源头防止污染物的产生和切实保持生态环境的方针。
三、体制创新与清洁生产
（一）宏观机制的转变
清洁生产作为实现循环经济、建设资源节约型、环境友好型社会，保证经济与社会可持续发展的重要战略措施，受到国家决策机构的高度重视。2002 年6 月29 日，第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过了《中华人民共和国清洁生产促进法》，经时任国家主席江泽民以中华人民共和国第七十二号主席令发布，于2003 年1 月1 日起施行。
《清洁生产促进法》的诞生，是污染预防战略科学演变的结晶，标志着我国环境污染控制模式发生了根本性转折。国家站在宏观管理角度，不再仅仅依赖于简单的行政命令，而是通过法律来规范企业及公民的行为，为中国走新型工业化道路，建设资源节约型、环境友好型社会提供了法律保障。
《清洁生产促进法》颁布后，国家相关部门先后发文，2003 年国家环保总局发文提出了―关于贯彻落实《清洁生产促进法》的若干意见‖；国务院办公室转发了发改委等11 部门―关于加快推行清洁生产意见的通知‖，从政策、层面引导、鼓励、支持企业推进清洁生产。
近几年，相关部门先后制定、发布了行业清洁生产标准、指南和清洁生产技术导则，指导不同行业推行清洁生产。
（二）企业机制的创新
清洁生产是指既可满足人们的需要又可合理的使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施。因此，实施清洁生产其最终的责任将落实于企业。企业要达到―节能、降耗、减污、增效‖，的目标，其管理机制必须有所转变和创新。
清洁生产是一项系统工程，首先需要企业决策层的高度重视，企业应该在中远期规划和年度目标中将清洁生产纳入计划和考核体系中。要制定相应的清洁生产管理制度，将责任明确到每个岗位，要有相应激励措施，调动、支持员工参与清洁生产活动的积极性。
企业从产品设计阶段开始，要尽量少用，不用有毒、有害的原料，尽可能减少产品多余的附加功能，要充分考虑产品的使用寿命及其在报废后回收、再生和合理处置的方式；在产品的制造过程中要尽量采用先进的工艺技术，先进的工艺装备，提高生产效率，削减生产过程中废物的数量和毒性；要完善生产管理体系，合理调整生产布局，提高科学管理水平，严格执行工艺纪律，杜绝跑、冒、滴、漏现象；产品销售及售后服务要充分考虑环境因素，尤其要避免过度包装现象。
通过开展清洁生产活动，企业能够从源头控制污染的产生，减少企业治污排污费用的支出，也能够为企业带来新的经济增长点。
参考文献
[1] 郭斌，庄源益. 清洁生产工艺. 北京：化学工业出版社，2003.
[2] 周中平，赵毅红，等. 清洁生产工艺及应用实例. 北京：化学工业出版社，2002.
[3] 钱汉卿. 化工清洁生产及其技术实例. 北京：化学工业出版社，2002.
[4] 熊文强，郭孝菊，等. 绿色环保与清洁生产概论. 北京：化学工业出版社，2002.
第二章
高新技术与清洁生产
第一节膜分离技术
一、概述
膜分离技术是利用膜对混合物各组分选择透过性能的差异，来实现分离、提纯、浓缩的新型分离技术，其高效率、无污染、没有三废产品、不存在化学反应、避免物质破坏、产出高品质等杰出特点正在被广泛地应用于化学、制药、食品、饮料、电子、电力、石油、冶金、轻工、纺织、印染、医疗卫生、生物工程、生命科技、海水淡化、资源再生利用、环境保护等几乎所有相关领域。全世界膜技术产品地年产值已经突破300 亿美元。
现代工业发展以人类生存环境恶化为代价，膜分离技术是解决这一问题的高新技术，它将帮助人们从源头上解决全球污染和资源短缺问题，为人类造就回归自然的生存、生活环境，为实现可持续发展作出世纪性的贡献。在废水处理方面，膜分离技术应用特别广泛。值得一提的是，由于在膜分离过程中不加入任何其他物质，因此膜技术净化废水的过程同时也使有用物质得以回收，产品质量或生产效率得以提高，成本降低，能耗与物耗减少，污染消除或减轻，因而是名副其实的环保生产技术，是进行清洁生产的主要高新技术之一。
由于膜与膜技术的应用范围的不断扩大，因此，它的应用价值与重要性也逐渐被人们所认识。膜及其装置的销售与开发研究现状可用图2-1 表示，各种膜及装置的销售状况可分为价格稳定性的低速增长区与使用趋于可靠性的高速增长区；研究发展状况可分为基础研究、过程研究和过程优化三个阶段。由图可见，膜与膜技术的应用潜力是非常明显的。在当代世界高技术竞争中，膜与膜技术占有极其重要的位置，受到发达国家和发展中国家的关注。膜分离技术已被公认为是21 世纪最重大的产业技术之一，它在所有涉及分离的行业中带来的革命堪与计算机对人类的影响相媲美，已引起世界各国政府高度重视，成为竞相研究、开发、应用的热点。
技术状况
D：渗析（包括血渗析）；MF：微孔过滤；UF：超过滤；NF：.纳滤；RO：反渗析；ED：电渗析；CR：控制释放；GS：气体分离；PV：渗透蒸发；LM：液膜；UE：膜电解；MEd ：双极性膜；MD：膜医用装置；FT：
促进传递；AT：主动传递；MR：膜反应器；MEC ：膜能量转换系统
图2-1 膜销售状况与膜研究发展状况的关系
膜与膜分离技术在不断的深化发展中，一方面，具有性能稳定的新膜开发成功，不断提高已实现工业化的膜分离技术水平，扩大膜分离的应用范围；另一方面，一些膜分离过程趋向成熟，对一些难度较大的膜分离技术也取得了重大进展，还开拓了大量的新的膜分离技术。
二、膜分离技术基本流程与特点
膜分离技术是利用膜对混合物各组分选择渗透性能的差异，来实现分离、提 纯或浓缩的新型分离技术。图2-2 是一典型的膜系统流程图（通常以 表示 膜组件）。
膜分离技术在应用中由很多优点，在分离物质过程中不涉及相变，分离精度高，没有二次污染，对能量要求低，因此和蒸馏、结晶、蒸发等需要输入能量的过程有很大差异；分离具有高效性，特别是对于热敏性物质的处理具有其他分离过程无法比拟的优越性。此外它操作方便、结构紧凑、维修费用低、易于自动化，因而是现代分离技术中一种效率较高的分离手段。
当然，它也存在一定的问题，如在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法；从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限制；单独采用膜分离技术效果有限，因此往往都将膜分离技术与其他分离技术组成集成技术应用，使分离 工艺更有效、更经济。
图2-2 典型膜系统流程图
三、几种常见的膜分离技术
膜分离技术根据推动力本质的不同，可分为以压力差、浓度差、温度差、电位差四大类膜分离过程。几种主要的膜分离过程及其传递机理如表2-1 所示，从表中可知，不同的膜分离过程所使用的膜、分离混合物所需的推动力等都有很大的差异。
微滤、超滤、纳滤及反渗透都是以压力差为推动力的膜过程，当膜两侧存在一定压差时，可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜，而微粒、大分子、盐等被膜截留下来，从而达到混合物分离的目的。四个过程的透过机理基本相同，主要是被分离物颗粒或分子的大小和所采用膜的性能有所差异。几种过程的分离范围如图2-3 所示。用膜把直径为0.05～10 μm 的粒子与其他溶液或其他低分子量组分分开的过程称为微滤（microfiltation， MF），主要用于悬浮物分离、制药行业的无菌过滤等；超滤（ultrafiltration， UF）分离的组分是大分子或直径不大于0.10 μm 的微粒，其压差范围约为0.1～0.5 MPa ，主要用于浓缩、分级、大分子溶液的净化等；在膜上游施加一个高于溶液渗透压的压差，使得溶剂透过膜而达到分离的过程称为反渗透（reverse osmosis， RO），反渗透常被用于水溶液脱盐，由于被分离的分子非常小，溶液的渗透压就随溶质的浓度增加而增大，通常压差在2 MPa 左右，也可高达10 MPa ；在超滤与反渗透之间存在称之为低压反渗透即纳滤（nanofiltration， NF），其膜的脱盐率约为70%～80%，用于分离分子量为几百至几千的混合物溶液，是目前比较先进的工业膜分离，应用于食品、医
药、生化行业的各种分离、精制和浓缩过程。
如果膜传递过程是在等温等压条件下进行，那么只有浓度梯度是唯一的传质推动力。渗析（dialysis，DS）和气体分离（gas separation，GS）是两种典型的以浓度差为推动力的膜分离过程。渗析过程主要用于从含大分子组分的混合物中脱除盐和其他低分子量的溶质。气体分离是指在压力差下，利用气体中各组分在膜中渗透速率的差异，达到各组分的分离过程。气体分离已大规模用于合成氨厂的氮、氢分离，天然气中二氧化碳与甲烷等混合气体的分离等方面。
表2-1 几种主要的膜分离过程及其传递机理
电渗析（electrodialysis，ED）是在电场作用下使溶液中的阴、阳离子选择性地分别透过阴、阳离子交换膜，进行定向迁移地分离过程。该过程主要用于苦咸水脱盐、饮用水制备、工业用水处理等。近十年来，开始应用于有机酸脱盐与纯化、废酸碱回收等；膜电解过程中，在两电极上存在电化学反应，并有气体产生，主要在氯碱工业中用于大规模生产离子膜级氢氧化钠。
图2-3 反渗透、纳滤、超滤及微滤范围
双极膜是具有两种相反电荷的离子交换层紧密相邻或结合而成的新型离子交换膜。在直流电场作用下，通过双极膜可使水离解，在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子。双极膜电渗析一般由两张双极膜和一张阴膜组成的两室（酸室和碱盐混合室）结构，适于从强酸弱碱盐生产纯酸和碱盐混合液，而且碱的离解常数越小、盐的浓度越高越好。为获得更高的电流效率，增加一张阴膜，可组成三室结构形式，使混合液循环，达到酸、碱、盐废液的净化和回收。双极膜电渗析过程简单、效率高、废物排放少。双极膜水解离过程中无氧化和还原反应，不会放出O2，H2 等副产物气体；整个装备仅需一对电极，对电极也不存在腐蚀现象。体积小、器件紧凑。为某些酸、碱的提取或制备、实现物质资源回收提供了清洁、高效、节能的新方法，已成为膜工业中新的增长点。
渗透汽化与蒸汽渗透（vapor permeation ）均是利用待分离混合物中的某些组分具有优先选择性透过膜的特点，使料液侧优先渗透组分以溶解－扩散透过膜而实现分离的过程。渗透汽化组要用于有机物脱水、水中有机物的脱除、有机混合物分离等方面的应用，被认为是最有希望取代高能耗精馏技术的膜过程，其中有机溶剂脱水及水中有机物脱除已有工业装置；蒸汽渗透适用于空气中有机溶剂的回收，随着环保意识的增强，蒸汽渗透将会获得较大的推广应用。
另外还有两类正在开发与推广应用的新型膜技术：一类是目前称之为膜接触器，包括膜基吸收、膜基萃取、膜蒸馏、膜基汽提等。在这些过程中，膜介质本身对待处理的混合物无分离作用，主要利用膜的多孔性、亲水性或疏水性，为两相传递提供较大而稳定的相接触面，可克服常规分离中的液泛、返混等影响，因而近十余年来，深受化工界的关注；另一类是以膜为关键技术的集成分离过程，包括膜与蒸馏、膜与吸附、膜与反应等相结合的集成过程，具有常规分离过程所不能及的优点，也正在受到重视和发展。
第二节生物化工技术
一、概述
生物技术或生物工程是以生命科学和工程技术为基础的多学科交叉的高新技术。被称为21 世纪知识经济的核心技术。生物技术的应用将给化学、生物、医药、食品、纺织、冶金等领域带来革命性的变化，产生无以估量的社会效益和经济效益。我国生物反应工程技术包括生物反应器、传感器和计算机控制等技术，发展特点是化学工程与生物技术的深度结合，由宏观推向微观，强调在生物技术发展的认识基础上研究过程特点，发展符合生物生长特点的智能型控制，实现产业化的优化的扩大。在―九五‖期间攻关后，小型发酵罐已形成商品化生产体系。市场占有率达到50%，并有80%的生化产品应用了层析分离技术。
我国生物技术的投资将由前期的基因工程，细胞工程，蛋白质等上游工程转向进行培养放大上游成果，产物提纯和规模化制备的生物技术下游研究上，以尽快回报前期大量投入，产生巨大的经济效益。同时针对空气污染、工业水源污染、化学农药残毒及白色污染等问题，国家提倡进行清洁生产，生物技术在各行业的应用也越来越广泛，如在环境生物技术领域将重点开展工程微生物能源的开拓性研究、高效多抗转基因微生物农药的研制、生物来源可降解的透明膜材料等；在食品工业中应用生物技术，加强遗传育种、基因改性生物（以植物、微生物为主）的应用研究、加快食品工业用新酶种开发（如酶法生产的海藻糖、胆固醇氧化还原酶、转移酶、酿酒用酯化酶和纤维素酶、木聚糖酶等）、酶和细胞的固定技术和酶化反应装置的结构优化（如在高纯度氨基酸的制备、天然风味化合物的生物合成等生产中的应用）、开发现代生物技术新产品（如生物法生产食品添加剂、新型高效功能食品等）。在清洁生产中生物酶解技术又是应用最广泛最主要的高新技术之一，下面将详述生物酶解技术与清洁生产。
二、生物酶解技术
酶广泛存在于动植物体内，从低等到高等，所有生物的细胞内都有酶的存在。工业化用酶已广泛涉及医药、食品、饮料、酿酒、饲料、纺织、洗涤、造纸、皮革及污水处理等众多领域。在医药方面，1893 年就有人用木瓜蛋白酶治疗结核性溃疡。此后，各类助消化酶、溶菌酶、凝血酶及解凝酶、诊断用酶等逐渐广泛地应用于临床。市售的各种―精‖类保健食品和制剂，如鳖精、蛇精等，均是以肽、氨基酸为主的蛋白水解物，酶法水解是其首选的制备方法之一。1990 年代中期起，陆续将酶用于天然药物及中药的提取分离中，取得了显著的效益。
酶是由生物体活细胞产生的，以蛋白质形式存在的一类特殊的生物催化剂，能够参与和促进活体细胞内的多样化学、生化反应。酶反应的特点：活性高，酶反应所需活化能极低，与化学催化剂相比，其催化效率通常高出107～1 013 倍；专一性强，在酶蛋白质分子的一定区域内，存在特定的空间位置，以便与底物的结构相适应，则对作用底物有严格的选择性和高度的专一性；反应条件温和，酶可在常温、常压和温和的酸碱条件下，高效的地进行催化反应。但作为蛋白质，酶的活性受多种因素影响（如温度、酸碱度、光线、微生物等）。同时，酶的活性又与其稳定性密切相关，在通常情况下最稳定的酶的活性最小，而活性最大时却又最不稳定。由于生物酶解技术是通过酶反应进行的，而酶反应需要在适宜的条件下才能有效进行。
生物酶解技术在部分中药提取以及提取液的分离纯化中的应用结果表明，酶反应在较温和的条件下将植物组织分解，较大幅度提高了药物有效成分的提取率，改善了中药生产过程中的过滤速度和纯化效果，提高了产品的纯度和制剂的质量。酶处理技术是在传统的中药提取基础上进行的，对设备无特殊要求，应用常规提取设备即可完成。另外，由于酶属于生物催化剂，少量的酶就可以极大地加速所催化的反应。因此，酶反应法用于中药的提取和提取液的分离纯化，操作简便，成本低廉，并具备大生产的可行性。在规模化生产方面，上海中药制药一厂率