Kaasaegses tööstuses on metalli pinna töötlemine oluline samm jõudluse parandamisel, kasutusaja pikendamisel ja metallimaterjalide välimuse suurendamisel. Traditsioonilised metalli pinna töötlemise protsessid, näiteks need, mis kasutavad tugevalt raskemetalle ja lenduvaid orgaanilisi lahusteid, kujutavad endast tõsist ohtu keskkonnale ja inimeste tervisele. Ülemaailmse keskkonnateadlikkuse ja üha rangemate keskkonnaeeskirjade pideva parandamise tõttu seisab metalli pinna töötlemise tööstus enneolematu transformatsioonisurvega ning rohelised keemilised protsessid on kujunenud uueks suundumuseks tööstuse arengus.
Traditsiooniliste metalli pinna töötlemise protsesside keskkonnaprobleemid
Traditsioonilisi metalli pinna töötlemise protsesse, näiteks heksavalentset kroomi passiivset passiivsust elektroplaadimisel, kasutatakse laialdaselt metallide korrosioonikindluse parandamiseks. Kuid kuusvalentne kroom on tugev kantserogeen ning selle reovesi ja heitgaasiheide on keskkonnale ja inimeste tervisele suurt kahju. Värvimisprotsessis sisaldab suur arv orgaaniliste lahustipõhiseid katteid lenduvaid orgaanilisi ühendeid (VOC), mis võivad lendumisprotsessi ajal moodustada fotokeemilist sudu, reostada atmosfääri keskkonda ja kahjustada ka operaatorite hingamissüsteemi. Lisaks võib traditsiooniliste protsesside poolt tekkivate jäätmete ja reovee suur hulk, kui neid ei töödelda, põhjustada pinnase ja veereostust ning häirida ökoloogilist tasakaalu.
Rohelise keemiatehnoloogia arengu taust
Keskkonnaeeskirjade pideva karmistusega, näiteks ELi reguleerimisel kemikaalide registreerimise, hindamise, lubamise ja piiramise kohta, on metalli pinna töötlemise tööstuses saasteainete heitkogustele kehtestatud ranged piirangud. Kui ettevõtted ei muuda protsesside parandamist, seisavad nad silmitsi kõrgete trahvide või isegi tootmise seiskamise riskiga. Samal ajal on kasvav nõudlus tarbijate keskkonnasõbralike toodete järele ajendanud ettevõtteid otsima keskkonnasõbralikumaid tootmismeetodeid. Selles kontekstis on rohelise keemiaprotsessidest järk -järgult muutunud metalli pinna töötlemise teadusuuringute leviala ja arengusuund, kuna nende eelised on madala reostuse, madala energiatarbimise ja kõrge ohutuse tõttu.
Sissejuhatus tüüpilisse rohelise keemiaprotsessidesse
Kroomivaba passiivsusprotsess
Kroomivaba passiivsuse protsess on keskkonnasõbralik metalli pinna töötlemise tehnoloogia, mis on viimastel aastatel kiiresti arenenud. See asendab traditsioonilisi heksavalentseid kroomiühendeid titanisooladega, tsirkooniumisoolade, molübdaadisooladega jne ning saavutab korrosiooni ennetamise, moodustades metallpinnale tiheda passiivse kile. Näiteks titaani tsirkooniumipõhistel passiiveerijatel alumiiniumsulamite pinnal moodustatud passivatsioonikillil on hea korrosioonikindlus ja adhesioon ning see ei sisalda raskmetalle, muutes reoveepuhastuse lihtsaks. See protsess mitte ainult ei vähenda keskkonnale kahju, vaid vastab ka elektrooniliste toodete ja muude toodete kahjulike ainete piirangute nõuetele.
Veepõhine katteprotsess
Veepõhine kattetehnoloogia on kattetehnika, mis kasutab vett lahusti või hajutava söötmena. Võrreldes traditsiooniliste lahustipõhiste kattetega, võivad veepõhised katted vähendada orgaaniliste lenduvate orgaaniliste orgaaniliste orgaaniliste osade heitkoguseid enam kui 90%, vähendades oluliselt õhusaastet. Veepõhised katted on hea ehituse jõudlusega ja neid saab kasutada mitmesuguste meetodite abil, näiteks pihustamine, harjamine ja kastmine. Neil on ka kiire kuivamiskiirus ja hea veekindlus, korrosioonikindlus ja dekoratiivsed omadused. Autotööstuse maalimise valdkonnas on laialdaselt kasutatud veepõhist alusvärvi ja veepõhist vahevärvi, vähendades tõhusalt autotööstuse tootmisprotsessis keskkonnareostust.
Plasma töötlemistehnoloogia
Plasma töötlemisprotsess kasutab plasmas aktiivseid osakesi, et läbi viia metalli pinnaga füüsikalised ja keemilised reaktsioonid, parandades seeläbi metalli pinnaomadusi. See protsess ei nõua keemiliste reagentide kasutamist ega tooda töötlemisprotsessi ajal reovett ega heitgaaside, muutes selle tõeliselt roheliseks ja keskkonnasõbralikuks protsessiks. Näiteks võib plasma nitriidravi moodustada metalli pinnal kõrge kõvaduse ja hea kulumiskindlusega nitriidikihi, parandades metalli kasutusaega ning töötlemisprotsessil on madal energiatarbimine ja kõrge efektiivsus.
Rohelise keemia tehnoloogia eelised ja väljakutsed
Eelis
Parem keskkonnamõju: vähendab oluliselt raskemetallide, lenduvate orgaaniliste lenduvate ja muude saasteainete heitkoguseid, vähendades keskkonna ja inimeste tervisele kahju.
Säästv areng: rohelised keemilised protsessid kasutavad tavaliselt taastuvaid ressursse või madala toksilisusega toorainet, kooskõlas säästva arengu mõistega.
Toote kvaliteedi parandamine: mõned rohelised keemilised protsessid võivad parandada toodete välimuse kvaliteeti ja stabiilsust, parandades samal ajal metallide pinnaomadusi.
Põhjalike kulude vähendamine: kuigi mõned rohelised keemilised protsessid nõuavad seadmete suuremat investeeringut, vähendatakse pikas perspektiivis keskkonnatöötluse kulude ja toorainejäätmete vähendamise tõttu põhjalikke kulusid.
Väljakutse
Tehnoloogiline küpsus: mõned rohelised keemilised protsessid on alles teadus- ja arendustegevuse või väikesemahulise rakenduse etapis ning tehnilist stabiilsust ja usaldusväärsust tuleb veelgi parandada.
Kulufaktor: roheliste keemiaprotsesside jaoks vajalike spetsiaalsete seadmete ja toorainete kõrged hinnad põhjustavad nende varajases etapis nende kasutuselevõtu kulude survet.
Mittetäielikud tööstusstandardid: Praegu ei ole metalli pinna töötlemise tööstuse rohelise keemiaprotsesside standardid ühtsed ja ettevõtetel puuduvad selged juhised nende valimisel ja rakendamisel.
Roheliste keemiliste protsesside arenguväljavaated
Tehnoloogia pideva edenemise ja keskkonnakaitse kasvava nõudluse korral on roheliste keemiliste protsesside rakendusmetalli töötlemise tööstuses väga lai. Tulevikus jätkavad teadus- ja arendustegevuse töötajad olemasolevate roheliste keemiaprotsesside optimeerimist, nende tehnoloogilise küpsuse ja stabiilsuse parandamist ning kulude vähendamist. Samal ajal ilmnevad uued rohelised keemilised protsessid ja materjalid, näiteks biopõhised katted ja nano pinnatöötluse tehnoloogiad. Samuti tugevdavad tööstuse ühendused ja valitsusasutused koostööd, töötavad välja ühtsed tööstusstandardid ja normid ning edendavad roheliste keemiliste protsesside laialdast rakendamist.
Järeldus
Metalli pinna töötlemise tööstuse muundamine roheliste keemiliste protsesside poole on vältimatu valik säästva arengu saavutamiseks. Ehkki rohelise keemia protsessid seisavad praegu silmitsi mõne väljakutsega edendamisel ja rakendamisel, muutuvad nende eelised järk -järgult silmapaistvaks pideva innovatsiooni ja tehnoloogia täiustamisega. Ettevõtted peaksid aktiivselt omaks võtma selle uue keskkonnakaitse suundumuse, suurendama investeeringuid roheliste keemiliste protsesside teadusuuringutesse ja rakendamisse, aitama mitte ainult kaasa keskkonnakaitsele, vaid omama ka võimalusi ägedatel turukonkurentsil, saavutades võidavad olukorra majandus- ja keskkonnahüvitiste jaoks.