Mūsdienu rūpniecībā metāla virsmas apstrāde ir svarīgs solis, lai uzlabotu veiktspēju, pagarinātu kalpošanas laiku un uzlabotu metāla materiālu izskatu. Tomēr tradicionālie metāla virsmas apstrādes procesi, piemēram, tie, kas stipri izmanto smagos metālus un gaistošos organiskos šķīdinātājus, rada nopietnus draudus videi un cilvēku veselībai. Nepārtraukti uzlabojot globālo vides izpratni un arvien stingrākos vides noteikumus, metāla virsmas apstrādes nozare saskaras ar nepieredzētu transformācijas spiedienu, un zaļie ķīmiskie procesi ir parādījušies kā jauna tendence nozares attīstībā.
Vides jautājumi par tradicionālajiem metāla virsmas apstrādes procesiem
Tradicionālie metāla virsmas apstrādes procesi, piemēram, sešstūra hroma pasivācija galvanizācijā, tiek plaši izmantoti, lai uzlabotu metālu izturību pret koroziju. Bet sešstūra hroms ir spēcīgs kancerogēns, un tā notekūdeņu un izplūdes gāzu emisijas rada lielu kaitējumu videi un cilvēku veselībai. Gleznošanas procesā liels skaits organisko šķīdinātāju bāzes pārklājumu satur gaistošus organiskos savienojumus (GOS), kas iztvaikošanas procesa laikā var veidot fotoķīmisko smogu, piesārņot atmosfēras vidi un arī radīt kaitējumu operatoru elpošanas sistēmai. Turklāt lielais atkritumu atlieku un notekūdeņu daudzums, ko rada tradicionālie procesi, ja tie netiek pareizi apstrādāti, var izraisīt augsnes un ūdens piesārņojumu un izjaukt ekoloģisko līdzsvaru.
Zaļo ķīmiskās tehnoloģijas attīstības fons
Nepārtrauktā vides noteikumu stingrināšanā, piemēram, ES regulējumā par ķīmisko vielu reģistrāciju, novērtēšanu, atļauju un ierobežošanu (sasniedzamības), piesārņotāju emisijām ir uzlikti stingri ierobežojumi metāla virsmas apstrādes nozarē. Ja uzņēmumi neveicina procesa uzlabojumus, tie saskarsies ar lieliem naudas sodiem vai pat ražošanas izslēgšanas risku. Tajā pašā laikā pieaugošais patērētāju pieprasījums pēc videi draudzīgiem produktiem ir pamudinājis uzņēmumus meklēt videi draudzīgākas ražošanas metodes. Šajā kontekstā zaļās ķīmijas procesi pakāpeniski ir kļuvuši par pētniecības karsto punktu un attīstības virzienu metāla virsmas apstrādes nozarē, jo to priekšrocības ir zemam piesārņojumam, zema enerģijas patēriņš un augsta drošība.
Ievads tipiskos zaļās ķīmijas procesos
Hromium bez pasivācijas process
Hromium bez pasivācijas ir videi draudzīga metāla virsmas apstrādes tehnoloģija, kas pēdējos gados ir strauji attīstījusies. Tas aizstāj tradicionālos sešstūra hroma savienojumus ar titāna sāļiem, cirkonija sāļiem, molibdāta sāļiem utt., Un sasniedz korozijas profilaksi, uz metāla virsmas veidojot blīvu pasivācijas plēvi. Piemēram, uz pasivācijas plēvi, ko uz alumīnija sakausējumu virsmas veidojas uz cirkonija bāzes bāzes pasīvi, ir laba izturība pret koroziju un saķeri, un tā nesatur smagus metālus, padarot notekūdeņu attīrīšanu vienkāršu. Šis process ne tikai samazina kaitējumu videi, bet arī atbilst kaitīgu vielu ierobežojumu prasībām elektroniskiem produktiem un citiem produktiem.
Pārklājuma process, kas balstīts uz ūdeni
Ūdens pārklājuma tehnoloģija ir pārklājuma paņēmiens, kas izmanto ūdeni kā šķīdinātāju vai izkliedējošu vidi. Salīdzinot ar tradicionālajiem šķīdinātāja pārklājumiem, uz ūdens bāzes pārklājumi var samazināt GOS emisijas par vairāk nekā 90%, ievērojami samazinot gaisa piesārņojumu. Ūdens pārklājumiem ir laba būvniecības veiktspēja, un tos var izmantot, izmantojot dažādas metodes, piemēram, izsmidzināšanu, tīrīšanu un iegremdēšanu. Viņiem ir arī ātra žāvēšanas ātrums un laba ūdens izturība, izturība pret koroziju un dekoratīvās īpašības. Automobiļu gleznošanas jomā ir plaši izmantota ūdens bāzes bāzes krāsa un uz ūdens bāzes starpposma krāsa, efektīvi samazinot vides piesārņojumu automobiļu ražošanas procesā.
Plazmas apstrādes tehnoloģija
Apstrādes procesā plazmā tiek izmantotas aktīvās daļiņas plazmā, lai ar metāla virsmu izietu fizikālās un ķīmiskās reakcijas, tādējādi uzlabojot metāla virsmas īpašības. Šis process neprasa ķīmisko reaģentu izmantošanu un apstrādes procesa laikā nerada notekūdeņu vai izplūdes gāzi, padarot to par patiesi zaļu un videi draudzīgu procesu. Piemēram, plazmas nitring apstrāde var veidot nitrīda slāni ar lielu cietību un labu nodiluma izturību uz metāla virsmas, uzlabojot metāla kalpošanas laiku, un apstrādes procesam ir mazs enerģijas patēriņš un augsta efektivitāte.
Zaļās ķīmijas tehnoloģijas priekšrocības un izaicinājumi
Priekšrocība
Augstāks vides sniegums: ievērojami samazina smago metālu, GOS un citu piesārņotāju emisijas, samazinot kaitējumu videi un cilvēku veselībai.
Ilgtspējīga attīstība: Zaļās ķīmiskie procesi parasti izmanto atjaunojamos resursus vai zemas toksicitātes izejvielas atbilstoši ilgtspējīgas attīstības jēdzienam.
Produkta kvalitātes uzlabošana: Daži zaļi ķīmiskie procesi var uzlabot produktu izskata kvalitāti un stabilitāti, vienlaikus uzlabojot metālu virsmas īpašības.
Visaptverošo izmaksu samazināšana: lai arī dažiem zaļiem ķīmiskiem procesiem ir nepieciešami lielāki sākotnējie aprīkojuma ieguldījumi, ilgtermiņā visaptverošās izmaksas faktiski tiek samazinātas, jo samazinās vides attīrīšanas izmaksas un izejvielu atkritumu izvešana.
Izaicināt
Tehnoloģiskais briedums: Daži zaļi ķīmiskie procesi joprojām ir pētniecībā un attīstībā vai maza mēroga pielietošanas posmā, un tehniskā stabilitāte un uzticamība ir jāuzlabo.
Izmaksu faktors: augstas īpašo aprīkojuma un izejvielu cenas, kas vajadzīgas zaļās ķīmijas procesiem, rada izmaksu spiedienu uzņēmumiem, pieņemot tos agrīnā stadijā.
Nepilnīgi nozares standarti: Pašlaik zaļās ķīmijas procesu standarti metāla virsmas apstrādes nozarē nav vienoti, un uzņēmumiem, izvēloties un piemērojot, trūkst skaidru norādījumu.
Zaļo ķīmisko procesu attīstības izredzes
Nepārtraukti attīstoties tehnoloģijai un pieaugot vides aizsardzības pieprasījumam, zaļo ķīmisko procesu lietošanas perspektīvas metāla virsmas apstrādes nozarē ir ļoti plašas. Nākotnē pētniecības un attīstības personāls turpinās optimizēt esošos zaļās ķīmijas procesus, uzlabot to tehnoloģisko briedumu un stabilitāti un samazināt izmaksas. Tajā pašā laikā turpinās parādīties jauni zaļie ķīmiskie procesi un materiāli, piemēram, bio balstīti pārklājumi un nano virsmas apstrādes tehnoloģijas. Nozares asociācijas un valdības departamenti arī stiprinās sadarbību, izstrādās vienotus nozares standartus un normas un veicinās plaši izplatītu zaļo ķīmisko procesu piemērošanu.
Secinājums
Metāla virsmas apstrādes nozares pārveidošana pret zaļajiem ķīmiskajiem procesiem ir neizbēgama izvēle ilgtspējīgas attīstības sasniegšanai. Lai arī zaļās ķīmijas procesi pašlaik saskaras ar dažiem izaicinājumiem veicināšanā un pielietojumā, to priekšrocības pakāpeniski kļūs ievērojamas ar nepārtrauktu tehnoloģiju jauninājumu un uzlabošanu. Uzņēmumiem aktīvi jāuztver šī jaunā tendence vides aizsardzībā, palielināt ieguldījumus zaļo ķīmisko procesu izpētē un piemērošanā, ne tikai veicina vides aizsardzību, bet arī iegūst iespējas sīvā tirgus konkurencē, panākot abpusēji izdevīgu situāciju ekonomiskajiem un vides labumiem.