Šiuolaikinėje pramonėje metalo paviršiaus apdorojimas yra svarbus žingsnis gerinant našumą, pratęsiant tarnavimo laiką ir gerinant metalo medžiagų išvaizdą. Tačiau tradiciniai metalo paviršiaus apdorojimo procesai, tokie kaip tie, kurie daug naudoja sunkius metalus ir lakus organinius tirpiklius, kelia rimtą grėsmę aplinkai ir žmonių sveikatai. Nuolatiniam visuotinio aplinkos supratimo ir vis griežtesnių aplinkos apsaugos taisyklių sustiprinimui, metalo paviršiaus apdorojimo pramonė susiduria su precedento neturinčiu transformacijos spaudimu, o ekologiški cheminiai procesai tapo nauja pramonės plėtros tendencija.
Tradicinių metalo paviršiaus apdorojimo procesų aplinkos problemos
Tradiciniai metalo paviršiaus apdorojimo procesai, tokie kaip heksavalentinis chromo pasyvumas elektropliacijos metu, yra plačiai naudojami siekiant pagerinti metalų atsparumą korozijai. Tačiau šešiakampis chromas yra stiprus kancerogenas, o jo nuotekos ir išmetamųjų teršalų išmetimas daro didelę žalą aplinkai ir žmonių sveikatai. Tapybos procese daugybėje organinių tirpiklių pagrindu pagamintų dangų yra lakiųjų organinių junginių (LOJ), kurie gali sudaryti fotocheminį smogą lakavimo proceso metu, užteršti atmosferos aplinką ir taip pat pažeisti operatorių kvėpavimo sistemą. Be to, didelis atliekų liekanų kiekis ir nuotekos, kurias sukelia tradiciniai procesai, jei jie nėra tinkamai gydomi, gali sukelti dirvožemio ir vandens taršą ir sutrikdyti ekologinę pusiausvyrą.
Žaliosios cheminės technologijos plėtros fonas
Nuolat suvaržant aplinkos apsaugos taisykles, tokias kaip ES registracija į registraciją, vertinimą, leidimą ir apribojimą cheminių medžiagų (REACH), metalo paviršiaus apdorojimo pramonėje buvo nustatyta griežtų apribojimų. Jei įmonės nepadarys proceso patobulinimų, jos susidurs su didelėmis baudomis ar net gamybos išjungimais. Tuo pat metu didėjanti ekologiškų vartotojų produktų paklausa paskatino įmones ieškoti ekologiškesnių gamybos metodų. Atsižvelgiant į tai, žaliųjų chemijos procesai pamažu tapo tyrimų tašku ir vystymosi kryptimi metalo paviršiaus apdorojimo pramonėje dėl jų mažos taršos, mažai energijos suvartojimo ir didelio saugumo pranašumų.
Įvadas į tipinius žaliosios chemijos procesus
„Chromo“ laisvojo pasyvavimo procesas
„Chromo“ nemokamas pasyvavimo procesas yra ekologiška metalo paviršiaus apdorojimo technologija, kuri pastaraisiais metais greitai vystėsi. Tai pakeičia tradicinius heksavalentinius chromo junginius titano druskomis, cirkonio druskomis, molibdato druskomis ir kt., Ir pasiekia korozijos prevenciją, sudarydamas tankią pasyvavimo plėvelę ant metalo paviršiaus. Pavyzdžiui, „Titanium Cirkonium“ pasyviųjų pasyvaus plėvelės pasyvumo plėvelė ant aliuminio lydinių paviršiaus turi gerą atsparumą korozijai ir sukibimui, joje nėra sunkiųjų metalų, todėl nuotekų valymas tampa paprastas. Šis procesas ne tik sumažina žalą aplinkai, bet ir atitinka kenksmingų elektroninių ir kitų produktų kenksmingų medžiagų apribojimų reikalavimus.
Vandens dangos procesas
Vandens dangos technologija yra dangos technika, kuri naudoja vandenį kaip tirpiklį arba dispersinę terpę. Palyginti su tradicinėmis tirpiklių dangomis, vandens pagrindu pagamintos dangos gali sumažinti LOJ išmetimą daugiau nei 90%, todėl labai sumažėja oro tarša. Vandens dangos turi gerą konstrukcijos našumą ir gali būti naudojamos įvairiais būdais, tokiais kaip purškimas, šepetėlis ir panardinimas. Jie taip pat turi greitą džiovinimo greitį ir gerą atsparumą vandeniui, atsparumui korozijai ir dekoratyvinėms savybėms. Automobilių tapybos srityje buvo plačiai naudojami vandens pagrindu pagaminti dažai ir tarpiniai dažai vandenyje, efektyviai sumažinant aplinkos taršą automobilių gamybos procese.
Plazmos apdorojimo technologija
Gydymo plazmoje procese naudojamos aktyviosios dalelės plazmoje, kad būtų galima atlikti fizines ir chemines reakcijas su metalo paviršiumi, taip pagerinant metalo paviršiaus savybes. Šis procesas nereikalauja naudoti cheminių reagentų ir negamina nuotekų ar išmetamųjų dujų gydymo proceso metu, todėl tai yra tikrai žalias ir ekologiškas procesas. Pavyzdžiui, gydymas plazminiu būdu gali sudaryti nitrido sluoksnį, turintį didelį kietumą ir gerą atsparumą dilimui metalo paviršiuje, pagerindamas metalo tarnavimo laiką, o gydymo procesas turi mažai energijos suvartojant ir didelį efektyvumą.
Žaliosios chemijos technologijos pranašumai ir iššūkiai
Pranašumas
Aukštesni aplinkosaugos rezultatai: žymiai sumažina sunkiųjų metalų, LOJ ir kitų teršalų išmetimą, sumažindamas žalą aplinkai ir žmonių sveikatai.
Tvarus vystymasis: Žaliųjų cheminių procesų paprastai naudojami atsinaujinantys ištekliai arba žemo toksiškumo žaliavos, atsižvelgiant į tvaraus vystymosi koncepciją.
Produkto kokybės gerinimas: Kai kurie žali cheminiai procesai gali pagerinti produktų išvaizdą ir stabilumą, tuo pačiu pagerinant metalų paviršiaus savybes.
Sumažinus išsamias išlaidas: Nors kai kuriems ekologiškiems cheminiams procesams reikia didesnių pradinės įrangos investicijų, ilgainiui išsamios išlaidos iš tikrųjų sumažėja dėl sumažėjusio aplinkos apsaugos išlaidų ir žaliavų atliekų.
Iššūkis
Technologinė branda: Kai kurie žaliųjų cheminių procesų procesai vis dar yra tyrimų ir plėtros ar nedidelio masto taikymo etape, todėl reikia dar labiau pagerinti techninį stabilumą ir patikimumą.
Išlaidų faktorius: Aukštos specialios įrangos ir žaliavų kainos, reikalingos ekologiškų chemijos procesams, sukelia išlaidų spaudimą įmonėms, kai jas priimant pradinėse stadijose.
Neužbaigti pramonės standartai: Šiuo metu metalo paviršiaus apdorojimo pramonės ekologiškų chemijos procesų standartai nebuvo vieningi, o įmonėms, renkantis ir pritaikydamos, jiems trūksta aiškių rekomendacijų.
Žaliųjų cheminių procesų plėtros perspektyvos
Nuolat tobulėjant technologijoms ir didėjant aplinkos apsaugos paklausai, metalo paviršiaus apdorojimo pramonėje žaliųjų cheminių procesų taikymo perspektyvos yra labai plačios. Ateityje mokslinių tyrimų ir plėtros darbuotojai ir toliau optimizuos esamus ekologiškų chemijos procesus, pagerins jų technologinę brandą ir stabilumą bei sumažins išlaidas. Tuo pat metu išliks nauji žalių cheminių procesų ir medžiagų, tokių kaip biologinės dangos ir nano paviršiaus apdorojimo technologijos. Pramonės asociacijos ir vyriausybės departamentai taip pat sustiprins bendradarbiavimą, plėtos vieningus pramonės standartus ir normas bei skatins plačiai pritaikyti ekologiškus cheminius procesus.
Išvada
Metalo paviršiaus apdorojimo pramonės transformacija į ekologiškus cheminius procesus yra neišvengiamas pasirinkimas siekiant tvaraus vystymosi. Nors žaliųjų chemijos procesai šiuo metu susiduria su tam tikrais iššūkiais skatinant ir pritaikant, jų pranašumai pamažu taps ryškūs nuolatinėje naujovėje ir tobulinant technologijas. Įmonės turėtų aktyviai suvokti šią naują aplinkos apsaugos tendenciją, padidinti investicijas į ekologiškų cheminių procesų tyrimus ir pritaikymą, ne tik prisideda prie aplinkos apsaugos, bet ir įgyti galimybių nuožmios rinkos konkurencijoje, siekdama naudos iš ekonominės ir aplinkos naudos.