绿色化学与化工2012ppt课件.ppt
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1、绿色化学与化工绿色化学与化工GREEN CHEMISTRY AND CHEMICAL NGINEERING浙江大学化工系浙江大学化工系2012.102l 什么是绿色化学什么是绿色化学l 绿色化学原理绿色化学原理l 绿色化工技术绿色化工技术3课程结构和内容课程结构和内容4教材教材 沈玉龙,曹文华沈玉龙,曹文华 绿色化学绿色化学课程参考教材课程参考教材 P T 阿纳斯塔斯,阿纳斯塔斯, J C 沃纳沃纳 绿色化学绿色化学课程考核方式课程考核方式 作业、课堂练习、考试作业、课堂练习、考试( 月月 日日)E-mail: 第第1讲讲 绪论绪论1,化学发展和环境的现状,化学发展和环境的现状2,环境保护和绿
2、色化学,环境保护和绿色化学3,绿色化学发展现状绿色化学发展现状4,化学工作者的责任化学工作者的责任5,绿色化学资源绿色化学资源61,化学发展和环境的现状,化学发展和环境的现状1.1 化学发展与人类社会的进步化学发展与人类社会的进步1.1.2 化学促进石油化工工业发展化学促进石油化工工业发展 1.1.3 化学促进了农业生产爆炸性增长化学促进了农业生产爆炸性增长1.1.1 化学导致化学导致20世纪的医疗革命世纪的医疗革命 在上帝创造的自然界的旁边,化学家又在上帝创造的自然界的旁边,化学家又创造了另一个世界。创造了另一个世界。 R B Woodward1.1.1 化学导致化学导致20世纪的医疗革命世
3、纪的医疗革命 化学制药工业起始于化学制药工业起始于19世纪中叶,从医疗事业的边缘进世纪中叶,从医疗事业的边缘进入了医疗事业的核心,并成为全球的工业行业。世界制药入了医疗事业的核心,并成为全球的工业行业。世界制药业发展的历史可分成以下几个主要阶段:业发展的历史可分成以下几个主要阶段: l1870年年-1930年的初始阶段:年的初始阶段: 实验室实验室小药房小药房制药公司制药公司 20世纪初合成化学得到快速的发展。如对乙酰氨基酚世纪初合成化学得到快速的发展。如对乙酰氨基酚(扑热息痛)、阿司匹林等,至今仍然得到广泛的应用。(扑热息痛)、阿司匹林等,至今仍然得到广泛的应用。世纪后期,疫苗也得到应用,包
4、括卡介苗疫苗和白喉疫苗世纪后期,疫苗也得到应用,包括卡介苗疫苗和白喉疫苗 。8l20世纪世纪30年代年代-60年代是制药行业的黄金时代:年代是制药行业的黄金时代: 在这段时间发明了大量的药物,包括合成维生素,磺胺类在这段时间发明了大量的药物,包括合成维生素,磺胺类药物,抗生素,激素(甲状腺素,催产素可的松类药物等)药物,抗生素,激素(甲状腺素,催产素可的松类药物等),抗精神病药物,抗组胺药物,新的疫苗等。,抗精神病药物,抗组胺药物,新的疫苗等。 这个时期的特点是制药企业从研究天然物质发现新药,转这个时期的特点是制药企业从研究天然物质发现新药,转向天然物质修饰,到合成全新化合物,从筛选化合物中得
5、到向天然物质修饰,到合成全新化合物,从筛选化合物中得到新药。新药。 l1960-1980: 制药行业的重新评估、法规修正和制药行业增长制药行业的重新评估、法规修正和制药行业增长 这个时期理论设计有所发展,和疾病相关的酶、激素、这个时期理论设计有所发展,和疾病相关的酶、激素、神经传递物质的受体和底物的知识成为研究人体生物化学神经传递物质的受体和底物的知识成为研究人体生物化学过程和生理过程的基础知识;同时期的科学发现还涉及阻过程和生理过程的基础知识;同时期的科学发现还涉及阻滞目标分子的功能。分子结构改变成为这个时期的特点。滞目标分子的功能。分子结构改变成为这个时期的特点。分子结构修饰的典型是卡托普
6、利分子结构修饰的典型是卡托普利(ACE抑制剂抑制剂),代谢产物,代谢产物的典型是抗组胺药特非那定。的典型是抗组胺药特非那定。l 1980-现在:生物技术等高新技术时期现在:生物技术等高新技术时期这个时期结合生物学、遗传学、基因组合等学科的生物技这个时期结合生物学、遗传学、基因组合等学科的生物技术得到很大发展,如研发的干扰素、白间素、促红细胞生长术得到很大发展,如研发的干扰素、白间素、促红细胞生长素、单克隆抗体药物等,可模拟或支持人体免疫系统。素、单克隆抗体药物等,可模拟或支持人体免疫系统。另一发现是利用另一发现是利用DNA重组的方法制备目标微生物,可以产重组的方法制备目标微生物,可以产生所需要
7、的化合物分子。今后的发展方向可能包括用工程细生所需要的化合物分子。今后的发展方向可能包括用工程细胞进行基因修复。胞进行基因修复。根据最近的统计资料,近年上市的新药中超过根据最近的统计资料,近年上市的新药中超过30%是生物是生物技术产品,在开发中的新药项目有技术产品,在开发中的新药项目有50%是生物技术产品。是生物技术产品。 l 20世纪临床有效的药物超过世纪临床有效的药物超过2万种,常用药万种,常用药1000余种。余种。l人类平均寿命人类平均寿命从从1900年年47岁,上升到岁,上升到20世纪世纪90年代年代75岁。岁。l欧洲人的平均寿命:欧洲人的平均寿命: 公元前公元前 50 年年 20 岁
8、岁 中世纪中世纪 33 岁岁 1587-1691 年年 33.5 岁岁 1789 年年 35.5 岁岁 1838-1854 年年 40.5 岁岁 1900-1905 年年 49.2 岁岁 1945 年年 66.7 岁岁 1974 年年 72 岁岁 l 2010年世界人均寿命统计显示:年世界人均寿命统计显示:日本人平均寿命日本人平均寿命 83岁世界第一;岁世界第一;女性女性 86岁,男性岁,男性82岁;岁;l 中国中国 人均寿命人均寿命73岁岁 居世界中游;居世界中游;l 阿富汗人均阿富汗人均寿命寿命44岁岁 排名垫底。排名垫底。 121.1.2 化学促进石油化工工业发展化学促进石油化工工业发展
9、 l1921年年 裂解制造乙烯,奠定了石油化工工业发展裂解制造乙烯,奠定了石油化工工业发展 基础。基础。l 20世纪世纪30年代来,塑料,纤维,橡胶三大年代来,塑料,纤维,橡胶三大合成高分子材料合成高分子材料问世:问世:l 21世纪将会是开发新技术需要的世纪将会是开发新技术需要的特种功能和智能材料特种功能和智能材料 。1931年为氯丁橡胶和聚氯乙烯年为氯丁橡胶和聚氯乙烯1933年为高压法聚乙烯年为高压法聚乙烯1935年为丁腈橡胶和聚苯乙烯年为丁腈橡胶和聚苯乙烯1937年为丁苯橡胶年为丁苯橡胶1939年为尼龙年为尼龙661950年开发了腈纶年开发了腈纶1953年开发了涤纶年开发了涤纶1957年开
10、发了聚丙烯年开发了聚丙烯13l目前合成纤维、合成塑料、合成橡胶以及洗涤剂、涂目前合成纤维、合成塑料、合成橡胶以及洗涤剂、涂料、粘合剂等已渗透到人类生活的各个方。遍及交通、料、粘合剂等已渗透到人类生活的各个方。遍及交通、通信、穿戴和起居通信、穿戴和起居,极大地改善了人们的生活质量极大地改善了人们的生活质量141.1.3 化学促进了农业生产爆炸性增长化学促进了农业生产爆炸性增长l1913年年 化学肥料化学肥料-合成氨合成氨 美国科学家经过长期试验得出的结论是,化肥在农业增产美国科学家经过长期试验得出的结论是,化肥在农业增产中所占比例达中所占比例达40以上,如果停止使用化肥,全世界粮食将以上,如果停
11、止使用化肥,全世界粮食将减少减少1565。 l1941年年 主要杀虫剂进入市场。主要杀虫剂进入市场。 农药使全世界每年挽回农作物总产量农药使全世界每年挽回农作物总产量3040的损失,的损失,挽回经济损失挽回经济损失3000亿亿USD/a。中国每年可挽回粮食损失。中国每年可挽回粮食损失3150万万t/a左右,棉花损失左右,棉花损失115万万t/a ,油料损失,油料损失150万万t/a,挽回经,挽回经济损失济损失300亿元亿元/a。15l 化肥和农药的使用标志化肥和农药的使用标志现代农业现代农业开始。为粮食、蔬菜等食开始。为粮食、蔬菜等食品丰收起到重要作用,化肥、农药也成为化学工业的重要品丰收起到
12、重要作用,化肥、农药也成为化学工业的重要行业。行业。 展望展望21世纪,化学工业还将在衣食住行和保健世纪,化学工业还将在衣食住行和保健与娱乐等方面更高层次上继续发展,为满足人类与娱乐等方面更高层次上继续发展,为满足人类日益增长的物质需求服务。日益增长的物质需求服务。161.2.1 化工生产与环境问题化工生产与环境问题1.2.2 化学工业的主要污染物化学工业的主要污染物1.2.3 影响重大的污染事件影响重大的污染事件1.2.4 中国环境问题现状中国环境问题现状1.2 化学工业与环境污染化学工业与环境污染171.2.1 化工生产与环境问题化工生产与环境问题l据统计化学工业(包括冶金)排放的有害废物
13、比其他工业部据统计化学工业(包括冶金)排放的有害废物比其他工业部门排放的总和还要多。门排放的总和还要多。l20世纪世纪50年代末、年代末、60年代初,化学物品对人类健康和环境危年代初,化学物品对人类健康和环境危害才渐受关注。害才渐受关注。 化学品具有预定的功效,但也具有副作用,有时副作用化学品具有预定的功效,但也具有副作用,有时副作用甚至远远超过预定的功效甚至远远超过预定的功效。 某些化学品造成事先未预料的灾难,严重危害人类健康和某些化学品造成事先未预料的灾难,严重危害人类健康和生态环境。生态环境。18全球十大环境问题:其中七个问题与化学物质污染有关,另外全球十大环境问题:其中七个问题与化学物
14、质污染有关,另外三个问题与化学污染有间接关系。三个问题与化学污染有间接关系。(1)大气污染,酸雨成灾)大气污染,酸雨成灾 每年向大气排放每年向大气排放SOx 1.6亿吨,亿吨,NOx 0.5亿吨,亿吨,CO 3.6亿吨亿吨,CO2 5.7亿吨及有害飘尘。亿吨及有害飘尘。 (2)全球气候变暖)全球气候变暖 近近100年来,大气中年来,大气中CO2含量增加含量增加30%,CH4含量增加含量增加145%,N2O含量增加含量增加15%,平均气温上升,平均气温上升 0.3- 0.5度。度。 19(3)臭氧层破坏)臭氧层破坏 南极上空臭氧层空洞,西伯利亚、南美、英伦三岛上空也南极上空臭氧层空洞,西伯利亚、
15、南美、英伦三岛上空也发现臭氧层空洞。发现臭氧层空洞。(4)淡水资源紧张和污染)淡水资源紧张和污染 100多国家缺水,多国家缺水,20亿人缺乏清洁水。每年亿人缺乏清洁水。每年4260亿吨工业废亿吨工业废水、生活污水排入水体。水、生活污水排入水体。 (5)海洋污染)海洋污染 工业废物倾倒入海,海上石油污染。工业废物倾倒入海,海上石油污染。 (6)土地资源退化)土地资源退化 过度开发,造成水土流失,土地盐碱化、沙漠化。过度开发,造成水土流失,土地盐碱化、沙漠化。 每年水土流失约每年水土流失约240亿吨,亿吨,600万公顷土地沙漠化。万公顷土地沙漠化。20 (7)森林锐减)森林锐减 每年丧失每年丧失1
16、700-2000万公顷森林,约万公顷森林,约2万万m2/min。 (8)生物多样性减少)生物多样性减少 目前生物物种目前生物物种500-3000万,每年灭绝万,每年灭绝5万个生物物种。万个生物物种。 (9)有毒有害废物)有毒有害废物 每年约每年约100亿吨工业废物和城市垃圾,其中亿吨工业废物和城市垃圾,其中5-10%属危险属危险废物,掩埋、焚烧等处理方式不能消除污染环境的危害。废物,掩埋、焚烧等处理方式不能消除污染环境的危害。 (10)环境公害)环境公害 噪声污染:气体动力噪声、机械噪声、电磁噪声噪声污染:气体动力噪声、机械噪声、电磁噪声 光污染:玻璃幕墙光污染:玻璃幕墙 21l 废气废气污染
17、物污染物主要来源主要来源硫氧化物硫氧化物氮氧化物氮氧化物硫酸厂、硝酸厂、染料厂、石化厂、化纤硫酸厂、硝酸厂、染料厂、石化厂、化纤厂厂卤化物卤化物氯碱厂、制冷剂厂、有机合成厂氯碱厂、制冷剂厂、有机合成厂有机类废气有机类废气石化厂、有机合成厂石化厂、有机合成厂固体悬浮物固体悬浮物发电厂、焦化厂发电厂、焦化厂硫化氢硫化氢硫醇硫醇石化厂、煤气厂、染料厂石化厂、煤气厂、染料厂1.2.2 化学工业的主要污染物化学工业的主要污染物22l 废液废液污污 染染 物物主主 要要 来来 源源酸、碱类酸、碱类硫酸厂、硝酸厂、磷肥厂、纯碱厂、石化厂硫酸厂、硝酸厂、磷肥厂、纯碱厂、石化厂氨氨 氮氮煤气厂、氮肥厂、化工厂煤
18、气厂、氮肥厂、化工厂重金属重金属电镀厂、冶炼厂等电镀厂、冶炼厂等有机物有机物农药厂、染料厂、食品加工厂农药厂、染料厂、食品加工厂油油 类类石油炼制厂、石化厂石油炼制厂、石化厂氰化物氰化物煤气厂、有机合成厂、石化厂、煤气厂、有机合成厂、石化厂、酚、醛、酚、醛、有机氯等有机氯等煤气厂、石化厂、炼油厂、农药厂、氯碱厂煤气厂、石化厂、炼油厂、农药厂、氯碱厂硫化物硫化物石化厂、氯碱厂、染料厂、煤气厂、染料厂石化厂、氯碱厂、染料厂、煤气厂、染料厂23l 废渣废渣污污 染染 物物主主 要要 来来 源源硫铁矿渣硫铁矿渣硫酸厂硫酸厂电石渣、盐泥电石渣、盐泥化工厂、氯碱厂化工厂、氯碱厂磷石膏磷石膏磷肥厂磷肥厂碱碱
19、 渣渣炼油厂炼油厂煤渣煤渣小氮肥厂、合成氨厂小氮肥厂、合成氨厂铬渣铬渣含铬产品厂含铬产品厂硼镁渣硼镁渣硼砂厂硼砂厂提取化工产品后的矿物提取化工产品后的矿物各类化工厂各类化工厂24l50年代年代,日本出现的水俣病。,日本出现的水俣病。 HgSO4 甲基汞甲基汞(海水)(海水) 鱼鱼 人(脑细胞破坏)人(脑细胞破坏)1.2.3 影响重大的污染事件影响重大的污染事件25l 1961年年 药品药品Thalidomide(反应停)在欧洲引起惊恐。(反应停)在欧洲引起惊恐。 10000名新生儿畸形。名新生儿畸形。NNHOOOOH(R)-(+)-thalidomideNNHOOOOH(S)-(-)-thal
20、idomide强镇定作用强镇定作用强致畸作用强致畸作用2627l 1983年年 美国美国Times Beach镇事件,十年前当地路面镇事件,十年前当地路面喷洒混有喷洒混有Dioxin的废油,十年后土壤里的废油,十年后土壤里Dioxin含量仍含量仍高达高达300-740ppb,700户居民被迫搬离。联邦政府化户居民被迫搬离。联邦政府化 3000万美元清理有毒废物。万美元清理有毒废物。l1984年年12月月3日凌晨,日凌晨, 印度中央邦首府博帕尔市,美国印度中央邦首府博帕尔市,美国 联合炭化物公司印度子公司联合炭化物公司印度子公司甲基异氰酸酯甲基异氰酸酯贮罐破裂,贮罐破裂,45吨气吨气体全部泄漏,
21、体全部泄漏,2500人死亡,人死亡,32万人中毒,几十万居民逃离家万人中毒,几十万居民逃离家园,农田、水源、食品严重污染。园,农田、水源、食品严重污染。29l2000年年1月月30日日,罗马罗马 尼亚一化工厂的尼亚一化工厂的氰化物氰化物 泄漏到多瑙河支流泄漏到多瑙河支流-蒂蒂 萨河,顺流南下汇入多萨河,顺流南下汇入多 瑙河,向下游扩散,造瑙河,向下游扩散,造 成鱼类大量死亡,河水成鱼类大量死亡,河水 不能饮用,流域生态环不能饮用,流域生态环 境严重破坏,匈牙利、境严重破坏,匈牙利、 南联盟等国深受其害。南联盟等国深受其害。 30l2 010年年4月月4日日-7月月15日日 美国墨西哥湾原油泄漏
22、事件美国墨西哥湾原油泄漏事件海底部油井漏油量每天海底部油井漏油量每天50005000到到25000-3000025000-30000桶。桶。原油漂浮带长原油漂浮带长200公里,宽公里,宽100公里,且在进一步扩散。公里,且在进一步扩散。路易斯安那州超过路易斯安那州超过160公里的海岸受到泄漏原油的污染。公里的海岸受到泄漏原油的污染。 墨西哥湾沿岸生态环境遭遇墨西哥湾沿岸生态环境遭遇“灭顶之灾灭顶之灾”,污染可能导致,污染可能导致 墨西哥湾沿岸墨西哥湾沿岸1000英里长的湿地和海滩被毁,渔业受损,英里长的湿地和海滩被毁,渔业受损, 脆弱的物种灭绝脆弱的物种灭绝。 救灾的花费会救灾的花费会10亿美
23、元左右。亿美元左右。 BP设立设立200亿美元基金,亿美元基金, 赔偿因墨西哥湾漏油事件而生计受损的民众。赔偿因墨西哥湾漏油事件而生计受损的民众。 31水下漏油场面水面油污漏油破坏生态环境321.2.4 中国环境问题现状中国环境问题现状 改革开放后,中国经济以每年增长超过改革开放后,中国经济以每年增长超过9 %速度发速度发展,但经济格局仍以粗放经营为主,能源、资源消耗展,但经济格局仍以粗放经营为主,能源、资源消耗强强 度大,环境污染严重。度大,环境污染严重。l 结构性污染突出,工业排污量大。结构性污染突出,工业排污量大。l 城市污染严重。城市污染严重。l 生态恶化趋势严重。生态恶化趋势严重。3
24、3一、总体污染状况一、总体污染状况 被酸雨腐蚀的乐山大佛被酸雨腐蚀的乐山大佛34冰川消融冰川消融35工业废水、生活污水排入水体。工业废水、生活污水排入水体。36 20002000年舟山群岛赤潮年舟山群岛赤潮37水土流失水土流失土地沙化土地沙化38森林砍伐森林砍伐39 工业烟尘工业烟尘40汽车尾气汽车尾气41垃圾场垃圾场42洋垃圾洋垃圾43世界世界70%电子垃圾涌电子垃圾涌入我国入我国442006.8.26盛华仁副委员长盛华仁副委员长 作关于跟踪检查有关环境作关于跟踪检查有关环境保护法律实施情况的报告保护法律实施情况的报告 “有水皆污有水皆污”、“逢雨必酸逢雨必酸”、“企业偷排废水、弄虚作假现象
25、企业偷排废水、弄虚作假现象十分严重十分严重”发达国家上百年发达国家上百年工业化过程中分阶段出现的环境问题,在我国已集中出现工业化过程中分阶段出现的环境问题,在我国已集中出现。“十一五十一五”约束性指标能否彻底落实受到担心和质疑。约束性指标能否彻底落实受到担心和质疑。45全国人大常委会副委员长兼秘书长全国人大常委会副委员长兼秘书长盛华仁盛华仁: 有企业只顾自身利益牺牲环境和公众利益有企业只顾自身利益牺牲环境和公众利益, ,环境污染老环境污染老账没还又欠新账账没还又欠新账l 06年上半年年上半年10万新项目有四成在土地征用、环境评万新项目有四成在土地征用、环境评估和审核程序上违法违规估和审核程序上
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