《浅谈绿色化学》PPT课件.ppt

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1、浅谈绿色化学浅谈绿色化学目录1 1、概括、概括2 2、绿色化学发展史、绿色化学发展史3 3、绿色化学原则、绿色化学原则4 4、绿色化学研究方法、绿色化学研究方法5 5、绿色化学的研究内容、绿色化学的研究内容6 6、绿色化学的发展方向、绿色化学的发展方向7 7、绿色化学面临的挑战、绿色化学面临的挑战8 8、展望、展望1.1.概括概括 从环境观点认识，绿色化学是从源头上消除污染，从全球上防范污染。从经济观点认识，绿色化学是科学合理利用资源和能源，降低生产成本，实现循环经济，符合可持续发展的战略要求。绿色化学的目的是把现有化学和化工生产的技术路线，从“先污染后治理”转变为“最佳利用资源能源”，“从源

2、头上根除污染”，实现物流和能流的良性高效利用和优化循环，走循环经济之路，关键是原料的可再生性和生物可降解性。绿色化学是依靠科学技术进步的综合能力，发绿色化学是依靠科学技术进步的综合能力，发展对环境友好，同生态和谐，与自然和合相融的化学及化工展对环境友好，同生态和谐，与自然和合相融的化学及化工技术，从根本上解决环境污染与可持发展之间的矛盾。技术，从根本上解决环境污染与可持发展之间的矛盾。2、绿色化学发展史19841984美国环保局首先提出美国环保局首先提出“废物最小化废物最小化”，初步体现绿色化学的思，初步体现绿色化学的思想。而到想。而到19891989年美国环保局提出年美国环保局提出“污染预防

3、污染预防”绿色化学思想才初步绿色化学思想才初步形成形成，19901990年美国联邦政府通过年美国联邦政府通过“防止污染行动防止污染行动”的法令，将污染的防的法令，将污染的防止确立为国策之后，才第一次出现止确立为国策之后，才第一次出现“绿色化学绿色化学”这个词汇。尽管这个词这个词汇。尽管这个词出现至今已近多年，但其含义，也即其定义却也在不断的发展和变化。出现至今已近多年，但其含义，也即其定义却也在不断的发展和变化。刚出现时，它更多的是代表一种理念、一种愿望。但随着时间的流逝，刚出现时，它更多的是代表一种理念、一种愿望。但随着时间的流逝，它本身在不断的发展变化中逐步趋于实际应用，且其发展与化工密切

4、相它本身在不断的发展变化中逐步趋于实际应用，且其发展与化工密切相关。关。绿色化学倡导人，原美国绿色化学研究所所绿色化学倡导人，原美国绿色化学研究所所长，现耶鲁大学教授长，现耶鲁大学教授P.T.AnastasP.T.Anastas教授在教授在19921992年提出的年提出的“绿色化学绿色化学”定义是：定义是：“The“Thedesignofchemicalproductsanddesignofchemicalproductsandprocessesthatreduceoreliminatetheprocessesthatreduceoreliminatetheuseandgenerationof

5、hazardoususeandgenerationofhazardoussubstances.”substances.”3 3、绿色化学绿色化学原则原则美国科学家、绿色化学的倡导者阿纳斯塔斯（美国科学家、绿色化学的倡导者阿纳斯塔斯（AnastasPTAnastasPT）和韦纳）和韦纳（WanerJCWanerJC）提出绿色化学的）提出绿色化学的1212条原则，这些原则在许多论述中被多次引用，条原则，这些原则在许多论述中被多次引用，经过不断修正发展，这些原则可作为化学家开发和评估一条合成路线、一个生产经过不断修正发展，这些原则可作为化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色

6、的指导方针和标准：过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准：（1 1）污染预防优于末端治理污染；）污染预防优于末端治理污染；（2 2）合成方法应具原子经济性（）合成方法应具原子经济性（atomeconomyatomeconomy）,即尽量使反应过程即尽量使反应过程的原子都进的原子都进 入入最终产品中；最终产品中；（3 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；）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 4）设计具有高使用效益、低环境毒性的化学品；）设计具有高使用效益、低环境毒性的化学品；（5 5）尽量不用溶剂、分离试剂等辅助物质尽量不用溶剂、

7、分离试剂等辅助物质，不得已使用时也应是无毒、无不得已使用时也应是无毒、无害害的；的；（6 6）生产过程应该在温和的温度和压力下进行）生产过程应该在温和的温度和压力下进行，而且能耗应最低；而且能耗应最低；（7 7）在技术可行和经济合理的前提下）在技术可行和经济合理的前提下，尽量使用可再生原料；尽量使用可再生原料；（8 8）尽量避免或减少不必要的衍生步骤（例如，使用屏蔽基团、保护复原、）尽量避免或减少不必要的衍生步骤（例如，使用屏蔽基团、保护复原、物理化学过程的临时性变更等）；物理化学过程的临时性变更等）；（9 9）使用高选择性的催化剂优于化学计量试剂；）使用高选择性的催化剂优于化学计量试剂；（1

8、010）化学产品在使用完后应能降解成无害的物质并且能进入自然生态循）化学产品在使用完后应能降解成无害的物质并且能进入自然生态循环；环；（1111）发展适时分析技术以监控有害物质的形成；）发展适时分析技术以监控有害物质的形成；（1212）选择参加化学过程的物质）选择参加化学过程的物质，尽量减少发生意外事故的风险。尽量减少发生意外事故的风险。4 4、绿色化学研究方法、绿色化学研究方法1 1 原子经济性原子经济性长期以来，化学家关注的是化学反应的高选择性和高产率，而常长期以来，化学家关注的是化学反应的高选择性和高产率，而常常忽略了反应物分子中原的有效利用问题。他们更重视化学过程常忽略了反应物分子中原

9、的有效利用问题。他们更重视化学过程的经济性，较少考虑对环境的影响。的经济性，较少考虑对环境的影响。19911991年，美国斯坦福大学的年，美国斯坦福大学的化学教授化学教授TrostBMTrostBM首先提出化学反应中的首先提出化学反应中的“原子经济性原子经济性”（AtomAtomEconomyEconomy）思想，即化学反应中究竟有多少原料分子进入到了产）思想，即化学反应中究竟有多少原料分子进入到了产品之中，有多少变成了废弃的副产物。品之中，有多少变成了废弃的副产物。最理想的原子经济当然是最理想的原子经济当然是全部反应物的原子嵌并入期望的最终产物中，不产生任何废弃物。全部反应物的原子嵌并入期望

10、的最终产物中，不产生任何废弃物。这时的原子经济便是这时的原子经济便是100%100%。原子经济的定量表述就是原子利用率：原子经济的定量表述就是原子利用率：原子经济性或原子利用率原子经济性或原子利用率=（预期产物的分子量（预期产物的分子量/全部全部反应物的原子量总和）反应物的原子量总和）100%100%由此可见，利用由此可见，利用“原子经济性原子经济性”思想，仅从反应方程式出发，就思想，仅从反应方程式出发，就可简单快捷地评价反应路径的合成效率和环境友好程度可简单快捷地评价反应路径的合成效率和环境友好程度,因而在因而在绿色化学领域，成为合成化学家评估筛选最优反应路径的重要筛绿色化学领域，成为合成化

11、学家评估筛选最优反应路径的重要筛选指数。选指数。2 E2 E指数指数E E指数是化学家指数是化学家SheldonSheldon提出来的。它是从化工生产中的环保、高提出来的。它是从化工生产中的环保、高效、经济角度出发，通过化工流程的排废量来衡量合成反应的。效、经济角度出发，通过化工流程的排废量来衡量合成反应的。E E指数指数(或称或称EE因子因子)=)=废弃物（废弃物（kgkg）/预期产物（预期产物（kgkg）这里的废弃物是指预期产物之外的任何副产物，包括反应后处理这里的废弃物是指预期产物之外的任何副产物，包括反应后处理过程产生的无机盐。显然，要减少废弃物使过程产生的无机盐。显然，要减少废弃物使

12、E E指数较小，很重要指数较小，很重要的一方面是改变许多经典有机合成中以中和反应进行后处理的常的一方面是改变许多经典有机合成中以中和反应进行后处理的常规方法。规方法。5 5、绿色化学的研究内容绿色化学的研究内容绿色化学的研究内容随着其本身的发展，也不断地有新绿色化学的研究内容随着其本身的发展，也不断地有新的拓展。从目前来看，其研究内容主要包括原子经济性反应的拓展。从目前来看，其研究内容主要包括原子经济性反应和零排放、原料的绿色化、绿色溶剂、绿色催化、助剂的绿和零排放、原料的绿色化、绿色溶剂、绿色催化、助剂的绿色化、新的合成路线的选择、绿色化学工艺、绿色过程系统色化、新的合成路线的选择、绿色化学

13、工艺、绿色过程系统集成等，其主要特征包括以下几个方面集成等，其主要特征包括以下几个方面：（1 1）体现人和自然的和谐，是自然科学与社会科学发展的统一；）体现人和自然的和谐，是自然科学与社会科学发展的统一；（2 2）强调原子经济性反应，实现废物的零排放；）强调原子经济性反应，实现废物的零排放；（3 3）体现化学和化工的发展与融合，目的是实现清洁生产；）体现化学和化工的发展与融合，目的是实现清洁生产；（4 4）尽可能优先地使用催化技术；）尽可能优先地使用催化技术；（5 5）工艺条件尽可能温和，以减少能耗和提高安全性。）工艺条件尽可能温和，以减少能耗和提高安全性。6、绿色化学的发展方向高效高效开发和

14、研究符合绿色化学要求的新反应开发和研究符合绿色化学要求的新反应无公害无公害绿色能源的开发利用绿色能源的开发利用化工材料的资源化再利用化工材料的资源化再利用绿色农药化学绿色农药化学7 7、绿色化学、绿色化学面临的挑战面临的挑战绿色化学作为一门新兴学科，日前面临着开发替代原料、绿色化学作为一门新兴学科，日前面临着开发替代原料、替代溶剂和更新合成路径的挑战替代溶剂和更新合成路径的挑战，尤其是要开发高活性和高尤其是要开发高活性和高选择性的催化剂。还有一个关键问题是如何判断一个新的绿选择性的催化剂。还有一个关键问题是如何判断一个新的绿色过程对环境负面影响的减少程度，这就涉及到对反应过程色过程对环境负面影

15、响的减少程度，这就涉及到对反应过程中的任何一种反应物、助剂和溶剂等的毒性测试中的任何一种反应物、助剂和溶剂等的毒性测试,但问题是许但问题是许多这样的数据只有在工业化的基础上才能得到。因此，绿色多这样的数据只有在工业化的基础上才能得到。因此，绿色化学能否在发展中应对这些挑战化学能否在发展中应对这些挑战，在客观上也会影响人们对在客观上也会影响人们对绿色化学前景的信心。绿色化学前景的信心。8 8、展望、展望绿色化学虽然发展迅速，但还处在起步阶段绿色化学虽然发展迅速，但还处在起步阶段，在发展过在发展过程中还面临着许多挑战程中还面临着许多挑战，需要政府、教育界和全社会共同应需要政府、教育界和全社会共同应对。可以预料对。可以预料,一旦让绿色化学成为主流化学的教育在世界各一旦让绿色化学成为主流化学的教育在世界各地成功推行的时候，人们就再也没有必要使用地成功推行的时候，人们就再也没有必要使用“绿色化学绿色化学”这这一特定名称了，有关绿色化学的话题将成为所有各个不同层一特定名称了，有关绿色化学的话题将成为所有各个不同层次化学课程的有机组成部分。到那时，化学和化学工业将真次化学课程的有机组成部分。到那时，化学和化学工业将真正成为人类社会可持续发展的重要支柱。正成为人类社会可持续发展的重要支柱。