中国石油大学华东绿色化学与化工导论汉语版课件总结概要

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《绿色化学化工技术》课件

《绿色化学化工技术》课件

绿色催化剂的分类和应用
生物催化剂
利用微生物、酶、细胞等 生物系统实现芳香品的生 物转化工艺。
金属催化剂
金属与配体法、热解法、 溶胶-凝胶法等方法制备新 型复合催化剂。
有机小分子催化剂
使用有机小分子作为催化 剂,在剂量少的情况下实 现绿色催化反应的高效化。
绿色溶剂的应用领域
水作溶剂
生物质作溶剂
超临界流体作溶剂
水是一种最为常见的优秀绿色 溶剂,无污染物排放,无毒害, 安全可靠。
利用生物质生产新型液态溶剂, 具有废弃物资源化利用、能源 可持续利用等优势。
超临界流体因具有高物理性质、 低环境影响、易处理等特点而 广泛应用于溶剂领域。
可持续利用技术
1
催化裂解
应用催化裂解将废物加工转化为高附加值生产物,实现产值提高与环境保护的双 赢。
2
热解和气化
通过高温热解、氧化热解等技术将生物质转化为燃料、气体、炭黑等多种产品。
3
化学回收
通过提高生产中的资源回收率,更合理利用资源、降低能源消耗、延长能源的使 用寿命。
绿色能源在化学工业中的应用
太阳能电化学合成
通过光电化合成反应,利用太阳能转化电子将CO2还原,实现太阳能直接转化为化学能。
酶催化生产生物燃料
绿色化学化工技术
本PPT课件介绍了绿色化学化工技术的概述,原则,催化剂,溶剂,循环利 用、能源应用和案例研究等全方位信息。
什么是绿色化学?
可持续性
通过最小化化工过程中的废弃物和污染物排放, 实现对环境的保护和可持续性发展。
循环使用
通过高效催化剂、溶剂、精细化工、废物回收利 用等措施,实现废物`资源化利用。
新型绿色化学催化剂
福建师范大学化学科学学院相 关研究者团队新近在催化领域 取得突出进展,具备干细胞分 离、化学性质研究、表面物理 化学表征与催化反应以及机制 研究等多方面的能力。

绿色化学化工概论PPT文档45页

绿色化学化工概论PPT文档45页
39、没有不老的誓言,没有不变的承 诺,踏 上旅途 ,义无 反顾。 40、对时
41、学问是异常珍贵的东西,从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间,才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话,只需要教育; 而要挑战别人所说的话,则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是:在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
绿色化学化工概论
36、“不可能”这个字(法语是一个字 ),只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气,不要看破要突 破,不 要嫉妒 要欣赏 ,不要 托延要 积极, 不要心 动要行 动。 38、勤奋,机会,乐观是成功的三要 素。(注 意:传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素,但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出,乐 观是成 功的第 三要素 。

《绿色化学》PPT课件

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O
C l
+
O
O O H
O
O
C l
+
O O H
3-氯过氧化苯甲酸氧化剂,原子经济性42%,产生3-氯苯甲酸废物 ➢ 绿色工艺
O + H2O2
O
O + H2O
锡/β-沸石
负载锡的沸石催化剂,过氧化氢氧化剂,原子经济性86%,副产物只有水
2021/2/1
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24
环境友好催化剂
COCl
O
envirocat EPZG
OH
OH
OH
OH
OH OH
2021/2/1
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28
使用安全的化学品(1)
发展与应用对人和环境无毒且无危险性的试剂和溶剂 以及其他实用化学品是绿色化学的重要一环。
O 1.HCN
2.H2SO4
3.MeOH
H2SO4
O
MeO
原子利用率46%
+ (NH4)HSO4
H3CC
CH + CO + CH3OH
聚氨酯是一种热缩性树脂,1995年世界总消耗量为650万吨, 80%作泡沫塑料,广泛应用于建材、家具、汽车、制革、纤维等行 业。
7
工业化学品对生态环境的影响
类别
炼油产品 大宗化学品 精细化学品 药物
化工产品生产规模与环境因子
生产规模 /t
106~ 108 104~ 106 102~ 104 10~ 103
环境因子 (kg副产物 /kg主产物)
< 0.1 <1~ 5
5~ 50 2 5~ 1 0 0以上
精细化工生产对生态环境造成的影响最为突出 。

绿色化学化工导论

绿色化学化工导论

绿色化学化工导论《绿色化学化工导论》嘿,同学们!今天咱们来好好唠唠化学里那些超有趣的概念,就从化学式开始说起。

一、化学键你们可以把化学键想象成原子之间的小钩子。

先来说说离子键哈,就好比是带正电和带负电的原子像超强磁铁一样吸在一起。

比如说氯化钠,钠原子容易失去一个电子带正电,氯原子容易得到一个电子带负电,这一正一负就像磁铁的南北极,“嗖”的一下就吸得紧紧的,这种吸引力就是离子键啦。

再讲讲共价键,这就像是原子们共用小钩子连接起来。

像氢气分子,两个氢原子都没有多余的电子可以失去或者得到,那怎么办呢?它们就商量好,每个氢原子拿出一个小钩子来,一起共用,这样就形成了共价键,两个氢原子就紧紧地连在一起变成氢气分子啦。

二、化学平衡化学平衡就像是一场拔河比赛。

反应物和生成物呢,就像两队人。

一开始,比如说左边的反应物这边人多力量大,反应就朝着生成物那边进行得快。

但是随着反应进行,生成物这边的人也慢慢多起来了,力量也变强了。

到最后啊,就达到了一个状态,正反应和逆反应的速率相等了,就好像两队人拉得不相上下,这时候两边的“人数”(也就是浓度)也就不再变化了,这就是化学平衡的状态。

三、分子的极性分子的极性就像小磁针一样。

就拿水来说,水是极性分子。

氧原子那一端就像是磁针的南极,带负电;氢原子那一端就像是北极,带正电。

你看,水就像一个有方向的小磁针一样。

再看看二氧化碳,它是直线对称的分子,就像一个两边完全一样的东西,它的正电中心和负电中心重合,就没有这种“南北极”的差别了,所以它就是非极性分子。

四、配位化合物配位化合物可有意思了。

咱们可以把中心离子当成聚会的主角,周围的配体呢,就像是来参加聚会并且提供孤对电子共享的小伙伴。

比如说铜氨络离子,铜离子就是那个主角,氨分子就是小伙伴,氨分子有孤对电子,它就把这个孤对电子拿出来和铜离子共享,大家就开开心心地形成了一个新的整体,这就是配位化合物啦。

五、氧化还原反应中的电子转移氧化还原反应中的电子转移就像做交易一样。

绿色化学——第一章 绿色化学概论ppt课件

绿色化学——第一章 绿色化学概论ppt课件
ppt课件 11
中国7大环境污染

山东沂南涑河砷化物水污染 2009年4月,亿鑫化工有限公司将产生的大量含 砷有毒废水排放在一处蓄意隐藏的污水池存放。 7月2 0日、2 3日深夜,该公司为节省处理污水费 用,趁当地降雨,附近一河流水量增加之际,用 水泵将含砷量超标2.7254万倍的生产废水排放到 南涑河中,致使水体严重污染。
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Facts & Figures 2000
“21世纪化学工程进展”专家结构预测(10 — 25年,全球)
产品重组与技术前沿 1. 生化工程产品 2.制药 3a.半导体及电子器件 3b.功能陶瓷及复合材料 4. 新型能源与燃料 5. 新型材料(塑料,高聚物,合纤等) 6. 催化剂 7a.新型食品 7b.海底资源 8. 石化产品 ppt课件 9. 其它新型功能产品

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2、绿色化学与化工
绿色化学化工作为应对21世纪挑战的关键技术与 基础,已成为21世纪世界科技研究前沿热点:

1995 年美国总统克林顿宣布设立“总统绿色化学挑战 奖”; 日本政府规划了在 21 世纪重建绿色地球的“新阳光计 划”; 英国皇家化学会主办的国际性杂志《绿色化学》1999年 1月创刊;
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2
世界十大环境污染事件

洛杉矶光化学烟雾事件 40年代初期于美国洛杉矶市,全市 250多万辆 汽车每天消耗汽油约 1600万升,由于汽车漏油、 汽油挥发、不完全燃烧和汽车排气,向城市上空 排放近千吨石油烃废气、一氧化碳、氮氧化物和 铅烟,在阳光照射下,生成淡蓝色的光化学烟雾, 1952年12月的一次烟雾中,65岁以上老人死亡 400人
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世界化学工业生产能力分布

绿色化学与化工导论

绿色化学与化工导论

绿色化学与化工导论概述绿色化学是一种注重减少或消除化学过程对环境和人类健康的影响的方法和原则。

绿色化学的核心目标是提高原始材料的效率利用率,减少对有毒物质的使用,减少废弃物的产生,并在化学过程中最大程度地减少能源消耗。

绿色化学与化工导论旨在介绍绿色化学的基本原理和应用,并强调其在化工领域的重要性。

绿色化学原则绿色化学奉行一系列原则,以确保化学过程的环境友好性。

这些原则包括:1.预防污染:通过材料选择、合成设计和废物管理等途径,尽可能地消除有害物质的产生。

2.原子经济:追求高效利用,最大限度地利用所有原始材料,减少废弃物的产生。

3.能量效应:减少化学过程中的能耗,提高能源利用效率。

4.安全性设计:考虑到产品的每一个环节和化学过程,确保其对人体和环境的安全性。

5.可持续性:从可再生资源中获取原材料,降低对不可再生资源的依赖。

绿色化学在化工领域的应用催化剂设计催化剂在化工领域中起着至关重要的作用。

绿色化学注重发展高效、选择性和可再生的催化剂,以降低化学反应的温度和能源消耗。

催化剂设计的绿色原则包括减少催化剂使用量,增加催化剂的稳定性和可再生性,以及减少催化剂中有害物质的使用。

可降解材料传统的塑料制品对环境造成严重的污染。

绿色化学致力于开发可降解的塑料材料,以减少塑料对环境的影响。

这些可降解材料可以通过微生物的作用逐渐降解为无害的物质。

绿色化学通过改变塑料的结构和合成方法,使其在使用寿命结束后能够自然降解。

循环经济绿色化学倡导建立循环经济系统,通过将废弃物作为新的原始材料回收和再利用,减少资源浪费和环境污染。

循环经济可以通过废物的再加工和再利用来降低化工过程中的原始材料需求。

超临界流体技术超临界流体技术是一种使用压力和温度接近临界点的物质进行化学反应的方法。

绿色化学借助超临界流体技术可以完成高效、选择性和环境友好的反应。

此外,超临界流体还可用作溶剂替代品,减少有机溶剂对环境的污染。

绿色化学的挑战与前景尽管绿色化学在化工领域取得了一些重要的进展,但仍然面临一些挑战。

化学专业绿色化工与化工导论学习心得

化学专业绿色化工与化工导论学习心得公司内部档案编码:[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]2014年黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训化工专业学习心得为贯彻落实《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020)》和《关于加强专业技术人员继续教育工作的意见》(国人部发〔2007〕96号)精神,不断提高专业技术人员的专业水平、科学素质和创新能力,并根据《黑龙江省人力资源和社会保障厅关于开展2014年度专业技术人员继续教育知识更新培训工作的通知》要求,我作为一名化学工程的专业技术人员在4月7日至5月31日期间参加了这次继续教育知识更新培训班的学习。

通过两个月的学习,我得到了意想不到的收获。

我通过对公需课程《知识产权及法律保护》的系统学习,懂得了如何运用法律知识保护知识产权。

同时我通过对专业课程《绿色化学与化工导论》专业知识,对现如今化学工程专业的最新发展有了深入的学习和了解,这有效的开拓了我知识面,引发了我对生产中的遇到技术问题进行更深入的思考。

一、学习内容概要我通过下载培训教材和课件视频讲座等形式完成了所有学时公需科目及专业科目的学习。

(一)公需科目学习概要《知识产权及法律保护》课程主要包括五大部分,其主要内容如下:1介绍知识产权的含义和范围;知识产权国际保护的历史和主要方式以及相关案例;2文化创作、传播与着作权法律保护,包括着作权的主体、客体与内容;着作权的限制和着作权保护以及相关案例;3科技创新与专利权法律保护,包括专利权与专利权的保护对象,专利权人的权利和限制及相关案例;4商标与商标权法律保护,包括我国商标保护制度的创新,驰名商标的认定和保护以及相关案例;5其他领域知识产权法律保护,包括未披露的信息与商业秘密保护、天然驰名标记与地理标志权利保护、企业名称与商号权法律保护、商号权的性质、植物新品种与植物新品种权保护和相关案例等内容。

(二)专业科目学习概要《绿色化学与化工导论》主要包括以下几个方面:1 绿色化工基本原理和可持续发展介绍了相关绿色化工的概念、基本原理并举例说明了绿色化工的重要性;2 介绍了应用于绿色化学的“安全的”溶剂及种类,绿色溶剂选择和设计评判标准;3 绿色试剂主要介绍了碳水化合物中单糖和双糖、过氧化氢和碳酸二甲酯作为试剂在绿色化工中的应用这些试剂的合成方法及相关性质用途;4 清洁生产主要介绍世界和中国的环境污染问题,为什么要推行清洁生产,它的发展和实现途径,以及清洁生产在中国的运行情况。

《绿色化学绪论》课件


绿色化学品
绿色化学品定义:指在生产、使用和废弃过程中对环境影响最小的化学品 绿色化学品分类:包括绿色农药、绿色染料、绿色涂料等 绿色化学品特点:环保、安全、高效、可再生 绿色化学品应用:广泛应用于农业、工业、生活等领域
Part Four
绿色化学的未来发 展
绿色化学的挑战与机遇
挑战:如何实现绿色化学的产业化和商业化 挑战:如何解决绿色化学在生产过程中的环境污染问题 机遇:绿色化学在环保领域的应用和发展 机遇:绿色化学在能源领域的应用和发展
THANKS
汇报人:PPT
绿色化学的未来趋势
绿色化学将成为未来化学发展的主流方向 绿色化学将更加注重环保和可持续发展 绿色化学将更加注重资源的循环利用和减少污染 绿色化学将更加注重技术创新和研发投入
Part Five
绿色化学的实践案 例
绿色合成实践案例
绿色合成:通过化学反应实现绿色合成,如生物合成、酶催化合成等 绿色合成案例:如生物合成的氨基酸、酶催化合成的生物燃料等 绿色合成技术:如生物技术、酶催化技术、绿色化学合成技术等 绿色合成应用:如生物医药、生物能源、环保等领域的应用
绿色化学绪论
PPT,a click to unlimited possibilities
汇报人:PPT
目录
01 绿 色 化 学 的 定 义
02 绿 色 化 学 的 原 则
03 绿 色 化 学 的 应 用 05 绿 色 化 学 的 实 践 案

04 绿 色 化 学 的 未 来 发 展
Part One
绿色设计:在设计阶段就考虑环保因 素,实现可持续发展
绿色合成方法
绿色合成方法的特点:减少 污染、提高效率、降低成本
绿色化学的定义:以环保、 安全、经济为原则的化学研 究

绿色化学绿色化学原理PPT课件

克莱森重排:烯醇或酚的烯丙基醚当加热到一定温度时,可发生分子内 重排。苯酚的烯丙基醚在200℃时,不用催化剂顺利的重排。
原子利用率100%
第7页/共42页
反应类型及其原子经济性
⑴ 分子重排反应。原子利用率100%
重排反应是构成分子的原子通过改变相互的位置、连接、键 的形式等产生一个新的分子的反应。
第29页/共42页
2.5 采用安全的溶剂和助剂 Use safer solvents and auxiliaries
The use of auxiliary substances (e.g. solvents, separation agents, etc.) should be made unnecessary wherever possible and, innocuous when used.
NC CH2 CH2 CH2 CH2 CN
CH2
CH CH
CH2
2HCN
Ni,Complex 30~50℃
NC CH2 CH2 CH2 CH2 CN
其原子利用率为100%。
乙酸合成
Kolbe合成法:
甲醇羰基化法:
2009
C Fe CS2 Cl2 CCl4 红热管 Cl2C=CCl2
Cl2C=CCl2
A raw material of feedstock should be renewable rather than depleting wherever technically and economically practicable.
environmental and economic impacts and should be minimized. Synthetic methods should be conducted at ambient temperature and pressure.

绿色化学第一章课件.doc

绿色化学第一章课件.doc一绪论化学与社会化学与坏境可持续发展与绿色化学现代化工在国民经济中的地位V化工是强大的传统基础产业之一乂是战略产业(从1970, s开始化工及其产站在全球经济战略中一直扮演重要角色)V 也是当代高科技的基础同时与人类的衣食住行用有着密切的关系化学与8大公害事件痛痛病事件多诺拉事件马斯河谷事件伦敦烟雾事件洛杉矶光化学烟雾四FI市哮喘事件米糠油事件水俣病事件环境污染类型的划分:按污染物性质可分为生物污染、化学污染和物理污染;化学污染占80-90%可持续发展绿色化学技术绿色化学,又称“可持续发展化学”,上要是为了减少或消除化学反应对环境的污染和生态的破坏,研究新的化学反应体系,包括新的合成方法和路线,探索新的反应条件,寻求新的包括工物资源在内的化学原料,开发能够代替挥发性有机溶剂的溶剂、无毒无害的高效催化剂、减少副产物产生的合成方法,设计和研究新的绿色化学品等。

二绿色化学的基本概念V绿色化学的诞生绿色化学的定义绿色化学的内容绿色化学的原则原子经济性V绿色化学奖简介绿色化学的理论基础(1)1991年,美国著名有机化学家Trost在《Science》上提出了“原子经济性(原子利用率)"的概念;(2)1992年,荷兰有机化学家Sheldon提出了“E■因子”的概念。

这两个重要的绿色化学基本概念的提出,引起了人们极大的关注,也标志着绿色化学的萌芽。

>1994年8月于美国华盛顿市召开的208届美国化学会全国年会环境化学分会,首次以“绿色化学” 为主题。

>Paul T. ANASTAS 1995 年编辑岀版《绿色化学》(Green Chemistry )。

>1996年6月,克林顿颁发了美国首届“总统绿色化学挑战奖”。

>1999年初,英国皇家化学会创办了国际性的“Gwen Chemistry”学术刊物。

——这儿个重大事件,正式宣告了绿色化学的诞牛。

绿色化学定义V绿色化学就是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境冇害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。

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化学工业的形象不好原因:①忽视产品的用后处理和用后价值②造成严重的环境问题③从业人员普遍缺乏对产品的环境影响污染的长远认识和相关知识,且过分依赖步骤控制来确保安全生产化学工业的挑战:在继续经济廉价地确保生活便利的同时消除对环境的负面影响1.2 绿色化学和可持续发展绿色化学的12原则:(1)阻止废弃物:阻止废弃物的产生而不是产生后再治理(2)原子经济性:合成方法的设计中应尽可能将所有原料转化为产品(3)降低化学合成的危险性:只要可能,应采用对环境和人均无毒无害的物质来设计合成路线(4)化工产品安全性设计:化工产品应该在满足功能要求的条件下尽量减小毒性(5)使用安全的溶剂和助剂:如果可能,不适用溶剂助剂;如果非要用,用无毒无害的(6)提高能量利用效率:设计过程中应该认识到化学过程中的能量问题并且减小对成本和环境的影响(7)使用可再生资源:只要经济上技术上可行,应使用可再生资源而不是非可再生资源(8)减少衍生物:减小.避免合成过程中的衍生化步骤,尽量不用导向基和保护基(9)采用催化:采用催化性物质而非化学当量物质(10)易降解设计:产品必须要在设计时就使其在使用后容易无毒无害地降解,不在环境中长期存在(11)污染的在线分析和阻止:使用先进的在线检测.分析设备,在污染形成之前将其控制(12)阻止事故的连贯性安全型化学:生产过程中采用的物质及其聚集状态的潜在事故危险要小可持续发展:满足当代的需要,并且不损害后代满足其自身需要的能力的发展,包括两个方面:①应该以什么速度使用化石燃料②向环境中排放多少污染物和废弃物是安全的绿色化学:推动技术革新,以减少或消除危险物质的在化工产品的设计.生产.使用过程中的产生和使用的一种方法论,目的是实现可持续发展.以实业的观点看,绿色化学应该是一种减小成本的方法1.3 原子经济性衡量的是生产过程中有多少反应物进入了产物,有多少进入了副产物和废弃物,可以用方程式计算定义:原子经济性=目的产物的分子量/反应物的总分子量×100% 产率=实际产品质量/理论产品质量×100% 选择性=目标产物产量/转化的总物质量×100%实际的原子经济性是理论原子经济性和选择性的乘积.注意,如果涉及到有化学当量的“催化剂”参与,则不适用;若有环境友好分子比如水的消去,这一概念不反映过程的绿色性AE反应:重排.加成.D-A反应,协同反应;Non-AE:取代.消去.Wittig试剂和格氏试剂的反应1.4 原子经济性反应1. 重排:尤其是只需要稍加加热或者少量催化剂的反应原子经济性好,eg.克莱森重排,Fries重排(需化学当量的AlCl3,可用光化学代替),贝克曼重排,乙烯基取代的小环烷烃扩环,频那醇重排(有水生成,注意只要有羟基相邻的碳正离子产生均可以发生)2. 加成反应:迈克尔加成,D-A反应1.5 非原子经济性反应1. 取代反应:①至少会产生两种产物且通常有一种不是目标产品②许多取代反应会产生不安全产品和多种副产品.所以原子经济性低.不绿色2. 消除反应:通过消除不相连的碳原子上的基团实现引入不饱和度.Hoffman消除:季铵盐在碱和热的作用下,产生端烯烃或取代烯烃,可以在季氨杂环中向环内引入不饱和度.Wittig反应:通过形成膦叶立得来形成双键,与膦叶立得反应的应该是羰基.1.6 降低毒性危险性涵盖了若干因素,包括毒性.可燃性.爆炸可能性.环境可降解性.两个因素影响有毒物质的使用:①通过系统的科学知识和事故案例②减少暴露在危险性物质中危险性定义为可能引起伤害的环境,风险定义为伤害发生的可能性,风险是危险性与暴露可能性乘积的函数.传统的风险控制是采用物理方法.引入安全系统和进行岗位训练.绿色化学的方法是减少危险化合物本身.减少危险试剂的使用是首要选择,个人劳动保护和减少暴露只是最终的方法,必须在前者的详细考虑之后.1. 毒性评价(1)LD50(半致死剂量):实验组中一半动物死亡时的毒剂剂量,以mg毒剂/kg实验动物体重表示LC50(半致死浓度):实验组中一半动物死亡时的毒剂浓度,以ppm或者mg/m³表示两者的数值越小毒剂的毒性越大.(2)致癌性评价指标:Ames测试,利用某种沙门氏菌的基因缺陷来观察是否加入在培养基中的物质会造成该基因的突变,如果造成相当大比例的突变,则具有强致癌性.注意需要在培养基中加入消除该物质代谢产物的酶以排除代谢产物致突变的可能.第二章废弃物2.1 绪论废弃物不仅是一个环境问题,更体现了资源和资金的利用效率,同时会引发其他社会问题.废弃物的污染防治顺序:源头上减少废弃物,再利用,恢复.循环和能量再利用,不经能量回收直接排放(等级依次降低).有时候排序有问题,需要做生命周期评价2.2 废弃物引起的问题Leblane制碱法原理:2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl Na2SO4+4C+CaCO3=Na2CO3+CaS+4CO问题:向大气中排放酸性气体HCl;难以处理的CaS最终被索尔维制碱法代替日本水俣病:汞被转化为二甲基汞引起中毒和畸形2.3 化工生产中废弃物的来源具体数目难以统计,用“E因子”进行衡量,E因子=副产品质量/目标产品质量,注意石油化工的E因子很小,制药工业的E因子很大,E因子的影响因素:①技术的发展水平②该领域中特定产品的竞争力③生产过程管理水平④废物处理费用占售价的比例.注意制药工业中控制E因子的意义还有控制副产品在最终制剂中的含量,以保证没有副作用和药品组成的稳定性e.g1苯酚的磺化碱熔法被乙烯基苯取代,过程:乙烯和苯在分子筛中发生烷基化反应得到乙烯基苯,在酸催化下氧化得到丙酮和苯酚,由于在产苯酚的过程中产生另一种工业产品丙酮所以E因子高e.g.2布洛芬的合成,因为在新路线中采用全步骤的催化和催化剂量的HF和化学计量的AlCl3,所以E因子大2.4 废弃物成本三条红线(意义是表征企业的表现):盈利.环境影响.社会形象,而废弃物的处理对三个方面均有影响.废弃物排放对化工企业的影响:①原料.能源的利用效率降低②反应器利用效率的降低③增加了末端治理的投入.注意三条红线是相互联系的而不是分立的:长期稳定生存的公司必须有良好的盈利状况.对环境的较小影响和迎合社会期望的表现.注意E因子的大小有时不能准确衡量废弃物的成本在总成本中的比重2.5 减少废弃物技术立法为减少废弃物提供了法律框架,可以通过立法鼓励清洁技术.对污染严重的工艺征税.公司文化是直接力量,可以快速见效.减少废弃物的措施最初都是简单的并且有盈利的,如减少水.能源的消耗和修理泄漏的设备.典型的措施包括产品重新设计.原料和能源的回收利用,工艺改革.1. 减少废弃物过程中的团队方法步骤:(1)文献和专利查阅(2)确定文献中或专利中方法的替代方法(3)对替代路线进行COSHH评价(评价危险物质和可能对健康产生危害的物质)(4)对替代路线进行实验,验证可行性(5)通过文献和专利查阅进一步完善替代路线(6)实验室中放大实验,为应用实验提供数据(7)同化学工程师讨论产品或放大细节(8)根据讨论结果优化设计路线(9)落实资金来源(10)进行危险和可操作性评估(HAZOP)和安全.健康.环境因素评估(SHE)(11)进行批次性试生产(或进行风险分析以决定是否跳过该步)(12)改进或建设生产厂(13)生产装置转交给生产部门以上步骤的替代方法是建立跨学科的团队执行减少废弃物的任务2. 减少废弃物的过程设计流程图(process flow sheet/PFS):包含物料衡算和各步反应的原子经济性,强调后者;基准是单位质量的产品;如果必须要引入假设,数据应来自文献.实验或之前的数据积累.物料衡算中需要包含水以及其他溶剂,因为除去容易需要能量.通过流程图比较不同路线的角度:①废弃物的量②废弃物的性质③物料衡算④产生的污染⑤物料成本粗算⑥过程的复杂性和相关成本计算⑦是否需要特种设备⑧能源需求评估⑨毒性和毒性的处理问题.通过对流程图中各个要素的思考,评估进一步改进的可能性和目标注意流程图的三要素:物料衡算.原子经济性.工艺流程和条件3. 现有过程的废弃物最小化步骤:①管理层确定废弃物最小化的目标②组织跨学科团队③评估流程图④在流程图上确定达到目标的过程,即需要改进的单元操作⑤制定工作计划,计算成本,落实资金⑥执行计划⑦监督计划执行,评估结果(若⑥中出现问题,则返回④重新执行) 注意:①在过程中要采用整体的观点和方法②注意在需要改动的单元操作上取得一致意见,通常大部分的废弃物是由少数几个单元操作引起的③工作的优先级取决于工作的目标2.6 废弃物的现场处理末端治理:许多生产过程中的污水只能减少不能消除,因而需要对其进行治理以减少对环境的伤害,这一行为成为末端治理废弃物处理的三种方式:物理处理.化学处理.生物处理,通常会联合使用,需要根据污染物的量.性质和治理成本总和考虑,评价治理的重要指标(尤其是废水):在自然状态下的需氧量(与有机物的含量有关,因自然条件下这类物质生物分解是需氧的),需氧量大威胁水生生物的生存化学需氧量(COD):通过氧化过程的铬酸消耗量关联生物需氧量(BOD):通过用微生物处理废弃物5天的需氧量来关联理论需氧量(THOD):对氧化所有的有机质成水和二氧化碳的需氧量进行计算得到COD=0.7~0.8THOD BOD=0.5THOD1. 物理处理目的是减少废物的量或者将废弃物分为相似相,方式通常是过滤或者蒸馏过滤方式:①传统的半框压滤②离心过滤③微过滤和超滤④其他膜技术如电渗⑤利用树脂床层.天然草塔.硅藻土吸收有机金属和金属离子蒸汽吹扫吸收易挥发的物质,但只能在废弃物低毒或无毒的情况下使用2. 化学处理(1)中和法:成本低但是会增加废弃物的总量,对一体化工厂比较有利,可以用一个过程的废弃物中和另一个过程的废弃物以减小环境负担,也可通过让废弃物经过离子交换树脂进行中和(2)氧化法:对解决低浓度的有毒废弃物尤其有用.氧化剂:过氧化氢(处理硫化物.酚.氰化物).臭氧.高锰酸钾.次氯酸钠,臭氧和过氧化氢认为是绿色的,因为氧化产物是无害的,高锰酸钾产生的氧化锰需要过滤分离.湿空气氧化:处理其他方法无法处理的难氧化物质如生活废弃物.(3)先进氧化法:一系列的化学氧化过程根据事先决定的程序平行进行,有时需要紫外线(UV)进行催化化学方法使用有减少趋势,但是在处理特定废弃物如Cr(VI)时有特定的优势(4)电化学处理法:通常用于处理金属离子还原成金属单质e.g.回收罐头锡和银(电解硫代硫酸银),也用于处理有机物如处理有机氯化物,反应过程中Cl被H+(酸性环境)取代形成Cl-,电化学法使用越来越多,并有阴阳极交替排列的电解设备3. 生物处理装置生物降解:利用微生物的活动降解有机物,有机物的功能是提供微生物的食物,这一过程实际上是一系列酶催化过程,最终结果是有机物的完全降解和无机化.分为好氧降解过程和厌氧降解过程,两者都需要充足的氮源,好氧降解需要氧源,厌氧讲解需要电子受体(即氧化剂).两种过程的最终产物为CO2和H2O,厌氧降解副产甲烷.好氧降解在大型通空气的密闭分解池,这一过程速率低,因为传质过程慢.混合程度小,因而出现了曝气装置,即通入或循环空气或氧气使得微生物与废弃物混合均匀(生物曝气技术).没有立体阻碍的废弃物分子比有立体阻碍的分子容易降解;对于芳香环,环上的供电基加快分解速度,吸电基减慢分解速度;含氧有机物适于无氧分解,不含氧有机物适于有氧分解.芳香族有机物的有氧分解过程经历1,2-苯二酚中间产物,脂肪族分解经过醇.醛.酸的过程.2.7 易降解设计三大化工产品废弃物来源:消费性塑料.家用清洁剂.农用化学品.三种均可以通过生物降解,如果没有相关酶的存在,就不能降解,成为长期有机污染(POPs).1.表面活性剂的降解:关键在烷基链,直链烷基的容易降解,带支链的难以降解.注意聚乙氧基烷基苯酚醚和异构化的壬基苯酚是难降解的.2.DDT(双对氯苯基三氯乙烷):是一种有效的杀虫剂,优点:①制备成本低②广谱活性③对人类无毒④长期有效.由于难降解所以长期有效,长期有效性最终成为一个缺点3.高分子:处理方法通常有三种:填埋.细菌分解.循环利用,容易分解的有以下特点:①由可再生资源制造②在基体中加入可生物降解的物质③从石化来源中制取的易降解材料④加入在光催化或化学催化下容易降解的物质如二茂铁e.g.在基体中加入淀粉则可以促进降解,通过光催化的自由基机理或者生物降解4.有利于降解的规则:①天然产物及其结构类似物均可生物降解②邻苯二酚是芳香化合物的降解中间产物,因而不存在邻位取代的芳香化合物容易降解③吸电子基的存在降低芳香化合物的降解速度④杂环化合物的生物降解性差⑤脂肪族化合物的支链越多,生物降解速率越低⑥含脂肪醚结构的分子生物降解速度慢⑦含有强极性的C-F.C-Cl键的分子降解速度慢⑧水溶性差的分子降解速度慢⑨分子量越大,生物降解越慢2.8 高分子材料的循环利用高分子材料的回收利用必须做生命周期评价(LCA),否则可能适得其反,造成的污染更严重.三种常见的方式:①焚烧以回收能量②机械打碎之后作为低级品使用③化学降解成单体回收利用1. 分类和分离缩写:PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)HDPE(高密度聚乙烯)PVC(聚氯乙烯)LDPE(低密度聚乙烯)PP(聚丙烯)PS(聚苯乙烯)常用分离方法:①密度法:利用塑料的密度和液体密度的相对大小进行浮选分离,缺点是灵敏度不足.因而引入离心力,利用向心加速度进行分离;以及超临界CO2,利用压力控制密度进行分离②近红外广谱分离:可以区分不同的材料,但是容易受到材料颜色的影响,尤其是黑色和深色③X射线荧光法:尤其适合分离PVC和PET以及含大质量原子如Cl的高聚物现代高分子废弃物的分离均采用多光谱联合的方法,首先过红外(区分清洁的和透明的塑料),之后过颜色区分(分出颜色),过X射线荧光和近红外分细类.2. 焚烧通常认为这方法不好,因为有灰分和重金属.二噁英(来源于含氯废弃物)污染,只适用于废弃物太小难以回收和分类的情况3. 机械打碎(1)PET:关键在于保持分子量不下降,分子量下降是因为废物中混有的PVC在该过程中产生的酸引起链断裂(2)HDPE:没有官能团,不存在分子量下降问题,需要经过清洗和油墨分离以确保清洁,产品不耐压,只能做低价值的产品(3)PVC:少见回收,因为大部分都做了建筑业中的结构组件,可回收的潜在来源可能是塑料瓶.回收后仍然是用于建筑业4. 化学降解成单体回收利用(1)PET:乙二醇解(200℃条件下和乙烯.乙二醇反应得2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和低聚体).甲醇解(工艺很多,最常用的是PET230℃下溶解在对苯二甲酸二甲酯中,加入甲醇加热到300℃.加压进行酯交换反应,得到对苯二甲酸二甲酯和乙二醇的共沸物,加入对甲基苯甲酮破共沸,通过蒸馏分离得到对苯二甲酸二甲酯和甲基苯甲酮的共沸物和乙二醇,前者静置冷却后分层).水解.加氢(2)尼龙:目的是得到高产率高纯度的己内酰胺,方法有水解.酸解和氨解.水解需要高压;酸解面临酸纯度逐渐下降的问题;氨解适用于多种情况,产物需要经蒸馏分离(3)混合废弃物循环利用的进料:进料需要经过热裂解过程以断裂化学键,该过程可以仅仅是裂解,也可以配合加氢.加入适量氧气(同时加入合成气),加氢过程有利于脱除杂原子.热解过程的一个问题是高聚物的导热性差,因而需要长时间和高温,解决办法是采用加入热沙子的流化床反应器.通氧气过程需要在高温下进行,因可以避免二噁英等有毒物质排放(纯热解过程有这类排放),因而属于环境友好型技术,但过高的能源和低经济性限制了应用.第三章环境影响测量与评价3.1 测量的重要性不同方法的环境影响测量与评价是比较不同的生产路线中的最基本.最重要的问题.e.g.碳酸二甲酯的合成:方法一:光气与甲醇反应方法二:一氧化碳.甲醇的氧化即甲醇的羰基化过程方法二虽然同样适用有毒的CO并且要求高压环境,但毒性低于光气,副产品也更加环保一些有争议的绿色化方法:①用少量的更加危险的试剂代替会产生大量环境友好废物的试剂②以增加能量消耗为代价,用可再生的原料代替不可再生的化石燃料1. 乳酸的生产两种方法:化学合成法.发酵法化学合成法:乙醛和HCN反应,然后用硫酸酸化得到粗品,之后用乙醇酯化后蒸馏纯化得到纯品,产品纯度高.优点:得到高质量产品,原子经济性好,产生的废弃物量少且副产物环境友好;缺点:需要用到毒性原料.能耗高发酵法:利用玉米糖浆或者糖汁进行发酵,耗时长,需要加入碳做培养基并吸收颜色,加入碳酸钙形成乳酸钙然后过滤以纯化产品,因而有固体废弃物产生,单位体积的反应器中产量低,形成的乳酸钙浓度低,需要加入额外能源进行浓缩才能得到粗品(化学纯).如果要得到纯品需要经历同样的酯化蒸馏过程,增加能量消耗.优点:采用绿色可再生的原料,缺点:大量固体废弃物和废水.高能耗综上,难以决定哪个方法更加绿色2. 安全汽油加入有机铅以提高辛烷值:废气中的铅排放对城市中儿童的智力产生不利影响,同时会使三元催化器中毒,进而造成其他有害气体排放增加.替代方法:①向汽油中加入更多的芳烃:将造成燃料消耗增加,同时使公众暴露在有毒芳烃中,欧洲倾向与使用这一方法②乙醇汽油:已经实现,如巴西③添加辛烷值改进剂如MTBE,美国倾向于使用这一方法,但是在油罐附近的地下水中发现MTBE的污染,从而影响饮用水,MTBE的污染途径可能是经雨水进入饮用水源或者地下油罐的泄漏结论:最优化的选择并不容易做出,需要方法的指导3.2 生命周期评价(LCA)简介生命周期评价:对工艺.产品或人类活动进行的从源头到结束的环境影响评价,这一过程包含整个生命周期,即从原料开始到最终的废弃物排放.对于原料,首先是从原料的最初纯化开始,其次是包含所有的原料,最终的废弃物随着技术进步也变成了物质的回收利用或者能量的回收利用.这一方法广泛应用于不同生产路线的比较,它的一个重要功能就是确保污染的防治措施本身不会造成二次污染.由于生产过程的复杂性,LCA的实行是耗时费力的活动产品的生命周期:原料纯化→中间体制造→产品制造→产品使用→形成废弃物→废物再利用,其中环节之间均涉及运输过程,整个周期中有能量.水等输入,输出向空气.水.土壤中排放的废弃物和副产品.能量生命周期评价的步骤:(1)划定评价范围,设定评价目标(计划阶段):最终要的一步,将直接影响评价的结果,评价目标和对象需要准确界定.这一步骤随评价对象的不同而不同,即对现有产品的评价.对现有生产工艺的评价.对现有生产路线的评价.对几种可选路线的评价方法是不同的.评价的范围与评价的目标和所掌握的资源有关,需要研究决定,同时需要采取适当方法使得相同的评价方法只在相同功能的单元操作中使用.这一阶段中需要确定数据采集的方法(2)清单分析:主要任务是采集数据,需要借助清单和流程图,确定物质流和能量流,进出的物质和能量需要满足守恒定律.有些数据是准确并且可采集的,有些数据不可采集或者不准确(即数据的定位问题),每种副产品的环境影响均需要确定.数据的定位问题可以通过巧妙划定评价范围解决(3)影响评价:标准如下:①无机资源消耗:衡量对不可再生资源的消耗,以每个功能单元中的消耗量与该资源的预估储量做比然后求和得到②成酸潜能:以形成H+或者SO2的潜能衡量,用潜在成酸的物质成酸能力与该物质质量的积再求和计算③水生生物毒性:以排放量和物质的毒性因子的积,然后求和计算.注意这一项并不广泛使用,因为对许多物质的毒性机理并不清楚④富营养化潜能:引起水体或者土壤富营养化的潜能⑤温室效应潜能:衡量引起温室效应的能力,与成酸潜能的计算相同⑥对人的潜在毒性:属仍在积累数据的一项,由每日安全剂量确定,注意是所有可能接触媒介的和⑦臭氧损害潜能:与CFC-11对比,衡量破坏臭氧层的能力,计算方法与温室效应潜能相同⑧光化学氧化潜能:衡量引起光化学烟雾的可能性,与乙烯做对比得到(4)数据解读:最后一步,确定生命周期中对环境影响最大的一部分,并且提出可能的改进方案.注意LCA虽然有较强的科学性,但是结果仍然是有争议的,因为相当部分的排放不清楚,并且计算中的排序标准多样.带有主观色彩.随案例的不同而不断变化,同时结果并不能完全说服公众(有时与大众的想法相悖)e.g.染色棉布和并不比化纤布料环保.同时,如果在评价中有参与机构的经济利益的话,结果一定是有利于这个机构产品的.结论:LCA有用但是不适合于日常监测,需要简单的标准来辅助决策过程3.3 绿色过程标准常用标准:原子经济性.E因子.环境商(Environmental Quotient).有效质量产率(EMY)环境商=E因子×不友好性因数Q的积,因为并没有对因子Q取得共识,因此使用不广泛;同时若产生的是大量环境友好型废弃物,环境商可能比产生少量不友好废弃物更差,即不反应事实.EMY=环境商的倒数,但是在计算时需要排除环境友好型废弃物比如水,最终计算公式:EMY=100×产品的质量/环境不友好型物质的质量.这两个标准均与具体工艺有关,无法理论计算.由于对环境友好型物质的界定不清晰,EMY有滥用的倾向.问题:所有的标准均没有考虑起始物料对环境的危险性.结论:通过有限几个标准不能准确知道那个方法更加绿色,但是通过一系列的实验和评估将给出一个正确方向原子经济性的问题:原子经济性低的反应很可能仅仅是一系列反应中涉及危险试剂的一步,如果的确如此,就查文献改这一步如果借助以上四个标准无法比较出两个方案,则需要先计算两方案的如下参数,数据由理论实验取得:原子经济性.总期望产率.原子经济性和产率的积.步骤数.分离纯化步骤数.可挥发性溶剂清单.环境危险性原料清单.环境危险性废弃物清单.能量需求.原料中可再生部分的比重.特种设备清单.单位质量产品的原料成本.之后根据具体工艺计算:E因子.EMY.单位质量产品消耗的挥发性溶剂.单位质量产品的需原位治理的废弃物.单位质量产品的需移位治理的废弃物.其他危险副产品.可原位回收的溶剂或副产品.增加回收工艺后的E因子.之后进行比较,注意原位回收的溶剂.副产品对结果的影响.3.4 环境管理体系(EMSs)产生的背景:环境问题成为了国际问题,同时股东们也需要解决这一问题1. ISO14001体系包含五个关键要素:设定政策.计划.实施.评估和改正.检查,是一个不断提高的过程.(1)环境政策:衡量各个部门的现状,分析如何才能达到标准,理想的政策的视角是统一的而不是分散的.政策的关键是联系目标和现状,并向内传达给员工,向外表达给公众.良好政策必须保证:与对环境影响的规模.性质和公司自身的行为相适应,包含不断提高的承诺和污染防治措施,包含与环境法规有关的承诺和组织需遵守的其他承诺,为设定和检查环境目标设定框架,记录并为所有员工所共享.共同保持,告知公众(2)计划:环境方面:建立确定过程和服务过程中所有方面的方法法律和其他需求:明确与经营有关的所有法律法规以及义务和对消费者的承诺目标和对象:表述必须与政策中的表述相协调,符合已经确定的环境问题同时不违法.目标和提高都需要量化,典型的方法中包含员工培训和提高认识的方案,辅以节能减排的措施环境管理项目:设定达到目标的过程和相关的监督机制(3)实施计划:包含以下内容:①结构和责任:确保管理层和对项目总体负责,明确各个部门的责任②培训.树立意识和权限:对员工进行培训以树立意识,强调改进计划的重要性,明确员工在计划中的角色;明确解释公司对环境的影响③交流:要有双向的交流渠道,同时不仅要有公司内部纵向的交流渠道,还需要公司于公众间横向的交流渠道④记录和监督系统:确保对过程的全程覆盖,记录措施和结果并对所有员工开放⑤执行控制:建立专门的档案,记录没有指导的情况下可能出现的明显的环境影响⑥紧急情况预案:万一出现事故,减小伤害(4)评估和改正:建立定期的检查制度,确保计划的执行与规定和其他要求相协调,整个过程中需要不断检查来保证计划的政策正常执行2. 欧洲生态管理和监督体系(EMAS)EMAS的目标是鼓励企业自律,降低对行政和法律法规的依赖性.只有通过了ISO14001的企业才可以申请EMAS标准.这一标准采用的是整体和互相关联的观点,评估向空气.水体.土壤中排放的有毒物质以及原料的使用.自然资源的使用.能量的。

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