這這兩兩個(gè)個(gè)過過程程及及其其它它重重要要的的生生命命化化學(xué)學(xué)過過程程都都是是在在生生物物催催化化劑劑——酶酶存存在在下下進(jìn)進(jìn)行行的的酶酶是是一一種種特特殊殊的的蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)，，對(duì)對(duì)化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)和和生生物物化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)有有催催化化作作用用，，但但與與化化學(xué)學(xué)催催化化劑劑不不同同，，酶酶的的催催化化效效率率比比化化學(xué)學(xué)催催化化高高得得多多，，一一般般是是化化學(xué)學(xué)催催化化的的10107 7倍倍，，甚甚至至可可達(dá)達(dá)10101414倍。

倍 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 由由于于酶酶具具有有生生物物活活性性，，其其本本身身就就是是蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)，，所所以以酶酶對(duì)對(duì)反反應(yīng)應(yīng)底底物物的的生生物物結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和立立體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)具具有有高高度度的的專專一一性性，，特特別別是是對(duì)對(duì)反反應(yīng)應(yīng)底底物物的的手手性性、、旋旋光光性性和和異異構(gòu)構(gòu)體體具具有有高高度度的的識(shí)識(shí)別別能能力力也也就就是是說說，，如如果果反反應(yīng)應(yīng)底底物物有有多多種種異異構(gòu)構(gòu)體體，，且且具具有有旋旋光光性性，，那那么么一一種種酶酶只只對(duì)對(duì)其其中中一一種種異異構(gòu)構(gòu)體體的的一一種種旋旋光光體體起催化作用起催化作用 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 目目前前已已發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的的酶酶有有幾幾千千種種，，可可以以在在條條件件溫溫和和、、設(shè)設(shè)備備簡簡單單、、選選擇擇性性好好、、副副反反應(yīng)應(yīng)少少、、產(chǎn)產(chǎn)品品性性質(zhì)質(zhì)優(yōu)優(yōu)良良、、環(huán)環(huán)境境友友好好的的條條件件下下生生產(chǎn)產(chǎn)多多種種化化學(xué)學(xué)品品已已開開發(fā)發(fā)成成功功從從葡葡萄萄糖糖酶酶催催化化反反應(yīng)應(yīng)制制造造苯苯醌醌、、1,3-1,3-丙丙二二醇醇、、乙乙醇醇、、丁丁二二醇醇、、乳酸、乳酸、1,2-1,2-苯二酚等多種產(chǎn)品。

苯二酚等多種產(chǎn)品 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 從從理理論論上上講講，，酶酶可可以以在在常常溫溫常常壓壓下下催催化化任任何何化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)但但是是酶酶催催化化劑劑的的催催化化活活性性對(duì)對(duì)體體系系的的物物理理和和化化學(xué)學(xué)因因素素特特別別敏敏感感，，體體系系的的酸酸堿堿性性，，體體系系的的溫溫度度、、壓壓力力、、某某些些金金屬屬離離子子對(duì)對(duì)酶酶的的催催化化活活性性有有決決定定性性影影響響這這反反映映了了酶酶催催化化劑劑的的不不穩(wěn)穩(wěn)定定性性和和易易變變性性，，給給酶酶催催化化反反應(yīng)應(yīng)的的控控制制帶帶來來很很大大困困難難另另外外，，酶酶的的提提取取和和純純化化，，酶酶的的固固定定化化等等，，也也是是一一項(xiàng)項(xiàng)技技術(shù)術(shù)難難度度較較高高的的工工作作，，這給酶催化劑的工業(yè)應(yīng)用帶來不少困難這給酶催化劑的工業(yè)應(yīng)用帶來不少困難 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 在在非非均均相相催催化化反反應(yīng)應(yīng)中中，，由由于于存存在在相相界界面面，，就就會(huì)會(huì)存存在在傳傳質(zhì)質(zhì)和和傳傳熱熱阻阻力力。

相相對(duì)對(duì)于于液液體體，，SCFSCF的的擴(kuò)擴(kuò)散散系系數(shù)數(shù)大大，，粘粘度度小小，，張張力力也也小小，，有有利利于于反反應(yīng)應(yīng)物物的的擴(kuò)擴(kuò)散散；；物物質(zhì)質(zhì)在在SCFSCF中中的的溶溶解解度度比比氣氣體體大大，，又又具具有有液液體體所所不不具具有有的的溶溶解解選選擇擇性性，，可可以以提提高高反反應(yīng)應(yīng)物物的的濃濃度度，，加速反應(yīng)加速反應(yīng) 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù) 特特別別是是SCFSCF可可以以與與一一些些氣氣體體如如H H2 2、、O O2 2等等任任意意混混合合，，使使得得氧氧化化和和氫氫化化反反應(yīng)應(yīng)加加快快，，并并易易于于控控制制相相對(duì)對(duì)氣氣體體而而言言，，SCFSCF具具有有很很高高的的熱熱導(dǎo)導(dǎo)率率，，因因此此對(duì)對(duì)于于放放熱熱的的氣氣相相反反應(yīng)應(yīng)來來說說，，在在SCFSCF體體系系中中，，將將有有利于及時(shí)排除熱量利于及時(shí)排除熱量 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)SCFSCF流流體體允允許許人人為為地地控控制制相相行行為為。

反反應(yīng)應(yīng)物物的的溶溶解解，，產(chǎn)產(chǎn)物物和和催催化化劑劑的的析析出出以以及及反反應(yīng)應(yīng)速速率率和和反反應(yīng)應(yīng)的的選選擇擇性性，，都都可可以以通通過過溫溫度度和和壓壓力的微小變化得以實(shí)現(xiàn)力的微小變化得以實(shí)現(xiàn) 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)非非均均相相催催化化劑劑失失活活的的主主要要原原因因是是催催化化劑劑表表面面積積炭炭、、結(jié)結(jié)焦焦，，活活性性中中心心中中毒毒，，活活性性組組分分、、載載體體燒燒結(jié)結(jié)等等利利用用SCFSCF優(yōu)優(yōu)異異的的溶溶解解能能力力可可抽抽提提出出催催化化劑劑表表面面上上的的積積炭炭、、結(jié)結(jié)焦焦和和毒毒物物，，使使催催化化劑劑恢恢復(fù)復(fù)活活性性，，延延長長催催化化劑劑的的使使用用壽壽命命在在易易于于失失活活的的Y Y型型分分子子篩篩催催化化的的苯苯烷烷基基化化反反應(yīng)應(yīng)中中，，當(dāng)當(dāng)反反應(yīng)應(yīng)在在液液相相進(jìn)進(jìn)行行時(shí)時(shí)，，催催化化劑劑活活性性經(jīng)經(jīng)過過l2hl2h后后明明顯下降，而在顯下降，而在SCFSCF相中，卻可以保持相中，卻可以保持55h55h 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)SCFSCF相相轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移催催化化和和SCFSCF酶酶催催化化過過程程將將為為非非均均相相催催化化提提供供環(huán)環(huán)境境友友好好的的新新途途徑徑。

由由于于SCFSCF的的特特殊殊性性質(zhì)質(zhì)，，使使其其在在烷烷基基化化反反應(yīng)應(yīng)、、氨氨基基化化反反應(yīng)應(yīng)、、裂裂解解反反應(yīng)應(yīng)、、酯酯化化反反應(yīng)應(yīng)、、費(fèi)費(fèi)托托反反應(yīng)應(yīng)、、加加氫氫反反應(yīng)應(yīng)、、異異構(gòu)構(gòu)化化反反應(yīng)應(yīng)以以及及氧氧化化反反應(yīng)應(yīng)等等非非均均相相催催化化反應(yīng)中有著廣泛的應(yīng)用反應(yīng)中有著廣泛的應(yīng)用 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.5.1 3.5.1 酸堿催化劑綠色化酸堿催化劑綠色化 3.5.2 3.5.2 分子篩催化劑分子篩催化劑 3.5.3 3.5.3 選擇性催化氧化選擇性催化氧化 3.5.4 3.5.4 生物催化劑生物催化劑 3.5.5 3.5.5 超臨界非均相催化超臨界非均相催化 3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.6.1 3.6.1 結(jié)晶分離新技術(shù)結(jié)晶分離新技術(shù)3.6.2 3.6.2 短程蒸餾技術(shù)短程蒸餾技術(shù)3.6.3 3.6.3 異構(gòu)體的綠色分離技術(shù)異構(gòu)體的綠色分離技術(shù)3.6.4 3.6.4 磁性分離技術(shù)磁性分離技術(shù)3.6.5 3.6.5 超聲結(jié)晶分離技術(shù)超聲結(jié)晶分離技術(shù)3.6.6 3.6.6 超臨界絡(luò)合萃取技術(shù)超臨界絡(luò)合萃取技術(shù)3.6.7 3.6.7 反膠團(tuán)萃取技術(shù)反膠團(tuán)萃取技術(shù)3.6.8 3.6.8 新型親和分離技術(shù)新型親和分離技術(shù)3.6.9 3.6.9 納濾膜分離技術(shù)納濾膜分離技術(shù)3.6.10 3.6.10 微波萃取技術(shù)微波萃取技術(shù)3.6.11 3.6.11 磁穩(wěn)流化床分離技術(shù)磁穩(wěn)流化床分離技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 非非傳傳統(tǒng)統(tǒng)過過程程是是指指采采用用超超臨臨界界、、超超聲聲波波、、超超短短接接觸觸、、等等離離子子體體、、微微波波、、輻輻射射、、光光電電磁磁能能、、非非定定態(tài)態(tài)等等極極端端操操作作條條件件去去完完成常規(guī)條件下難以進(jìn)行的生產(chǎn)過程。

成常規(guī)條件下難以進(jìn)行的生產(chǎn)過程 本本節(jié)節(jié)介介紹紹等等離離子子體體、、微微波波、、輻輻射射、、非定態(tài)等非傳統(tǒng)的綠色技術(shù)非定態(tài)等非傳統(tǒng)的綠色技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 等等離離子子體體是是電電離離狀狀態(tài)態(tài)的的氣氣體體物物質(zhì)質(zhì)，，由由電電子子、、離離子子、、原原子子、、分分子子或或自自由由基基等等粒粒子子組組成成的的非非凝凝聚聚體體系系，，具具有有宏宏觀觀尺尺度度內(nèi)內(nèi)的的電電中中性性與與高高導(dǎo)導(dǎo)電電性性。

與與物物質(zhì)質(zhì)的的固固態(tài)態(tài)、、液液態(tài)態(tài)、、氣氣態(tài)態(tài)并并列列，，被被稱稱為為物物質(zhì)質(zhì)存存在在的的第第四態(tài) 3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 等等離離子子體體是是由由最最清清潔潔的的高高能能粒粒子子組組成成，，不不會(huì)會(huì)造造成成環(huán)環(huán)境境污污染染，，對(duì)對(duì)生生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)無無不不良良影影響響，，加加上上等等離離子子體體反反應(yīng)應(yīng)速速度度快快，，反反應(yīng)應(yīng)完完全全，，使使原原料料的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率大大大大提提高高，，有有可可能能實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)原原子子經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)反反應(yīng)應(yīng)等等離離子子體體中中的的離離子子、、電電子子、、激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)原原子子、、分分子子及及自自由由基基都都是是極極活活潑潑的的反反應(yīng)應(yīng)性性物物種種，，使使通通常常條條件件下下難難以以進(jìn)進(jìn)行行或或速速度度很很慢慢的的反反應(yīng)應(yīng)變變得得十十分分快快速速，，尤尤其其有有利利于于難消解污染物的處理難消解污染物的處理3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程根根據(jù)據(jù)等等離離子子體體的的能能量量狀狀態(tài)態(tài)、、氣氣體體溫溫度度和粒子密度，等離子體可分為：和粒子密度，等離子體可分為：# #高溫等離子體（氣體溫度高溫等離子體（氣體溫度10104 4K K）） * *平衡等離子體平衡等離子體( (或熱等離子體或熱等離子體) ) * *非平衡等離子體非平衡等離子體( (或冷等離子體或冷等離子體) ) # #低溫等離子體（氣體溫度低溫等離子體（氣體溫度10104 4K K））3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 應(yīng)用應(yīng)用 ① ①甲烷等離子體化學(xué)轉(zhuǎn)化過程甲烷等離子體化學(xué)轉(zhuǎn)化過程 等等離離子子體體甲甲烷烷轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化制制合合成成氣氣主主要要有有等等離離子子體體甲甲烷烷部部分分氧氧化化和和等等離離子子體體甲甲烷烷COCO2 2重重整整兩個(gè)反應(yīng)途徑。

兩個(gè)反應(yīng)途徑 甲烷氧化制甲醇在熱力學(xué)上是可行的甲烷氧化制甲醇在熱力學(xué)上是可行的 等等離離子子體體甲甲烷烷轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化正正在在被被證證明明是是一一種種工工藝藝簡簡單單、、設(shè)設(shè)備備小小、、不不要要求求規(guī)規(guī)模模效效益益、、原原料料利利用率高、投資少、無污染、高效的合成方法用率高、投資少、無污染、高效的合成方法 3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 ②②分子篩催化中的等離子體技術(shù)分子篩催化中的等離子體技術(shù) 沸沸石石分分子子篩篩具具有有很很強(qiáng)強(qiáng)的的固固體體酸酸性性、、擇擇形形選選擇擇性性以以及及陰陰陽陽離離子子之之間間形形成成的的靜靜電電場(chǎng)場(chǎng)，，在在催催化化領(lǐng)領(lǐng)域域的的應(yīng)應(yīng)用用發(fā)發(fā)展展極極為為迅迅速速利利用用等等離離子子體體的的獨(dú)獨(dú)特特性性能能對(duì)對(duì)分分子子篩篩制制備備、、活活化化、、再再生生處處理理以以及及等等離離子子體體增增強(qiáng)強(qiáng)分分子子篩篩改改性性的的研究相當(dāng)活躍研究相當(dāng)活躍 等等離離子子體體技技術(shù)術(shù)制制備備分分子子篩篩負(fù)負(fù)載載金金屬屬催催化化劑劑，，具具有有金金屬屬分分散散度度高高、、處處理理時(shí)時(shí)間間短短、、能能耗耗少少、、溫溫度度低低、、不不破破壞壞分分子子篩篩骨骨架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)等特點(diǎn)。

等特點(diǎn) 3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 ③ ③高分子材料等離子體表面改性高分子材料等離子體表面改性 高高分分子子領(lǐng)領(lǐng)域域中中應(yīng)應(yīng)用用的的等等離離子子體體表表面面處處理理技技術(shù)術(shù)，，是是指指利利用用非非聚聚合合性性氣氣體體( (如如ArAr、、N N2 2、、COCO、、NHNH3 3、、O O2 2、、H H2 2等等) )等等離離子子體體與與高高分分子子材材料料表表面面相相互互作作用用，，使使在在表表面面上上形形成成新新的的官官能能團(tuán)團(tuán)和和改改變變高高分分子子鏈鏈結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，以以改改善善親親( (疏疏) )水水性性、、粘粘接接性性、、表表面面電電學(xué)學(xué)性性能能、、光光學(xué)學(xué)性性能能、、生生物物相相容容性性等等參參與與表表面面反反應(yīng)應(yīng)的的活活性性種種有有激激發(fā)發(fā)態(tài)態(tài)分分子、離子、自由基及紫外輻射光子子、離子、自由基及紫外輻射光子 3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 ④④等離子引發(fā)接枝聚合等離子引發(fā)接枝聚合 等等離離子子體體引引發(fā)發(fā)聚聚合合是是指指利利用用等等離離子子體體產(chǎn)產(chǎn)生生的的活活性性物物種種引引發(fā)發(fā)特特定定單單體體聚聚合合的的一一種種新新的的聚聚合合方方法法，，分分為為引引發(fā)發(fā)本本體體、、溶溶液液、、乳乳液液、、懸懸浮浮聚聚合合和和引引發(fā)發(fā)單單體體在在其其他他被被處處理理材材料料的的表表面面進(jìn)進(jìn)行行接接枝枝聚聚合合兩兩大大類類型。

型 3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 微微波波作作為為一一種種高高效效、、節(jié)節(jié)能能、、方方便便、、節(jié)節(jié)時(shí)時(shí)的的特特殊殊加加熱熱能能源源廣廣泛泛應(yīng)應(yīng)用用于于食食品品、、材材料料、、化化工工等等領(lǐng)領(lǐng)域域在在食食品品加加熱熱、、滅滅酶酶、、焙焙烤烤、、解解凍凍、、膨膨化化和和殺殺菌菌消消毒毒等等加加工工過過程程都都有有應(yīng)應(yīng)用用。

應(yīng)應(yīng)用用在在化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)、、化化學(xué)學(xué)分分析析和和環(huán)環(huán)境境保保護(hù)護(hù)等等領(lǐng)領(lǐng)域域，，表表現(xiàn)現(xiàn)出出節(jié)節(jié)省省能能源源和和時(shí)時(shí)間間、、簡簡化化操操作作程程序序、、減減少少有有機(jī)機(jī)溶溶劑劑使使用用、、提提高高反反應(yīng)應(yīng)速速率率和和顯顯著著降降低低化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生生的的廢廢棄棄物物對(duì)對(duì)環(huán)環(huán)境境造成的危害等優(yōu)點(diǎn)造成的危害等優(yōu)點(diǎn) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程微微波波作作用用到到物物質(zhì)質(zhì)上上，，可可能能產(chǎn)產(chǎn)生生電電子子極極化化、、原原子子極極化化、、界界面面極極化化及及偶偶極極轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向極極化化，，其其中中偶偶極極轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向極極化化對(duì)對(duì)物物質(zhì)質(zhì)的的加加熱起主要作用熱起主要作用 由由于于微微波波產(chǎn)產(chǎn)生生的的交交變變電電場(chǎng)場(chǎng)以以每每秒秒高高達(dá)達(dá)數(shù)數(shù)億億次次的的高高速速變變向向，，偶偶極極轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向極極化化不不具具備備迅迅速速跟跟上上交交變變電電場(chǎng)場(chǎng)的的能能力力而而滯滯后后于于電電場(chǎng)場(chǎng)，，從從而而導(dǎo)導(dǎo)致致材材料料內(nèi)內(nèi)部部功功率率耗耗散散，，一一部部分分微微波波能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為熱熱能能，，使物質(zhì)本身加熱升溫使物質(zhì)本身加熱升溫 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 微微波波場(chǎng)場(chǎng)中中的的液液相相有有機(jī)機(jī)合合成成反反應(yīng)應(yīng)，，選選擇擇合合適適溶溶劑劑作作為為微微波波傳傳遞遞介介質(zhì)質(zhì)是是關(guān)關(guān)鍵鍵。

乙乙酸酸、、丙丙酮酮、、低低碳碳醇醇、、乙乙酸酸丁丁酯酯等等極極性性溶溶劑劑吸吸收收微微波波能能力力較較強(qiáng)強(qiáng)，，可可用用作作微微波波場(chǎng)場(chǎng)中中反反應(yīng)應(yīng)溶溶劑劑；；環(huán)環(huán)已已烷烷、、乙乙醚醚、、苯苯等等非非極極性性溶溶劑劑不不能能直直接接吸吸收收微微波波能能，，但但若若加加入入少少量量極極性性溶溶劑劑可可提提高高其其吸吸收收微微波波的的能能力力，，也也可可作作為為反反應(yīng)應(yīng)溶溶劑劑；；有有些些反反應(yīng)應(yīng)物物本本身身即即可可作作為為反反應(yīng)應(yīng)溶溶劑劑在在微微波波場(chǎng)場(chǎng)中中進(jìn)進(jìn)行行氧氧化化、、重重排排、、縮縮合合等等液液相相有有機(jī)機(jī)合合成成反反應(yīng)應(yīng)，，往往往往能能收收到到加加快快速速度度、、提提高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率的效果化率的效果3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程微波場(chǎng)中的化學(xué)合成實(shí)例微波場(chǎng)中的化學(xué)合成實(shí)例* *選擇性地合成光學(xué)活性物質(zhì)選擇性地合成光學(xué)活性物質(zhì) * *合合成成吡吡咯咯、、喹喹啉啉、、噻噻吩吩等等雜雜環(huán)環(huán)化化合合物物及其衍生物及其衍生物 * *無溶劑反應(yīng)無溶劑反應(yīng) * *淀粉水解制葡萄糖淀粉水解制葡萄糖 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程微微波波等等離離子子體體化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)是是將將微微波波能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換為為氣氣體體分分子子的的內(nèi)內(nèi)能能，，使使之之激激發(fā)發(fā)、、離離解解、、電離成活性物種，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

電離成活性物種，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)微微波波等等離離子子體體為為無無極極放放電電，，可可獲獲得得純純凈凈的的等等離離子子體體且且密密度度較較高高；；可可使使反反應(yīng)應(yīng)在在熱熱力力學(xué)學(xué)非非平平衡衡態(tài)態(tài)下下進(jìn)進(jìn)行行，，克克服服熱熱力力學(xué)學(xué)與動(dòng)力學(xué)因素的相互制約等與動(dòng)力學(xué)因素的相互制約等 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 等等離離子子體體空空間間富富集集有有常常規(guī)規(guī)“三三態(tài)態(tài)”下下不不易易獲獲得得的的活活性性物物種種，，即即便便在在非非平平衡衡條條件件下下，，高高能能電電子子( (約約l l～～lOeVlOeV，，若若折折算算成成溫溫度度，，leVleV相相當(dāng)當(dāng)于于1160011600K)K)也也能能與與分分子子( (原原子子) )進(jìn)進(jìn)行行非非彈彈性性碰碰撞撞，，有有效效地地促促進(jìn)進(jìn)分分子子( (原原子子) )的的激激發(fā)發(fā)、、離離解解與與電電離離，，激激活活高高能量水平的化學(xué)反應(yīng)能量水平的化學(xué)反應(yīng) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程* *等離子體催化反應(yīng)等離子體催化反應(yīng) * *等離子體化學(xué)氣相沉積等離子體化學(xué)氣相沉積 A(A(氣氣)+)+B(B(氣氣)→)→C(C(固固)+)+D(D(氣氣) ) * *等離子體表面改性等離子體表面改性 A(A(固固)+)+B(B(氣氣) → ) → C(C(固固) )* *等離子體刻蝕等離子體刻蝕A(A(固固)+)+B(B(氣氣) → ) → C(C(氣氣) )3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程輻輻射射主主要要指指電電子子束束、、離離子子束束、、 射射線線、、中中子子束束、、紫紫外外線線等等，，這這些些射射線線或或粒粒子子流流均均是是高高能能量量的的物物質(zhì)質(zhì)，，當(dāng)當(dāng)它它們們與與被被加加工工的的物物質(zhì)質(zhì)碰碰撞撞時(shí)時(shí)，，釋釋放放能能量量并并轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移給給物物質(zhì)質(zhì)中中的的分分子子、、原原子子，，使使物物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化。

質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程輻輻射射技技術(shù)術(shù)的的最最大大特特點(diǎn)點(diǎn)是是在在常常溫溫下下就就能能引引發(fā)發(fā)一一些些必必須須在在高高溫溫高高壓壓下下才才能能進(jìn)進(jìn)行行的的化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)，，而而且且這這些些射射線線是是以以能能量量形形式式參參加加反反應(yīng)應(yīng)，，是是目目前前世世界界上上最最清清潔潔的的反反應(yīng)應(yīng)物物因因此此，，輻輻射射技技術(shù)術(shù)作作為為一一種種綠綠色色化化高高新新技技術(shù)術(shù)，，在在國國際際上上越來越受到重視越來越受到重視 目目前前研研究究最最多多的的是是聚聚合合、、接接枝枝、、固固化化、、降降解解、、交聯(lián)等高分子材料在射線作用下的變化交聯(lián)等高分子材料在射線作用下的變化 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程* *輻射聚合與固化輻射聚合與固化 * *輻射交聯(lián)和降解輻射交聯(lián)和降解 * *輻射接枝與復(fù)合技術(shù)輻射接枝與復(fù)合技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程采采用用輻輻射射技技術(shù)術(shù)，，可可以以將將有有機(jī)機(jī)原原料料和和無無機(jī)機(jī)原原料料進(jìn)進(jìn)行行復(fù)復(fù)合合反反應(yīng)應(yīng)，，生生成成特特殊殊的的復(fù)復(fù)合合材材料料，，如如“塑塑木木合合金金”就就是是將將木木材材先先預(yù)預(yù)處處理理，，再再用用甲甲基基丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯和和( (或或) )苯苯乙乙烯烯浸浸漬漬后后經(jīng)經(jīng)輻輻射射處處理理而而成成的的新新型型復(fù)復(fù)合合材材料料，，這這種種材材料料堅(jiān)堅(jiān)硬硬，，不不易易變變形形，，機(jī)機(jī)械械性性能能好好，，適適合合于各種特殊用途于各種特殊用途 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程將將玻玻璃璃纖纖維維、、碳碳纖纖維維與與活活性性樹樹脂脂在在輻輻射射線線作作用用下下復(fù)復(fù)合合，，生生產(chǎn)產(chǎn)特特種種玻玻璃璃鋼鋼。

采采用用輻輻射射技技術(shù)術(shù)制制成成的的“混混凝凝土土- -塑塑料料”復(fù)復(fù)合合材材料料，，具具有有良良好好的的耐耐酸酸堿堿特特性性，，同同時(shí)時(shí)在在耐耐水水性性、、耐耐氣氣候候性性、、機(jī)機(jī)械械性性能能等等方方面面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)優(yōu)于于普普通通混混凝凝土土，，是是理理想想的的高高檔檔建建筑筑材材料料輻輻射射技技術(shù)術(shù)還還可可用用于于制制備備“無無機(jī)機(jī)粉粉末末- -塑塑料料”復(fù)復(fù)合合材材料料、、“金金屬屬粉粉末末- -塑塑料料”復(fù)復(fù)合材料等新型材料合材料等新型材料 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程通通常常把把頻頻率率為為2 2×10104 4HzHz～～10109 9HzHz的的聲聲波波叫叫做做超超聲聲波波。

它它是是由由一一系系列列疏疏密密相相間間的的縱縱波波構(gòu)構(gòu)成成的的，，并并通通過過媒媒質(zhì)質(zhì)向向四四周周傳傳播播超超聲聲波波作作為為一一種種波波動(dòng)動(dòng)形形式式，，可可作作為為探探測(cè)測(cè)與與負(fù)負(fù)載載信信息息的的載載體體或或媒媒介介；；作作為為一一種種能能量量形形式式，，當(dāng)當(dāng)強(qiáng)強(qiáng)度度超超過過一一定定值值時(shí)時(shí)，，就就可可以以通通過過它它與與傳傳聲聲媒媒質(zhì)質(zhì)的的相相互互作作用用，，去去影影響響、、改改變變甚甚至破壞后者的狀態(tài)、性質(zhì)及結(jié)構(gòu)至破壞后者的狀態(tài)、性質(zhì)及結(jié)構(gòu) 3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程當(dāng)當(dāng)超超聲聲波波能能量量足足夠夠高高時(shí)時(shí)，，就就會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生“超超聲聲空空化化”現(xiàn)現(xiàn)象象空空化化氣氣泡泡的的壽壽命命約約0.10.1μs s，，爆爆炸炸時(shí)時(shí)釋釋放放出出巨巨大大的的能能量量，，并并產(chǎn)產(chǎn)生生速速度度約約1111OmOm·s s-1-1、、具具有有強(qiáng)強(qiáng)烈烈沖沖擊擊力力的的微微射射流流，，使使碰碰撞撞密密度度高高達(dá)達(dá)1.51.5kgkg·cmcm-2-2空空化化氣氣泡泡在在爆爆炸炸的的瞬瞬間間產(chǎn)產(chǎn)生生約約40004000K K和和l00MPal00MPa的的局局部部高高溫溫高高壓壓環(huán)環(huán)境境，，冷冷卻卻速速度度可可達(dá)達(dá)1 1O O9 9K K·s s-1-1。

3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程超超聲聲足足以以使使有有機(jī)機(jī)物物在在空空化化氣氣泡泡內(nèi)內(nèi)發(fā)發(fā)生生化化學(xué)學(xué)鍵鍵斷斷裂裂、、水水相相燃燃燒燒或或熱熱分分解解，，促促進(jìn)進(jìn)非非均均相相界界面面間間的的擾擾動(dòng)動(dòng)和和相相界界面面更更新新，，加加速速界界面面間間的的傳傳質(zhì)質(zhì)和和傳傳熱熱過過程程化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)和和物物理理過過程程的的超超聲聲強(qiáng)強(qiáng)化化作作用用主主要要是是由由于于液液體體的的超超聲聲空空化化產(chǎn)生的能量效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)引起的產(chǎn)生的能量效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)引起的 3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程* *超聲催化超聲催化 * *超聲波在納米材料制備中的應(yīng)用超聲波在納米材料制備中的應(yīng)用 * *水體中有機(jī)污染物的超聲降解技術(shù)水體中有機(jī)污染物的超聲降解技術(shù) 3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程超超聲聲輻輻射射降降解解水水體體中中有有機(jī)機(jī)污污染染物物的的研研究究，，尚尚處處于于探探索索階階段段，，要要使使其其發(fā)發(fā)展展成成為為一一項(xiàng)項(xiàng)成成熟熟的的水水處處理理技技術(shù)術(shù)，，還還有有許許多多問問題題亟亟待待解解決決。

相相信信在在聲聲學(xué)學(xué)、、化化學(xué)學(xué)化化工工及及水水處處理理等等各各方方面面學(xué)學(xué)者者的的共共同同努努力力下下，，這這一一集集高高級(jí)級(jí)氧氧化化、、燃燃燒燒、、超超臨臨界界水水氧氧化化等等多多種種水水處處理理技技術(shù)術(shù)特特點(diǎn)點(diǎn)為為一一身身，，且且使使用用條條件件溫溫和和、、操操作作簡簡單單方方便便，，可可單單獨(dú)獨(dú)或或與與其其他他水水處處理理技技術(shù)術(shù)聯(lián)聯(lián)合合使使用用的的新新型型水水處處理理技技術(shù)術(shù)，，必必將將發(fā)揮出巨大的潛力發(fā)揮出巨大的潛力 3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程 用用于于放放熱熱反反應(yīng)應(yīng)的的流流向向變變換換非非定定態(tài)態(tài)反反應(yīng)應(yīng)技技術(shù)術(shù)己己經(jīng)經(jīng)用用于于有有色色金金屬屬冶冶煉煉、、煙煙氣氣制制硫硫酸酸、、清清除除工工業(yè)業(yè)廢廢氣氣中中的的揮揮發(fā)發(fā)性性有有機(jī)機(jī)物物( (VOCVOCs s) )、、NONOx x的的氨氨還還原原等等，，具有廣闊的應(yīng)用前景。

具有廣闊的應(yīng)用前景 3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程李李成成岳岳等等在在低低濃濃度度S0S02 2 (≥0.53%(≥0.53%，，摩摩爾爾 分分 數(shù)數(shù) ) ) 氧氧 化化 、、 低低 濃濃 度度COCOx x(≥0.35%(≥0.35%，，摩摩爾爾分分?jǐn)?shù)數(shù)) )加加氫氫合合成成甲甲 醇醇 和和 清清 除除 工工 業(yè)業(yè) 廢廢 氣氣 中中VOCVOCs s(≥5(≥5×1010-4-4) )等等方方面面利利用用這這一一反反應(yīng)應(yīng)技技術(shù)術(shù)的的思思想想，，實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室研研究究、、模模型型化研究和中試開發(fā)取得的主要成果化研究和中試開發(fā)取得的主要成果 3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程與與傳傳統(tǒng)統(tǒng)反反應(yīng)應(yīng)技技術(shù)術(shù)相相比比，，非非定定態(tài)態(tài)反反應(yīng)應(yīng)技技術(shù)術(shù)流流程程集集成成度度更更高高、、自自熱熱操操作作區(qū)區(qū)更更寬寬、、熱熱回回收收效效率率更更高高、、熱熱回回收收成成本本更更低低、、更更適適于于可可逆逆放放熱熱反應(yīng) 3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程① ① 流程集成度更高流程集成度更高 ② ② 熱回收效率更高熱回收效率更高 ③ ③ 熱回收成本更低熱回收成本更低 ④④自熱操作區(qū)更寬自熱操作區(qū)更寬 ⑤ ⑤ 更適于可逆放熱反應(yīng)更適于可逆放熱反應(yīng) 3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.7.1 3.7.1 等離子體技術(shù)等離子體技術(shù) 3.7.2 3.7.2 微波技術(shù)微波技術(shù) 3.7.3 3.7.3 微波等離子體技術(shù)微波等離子體技術(shù) 3.7.4 3.7.4 輻射技術(shù)輻射技術(shù)3.7.5 3.7.5 超聲技術(shù)超聲技術(shù)3.7.6 3.7.6 非定態(tài)反應(yīng)技術(shù)非定態(tài)反應(yīng)技術(shù) 3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化 3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化化化肥肥、、農(nóng)農(nóng)藥藥、、塑塑料料、、橡橡膠膠、、合合成成纖纖維維、、洗洗滌滌劑劑、、化化妝妝品品、、添添加加劑劑、、燃燃料料、、水水處處理理劑劑、、粘粘合合劑劑、、涂涂料料等等等等化化工工產(chǎn)產(chǎn)品品對(duì)對(duì)人人類類社社會(huì)會(huì)的的進(jìn)進(jìn)步步和和生生活活質(zhì)質(zhì)量量的的提提高高做做出出了了巨巨大大貢貢獻(xiàn)獻(xiàn)，，但但同同時(shí)時(shí)也也對(duì)對(duì)人人類類的的生生存存環(huán)環(huán)境境造造成成了了危危害害。

迫迫切切需需要要開開發(fā)發(fā)出出對(duì)對(duì)人人類類和和環(huán)環(huán)境無害的綠色化工產(chǎn)品境無害的綠色化工產(chǎn)品  3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化“綠綠色色”象象征征著著自自然然、、生生命命、、健健康康、、舒舒適適和和活活力力，，使使人人回回歸歸自自然然的的顏顏色色在在面面對(duì)對(duì)環(huán)環(huán)境境污污染染時(shí)時(shí)，，被被選選擇擇為為無無污污染染、、無無公公害害和和環(huán)環(huán)境境保保護(hù)護(hù)的的代代名名詞詞綠綠色色化化學(xué)學(xué)產(chǎn)產(chǎn)品品應(yīng)應(yīng)該該對(duì)對(duì)人人類類健健康康和和環(huán)環(huán)境境無無毒毒害害，，這這是是對(duì)對(duì)一一個(gè)個(gè)綠綠色色化化學(xué)學(xué)產(chǎn)產(chǎn)品品最最起起碼碼的的要要求求當(dāng)當(dāng)產(chǎn)產(chǎn)品品的的原原始始功功能能完完成成后后，，它它不不應(yīng)應(yīng)該該原原封封不不動(dòng)動(dòng)地地留留在在環(huán)環(huán)境境中中，，而而是是以以降降解解產(chǎn)產(chǎn)物物的的形形式式，，或或是是作作為為產(chǎn)產(chǎn)品品的的原原料料循循環(huán)環(huán)，，或或是是作作為為無無毒毒的的物物質(zhì)質(zhì)留留在在環(huán)環(huán)境境中中這這就就要要求求在在綠綠色色化化工工產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品功能與環(huán)境影響并重產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品功能與環(huán)境影響并重  3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化美美國國“總總統(tǒng)統(tǒng)綠綠色色化化學(xué)學(xué)挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)獎(jiǎng)獎(jiǎng)”的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)更更安安全全化化學(xué)學(xué)品品獎(jiǎng)獎(jiǎng)，，更更是是體體現(xiàn)現(xiàn)了了這這一一領(lǐng)領(lǐng)域域具具有有最最高高水水平平的的最最新成就。

新成就  3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化3.8.1 新型海運(yùn)涂料新型海運(yùn)涂料3.8.2 新型抗菌劑新型抗菌劑 3.8.3 新型化學(xué)殺蟲劑新型化學(xué)殺蟲劑3.8.4 新型白蟻誘殺劑新型白蟻誘殺劑3.8.5 綠色表面活性劑綠色表面活性劑3 綠色過程工程基礎(chǔ)3.1 3.1 原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)3.2 3.2 原料綠色化與生物質(zhì)資源原料綠色化與生物質(zhì)資源3.3 3.3 溶劑綠色化溶劑綠色化3.4 3.4 能源綠色化能源綠色化3.5 3.5 綠色催化劑與催化技術(shù)綠色催化劑與催化技術(shù)3.6 3.6 分離過程綠色化分離過程綠色化3.7 3.7 非傳統(tǒng)過程非傳統(tǒng)過程3.8 3.8 產(chǎn)品綠色化產(chǎn)品綠色化綠色過程工程綠色過程工程 Green Process Engineering 1 緒 論 2綠色過程工程與可持續(xù)發(fā)展 3 綠色過程工程基礎(chǔ)4過程工程綠色化模式 5過程工程生態(tài)學(xué)6過程強(qiáng)化與設(shè)備微型化 7過程系統(tǒng)工程 。