2022年环境化学.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 环境化学绿色化学孙启月治理学院治理 C106 班名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 绿色化学摘 要 建立绿色化学的根本目的是从节省资源和防止污染的观点动身,重新注视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标转向治本；为此,工业、农业、日常生活等采纳无毒、 无害并可循环使用的物料,关键词绿色化学环境爱护生物技术化学反应的绿色化；人类正面临有史以来最严峻的环境危机,由于人口急剧 的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资 源占有量逐步削减,人口与资源的冲突越来越尖锐；环保问 题就成为经济与社会进展的重要问题之一；作为国民经济支 柱产业之一的化学工业及相关产业,在为制造人类的物质文 明作出重要奉献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒 物质,化学工业也为环境和人类的健康带来肯定的危害；发 达国家对环境的治理,已开头从治标,即从末端治理污染转 向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友 好产品；“ 绿色技术” 已成为21 世纪化工技术与化学讨论的热 点和重要科技前沿；绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、 环境友好化学、清洁化学；绿色化学即是用化学及其它技术和方法去削减或名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 排除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催 化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生；化学可以粗略地看作是讨论从一种物质向另一种物质 转化的科学；传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在很多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放 物,造成严峻的环境污染；绿色化学就是更高层次的化学,它的主要特点是“ 原子经济性” ,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“ 零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染；传统化学向绿色化学的转变可以看作是 化学从“ 粗放型” 向“ 集约型” 的转变；绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高；绿色化学已在全世界兴起,它对 我国这样新兴的进展中国家更是一个难得的机遇；一、绿色化学的产生及其背景 当今,可连续进展观是世人普遍认同的进展观；它强调 人口、 经济、 社会、 环境和资源的和谐进展,既要进展经济,又要爱护自然资源和环境,使子孙后代能永续进展；绿色化 学正是基于人与自然和谐进展的可连续进展理论；在 1984 年,美国环保局 EPA 提出“ 废物最小化”,这是绿色化学的最 初思想； 1989 年,美国环保局又提出了“ 污染预防” 的概 年,美联邦政府通过了“ 防止污染行动” 的法令 , 念；1990将污染的防止确立为国策,该法案条文中第一次显现了“ 绿色名师归纳总结 化学” 一词；1992 年,美国环保局又发布了“ 污染预防战略”；第 3 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1995 年,美国政府设立了“ 总统绿色化学挑战奖”；1999 年英 国皇家化学会创办了第一份国际性绿色化学杂志,标志 着绿色化学的正式产生；我国也紧跟世界化学进展的前沿,在 1995 年,中国科学院化学部确定了绿色化学与技术的院士询问课题；二、绿色化学的核心内容 原子经济性是绿色化学的核心内容,这一概念最早是 1991 年美国 Stanford 高校的闻名有机化学家 Trost（为此他 曾获得了 1998 年度的“ 总统绿色化学挑战奖” 的学术奖） 提出 的,即原料分子中到底有百分之几的原子转化成了产物；理 想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“ 零排放”；他用原子利用率衡量反应的原子经济性,认为高效的有机合成应最大 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；绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点：一是最 大限度地利用了原料,二是最大限度地削减了废物的排放；原子利用率的表达式是：原子利用率 =（预期产物的式量/反应物质的式量之和）×100% 如无公害氧化剂过氧化氢的制备可采纳乙基蒽醌法,即由氢名师归纳总结 和氧在 2-乙基蒽醌和Pd 为催化剂作用下直接合成,2-乙基第 4 页,共 9 页蒽醌复出并可循环使用；此反应原子利用率为100% ,表达- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 了原子经济性,削减废物的生成和排放 子；三、实施绿色化学的方法,是典型的零排放例1 采纳无毒、无害并可循环使用的新物料 1.1 原料挑选 工业化的进展为人类供应了很多新物料,它们在不断改 善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生 活环境快速恶化；为了既不降低人类的生活水平,又不破坏 环境,我们必需研制并采纳对环境无毒无害又可循环使用的 新物料；以塑料为例,据统计,到1989 年美国在包装上使用的塑料就超过 55.43 亿 kg（20 世纪 90 岁月数量进一步上升） ,打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的 一大问题：掩埋它们将永久留在土地里中；焚烧它们会放出 剧毒；我国也大量使用塑料包装,而且在农村仍广泛地使用塑 料大棚和地膜,造成的“ 白色污染” 也越来越严峻；解决这个 问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型 塑料,目前国际上已有一些胜利的方法,例如：光降解塑料 和生物降解塑料；前者已经投入生产；光生物双降解塑料研 究是我国“ 八五” 科技攻关的一个重大项目, 已取得一些进展；1.2 溶剂的挑选名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源悠闲其制造过程中使用的物质；最常见的是在反应介质, 分别和配方中所用的溶剂；在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是由于它们能较好地 溶解有机化合物；但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为 对环境有害的因素； 因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将 成为进展干净合成的重要途径；1.2.1 固相反应 固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新奇化学环 境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的 挑选性；它是防止使用挥发性溶剂的一个讨论动向；1.2.2 以水为溶剂的反应 由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且很多试 剂在水中会分解,因此一般防止用水作反应介质；但水作为 反应溶剂有其特殊的优越性,由于水是地球上自然丰度最高 的“ 溶剂”,价廉、无毒、不危害环境；此外水溶剂特有的疏水 效用对一些重要有机转化是非常有益的,有时可提高反应速 率和挑选性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行 的；水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis 酸催化的反应现都已取得较大进展；因此在某些有机化学反应中,开名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 发利用以水作溶剂是大有可为的；1.2.3 超临界流体作为有机溶剂超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体；在无毒无害溶剂的讨论中,最活跃的讨论项目是开发超临界流体（SCF ）,特殊是超临界 CO2 作溶剂； 超临界 CO2 是指温度和压力在其临界 点（ 31.10 , 7 477.79KPa ）以上的 CO2 流体；它通常具 有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度；在相同条件 下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度；而 且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和 粘度等性能可由压力和温度的变化来调剂；其最大优点是无 毒、不行燃、价廉等；1.3 催化剂的挑选 很多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂；如烃类的 烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催 化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是：对设备腐蚀严峻,对人身危害和产生废渣污染环境；为了爱护环境,多年来人 们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发 固体酸做为烷基催化剂；其中采纳新型分子筛催化剂的乙苯 液相烃化技术较为成熟,这种催化剂挑选性高,乙苯收率超 过 99.6% ,而且催化剂寿命长；名师归纳总结 2 化学反应的绿色化第 7 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 为了节省资源和削减污染,合成效率成了当今合成方法学讨论中关注的焦点； 合成效率包括两方面,一是挑选性 （化学、区域、非对映体和对映体挑选性）,另一个就是原子经济性,即原料分子中到底有百分之几的原子转化为产物,理 想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为 产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“ 零排放”；为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要削减“ 中转”、增加“ 直 快”、“ 特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,削减中间产物的形成,少用或不用爱护基或离去基,防止副 产物或废弃物的产生；实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述；3 生物技术的应用 生物科学是当代科学的前沿；生物技术是世界范畴内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21 世纪最具有进展潜力的产业之一,它将成为制造庞大社会财宝的重要产业体 系；采纳生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋 白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用；从进展绿色化学的 角度动身,它最大的特点和魅力就在节省能源和易于实现无 污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过 程,其产品经常又具有特殊性能；因此,生物技术的讨论和 应用倍受青睐；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 绿色化学是人类的一项重要战略任务；绿色化学的根本 目的是从节省资源和防止污染的观点来重新注视和改革传 统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本；绿色化学的进展不仅将对环境爱护产生重大影响,而且将为 我国的企业与国际接轨制造条件；参考文献1 朱清时 . 绿色化学和新的产业革命J. 现代化工,1998（6）2 闵思泽 . 环境友好石油炼制技术的进展 J. 化学进展,1998（1）3 黄培强 . 绿色合成：一个逐步形成的学科前沿 J. 化学进展, 1998 （4）4 高兆林 , 谭丕亨 . 绿色化学浅说 J. 山东化工, 1999 （2）名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页