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1、綠色化學綠色化學的概念綠色化學的概念 綠色化學綠色化學( (Green Chemistry ) )又稱環(huán)境無害化學又稱環(huán)境無害化學( (environmentally benign chemistry) )、環(huán)境友好化學、環(huán)境友好化學( (environmentally friendly chemistry) )、清潔化學、清潔化學( (clean chemistry) )。 綠色化學即用化學的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對綠色化學即用化學的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用
2、和產(chǎn)生。綠色化溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。綠色化學的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生學的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物。它是一門從源頭上阻止污染的廢物，不再處理廢物。它是一門從源頭上阻止污染的化學。治理污染的最好辦法就是不產(chǎn)生污型。化學。治理污染的最好辦法就是不產(chǎn)生污型。綠色化學的理論基礎(chǔ)綠色化學的理論基礎(chǔ) 按照按照R.Sheldon的說法，要達到無害環(huán)境的綠色的說法，要達到無害環(huán)境的綠色化學目標，在制造與應用化工產(chǎn)品時，要有效地利用化學目標，在制造與應用化工產(chǎn)品時，要有效地利用原材料，最好是再生資源；減少廢棄物量，并且不用原材料，最好是再生
3、資源；減少廢棄物量，并且不用有毒與有害的試劑與溶劑。有毒與有害的試劑與溶劑。 為了達到此目標，為了達到此目標，Anastas Warner提出了著提出了著名的十二條綠色化學原則名的十二條綠色化學原則( (Twelve Principles of Green Chemistry) )， 作為開發(fā)環(huán)境無害產(chǎn)品與工藝的指導，作為開發(fā)環(huán)境無害產(chǎn)品與工藝的指導，這些原則涉及合成與工藝的各個方面。例如溶劑、分這些原則涉及合成與工藝的各個方面。例如溶劑、分離、能源與減少副產(chǎn)物等，簡稱十二條，離、能源與減少副產(chǎn)物等，簡稱十二條，從而為綠色從而為綠色化學的進一步發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)?；瘜W的進一步發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)
4、。 預防：防止產(chǎn)生廢物，污染環(huán)境預防：防止產(chǎn)生廢物，污染環(huán)境 原子經(jīng)濟性：設(shè)計合成方法時，應盡可能使用于生產(chǎn)加原子經(jīng)濟性：設(shè)計合成方法時，應盡可能使用于生產(chǎn)加工過程的材料都進入最后的產(chǎn)品中。工過程的材料都進入最后的產(chǎn)品中。 盡量減少化學合成中的有毒原料和有毒產(chǎn)物。盡量減少化學合成中的有毒原料和有毒產(chǎn)物。 設(shè)計無危險的化學品，設(shè)計生產(chǎn)的產(chǎn)品性能要考慮限制設(shè)計無危險的化學品，設(shè)計生產(chǎn)的產(chǎn)品性能要考慮限制其毒性。其毒性。 使用安全的溶劑和助劑，所使用的輔助物質(zhì)包括溶劑、使用安全的溶劑和助劑，所使用的輔助物質(zhì)包括溶劑、分離試劑、和其他物品應是無害的。分離試劑、和其他物品應是無害的。 提高能源經(jīng)濟性提高
5、能源經(jīng)濟性 減少官能團的引入減少官能團的引入 新型催化劑的開發(fā)新型催化劑的開發(fā)十二條綠色化學原則十二條綠色化學原則產(chǎn)品的易降解性以降低環(huán)境污染為宗旨的現(xiàn)場實際分析防止生產(chǎn)事故的安全生產(chǎn)工藝綠色化學的一些主要內(nèi)容綠色化學的一些主要內(nèi)容 原子經(jīng)濟性原子經(jīng)濟性 美國美國Stanford大學的大學的B.M.Trost教授在教授在1991年首次提年首次提出了反應的出了反應的“原子經(jīng)濟性原子經(jīng)濟性”新概念。他認為化學合成新概念。他認為化學合成應考慮原料分子中的原子進入所希望產(chǎn)品中的數(shù)量，應考慮原料分子中的原子進入所希望產(chǎn)品中的數(shù)量，原子經(jīng)濟性的目標就是在設(shè)計合成路線時盡量使原料原子經(jīng)濟性的目標就是在設(shè)計合
6、成路線時盡量使原料分子中的原子更多或全部地變成最終預期產(chǎn)品中的原分子中的原子更多或全部地變成最終預期產(chǎn)品中的原子。子。 原子經(jīng)濟性（原子經(jīng)濟性（%）=（被利用原子的質(zhì)量（被利用原子的質(zhì)量/反應中所使反應中所使用全部反應物分子的質(zhì)量）用全部反應物分子的質(zhì)量）100 (1-1) 根據(jù)上式可知，原子利用率越高，反應產(chǎn)生的廢棄根據(jù)上式可知，原子利用率越高，反應產(chǎn)生的廢棄物越少，對環(huán)境造成的污染也越少。物越少，對環(huán)境造成的污染也越少。 原料綠色化原料綠色化 現(xiàn)在，在人工合成的有機化學品中，絕大多數(shù)是現(xiàn)在，在人工合成的有機化學品中，絕大多數(shù)是從石化原料制備的。要經(jīng)氧化、加氧或類似的過從石化原料制備的。要經(jīng)
7、氧化、加氧或類似的過程。傳統(tǒng)上，這個氧化過程是化學合成中污染環(huán)程。傳統(tǒng)上，這個氧化過程是化學合成中污染環(huán)境最嚴重的步驟之一。農(nóng)業(yè)性原材料和生物性原境最嚴重的步驟之一。農(nóng)業(yè)性原材料和生物性原材料是很好的非傳統(tǒng)原材料。這些原材料的分子材料是很好的非傳統(tǒng)原材料。這些原材料的分子中多數(shù)都含有大量的氧原子，所以用它們?nèi)〈卸鄶?shù)都含有大量的氧原子，所以用它們?nèi)〈妥髌鹗荚峡梢韵廴緡乐氐难趸襟E。探油作起始原料可以消除污染嚴重的氧化步驟。探索和開發(fā)非傳統(tǒng)的可再生原材料是綠色化學的另索和開發(fā)非傳統(tǒng)的可再生原材料是綠色化學的另一主要內(nèi)容。一主要內(nèi)容。 綠色原料綠色原料 一、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為化學品一、生物質(zhì)
8、轉(zhuǎn)化為化學品現(xiàn)代化學工業(yè)上用苯合成己二酸現(xiàn)代化學工業(yè)上用苯合成己二酸 利用苯作為起始原料合成己利用苯作為起始原料合成己二酸會引發(fā)環(huán)境和健康問題。二酸會引發(fā)環(huán)境和健康問題。 苯是一種易揮發(fā)的有機物苯是一種易揮發(fā)的有機物(VOC)(VOC)，在室溫下容易汽化，長期，在室溫下容易汽化，長期少量吸入大氣中的苯可導致白血少量吸入大氣中的苯可導致白血病和癌癥。病和癌癥。 此外，苯是由石油生產(chǎn)的產(chǎn)此外，苯是由石油生產(chǎn)的產(chǎn)品，消耗的是不可再生的資源品，消耗的是不可再生的資源。從葡萄糖合成己二酸從葡萄糖合成己二酸溶劑綠色化溶劑綠色化 在傳統(tǒng)的有機合成反應中有機溶劑是在傳統(tǒng)的有機合成反應中有機溶劑是最常用的反應介
9、質(zhì)。這些有機溶劑大部最常用的反應介質(zhì)。這些有機溶劑大部屬于揮發(fā)性有機化合物，而且很多都對屬于揮發(fā)性有機化合物，而且很多都對環(huán)境和人類健康有害，還大多易燃易爆。環(huán)境和人類健康有害，還大多易燃易爆。因此，選擇環(huán)境友好的反應介質(zhì)是綠色因此，選擇環(huán)境友好的反應介質(zhì)是綠色化學研究的一個重要方面?；瘜W研究的一個重要方面。例如：發(fā)泡劑問題 過去用于生產(chǎn)聚苯乙烯泡沫塑料的發(fā)泡劑有過去用于生產(chǎn)聚苯乙烯泡沫塑料的發(fā)泡劑有CFC-12CFC-12等。等。CFC-12CFC-12（CClCCl2 2F F2 2）之所以用做發(fā)泡劑，是因為它價格便宜，）之所以用做發(fā)泡劑，是因為它價格便宜，性質(zhì)不活潑且不燃燒，操作安全，并
10、且它在較大的溫度范性質(zhì)不活潑且不燃燒，操作安全，并且它在較大的溫度范圍內(nèi)可保持氣態(tài)。但是，圍內(nèi)可保持氣態(tài)。但是，CFC-12CFC-12的使用會導致環(huán)境問題的使用會導致環(huán)境問題CO2為發(fā)泡劑以以COCO2 2代替代替HCFCsHCFCs、CFCsCFCs和脂肪烴作發(fā)泡和脂肪烴作發(fā)泡劑，有如下優(yōu)點：劑，有如下優(yōu)點： 1 1） COCO2 2不會消耗臭氧；不會消耗臭氧； 2 2） COCO2 2不會形成煙霧；不會形成煙霧； 3 3） COCO2 2不能燃燒，操作更安全；不能燃燒，操作更安全； 4 4） COCO2 2更廉價。更廉價。 但是，但是，COCO2 2會造成會造成“溫室效應溫室效應”更多優(yōu)
11、點：以以COCO2 2作發(fā)泡劑除了環(huán)境效益之外，作發(fā)泡劑除了環(huán)境效益之外，DOWDOW公司還發(fā)現(xiàn)，以公司還發(fā)現(xiàn)，以COCO2 2作發(fā)泡劑生產(chǎn)作發(fā)泡劑生產(chǎn)的泡沫型聚苯乙烯韌性更強，這意味的泡沫型聚苯乙烯韌性更強，這意味著以著以COCO2 2作發(fā)泡劑比以作發(fā)泡劑比以HCFCsHCFCs、CFCsCFCs作作發(fā)泡劑生產(chǎn)的泡沫袋使用壽命更長。發(fā)泡劑生產(chǎn)的泡沫袋使用壽命更長。超臨界二氧化碳超臨界二氧化碳 二氧化碳在溫度高于臨界溫度二氧化碳在溫度高于臨界溫度Tc=31.26、壓力高于臨界、壓力高于臨界壓力壓力Pc=7.2MPa的狀態(tài)下，性質(zhì)會發(fā)生變化，其密度近的狀態(tài)下，性質(zhì)會發(fā)生變化，其密度近于液體，粘度
12、近于氣體，因而具有驚人的溶解能力。用它于液體，粘度近于氣體，因而具有驚人的溶解能力。用它可溶解多種物質(zhì)，如碳原子數(shù)在可溶解多種物質(zhì)，如碳原子數(shù)在20以內(nèi)的脂肪烴、鹵代烴、以內(nèi)的脂肪烴、鹵代烴、醛、酮、酯等。同量也是高級營養(yǎng)品和高級香料的提取劑。醛、酮、酯等。同量也是高級營養(yǎng)品和高級香料的提取劑。在得到的營養(yǎng)品和香料中不殘留任何溶劑。在得到的營養(yǎng)品和香料中不殘留任何溶劑。 催化劑綠色化催化劑綠色化 催化劑的正確選擇，對合成化學反應催化劑的正確選擇，對合成化學反應速度、反應的選擇性和轉(zhuǎn)化率，以及減速度、反應的選擇性和轉(zhuǎn)化率，以及減少或消除產(chǎn)生副產(chǎn)物等有重要影響。無少或消除產(chǎn)生副產(chǎn)物等有重要影響。無
13、毒無害和高效催化劑的研究和開發(fā)是綠毒無害和高效催化劑的研究和開發(fā)是綠色化學的一個重要研究方向。色化學的一個重要研究方向。生物催化生物催化生物材料在利用資源和發(fā)展綠色技術(shù)方面均十分重要。生物材料在利用資源和發(fā)展綠色技術(shù)方面均十分重要。 生物催化選擇性高、副反應少、反應條件溫和、設(shè)備簡生物催化選擇性高、副反應少、反應條件溫和、設(shè)備簡單，因此是綠色生產(chǎn)技術(shù)。單，因此是綠色生產(chǎn)技術(shù)。 生物技術(shù)的研究始于生物技術(shù)的研究始于5050、6060年代，但直到年代，但直到9090年代，基因年代，基因重組工程和生物篩選技術(shù)的改進和新的穩(wěn)定生產(chǎn)技術(shù)的開重組工程和生物篩選技術(shù)的改進和新的穩(wěn)定生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)成功，生物催化劑才開始應用于多種工業(yè)生產(chǎn)過程發(fā)成功，生物催化劑才開始應用于多種工業(yè)生產(chǎn)過程綠色化學產(chǎn)品綠色化學產(chǎn)品 特點：產(chǎn)品的使用不會引起人類的健康問題和環(huán)境污染問題，不會對生態(tài)環(huán)境造成危害，產(chǎn)品失去使用價值后，可以再循環(huán)利用制造成新產(chǎn)品，或者可以在環(huán)境中降解成無害物質(zhì)。如： 更安全的腈的設(shè)計更安全的腈的設(shè)計 海洋船舶防垢劑海洋船舶防垢劑 低毒殺蟲劑低毒殺蟲劑 聚天冬氨酸作阻垢劑聚天冬氨酸作阻垢劑 過氧化氫漂白活化劑過氧化氫漂白活化劑 謝謝！
高中化學第二單元 綠色與可持續(xù)發(fā)展課件蘇教版選修二
