环境化学综述(绿色化学与清洁生产)

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2024年度绿色化学环境化学

2024年度绿色化学环境化学
政府应加强对企业的环保监管,完善监管 机制,加大执法力度,对违法排污行为进 行严厉打击,同时加强政策引导和技术支 持,推动企业绿色发展。
2024/3/24
30
未来发展趋势预测和挑战应对
发展趋势
随着全球环境问题日益严峻,未来环保政策 将更加严格,环保标准将不断提高,绿色发 展成为企业生存和发展的必然选择。
原子经济性反应
原子利用率最大化
通过合理设计化学反应,使得原料中的原子尽可能完全转化为目标产物,减少 废物的生成。
高附加值化学品合成
利用原子经济性反应,合成具有高附加值的化学品,提高资源利用效率。
2024/3/24
13
高选择性反应
2024/3/24
高选择性催化剂
设计具有高选择性的催化剂,使得反应能够高选择性地生成 目标产物,减少副产物的生成。
2024/3/24
风能储能技术
开发高效、可靠的储能系统,如电 池储能、压缩空气储能等,解决风 能发电的波动性和不稳定性问题。
海上风电技术
研究海上风电场的建设和运维技术 ,提高海上风电的开发潜力和经济 性。
19
生物质能开发与利用
生物质燃料技术
研究生物质燃料的制备、 改性和燃烧技术,提高生 物质能的利用效率和环保 性。
实施严格的垃圾分类制度,提高 可回收资源的利用率,减少垃圾
处理压力。
生物技术处理
利用生物发酵、生物酶解等技术 ,将有机垃圾转化为肥料或生物
燃气等有用物质。
热能回收利用
通过焚烧垃圾回收热能,用于发 电或供热,实现能源化利用。
2024/3/24
23
工业固体废弃物治理及资源化利用
有害物质去除
针对含有毒有害成分的工业固体废弃物,进行安全处理和有害物 质去除。

6 药物合成工艺中的清洁合成和绿色化学

6 药物合成工艺中的清洁合成和绿色化学
氯化高汞三氯化铝重庆大学化学化工学院耐劳苦尚俭朴勤学业爱国家27发展高选择性高效无毒无害催化剂催化剂如酸碱金属卤化物金属羰基化合物有机金属配合物等均相催化剂等具有强烈的毒性腐蚀性对设备的腐蚀严重危害人身安全产生废液和废渣污染环境甚至有致癌作用
第六章 清洁生产和绿色化学
第一节绪论 制药业 ——健康产业 过去对环境保护意识的淡薄,企业在生产药品治病救人 的同时,也给环境带来了很大程度的污染(救人与害人兼 并)。 制药企业环境污染问题已经成为阻碍行业发展、危害公 众健康的一大痼疾。 解决的主要手段是治理、停产,甚至关闭。 环保是悬在中国原料药生产企业头上的一把剑。
重庆大学化学化工学院
耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家
第三节 药物合成中的绿色化学 20世纪初,化学家提出了与传统的“治理污染”不同 的“绿色化学”的概念,即如何从源头上减少甚至消除 污染的产生。
绿色化学:指 设计和生产没 有或者只有尽 可能小的环境 负作用并且在 技术上和经济 上可行的化学 绿色制药工业:将绿色化学的原理和技 品和化学过程。 术运用于制药工业,以达到绿色工艺的 要求。
绿色合成研究的方向是清洁合成,包括:




提高反应的原子利用率; 取代化学计量反应试剂(如在催化氧化过程中只以空 气中的氧气作为氧源); 新的溶剂和反应介质; 危险性试剂替代品(如使用固态酸以取代传统的腐蚀 性酸); 充分的反应过程;
重庆大学化学化工学院
耐劳苦 尚俭朴 勤学业 爱国家

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节约原材料和能源; 制药是个小行业,原料药产量并不大,但使用时制剂剂 量很小,包装量很大,消耗的包装材料量很大。包装是环保 的突出问题之一,也是节约资源不可忽视的一个方面。 制药工业还使用部份植物原料,如麻黄草、甘草、黄姜等, 除了采挖收集要考虑生态保护外,要采取先进种植技术和提 取技术,降低消耗。

绿色化学学习总结

绿色化学学习总结

1、绿色化学的定义:又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学等。

它是利用化学原理和方法来减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的反应原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物的使用和产生的新兴学科。

是一门从源头上减少或消除污染的化学。

绿色化学的特点:绿色化学的特点主要体现在“5R ”上:减量——Reduction 是从省资源、无污染、零排放角度提出的。

重复使用——Reuse 是指实际工业生产中,能多次使用的物质应该不断重复使用。

回收—Recycling 是指对工业生产过程中与产品无关的物质或生活废弃物进行全面的回收。

再生——Regeneration 包括废旧物质的再生利用,也包括可再生能源、原材料的利用等。

拒用——Rejection 拒绝使用是实现生产、生活绿色化的最根本办法。

绿色化学与环境化学和环境治理的区别:环境化学是研究污染物的分布、存在形式、运行、迁移及其对环境影响的科学。

环境治理则是对已被污染了的环境进行治理,即研究污染物对环境的污染情况和治理污染物的原理和方法。

而绿色化学是从源头上阻止污染物生成的新学科,它是利用化学原理来预防污染,不让污染产生,而不是处理已有的污染物。

2、原子经济性:高效的化学反应应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合成目标产物,达到零排放。

原子经济性可用原子利用率衡量:计算下列两个反应的原子利用率:①② 3、原子利用率高达100%的反应两个最大特点:(1)最大限度地利用了反应原料,最大限度地节约了资源;%100(%)⨯=量总和各反应物的相对分子质量目标产物的相对分子质原子利用率%4.25%10074712844=⨯++=原子利用率%100%100162844=⨯+=原子利用率(2)最大限度地减少了废物排放通过以下途径可以提高反应的原子经济性:开发新型催化剂 2. 简化合成步骤 3. 采用新的合成原料4、什么是环境因子?环境因子与原子利用率之间有什么关系?环境因子 (E 因子)是用生产每千克产品所产生的废弃物的量,来衡量化工过程的排废量。

绿色化学简介

绿色化学简介

绿色化学简介绿色化学又称环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学(Environally Friendly Chemistr qy)、清洁化学(Clean Chemistry)。

绿色化学即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、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。

绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物。

不再处理废物。

它是一门从源头上阻止污染的化学。

一、绿色化学的重要性迄今为止。

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。

以1993年为例,美国仅按365种有毒物质排放估算。

化学工业的排放量为30亿磅。

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。

1992年,美国化学工业用于环保的费用为1150亿美元,清理已污染地区花去7000亿美元。

2019年美国Dupont公司的化学品销售总额为180亿美元。

环保费用为10亿美元。

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。

1990年美国颁布了污染防止法案。

将污染防止确立为美国的国策。

所谓污染防止就是使得废物不再产生。

不再有废物处理的问题,绿色化学正是实现污染防止的基础和重要工具。

2019年4月美国副总统Gore宣布了国家环境技术战略。

其目标为:至2020年地球日时。

将废弃物减少40-50%,每套装置消耗原材料减少20一25%.2019年美国设立了总统绿色化学挑战奖。

这些政府行为都极大的促进了绿色化学的蓬勃发展。

另外。

日本也制定了新阳光计划。

在环境技术的研究与开发领域。

确定了环境无害制造技术、减少环境污染技术和二氧比碳固定与利用技术等绿色化学的内容。

浅述绿色化学与环境治理

浅述绿色化学与环境治理

绿色化学与环境治理摘要:当今时代,化学真正成为了一门最有用的科学。

化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步起到了决定性的作用。

目前,化学及其制品已经渗透到人类生活、生产的每个领域。

但另一方面,化学化工的发展为人类的生活改善提供了源源不断的能源和物质基础,同时又造成了很多的能源和环境问题。

“绿色化学”的出现,为人类最终从化学的角度解决环境和能源问题带来了新的希望。

本文主要从绿色化学的内涵及绿色化学绿色技术应用及其相应的环境治理前景分别作了介绍和论述,指出为保护环境、实现化学和化工生产的可持续发展必须大力发展绿色化学技术。

纵观发展与环境,社会的发展是必要的,但社会发展要以美好的环境为前提。

关键词:绿色化学环境治理可持续发展正文:如今,绿色蔬菜、绿色产品、绿色科技、绿色化学,还有现在所提倡的“绿色学校”,都成为最时髦的名词。

绿色话题成为人类最具共识的话题。

这种绿色意识,是人类重新审视自然的表现。

传统观念中把人类和自然放在对立的位置上,人类总是妄图征服自然,操纵自然,为己所用,却完全不顾及自己赖以生存的环境破坏。

而绿色意识把人看成是自然界中的一员,追求的是人与自然的统一以及人对自然的尊重。

只有培养人类真正意义上的“绿色意识”,才能实现对环境,对人类更友善的化学——绿色化学。

因此,人类在生产、生活中都应贯穿绿色化学的思想,在生活中对其废弃物要妥善处理,决不能随意倾倒,造成环境污染,有的还可以变废为宝。

如使用环保节能电池;使用太阳能热水器;使用节能灯;不食保护的野生动植物等。

如不使用难降解的一次性饭盒,少使用与废弃塑料袋,不乱扔废旧电池等。

关注重大的绿色化学研究成果。

如环境友好的海洋生物防垢剂,新配方汽油,环境友好柴油等。

使用具有绿色环保标志的产品如绿色电冰箱,无磷洗衣粉,太阳能热水器等。

1绿色化学1.1.定义绿色化学是用化学去预防污染,是设计研究没有或只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。

绿色化学与环境保护从化学角度看可持续发展

绿色化学与环境保护从化学角度看可持续发展

绿色化学与环境保护从化学角度看可持续发展
绿色化学作为一种注重减少对环境和人类健康影响的化学分支,在当今的环境保护和可持续发展中扮演着重要的角色。

让我们从化学的视角来探讨绿色化学如何促进环境保护并推动可持续发展。

绿色化学的概念
绿色化学是一种注重最大限度减少化学制品使用及产生的有害物质的原则。

在化学合成和生产过程中,绿色化学强调采用环境友好的方法和材料,以减少废弃物的产生,降低对环境和人类健康的危害。

绿色化学的应用
在实际应用中,绿色化学广泛涉及到各个领域,如可再生能源开发、环境修复、可持续农业等。

通过绿色催化剂、可降解材料的研发和应用,绿色化学为环境保护提供了新的解决方案,促进了可持续发展的实现。

环境保护的重要性
环境保护是当前全球面临的重大挑战之一。

大量的化学废物排放、能源消耗过大等问题严重影响着地球的生态平衡和人类的生存环境。

绿色化学的发展与应用,为环境保护注入了新的活力和希望。

可持续发展的推动力
绿色化学作为可持续发展的重要支柱,通过减少资源消耗、提高能源利用效率、降低污染物排放等方式,促进了经济、社会和环境的协调发展。

从长远来看,绿色化学将为人类社会的可持续发展提供坚实的基础。

绿色化学不仅是环境保护的有力工具,更是推动可持续发展的重要力量。

通过促进绿色化学的发展与应用,我们能够更好地保护环境、改善生活质量,实现经济社会的可持续发展目标。

让我们共同努力,推动绿色化学在实践中发挥更大的作用,为美好的未来奠定坚实基础。

绿色化学与环境保护

绿色化学与环境保护摘要:绿色化学是指利用一系列原理来降低或消除在化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生的科学。

它致力于从源头上制止污染物的生成。

发展绿色化学是实现环境保护的途径。

关键词:绿色化学、环境保护、可持续发展从七八百年前人类开始用煤产生的空气污染到当代多方面的全球环境问题,无不与化学科学密切相关。

化学工业的迅猛发展,在为人类创造大量物质财富的同时,产生的大量排放物对生态环境造成极大的威胁。

为了保护环境和促进经济社会可持续发展,大力研究和开发从源头上减少和消除污染的绿色化学势在必行。

1传统化学的贡献与危害化学对人类做出了巨大贡献,我们每个人的衣食住行都离不开化学。

化学,尤其是有机合成化学的发展和进步,在很大程度上提高了人类的生活质量,改变了人类的生活方式。

药品的发展减轻了人类的痛苦,延长了人类的寿命;农药、化肥的大力发展使人类得以增产增收,减轻了人121增长对食物需求的压力;聚合物技术的创新促进了制衣等日用产品和建筑材料以及电视、电话、计算机等高科技产品部件的更新换代。

20世纪化学工业的巨大成就举世瞩目,它在国民经济中的发展速度超出了其他任何部门。

不幸的是,在许多成功的故事中蕴涵着一些化学家们所始料不及的不良后果。

例如,当时人们没有认识到那些多氯代杀虫剂像l,l—双(4—氯苯基)—2,2,2—三氯乙烷(DDT),会由鸟类进行生物富集,引起蛋壳变薄和筑巢失败,从而导致游隼、秃鹰、鹗和鹈鹕等鸟类数量的急剧下降[1]。

传统的化学化工对整个人类赖以生存的生态环境造成的严重污染和破坏是不争之事实,人类正面临着有史以来最为严峻的环境危机。

随着世界人口的急剧增加、各国工业化进程的加快、资源和能源的大量消耗与日渐枯竭、工农业污染物和生活废弃物等的大量排放,人类生存的生态环境迅速恶化,主要表现为大气被污染、酸雨成灾、全球气候变暖、臭氧层被破坏、淡水资源紧张和被污染、海洋被污染、土地资源退化和沙漠化、森林锐减、生物多样性减少、固体废弃物造成污染等。

绿色化学环境化学ppt课件

丙烯环氧化制环氧丙烷 环己酮氨氧化制环己酮肟 苯酚氧化制对苯二酚
36
丙烯环氧化制环氧丙烷
传统工艺—氯醇法:原子经济性=31%
+ 2CH3 CH CH2
2HOCl
次氯酸
+ CH3 CH CH2 CH3 CH CH2
OH Cl
Cl OH
1- 氯丙醇
2- 氯丙醇 O
+ + CH3 CH CH2 CH3 CH CH2 Ca(OH)2
第二步
原子经济性
~99%
(包括醋酸) 获1997年美国总统 第三步 “绿色化学挑战奖”
简单 多了!
32
Baeyer-Villiger反应 ——用于生产医药、塑料添加剂
传统工艺
O
O
Cl
+ Cl
+
O
O
O
O OH
OH
O
O
O
O
Cl
Cl
++
O
O
OH
OH
3-氯过苯甲酸氧化剂,原子经济性42%,产生3-氯苯甲酸废物
23
中国21世纪的绿色科技发展
(一)绿色科技的含义
绿色科技是以保护人体健康和人类赖以生存的环境 ,促进经济可持续发展为核心内容的所有科技活动的总 称。
无论从内涵和外延都超越了环境科技,然而,它将 保护自然资源和生态环境作为主要价值目标之一,对我 国环保事业发展将提供全方位和系统的技术支持,对全 国科技发展具有重要指导意义。
♦ DDT是人所共知的曾是应用广泛的杀虫剂。 ♦然而,它在鸟类体内累积后,造成蛋壳变薄,使很多鸟
类种群显著减少,如猎鹰,秃鹰,鹗和棕色鹈鹕等。
★其它一些持久性多氯代化合物,如

环境保护与化学

环境保护与化学在当今社会,环境保护成为了人们越来越关注的话题。

尤其是在化学领域,我们必须认识到环境保护与化学之间的密切关系。

本文将从减少污染、可持续发展和绿色化学等角度来探讨环境保护与化学。

一、减少污染化学工业是污染最严重的行业之一。

化学品的生产和使用常常会产生大量有害物质,对环境和生态系统造成严重破坏。

因此,减少化学污染是保护环境的重要任务之一。

1. 推广清洁生产技术清洁生产技术是指利用高效低耗、低污染的新材料、新工艺、新设备以及节约能源的方法来生产产品。

通过推广清洁生产技术,可以降低化学过程中的有害物质排放,减少对环境的污染。

2. 发展可再生能源化学工业对能源的需求非常大。

传统能源的开采和使用会导致更多的空气和水污染。

因此,为了减少对环境的负面影响,我们应该大力发展可再生能源,如太阳能和风能等。

这种能源可以取之不尽,用之不竭,且对环境几乎没有负面影响。

二、可持续发展可持续发展是指在满足当前需求的同时,不会危害到后代人能满足他们需求的能力。

环境保护与化学紧密相关,因为化学是可持续发展的关键行业之一。

1. 提倡循环经济循环经济是一种资源利用与再利用的经济模式,目的是减少资源浪费和环境污染。

在化学工业中,我们要倡导循环经济的理念,通过回收和再利用废弃物,降低对原始资源的依赖,延长资源的使用寿命。

2. 合理利用化学园区化学园区是集中生产和研发化学产品的区域。

为了实现可持续发展,我们需要在规划和设计化学园区时,考虑环境保护的因素。

合理利用化学园区的地理位置和资源,最大限度地减少对周边环境的负面影响。

三、绿色化学绿色化学是指以环境和健康为导向的化学研发和生产方式。

绿色化学的目标是减少化学品的使用和生成有害物质的过程,以降低对环境和人体健康的损害。

1. 研发绿色化学品绿色化学品是指对环境和人体健康无害的化学产品。

研发绿色化学品需要考虑原料的选择、反应条件和废物的处理等因素,以降低有害物质的生成和使用。

2. 推广绿色合成方法绿色合成方法是指通过使用环境友好的催化剂和溶剂,以及低温低压的反应条件来合成化学品。

绿色化学概述


大气污染 按照国际标准化组织(ISO)的定义,“大气污 染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物 质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的 时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或 环境的现象”。
中国摄影家卢广凭借《关注中国污染》获得尤 金· 史密斯人道主义摄影奖
河南安阳市,一村庄离炼钢炉只有一墙之隔,村里 每天都下铁雨,村民在这污染严重的环境下生活。
在生产、使用化学产品的 过程中也产生了大量的废 物,污染了环境,全世界 目前每年产生的3亿一4亿 吨危险废物(中国化学工 业排放的废水,废气和固 体废物分别占全国工业排 放总量的22.5%,7.82 %,5.93%),给人类也 带来了灾难。
20世纪化学工业事故
1984年印度美国联碳公司发生光气泄漏
传统化学材料的负面影响传统化学材料的负面影响1984年印度美国联碳公司发生光气泄漏2020比利时马斯河谷烟雾事件美国多诺拉烟雾事件伦敦烟雾事件美国洛杉机光化学烟雾事件日本水俣病事件日本富山骨痛病事件日本四日市哮喘病事件日本米糠油事件化学工业的主要污染物废气污染物主要来源硫氧化物氮氧化物硫酸厂硝酸厂染料厂石化厂化纤厂卤化物氯碱厂制冷剂厂有机合成厂有机类废气石化厂有机合成厂固体悬浮物发电厂焦化厂硫化氢硫醇石化厂煤气厂染料厂化学工业的主要污染物废液酸碱类硫酸厂硝酸厂磷肥厂纯碱厂石化厂煤气厂氮肥厂化工厂重金属电镀厂冶炼厂等有机物农药厂染料厂食品加工厂石油炼制厂石化厂氰化物煤气厂有机合成厂石化厂有机氯等煤气厂石化厂炼油厂农药厂氯碱厂硫化物石化厂氯碱厂染料厂煤气厂染料厂化学工业的主要污染物废渣硫铁矿渣硫酸厂电石渣盐泥化工厂氯碱厂磷石膏磷肥厂炼油厂煤渣小氮肥厂合成氨厂硼砂厂提取化工产品后的矿物各类化工厂1大气污染2全球变暖3臭氧层破坏4淡水紧张和水体污染5海洋污染6土地荒漠化7森林锐减8生物多样性减少9酸雨蔓延10有毒化学品和危险废物大气污染按照国际标准化组织iso的定义大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中呈现出足够的浓度达到足够的时间并因此危害了人体的舒适健康和福利或环境的现象
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绿色化学与清洁生产应化1007班刘洋2010016197摘要:化学工业在给人类带来丰富的新产品的同时, 也带来了严重的环境污染。

于是绿色化学应运而生。

绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物, 不再处理废物, 它是一门从源头上阻止污染的化学。

清洁生产就是绿色化学的生产实践,而绿色化学又是清洁生产的理论指导。

本文对绿色化学和清洁生产的研究的内容、技术概况及其发展方向进行综述。

关键词:绿色化学清洁生产1.引言化学在保证和提高人类生活质量、保护自然环境以及增强化学工业的竞争力方面均起着重要作用。

化学科学的研究成果和化学知识的应用,创造了无数的新产品, 并走进了千家万户的生活中, 使我们衣、食、住、行各个方面都受益匪浅, 更不用说化学药物对人们防病祛疾、延年益寿、更高质量地享受生活等方面起到的作用。

但是另一方面, 随着化学品的大量生产和广泛应用,给人类原本和谐的生态环境带来了黑臭的污水、讨厌的烟尘、难以处置的废物和各种各样的毒物, 这些正威胁着人们的健康, 伤害着我们的地球。

目前人类正面临的十大环境问题是:(1)大气污染;(2)臭氧层破坏;(3)全球变暖;(4)海洋污染;(5)淡水紧张和污染;(6)土地退化和沙漠化;(7)森林锐减;(8)生物多样性减少;(9)环境公害;(10)有毒化学品和危险废物。

应当说这十个问题都直接或间接地与化学物质污染有一定关系。

因此从根本上或源头上治理环境污染的必由之路就是要大力发展绿色化学,进行清洁生产[1]。

2.绿色化学的起源与发展概况2.1国外绿色化学的起源与发展概况1989年美国环保局(EPA)提出“废物最小化”,基本思想是通过减少产生废物和回收利用废物以达到废物最少, 这是绿色化学的最初思想。

但废物最小化有一定的局限性,因为它主要是一个与有害废物有关的术语, 包括废物的回收利用,而未能将注意力集中在生产过程上。

因而, 1989年美国环保局又提出了“污染预防”的概念,污染预防是指最大限度地减少生产场地产生的废物, 它包括减少使用有害物质和更有效地利用资源, 并以此来保护自然资源。

至此,绿色化学的思想初步形成。

1990年美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令,将污染的防止确立为国策,该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词, 其定义为采用最少的资源和能源消耗,并产生最小排放的工艺过程。

1992年美国环保局又发布了“污染预防战略”。

这些活动推动了绿色化学在美国的迅速兴起和发展, 并引起全世界的极大关注。

在这一年,在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会(UNCED) , 后被称为“绿色国际会议”。

大会通过了《21世纪议程》, 正式奠定了全球发展的最新战略——可持续发展。

从此,人类将从工业文明的发展模式转向生态文明的发展模式。

绿色化学也在这一大背景下产生并逐渐成为可持续发展理论的重要内容[2]。

2.2 国内绿色化学的起源与发展概况面对国际上兴起的绿色化学与清洁生产技术浪潮, 我国有关部门和机构也开展了相应的行动。

1995年中国科学院化学部组织的“绿色化学与技术推进化工生产可持续发展的途径”院士咨询活动, 结合国内情况, 提出了发展绿色化学与技术、消灭和减少环境污染源的7条建议。

1997 年由国家自然科学基金委和中国石油化工总公司联合资助的“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”正式启动, 同年, 为迎接新世纪挑战的需要而制定的《国家重点基础研究发展规划》,亦将绿色化学的基础研究项目作为支持的重要方向之一。

中国科技大学和四川联合大学先后建立了绿色化学与技术的研究中心, 并相继于1998 年和1999 年分别在我国合肥、成都举办了国际绿色化学高级研讨会。

此外, 我国已成立了两家专门致力于绿色化学与技术的研究中心, 召开了5 次专题研讨会, 许多高校开设了绿色化学课程,《绿色化学与化工》和《绿色化学导论》已经出版。

这些活动推动了我国绿色化学的迅速发展[3]。

3.绿色化学的概念3.1 绿色化学的定义绿色化学(green chemistry)又称环境无害化学(environmentallybenign chemistry)、环境友好化学(environmentally friendly c hemistry)、清洁化学(cleanchemistry)。

绿色化学即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、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和生产。

绿色化学的理想就在于不再使用有毒、有害的物质, 不再产生废物, 不再处理废物。

总之, 绿色化学是一门具有明确社会要求和科学目标的新兴交叉学科,就是要以体现当代最新科学技术的物理、化学、生物手段和方法, 从源头上根除污染,实现化学与生态协调发展为宗旨来研究环境友好的新反应、新过程、新产品。

从科学观点认识, 绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展; 从环境观点认识, 它是从源头上杜绝污染或彻底阻止污染的化学, 它的着眼点就在于废物不再产生, 不再有废物处理的问题;从经济观点来看, 它是合理利用资源和能源, 降低生产成本, 符合经济可持续发展要求, 力求使化学反应具有“原子经济性”, 实现“零排放”。

因此, 绿色化学是发展生态经济和工业的关键, 是实现可持续发展战略的重要组成部分[4]3.2 绿色化学的特点绿色化学有如下特点:(1)充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;(2)在无毒、无害的条件(催化剂、溶剂)下进行反应,以减少废物向环境排放;(3)提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所利用, 实现“零排放”;(4)生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品;(5)使用计算机辅助进行设计, 在设计新的绿色化学反应时,既要考虑产品性能好, 又要价格经济, 还要产生最少的废物和副产品, 而且要求对环境无害, 其难度之大, 可想而知。

因此, 化学家们在设计绿色化学反应时,借助计算机辅助设计有机合成,此技术已越来越成熟;(6)使用有机电化学合成方法,电化学过程是洁净技术的重要组成部分,由于一般无须使用危险或有毒试剂, 通常在常温、常压下进行, 在洁净合成中具有独特的魅力。

有机电化学以电子代替传统的化学合成中大量使用的氧化剂和还原剂, 通过电极反应界面的设计,可以实现结合光、电、催化剂于一体的原子经济反应,既节约能源又对环境友好,产品成本和过程投资也大大减少[5]。

总之,绿色化学着重于“更安全”这个理念,不仅针对人类的健康,还包括整个生命周期中对生态环境、动物、水生生物和植物的影响; 而且除了直接影响之外,还要考虑间接影响,如转化产物或代谢物的毒性等。

3.3 绿色化学的12项原则绿色化学作为一门新的学科,尚有许多不成熟的地方。

但经过20多年的研究与探索,该领域的先驱研究者已总结出了绿色化学的12条原则,这些原则主要体现了要充分关注环境的友好和安全、能源的节约、生产的安全性等问题,并且已为国际化学界所公认。

这12条原则是:(1)从源头上制止污染,而不是在末端治理污染;(2)合成方法应具有“原子经济”性,即尽最大可能使参加反应过程的原子进入最终产物;(3)在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质;(4)设计具有高使用效益、低环境毒性的化学产品;(5)应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂,如不可避免,也要选用无毒无害的助剂; (6)合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响,应设法降低能耗,生产过程应尽可能在常温常压下进行;(7)尽量采用可再生的原料,特别是用生物质代替石油和煤等矿物原料;(8)尽量减少副产品;(9)使用高选择性的催化剂;(10)化学产品在使用完后,应能降解成无害的物质并能进入自然生态循环;(11)发展适时分析技术以便监控有害物质的形成;(12)选择参加化学过程的物质,尽量减少发生意外事故的风险[6]。

4.绿色化学的物品及技术概论化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。

传统的化学在给人类得到所需新物质的同时,未能充分有效地利用资源,产生大量排放物,造成严重的环境污染。

绿色化学,是高层次的化学,主要特点是“原子经济性”。

使传统化学从“粗放型”向“集约型”转变[7]。

绿色化学可以变废为宝, 使经济效益大幅提高, 又称环境无害化学(environment benign chemistry)、清洁化学(clean chemistry)、原子经济学(atomic economy)[8,9]等。

绿色化学与环境化学既相关又有区别,环境化学是研究对环境影响的化学,而绿色化学是研究与环境友好的化学反应。

传统化学也有许多环境友好的反应,绿色化学继承了它们;而对于传统化学中那些破坏环境的反应,绿色化学将寻找新的环境友好反应来代替它们。

一般来说,对绿色化学的评价是化学反应可被以下几个基本因素所影响:(1)原材料的选择;(2)合成条件的选择;(3)反应条件的选择;(4)产品和分子目标的选择。

因此,绿色化学及其技术是指能减少对人类健康和环境影响而进行的化学物质和制品的原料、生产、废弃、回收的全部循环技术,推行绿色化学的目标是要创造出一个优良的循环型经济的社会[10]。

如图-1所示图—15.当前绿色化学的主要研究内容绿色化学近年来的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的,如图-2所示。

图-2无毒无害绿色化学根据上述主线,本文简要介绍绿色化学的研究问题。

5.1原子经济性(atomic economy)1991年美国著名有机化学家Trost提出“原子经济性”概念[11],认为高效的有机合成应是最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中(如完全的加成反应:A+B—C),达到“零排放”(zero emission)。

合成效率包括两个方面,一个是选择性(化学、区域,非对映体和对映体选择性) ;另一个是原子经济性。

一个有效的合成不但要有高度的选择性,而且必须具备较好的原子经济性[12]。

在目前的化学工业中有不少原子经济性的例子。

我们可以充分利用相关化学反应的集成,即把一个反应排出的废物作为另一个反应的原料,从而通过“封闭循环”实现零排放。

其中催化过程,包括各种形式的化学催化和生物催化,往往是“无盐”技术,是实现原子经济反应的重要途径。

例如用传统的氯醇法合成环氧乙烷,其原子利用率只有25%,而采用乙烯催化环氧化方法,仅需一步反应,原子利用率达到100%,产率99%。

5.2环境友好的化学反应(environment benign technology)在传统化学反应中常常使用一些有毒有害的原料,如氰化氢(HCN) 、丙烯氰、甲醛、光气等。

它们严重地污染环境、危害人类健康。

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