绿色化学及其新技术的应用与前景1

绿色化学及其新技术的应用与前景

化学与化工系09材料化学2班钱翠翠0907030224 绿色化学是指：在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使

用有毒的和危险的试剂和溶剂[1]。而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术。它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发,并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。

绿色化学研究的核心内容是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则、在理想的化工生产方式是：反应物的原子全部转化为期望的最终产物。

因此，强化绿色化学意识异常重要。绿色化学是用化学去预防污染，是设计研究没有或仅有尽可能小的环境负作用的、并在技术上经济上可行的化学品和化学过程。它是在始端就采用污染预防的科学手段，使过程和终端均有零排放或零污染。从根本上区别于那些通过“三废”处理与利用来治理污染的化学方法，最大限度的追求“原子经济性”。绿色化学不同于传统的化学，它需将绿色化学思想贯穿于化学始终，使化学在设计、合成、分析等每一个环节都应与环境的相容无害。

正因为如此，绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则，这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准。1、防止污染优于污染形成后处理。2、设计合成方法时应最大限度地使所用的全部材料均转化到最终产品中。3、尽可能使反应中使用和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小。4、设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性。5、尽量不用辅助剂，需要使用时应采用无毒物质。6、能量使用应最小，并应考虑其对环境和经济的影响，合成方法应在常温、常压下操作。7、最大限度地使用可更新原料。8、尽量避免不必要的衍生步骤。9、催化试剂优于化学计量试剂。10、化学品应设计成使用后容易降解为无害物质的类型。11、分析方法应能真正实现在线监测，在有害物质形成前加以控制。12、化工生产过程中各种物质的选择与使用，应使化学事故的隐患最小。这十二条原则在绿色化学的研究与应用中尤为重要，具有指导性作用。

绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。

近年来，化工科技的进步，为人类带来巨大的益处。药品的发展有助治愈不少疾病，延长人类的寿命；聚合物科技创造新的制衣和建造材料；农药化肥的发展，控制了虫害，也提高了生产。然而，制造这些化学品时，亦带来了新的问题，也就是对环境造成污染。对持久的发展来说，补救环境工作是必要的。

面对当今社会的严重污染，绿色化学给人们提出了一项新的挑战，国际上对此很重视。迄今为止。化学工业的绝大多数工艺都是20多年前开发的，当时的加工费用主要包括原材料、能耗和劳动力的费用。近年来，由于化学工业向大气、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物质。因此，加工费用又增加了废物控制、处理和埋放。环保监测、达标，事故责任赔偿等费用。所以，从环保、经济和社会的要求看，化学工业不能再承担使用和产生有毒、有害物质的费用。需要大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。

绿色化学正是实现污染防止的基础和重要工具，今天，绿色化学新的技术已经愈来愈多的应用于生活生产实践当中，不仅为环境保护做出了巨大贡献，同时也为生产发展提供了动力。

如今，通过绿色化学的手段，非污染性的润滑剂已经问世，其具体用途是用于摩托艇或锯床的发动机的保养。能源控制和环境署的莫里斯多希说：“森林工人每天要消费3升油。我们计算过，一个伐木工每年要在森林里消耗700升石油产品。所以，如果森林工人使用非污染性

的、能生物降解的润滑剂，那对自然环境将会是很有利的。”德国已在2000年决定，在财政和规章制度方面鼓励人们使用这种润滑剂。不仅如此，在造纸方面，绿色化学提出PST法，利用热力和机械及催化剂将稻麦草等植物体中的纤维与其它非纤维素细胞分离而得草浆进行造纸，全部过程不加任何化工原料，只有少量的催化剂，总排水pH值在6—8，整个工艺过程的用水经简单絮凝沉降后可循环使用，直接排放可肥田，因而就解决了有毒黑液的污染问题，应用绿色化学技术合成的生物降解塑料渐渐成了农民们的必备之物，这为环境保护贡献非同一般。像这样应用绿色化学进行工业生产、环境保护的例子还有很多很多。

绿色化学技术不仅仅在工业、环境方面举足轻重，它同样也与人类的生活息息相关。

应用绿色化学技术，人们提出零消耗住宅：半米厚的墙壁可全年保持宜人的温度；窗玻璃是三层的；风动的通风系统将新鲜空气送入每家每户，而流出的混浊空气中的热量却可被拦阻下来；特大的温室方向朝南，利于捕获太阳的光和热；太阳能电池则可提供足够的动力来驱动为社区公众服务的电动车。这些节能技术设施大多并不豪华，但建筑是时尚的，即使最普通的住房也都有独用的花园。据估算，这样的房屋的造价不比造普通住房高，但它在节能减排方面意义重大，因此毫不奇怪，在绿色化学指引下的全新的住房的理念越来越赢得人们的赞赏与支持。

开发绿色反应，提高原子利用率也是未来绿色化学致力研究的方向之一，在化学合成特别是有机合成中，减少废物的关键是提高选择性问题，即选择最佳反应途径，使反应物原子尽可能多地转化为产物原子，最大限度地减少副产物，才会真正减少废物的生成。对于大宗基本有机原料的生产来说，选择原子经济反应十分重要。由此可见，绿色化学在工业上的广泛应用，也还需要从环境保护和技术经济等方面继续研究并加以改进，还需要在绿色反应方面加大研究开发力度。

最近几年，开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。国内外均在开发钛硅分子筛上催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济新方法。此外，针对钛硅分子筛催化反应体系，开发降低钛硅分子筛合成成本的技术，开发与反应匹配的工艺和反应器仍是今后努力的方向。

在已有的原于经济反应如烯烃氢甲酰化反应中。虽然反应已经是理想的。但是原用的油溶性均相铑络合催化剂与产品分离比较复杂，或者原用的钴催化剂运转过程中仍有废催化剂产生，因此对这类原子经济反应的催化剂仍有改进的余地。所以近年来开发水溶性均相络合物催化剂已成为一个重要的研究领域。由于水溶性均相络合物催化剂与油相产品分离比较容易。再加以水为溶剂，避免了使用挥发性有机溶剂，所拟开发水溶性均相络合催化剂也已成为国际上的研究热点。除水溶性铑-膦络合物已成功用于丙烯氢甲酰化生产外，近年来水溶性铑-膦、钌-膦、钯-膦络合物在加氢二聚、选择性加氢、C一C键偶联等方面也已获得重大进展，C6以上烯烃氨甲酰化制备高碳醛、醇的两相催化体系的新技术国外正在积极研究。以上可见，对于已在工业上应用的原子经济反应。也还需要从环境保护和技术经济等方面继续研究。加以改进。

最后，展望21世纪的未来，全球的工业化，城市化将继续发展，人口还要继续增加，对化学工业的需求也将增多，而传统化学工业虽在农药、聚合物、材料科学、去污剂、石油添加剂、水处理、废物处置等方面做出了巨大贡献，另一方面它也增加了对环境的压力。而人们对改善环境、提高生活质量的要求又越来越强烈。因此，绿色化学对人类未来生活、发展有着不可估量的巨大意义。