媒體聚焦 | 科技日?qǐng)?bào):脫氯“魔術(shù)手”讓農(nóng)藥車(chē)間變“綠色實(shí)驗(yàn)室”
樹(shù)木花卉錯(cuò)落有致,廠(chǎng)區(qū)空氣清新無(wú)異味,智能化車(chē)間干凈敞亮……走進(jìn)位于金華東陽(yáng)的浙江埃森化學(xué)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“浙江埃森化學(xué)”),訪(fǎng)客單憑感官,很難猜出這家毗鄰橫店影視城的企業(yè),生產(chǎn)的是專(zhuān)門(mén)除雜草的農(nóng)藥。
“這條基于電化學(xué)脫氯加氫合成技術(shù)的3,6-二氯吡啶甲酸工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行15年,近3年累計(jì)產(chǎn)值4.05億元。”近日,浙江埃森化學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者。公司與浙江工業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“浙工大”)有機(jī)電化學(xué)合成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)連續(xù)多年合作,使得該產(chǎn)線(xiàn)年產(chǎn)量從最初的50噸擴(kuò)大到了如今的1000噸。
吡啶類(lèi)農(nóng)藥是廣泛應(yīng)用于小麥、水稻、玉米、大豆等農(nóng)作物的新型除草劑,需求量在全球范圍內(nèi)保持增長(zhǎng)。相較于百草枯、敵敵畏等傳統(tǒng)農(nóng)藥,它具有高活性、低毒性、低殘留等優(yōu)勢(shì)。
合成多種大宗吡啶類(lèi)農(nóng)藥,必須使用多氯吡啶化合物進(jìn)行選擇性脫氯。由于分子存在多個(gè)氯原子,多氯吡啶化合物脫氯反應(yīng)的選擇性非常難以控制,這極大地阻礙了吡啶類(lèi)農(nóng)藥的大宗生產(chǎn)。
1963年,美國(guó)陶氏化學(xué)提出電化學(xué)還原脫氯路線(xiàn)。但由于缺乏精準(zhǔn)選擇性脫氯控制技術(shù)和相關(guān)生產(chǎn)工藝,該技術(shù)路線(xiàn)數(shù)十年內(nèi)并未實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
2004年,浙工大有機(jī)電化學(xué)合成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)接受一家化工企業(yè)的邀請(qǐng),挑戰(zhàn)電解合成二氯吡啶甲酸這道世紀(jì)難題。一年多后,團(tuán)隊(duì)建成了國(guó)際首條3,6-二氯吡啶甲酸的綠色電化學(xué)合成生產(chǎn)線(xiàn),當(dāng)月就生產(chǎn)了6噸合格產(chǎn)品,國(guó)外訂單隨之而來(lái)。
當(dāng)時(shí)的科研條件有限,科研人員起初只能通過(guò)電化學(xué)工作站預(yù)測(cè)最合適的反應(yīng)條件,摸索著后續(xù)的分離、提純工藝。浙工大有機(jī)電化學(xué)合成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鄭華均介紹,當(dāng)時(shí)的團(tuán)隊(duì)成員深入研究電化學(xué)脫氯過(guò)程后發(fā)現(xiàn),氯代吡啶分子在電極表面的吸附構(gòu)型,是影響選擇性脫氯的主要因素。而電解液的pH值,直接影響氯代吡啶分子在電極表面上的吸附姿態(tài),決定了脫氯的具體位點(diǎn),由此建立了多氯吡啶甲酸電化學(xué)還原精準(zhǔn)選擇性脫氯的電解體系。
此后,該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制了高活性的銅銀合金材料作為陰極,并發(fā)展了精準(zhǔn)選擇性脫氯合成4-氨基-3,6-二氯吡啶甲酸的新技術(shù)和生產(chǎn)工藝。鄭華均說(shuō),團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的脫氯技術(shù)好比一雙“魔術(shù)手”,想讓哪個(gè)位置的氯原子脫下來(lái),就能精準(zhǔn)脫下來(lái)。這一技術(shù)極大地提高了反應(yīng)的選擇性,提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。
2023年,在浙工大有機(jī)電化學(xué)合成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的持續(xù)助力下,浙江埃森化學(xué)建成年產(chǎn)500噸4-氨基-3,6-二氯吡啶甲酸的工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)。其技術(shù)經(jīng)過(guò)中國(guó)石油與化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定,總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
鄭華均說(shuō),綠色化學(xué)就是要實(shí)現(xiàn)合成方法綠色化,也就是說(shuō)化學(xué)反應(yīng)要在安全無(wú)污染的過(guò)程中實(shí)現(xiàn),同時(shí)避免生成副產(chǎn)物,實(shí)現(xiàn)源頭的綠色化、智能化。團(tuán)隊(duì)有信心,用好這雙“魔術(shù)手”,實(shí)現(xiàn)更多化工產(chǎn)品的綠色化合成。
浙江埃森化學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,公司計(jì)劃通過(guò)“企業(yè)出題、高校解題”機(jī)制,深化與浙工大推進(jìn)“從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線(xiàn)”的成果轉(zhuǎn)化工作,定向突破產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)。