自学考试助学专业毕业论文.docx

郑 州 大 学自学考试助学专业毕业论文题 目：绿色化学在现代工业生产中的应用学生姓名：* 年 级：* 准考证号： 专 业： 指导老师： 所属学校： 二O一三年 1 月 17日摘 要 随着科技的迅猛开展，越来越多的环境问题慢慢凸现出来因此，绿色化学受到越来越多地关注。本文对绿色化学概念进展了综述，绿色化工的优点，典型的绿色化化工技术，着重介绍了绿色化学在现代工业中的应用，其中有别离技术, 高分子材料, 造纸, 皮革, 涂料, 制冷, 农药, 水处理, 能源等。关键词：绿色化学, 绿色化, 应用目 录摘 要2目 录3前 言41绿色化学52绿色化学的意义53绿色化工的优点54典型的绿色化工技术6原料绿色化6利用可丙生资源作为原料6接受低毒或无毒无害的原料6化学反响绿色化6催化剂绿色化6溶剂绿色化6离子溶液7无溶剂有机反响7产品绿色化75绿色化学在现代工业生产中应用7绿色化工技术在别离方面的应用7绿色化工在高分子材料应用8绿色化工在造纸上的应用8制革工业8涂料工业8制冷技术8绿色化工在农药中应用9绿色化学在水处理中应用9绿色化工在能源中的应用9结 语10参考文献11前 言当今世界，随着经济建立的快速开展，能源的消耗越来越大，全球的石油, 煤矿等不行再生资源越来越匮乏，及此同时造成的环境污染问题也越来越严峻，给广袤人民的生产和生活带来极大的影响，解决资源及开展之间日益突出的冲突和问题，努力探究促进经济可持续开展的新途径，对爱惜和改善环境, 合理利用资源, 促进社会进步和开展循环经济具有特别重要的现实意义。绿色化学指设计没有或只有尽可能小的环境负作用且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程，其最大特点是在始端就接受实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。1绿色化学 绿色化学又称清洁化学(Clean Chemistry), 环境友好型化学(Environally Friendly Chemistry)和环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)，及其相对应的技术称为绿色技术, 环境友好技术。绿色化学即是用化学的技术和力一法去削减或歼灭那些对人类安康, 社区平安, 生态环境有害的原料, 催化剂, 溶剂和试剂, 产物, 副产物等的运用和产生。并且接受具有确定转化率的高选择性化学反响来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的“零排放过程。绿色化学的目标在于不再运用有毒, 有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。2绿色化学的意义 进人20世纪50年头以后，随着工业的开展，全球性的环境污染和生态破坏越来越严峻，能源和资源的短缺也日益困扰着人们。而造成环境污染的罪魁祸首是化学工业排放的三废及生活中的化学制品。过去的化学工艺费用主要包括原材料, 能耗, 设备修理和劳开工资，而现在又增加了废物处理, 环保监测和事故责任赔偿等费用。所以，从环保, 经济和社会开展要求考虑，化学工业须要大力探讨及开发从源头上削减和消退污染的绿色化学。绿色化学是20世纪90年头诞生的“新世纪婴儿，它是人们相识到传统化学的缺乏而产生的一门新学科。传统化学概念似乎总和环境污染密不行分，它更关注如何通过化学的方法得到更多的物质，而此过程中对环境的影响那么考虑较少，即使考虑也着眼于事后的治理而不是事前的预防。而绿色化学是对传统化学和化学工业的革命，是以生态环境意识为指导，探讨对环境没有(或尽可能小的)副作用，在技术上和经济上可行的化学品和化学过程，它是化学将来开展的方向。3绿色化工的优点绿色化工是降低化工污染的最有效手段，它转变经济增长方式，保障经济及环境爱惜协调开展。绿色化工通过技术革新的手段，使物料得到有效利用，将污染物歼灭在生产过程中，从源头上使废物不再产生，从而消退污染，彻底变更以前先污染后治理的局面，使化工污染限制过程，实现由末端限制向生产全过程限制转变。绿色化工不但环境效益高，而且能产生很高的经济效益，实现环境效益及经济效益的同步增长。绿色化工可以在环境资金投入不多的状况下，在较短时间内显著地削减污染物，使化工行业经济开展及环境爱惜之间的冲突得到彻底缓解，有效的限制化工污染。绿色化工可转变经济增长方式，有效促进化工行业从粗放型向集约型转变。绿色化工通过改良工艺技术和设备，能够最大限度地提高资源和能源的利用率，合理利用资源，降低物耗，提高经济效益，并把它们及环境爱惜有机地结合起来，有利于化工挖掘环保潜力，提高化工企业的管理水平和技术水平，有效实现节能降耗, 削减污染物的产生量和排放量的目标，从而实现经济增长及环境爱惜的协调开展。4典型的绿色化工技术接受无毒, 无害的化工原料或可再生资源原料替代剧毒的, 造成环境严峻污染的原料，生产特定的产品是绿色化学的重要探讨内容。二氧化碳作为一种可更新资源，工业社会中大量化石燃料的燃烧为其供应了丰富的的来源。由于二氧化碳价廉易得，用二氧化碳加氢合成甲醇, 甲酸是一条很有意义的有机合成路途。由于它能及氢气匀溶，在超临界二氧化碳流体中，二氧化碳生成甲酸的氢化反响具有很高的反响效率Jessop等用Ru(II)化合物催化高浓度氢，反响初期速率到达1400mo1(甲酸), 比同样条件下有机溶剂中的反响速率高一个数量级。二氧化碳加氢合成有机物的探讨及碳资源的有效利用和环境爱惜具有重要的意义，二氧化碳作原料接受类似的方法亦可制备二甲基甲酞胺和甲酸甲酚。现有化工生产中往往运用剧毒的光气和氢氰酸等作为原料，但光气剧毒, 且生产过程中产生大量的氯化氢，既腐蚀设备，又污染环境，为了人类安康和环境平安，须要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品。在代替剧毒的光气作原料生产有机化工原料力一面，碳酸二甲起到了重要的作用。DMC无毒而且在无光气的环境中合成所需的化工产品，如在碳基化反响中用DMC代替剧毒的光气作碳基化试剂。化学反响绿色化的目标就是要实现“原子经济反响。原子经济性的目标是在设计化学合成路途时使原料分子中的原子更多或全部地变成最终渴望的产品中的原子。目前，在根本有机原料的生产中。有的已接受原子经济反响，如丙烯氢甲酰化制丁醛, 乙烯或丙烯的聚合, 丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。开发新的原子经济反响已成为绿色化学探讨的热点之一。EniChem公司开发了一种用TiSi分子筛催化荆进展环己酮肟化的新技术。这种技术的环己酮转化率99.9。环己酮肟选择性982，以环己酮计，收率超过99，以过氧化氢计收率在92以上，根本上实现原子经济反响，并已工业化。传统化工生产过程中，常接受氢氟酸, 硫酸, 三氯化铝等作为催化剂。如烃类的烷基化反响。这些催化剂的共同缺点是。对设备的腐蚀严峻, 对人身危害和产生废渣, 污染环境等。作为化工领域普遍运用的催化剂，在绿色化工中的作用尤其显得重要。Anastas等提出了绿色化学设计, 开发, 应用过程的十二条原那么，并详细介绍了主要运用催化作用来实现这些原那么。大力开发分子筛, 杂多酸, 超强酸等固体酸催化剂及树脂催化剂，来代替液体酸, 碱作催化剂，是实现环境友好新工艺的一条重要途径。化学工业的污染问题还来源于反响介质及别离中所用的溶剂。离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质，其主要的特点是：几乎没有蒸气压，不挥发，无色，无嗅;具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；通过阴阳离子的设计可调整其对无机物, 水, 有机物及聚合物的溶解性，且其酸度可调至超强酸。离子液体良好的环境友好性和可设计性，使得其作为新型的反响介质正在成为探讨热点。因为有机溶剂能很好地溶解有机反响物，使反响物分子在溶液中匀整分散，稳定地进展能量交换，所以传统的有机反响，常常在有机溶剂中进展。但有机溶剂的毒性, 挥发性, 难以回收使其成为对环境有害的因素。因此，无溶剂有机合成将成为开展绿色合成的重要途径。化工产品绿色化及人的身体安康有着密切的关系，世界各国对此开展了广泛探讨如化学农药, 生物降解塑料, 氢氟烃代用品等环境友好化工产品。5绿色化学在现代工业生产中应用超临界流体萃取(super Critical nuid Ext瑚lction)的原理是在超临界状态下，将超临界流体及待萃取的物质接触，利用超临界流体(SCF)的高渗透性, 高扩散性和高溶解实力，对萃取物中的目标组分进展选择性提取，然后借助减压, 升温的方法，使SCF变为一般气体，被萃取物质那么根本或完全排出，从而到达别离提纯的目的。超临界流体常用的有N：, Ar, Xe, H20, C02和丙烷等，但以C02探讨最多，也最常用。超临界流体C02(SFC02)的萃取流程示意如下列图所示。液态C02®高压泵®萃取器®别离器®萃取物¯C02 图1 SFC02萃取流程示意图超临界流体萃取按操作条件可分为低压SCF萃取, 高压SCF萃取, 运用夹带剂或改性剂的SCF萃取。超临界流体及萃出物即溶质的别离方法有3种：恒温减压溶质及气体别离；恒压升温溶质及气体别离；吸附别离(在别离器中参加吸附剂吸附不须要的溶质后，萃取物的目标产物及气体别离)。影响萃取效率的因素除萃取物的特性外，主要确定于超临界流体的温度, 压力及改性剂的种类和含量。一般而言，增大压力可提高SCF的浓度，有利于萃取；上升温度可提高溶质的溶解度，有利于溶质的扩散。对于动态萃取，SCF流量的增大，萃取率那么提高；对于静态萃取，那么萃取率随时间的延长而提高。超临界流体技术具有许多传统技术所没有的快速, 高效, 低能耗, 污染少等优点，而且超临界流体无毒, 不易燃, 不污染环境。及传统提取方法相比，超下提取别离，有利于热敏性物质和易氧化物质的萃取，而且几乎保存产品中全部有效成分，产物没有有机溶剂残留，产品纯度高，操作简洁, 节能。因此，在化工, 医药, 香料食品及能源工业等领域都得到工业化应用。高分子材料由于其本身构造的特点，不简洁降解。2000年我国废旧塑料在600万t以上，而回收利用率仅10% 。实施高分子材料绿色工程是解决高分子材料带来的环境问题的根本所在。首先应当在材料的合成制备阶段，从源头上制止废弃的高分子污染，在分子链中引入对光, 热, 氧, 生物酶敏感的基团。其次是利用无污染的物理方法来改善废弃高分子材料的相容性和加工流变性，来制备具有确定运用价值的废弃高分子材料，或通过聚合物的可控解聚和降解，从废弃材料中回收有经济价值的单体, 低分子量油脂及其它化学品。可生物降解塑料包括光降解塑料, 生物降解塑料, 光降解生物降解塑料目前公认的产品是聚乳酸。另外，对废弃旧塑料主要还是一级和二级回收利用. 废旧塑料的一级回收主要有人工法, 风力法, 磁选法和浮选法。二级回收是作为废旧塑料综合利用的最主要途径。2002 年全世界生物降解塑料的市场已经到达3.54.0万t。 目前开发的生物降解塑料包括自然高分子的合成, 微生物发酵合成以及化学合成三个大类几十个品种，主要应用于医用材料药物送达和缓释体系；可吸取性术后缝线；骨科用器材, 包装材料容器；薄膜, 片材；发泡, 农用材料和水产用品。造纸工业是我国环境污染最严峻的三大产业之一，每年有害废水的排放量高达50亿t上世纪八, 九十年由于行业需求极大地推动了生物技术在造纸工业探讨的步伐，继木聚糖酶在纸浆漂白中得到应用之后，多项生物技术已经进入生产好用阶段，如利用木素降解菌处理纤维原料，代替或局部代替污染严峻的化学法制浆；另外天津轻工学院, 华南理工高校等单位把纤维素酶应用于废纸脱墨和改性，木素酶用于漂白等方面进展了试验，结果显示出它们具有良好的应用前景。我国是世界皮革出口大国，但每年排放的废水超过1亿t，7080%的污染源来自制革准备工段。首先应对原料皮, 废弃物妥当回收利用；其次是探讨和找寻无毒, 少毒的化工辅料及工艺技术，如四川联合高校研制成功的Cr-Zr-Al异核协作鞣剂可解决软革松面和提高革的饱满性,废液中铬含量大大降低，目前仍是国内外皮化行业唯一商品化的异核多金属鞣剂；再次是工艺过程中的水, 溶剂等资源的循环运用, 尽可能削减二次污染。涂料在生产和运用中释放的有机物仅次于交通，是城市主要空气污染源，而涂料常常在室内运用, 及人们的日常生活更为密切。20世纪70年头以来, 低或无溶剂的涂料得到很大的开展, 其中主要包括低溶剂高固含量涂料, 粉末涂料, 辐射固化型涂料, 水分散剂涂料和水基涂料。由于氟里昂会破坏臭氧层, 造成臭氧层空洞, 应接受自然制冷剂(如水, 空气, 氦, 氨, 碳氧化物等)和运用氟里昂制冷剂替代品，目前CFCs的主要代替品为氢碳氟化合物(HFCs)和氯碳氟化合物(HCFCs)。这些物质均易挥发，不溶于水,能被氧化降解。最有开展前景的绿色制冷剂是由美国杜邦公司首先开发的l，l，l，2四氟乙烷，世界年产量达15万t左右。由于农药及其在环境介质间传递所引起的污染很难根治，使得近年来探讨者的留意力从农药的强杀伤力和广谱性上慢慢转移到高选择性和环境友好型农药的探讨上来。高效平安的农药品种在市场上渐唱主角。在众多的新型农药中，生物农药可以说是绿色农药的首选，绿色农药分类主要包括生物农药，合成农药，光活化农药和化学信息农药。近年来，我国已经生产了一些植物源农药用于绿色食品生产中，如楝素, 鱼藤酮，苦参碱和藜芦碱等，绝大局部植物源杀虫剂都具有对人畜平安，不污染环境，不易使害虫产生抗药性等优点。开发单一活性异构体农药或降低产品中无效, 低效手性异构体的比例是当代农药生产的开展方向之一，如顺式氰戊菊酯和顺式氯氰菊酯的药效是氰戊菊酯和氯氰菊酯的4倍和2 3倍。在工业用冷却水中参加高效稳定剂，其主要成分为缓蚀剂, 阻垢剂和杀菌剂。它可将生产中的直流冷却水(一次性用水)改为循环冷却水，从而节约大量的淡水资源。从绿色化学的角度考虑，新型的缓蚀剂是由铂酸盐替代原来的铬酸盐和重铬酸盐，由脂肪胺替代芳香胺，毒性和污染性都显著降低。如绿色产品聚天冬氨酸替代原来的有机磷酸铬和磷酸盐类。以前运用的杀菌剂为氯化型杀菌剂，它们在水中易生成三卤代甲烷等对人体有毒有害物质。现在运用环境友好型杀菌剂如过氧乙酸替代氯化型杀菌剂。中水是一种生活污水和工业污水经绿色化学技术处理以后可用于工农业生产的非饮用水。近年来淡水资源日趋惊惶，中水的生产越来越得到人们的重视。我国的北京, 上海等地先后建成了具有确定规模的中水生产装置。废水处理方面大量开展新型水处理剂之外，还大量运用声, 光, 电, 磁, 纳米等新型技术。我国是世界上最大的产煤国和消费国，煤炭为国民经济做出巨大奉献的同时，也带来一系列环境污染问题。防治污染的干净煤技术可分为煤炭燃烧前, 燃烧中和燃烧后的净化技术以及煤炭的转化术。其中有常规技术, 高新技术和某些尖端技术，如用等离子体或离子束脱硫脱硝等。煤的气化技术是干净煤技术的重要组成局部，是煤炭转化的主要途径之一，能够削减用煤过程造成的环境污染。地球上的绿色植物每年产生的碳氢化合物高达300亿t以上，其能量贮存相当于8 万亿t煤或8百亿t石油，且可在自然环境中降解，因此将生物物质用作化学原料和能源是绿色化学的战略目标。将淀粉或纤维素降解成葡萄糖，再用细菌发酵和或酶进展催化，生产出我们所须要的化学物质的方法。结 语 绿色化学及化工过程绿色化是对传统化学和化学工程的创新及开展。开展“绿色化学须要开发多种技术。随着我国绿色化工事业向前不断推动，化工产品以确定绿色的优势快速崛起。短期而言，绿色化工技术可以相对的提高生产过程中的本钱。从长远来看，人们会慢慢承受绿色化工产品，相应的化工产业也会赢得群众的好评。所以，绿色化工具有良好的开展空间和广泛的运用市场。参考文献1 王延吉, 赵新强. 绿色催化过程及工艺M. 北京: 化学工业出版社, 2002, 6-7.2 薛建跃, 李雷. 绿色化学和环境爱惜J. 安徽化工, 2006,(4): 13-14.3 臧树良, 关伟, 李川等. 清洁生产, 绿色化学原理及实践M. 北京: 化学工业出版社, 2006, 228-232.4 中国化学工业年鉴编辑部. 中国化学工业年鉴M. 北京: 中国化工信息中心,2005/2006.5 王大全. 中国的绿色化工J. 广州化工, 2000, (4): 1-3.4 张铭让,林炜. 绿色化学和技术及皮革工业的可持续开展 J .中国皮革,2001,30(1) ,5 7.5 张兴华.水基涂料M . 北京:中国轻工业出版社,2000.6 李军. 化学试验室绿色化之思索J . 化学教化, 2002,(1) :3739.7 白林, 陈明凯. 绿色化学试验J . 化学教化, 2002, ( 78) :5153.8 张大弟,张晓红.农药污染及防治M .北京: 化学工业出版社,2001.,406 407.9 汪大翚. 化工环境爱惜概论M. 化学工业出版社, 北京1999.11.20 21.10 何燧源. 环境化学(第三版) M. 华东理工高校出版社,上海,2000.12,6 10.11 任 仁. 化学及环境M. 化学工业出版社, 北京2002.3,406 407.12 熊文强.绿色环保及清洁生产概论M. 化学工业出版社. 北京,2002.4,50 68.13 沈根荣, 绿色营销管理M. 复旦高校出版社, 上海1998.9,216 224.14 万后芬.绿色营销M. 高等教化出版社, 北京2001.6,64 66.15 钱汉卿.化工清洁生产及其技术实例M. 化学工业出版社, 北京.2002.5,1 25.本论文来自状元培训网 zypxe 更多论文请点击链接进入网站查看