环境化学(绿色化学).ppt
,绿色化学及其研究进展,Contents,1.环境治理现状,2.绿色化学的概念,3.绿色化学特点,4.绿色化学的发展前景,图中大连沿岸，渔民正在用铲子把油泥舀起，大连石油泄漏是中国已报道最严重的石油泄漏事件。由于受污染面积达430平方公里，海事官员调动800艘渔船和40艘专业治理原油污染的船舶。在治理过程中，一海事职员殉职。在其他受污染地方，志愿者只装备橡胶手套、橡胶靴、采用原始的工具清理因含油海浪拍打上岸的油污。,图中福建上杭，在紫金矿业附近工人正在排放受污染的水；在有毒污水渗入汀江后，当地饮水水源被中断，100吨的鱼类被毒死。工业环境事故9天之后，紫金矿业也就是中国最大的金子冶炼企业公示：因暴雨导致相邻的废水池结堤，致使9300立方公尺的废水泄漏汀江。公司因此被处于950万人民币，事件导致当地环保局领导辞职。,苏北某癌症村，村支书带领全村健康的20余位村民，向外媒记者跪求。该村原有户籍人口455人。,发展绿色化学工艺是解决环境问题的最佳方法,绿色化学的定义：绿色化学又称为环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学(Environmentally Friendly Chemistry)、清洁化学(Clean Chemistry)，是指设计和生产没有或者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品和化学过程。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。,绿色化学的主要内容,三、绿色化学的特点,4,5,Barry Trost：原子经济性(Atom Economy)概念 A B C D A B C,产物,废物或副产物,废物为零,R.T.Anastas 和J.C.Waner曾提出 绿色化学的12条原则:,（1）防止污染优于污染治理；（2）提高原子经济性；（3）尽量减少化学合成中的有毒原料、产物；（4）设计安全的化学品；（5）使用无毒无害的溶剂和助剂；（6）合理使用和节省能源；（7）利用可再生资源代替消耗性资源合成化学品；（8）减少不必要的衍生化步骤；（9）采用高选择性催化剂优于使用化学计量助剂；（10）产物的易降解性；（11）发展分析方法，对污染物实行在线监测和控制；（12）减少使用易燃易爆物质，降低事故隐患。,四、绿色化学的进展,1.开发原子经济反应,2.化工原料的绿色化,3.反应溶剂的绿色化,4.催化剂的绿色化,5.产品的绿色化,有的基本有机原料的生产所采用的反应,已由二步反应,改成采用一步的原子经济反应,如环氧乙烷的生产,原来是通过氯醇法二步制备的,发现银催化剂后,改为乙烯直接氧化成环氧乙烷的原子经济反应。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100，产率99。,4.1.开发原子经济反应,布洛芬止痛药的生产,化工原料的绿色化,BHC公司新发明的绿色方法,原子经济性99%(包括醋酸)获1997年美国总统“绿色化学挑战奖”,4.3.反应溶剂的绿色化,大量的与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质.最常见的是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物(VOC),其在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成,有的会引起水源污染,因此,需要限制这类溶剂的使用。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界二氧化碳作溶剂。超临界二氧化碳是指温度和压力均在其临界点(311、7477.79kPa)以上的二氧化碳流体.它通常具有液体的密度,因而有常规液态溶剂的溶解度;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均可由压力和温度的变化来调节。超临界二氧化碳的最大优点是无毒、不可燃、价廉等。,4.4.催化剂的绿色化,在化学合成中使用催化剂，可以改变化学反应途径，降低反应的活化能，从而提高产率，降低能耗。实际上催化剂在考虑和利用原子利用率高，对环境友好的合成方法时具有重要的作用。目前，围绕催化剂的绿色化展开的研究中仿酶催化剂、固体酸催化剂等是值得注意的。酶催化反应具有高效性、专一性及条件温和的特点，是较理想的绿色催化剂，但天然酶来源有限、难以纯制、对环境敏感、易变性失活，开发与酶具有相似功能甚至更优越的人工酶已成为绿色化学研究的重要课题之一。,开发新一代无毒无害固体酸催化剂,传统AlCl3、HF催化剂的缺点：腐蚀设备，危害人身健康和社区安全，废水、废渣污染环境,4.5.产品的绿色化,所谓绿色产品，是指产品在使用过程中和使用后不会危害生态环境和人体健康，产品具有合理的使用功能及使用寿命，产品易于回收、利用和再生，报废后易于处理，在环境条件下容易降解。如用再生纸作购物袋，用再生塑料制造各种容器，不但可节约宝贵的资源，还可以减少固体废弃物的排放。再如目前大量使用的聚苯乙烯发泡塑料快餐盒，使用后成为白色垃圾，在自然条件下，需数百年方能降解，对环境带来严重的影响。为了加速它的自然降解，生产时可在其中加入光敏剂、化学助剂等，使其在使用后几个月内即分解成无害物质。,“绿色化学”已被公认为是21 世纪最重要的科学领域之一,是实现污染预防最基本的科学手段.尽管现在还很难对其未来发展趋势做出准确而全面的预测,但根据现在的研究进展可以断定,绿色化学在一些具体研究领域既具有科学研究价值,又将产生重要的社会和经济效益。绿色化学从原理和方法上给传统的化学工业带来了革命性的变化,在设计新的化学工艺方法和设计新的环境友好产品两个方面,通过使用原子经济反应,无毒无害原料、催化剂和溶(助)剂等来实现化学工艺的清洁生产,通过加工、使用新的绿色化学品使其对人身健康、社区安全和生态环境无害化。,展 望,
