绿色工艺的设计

三废的处理过程不应产生新的污染，这样才能实现减少或消除污染。更有实际意义的是绿色工艺的设计。化学工作者正是在探索污染物的防治、转化、处理及综合利用的途径，积极改革旧工艺，探寻无污染或低排放的“绿色”新工艺中发挥着重要作用。例如有机化学家在有机合成工业中，提出对合成途径原子利用率和 E－因子的分析和估价，以此综合考虑对原料的选取、能量的耗损、以及废料的环境商值 EQ 等，探索新的合成工艺①。

E－因子定义为每生产 1kg 期望产品的同时产生的废物的量，即 E－因子

=废料质量/产品质量。表 5－3 列出了不同生产部门生产中环境所能接受的 E

－因子的大小。

表 5 － 3 不同化工生产部门的 E －因子

从表中可看到，精细化工（如染料）和制药工业的 E－因子较大，主要废料是在纯化产品的反应过程中产生的无机盐。一般步骤多废料就多。因此， 减少合成步骤、无机盐的形成，即开发无盐生产工艺，可减少废料向环境的排放。

环境商值 EQ 是综合考虑废物的排放量和废物在环境中的毒性行为，用以评价各种合成方法相对于环境的好坏。环境商 EQ=E×Q。式中 E 即为 E－因子， Q 为根据废物在环境中的行为给出的对环境不友好度，例如，无害的 NaCl 和(NH4)2SO4 若Q 定为1，则有害重金属离子的盐类基于其毒性大小，其Q 为100～ 1000。环境商值愈大，废物对环境的污染愈严重，因此 EQ 值的大小是化学工程师衡量或选择合理生产工艺的重要因素。

要降低 EQ 值，意味着要减少生产工艺过程中废物的排放量，就是要提高合成工艺中的原子利用率。原子利用率定义为：

为此，要选择合适的途径，提高原子利用率。除理论产率外，还需考虑和比较不同途径的原子利用率，这是有关生产过程对环境产生的潜在影响的又一评价标准。下面给出了环氧乙烷（C2H4O）生产中，经典工艺和新工艺（一步催化反应）不同原子利用率的比较。经典工艺的原子利用率为 25%，新的一步催化法则为 100%，即理论上没有废物产生。