V moderním průmyslu je úpravy kovového povrchu důležitým krokem ke zlepšení výkonu, prodloužení životnosti a zvyšování vzhledu kovových materiálů. Tradiční procesy úpravy povrchu kovů, jako jsou procesy, které silně používají těžké kovy a těkavá organická rozpouštědla, však představují vážnou hrozbu pro životní prostředí a lidské zdraví. S neustálým posílením globálního environmentálního povědomí a stále přísnějším environmentálním předpisům čelí průmysl kovových povrchových úpravy bezprecedentní transformační tlak a jako nový trend v rozvoji průmyslu se objevily zelené chemické procesy.
Environmentální problémy tradičních procesů úpravy kovů
Tradiční procesy úpravy povrchu kovů, jako je hexavalentní chromová pasivace při elektroplatování, se široce používají ke zlepšení odolnosti proti korozi kovů. Hexavalentní chrom je však silný karcinogen a jeho emise odpadních vod a výfukových plynů představují velké poškození životního prostředí a lidského zdraví. V procesu malování obsahuje velké množství povlaků na bázi organických rozpouštědel těkavých organických sloučenin (VOC), které mohou vytvořit fotochemický smog během procesu těkavosti, znečišťovat atmosférické prostředí a také způsobit poškození respiračního systému operátorů. Kromě toho může velké množství zbytků odpadu a odpadních vod generovaných tradičními procesy, pokud není správně ošetřeno, vést ke znečištění půdy a vody a narušit ekologickou rovnováhu.
Vývojové pozadí zelené chemické technologie
S neustálým zpřísňováním environmentálních předpisů, jako je nařízení EU o registraci, hodnocení, povolení a omezení chemických látek (dosah), byla na emise znečišťujících látek v průmyslu povrchové úpravy uložena přísná omezení. Pokud podniky neprovádějí zlepšení procesů, budou čelit riziku vysokých pokut nebo dokonce odstávnutí výroby. Současně rostoucí poptávka po produktech šetrných k životnímu prostředí od spotřebitelů přiměla společnosti, aby hledaly ekologičtější produkční metody. V této souvislosti se procesy zelené chemie postupně staly výzkumným hotspotem a směrem vývoje v odvětví úpravy kovového povrchu kvůli jejich výhodám nízkého znečištění, nízké spotřeby energie a vysoké bezpečnosti.
Úvod do typických procesů zelené chemie
Proces pasivace bez chromu
Proces pasivace bez chromia je technologie úpravy povrchu kovového povrchu šetrná k životnímu prostředí, která se v posledních letech rychle vyvíjela. Nahrazuje tradiční hexavalentní chromové sloučeniny titanovými soli, zirkoniové soli, molybdetové soli atd., A dosahuje prevence koroze vytvořením hustého pasivačního filmu na kovovém povrchu. Například pasivační film vytvořený pasivátory na bázi titanu zirkonia na povrchu slitin hliníku má dobrou odolnost proti korozi a adhezi a neobsahuje těžké čištění odpadních vod. Tento proces nejen snižuje poškození životního prostředí, ale také splňuje požadavky škodlivých omezení látky pro elektronické výrobky a další produkty.
Proces povlaku na bázi vody
Technologie povlaku na bázi vody je povlaková technika, která používá vodu jako rozpouštědlo nebo dispergující médium. Ve srovnání s tradičními povlaky na bázi vody mohou povlaky na bázi vody snížit emise VOC o více než 90%, což výrazně snižuje znečištění ovzduší. Vodové povlaky mají dobrý stavební výkon a lze je aplikovat různými metodami, jako je postřik, kartáčování a ponoření. Mají také rychlou rychlost sušení a dobrou odolnost proti vodě, odolnost proti korozi a dekorativní vlastnosti. V oblasti automobilového malby byly široce používány základní barvy na bázi vody a meziprodukt na bázi vody, což účinně snižuje znečištění životního prostředí v procesu výroby automobilů.
Technologie zpracování plazmy
Proces zpracování v plazmě využívá aktivní částice v plazmě k podstupující fyzikální a chemické reakce s povrchem kovu, čímž se zlepšuje povrchové vlastnosti kovu. Tento proces nevyžaduje použití chemických činidel a během procesu čištění nevytváří odpadní vody nebo výfukový plyn, což z něj činí skutečně zelený a ekologicky šetrný proces. Například léčba nitridingu v plazmě může tvořit nitridovou vrstvu s vysokou tvrdostí a dobrým odolností proti opotřebení na povrchu kovu, zlepšit životnost kovu a proces léčby má nízkou spotřebu energie a vysokou účinnost.
Výhody a výzvy technologie zelené chemie
Výhoda
Vynikající environmentální výkon: Významně snižuje emise těžkých kovů, VOC a dalších znečišťujících látek, což snižuje poškození životního prostředí a lidského zdraví.
Udržitelný rozvoj: Zelené chemické procesy obvykle používají obnovitelné zdroje nebo suroviny s nízkou toxicitou v souladu s konceptem udržitelného rozvoje.
Zlepšení kvality produktu: Některé zelené chemické procesy mohou zvýšit kvalitu vzhledu a stabilitu produktů a zároveň zlepšit povrchové vlastnosti kovů.
Snížení komplexních nákladů: Ačkoli některé zelené chemické procesy vyžadují vyšší investice do počátečního zařízení, z dlouhodobého hlediska jsou komplexní náklady ve skutečnosti sníženy kvůli snížení nákladů na životní prostředí a odpadu na suroviny.
Výzva
Technologická zralost: Některé zelené chemické procesy jsou stále ve fázi výzkumu a vývoje nebo v malém měřítku a je třeba dále zlepšit technickou stabilitu a spolehlivost.
Nákladový faktor: Vysoké ceny speciálních zařízení a surovin potřebných pro procesy zelené chemie mají za následek tlaky na náklady na podniky při jejich přijetí v raných fázích.
Neúplné průmyslové standardy: V současné době nebyly standardy pro procesy zelené chemie v odvětví úpravy kovového povrchu sjednocené a společnosti při výběru a uplatňování společností postrádají jasné pokyny.
Vyhlídky na vývoj zelených chemických procesů
S neustálým rozvojem technologie a rostoucí poptávkou po ochraně životního prostředí jsou vyhlídky na aplikaci zelených chemických procesů v odvětví úpravy kovového povrchu velmi široké. V budoucnu bude personál výzkumu a vývoje nadále optimalizovat stávající procesy zelené chemie, zlepšit jejich technologickou zralost a stabilitu a snížit náklady. Současně se budou i nadále objevovat nové zelené chemické procesy a materiály, jako jsou povlaky na bázi bio a technologie nano povrchové úpravy. Průmyslová sdružení a vládní úřady také posilují spolupráci, rozvíjejí sjednocené průmyslové standardy a normy a budou podporovat rozšířené uplatňování zelených chemických procesů.
Závěr
Transformace odvětví úpravy kovového povrchu na zelené chemické procesy je nevyhnutelnou volbou pro dosažení udržitelného rozvoje. Přestože procesy zelené chemie v současné době čelí některým výzvám v oblasti propagace a aplikace, jejich výhody se postupně stanou prominentními s nepřetržitým inovacím a zlepšováním technologie. Podniky by měly aktivně přijmout tento nový trend v oblasti ochrany životního prostředí, zvýšit investice do výzkumu a uplatňování zelených chemických procesů, a to nejen přispívat k ochraně životního prostředí, ale také získat příležitosti v tvrdé konkurenci na trhu a dosáhnout oboustranně výhodné situace pro ekonomické a environmentální přínosy.