黑龙江省专业专业技术人员继续教育知识更新培训绿色化学与化工导论作业.doc

2014年黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训化工专业作业说明：初级职称学员“专业课作业一”为填空第1-24题；“专业课作业二”为简答第25-30题。中、高级职称学员“专业课作业”为论述第31-36题；同时提交3000字左右“学习心得”一篇。所有学员均需按要求提交“公需课作业”。作业提交时间：以网站通知为准。一、填空1、影响我们现在及将来可持续发展的决定性因素包括（天然的决定因素如_原料, 天然化学, 气候，水_）和（_人类的决定因素如教育与科研，经济，政府与政治，法律，全球经济的国际动态_）。2、Anastas 和 Warner认为任何化学产品或过程的风险是（_人类(和/或环境)的暴露程度_）和（_内在危害_）的函数。用一个简单的方程，可以表示为（_风险 = f 暴露, 内在危害 _）3、绿色化学简单的说又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学等。其概念是指（_在发明、设计和应用化学产品和工艺过程中，需要减少或消除有害物质的使用和产生_）. 对于有机合成,这个定义可以修改如下（_在一个可控的方式下设计执行新的有机合成途径,以大幅减少、或完全消除其对人和环境的所有影响_）。4、绿色化学与传统化学的不同之处在于（_绿色化学更多地考虑环境、经济和社会的和谐发展，使环境的资源化学变换体系成为更有效的运行模式。传统化学在评价化学反应效率时注重的是收率和选择性，但难以用来确定生产过程中所产生的污染物的数量_。）与环境化学的不同之处在于（_绿色化学是研究与环境友好的化学反应和技术，而环境化学是研究环境中物质间相互作用的学科，包括天然物质、生物物质和合成化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应，并在此基础上研究其控制的化学原理和方法_。）5、环境E因子是指（_每生产1千克的目标产物，同时所生产废物的质量。它是用来量化生产过程对环境的影响的想法_）。一般情况下，工业产品中汽油的E因子约为（_0.1_），一般化学品的E因子约为（_15_），精细化学品的E因子约为（_550_），制药的E因子约为（_25100_）。6、原子经济性的概念可以用公式（_原子经济性或原子利用率（%）=（获得的目标产品的质量/反应中所使用全部反应物质量）100_）表示。影响化学反应“原子经济性”的主要因素有（_化学反应类型_）（_衍生化过程_）和（_反应途径_）。其中重排反应和加成反应的原子经济性（_100%_），取代反应和消去反应的原子经济性（_相对较低_）7、Paul A Wender于1996提出了理想的合路线，包括（_起始物料的使用应该是最便宜和最可行的_）（_操作应该是简单、安全、环保_）和（_反应速率要尽可能快,目标产品的收益率 应尽可能高_）8、可持续发展着重于自然属性的定义为（_保护和加强环境系统的生产更新能力”,即可持续发展是不超越环境再生能力的发展_）, 着重于社会属性的定义为（_在生存不超过维持生态系统承载能力的情况下，提高人类的生活质量_）着重于经济属性的定义（_把“当发展能够保证当代人的福利增加时,也不应使后代人的福利减少。”经济发展看成是可持续发展的核心_）着重于科技属性的定义（_可持续发展就是转向更清洁、更有效的技术，尽可能接近零排放或密闭式的工艺方法，尽可能减少能源和其他自然资源的消耗。_）9、可持续发展的内涵，（_经济增长_）是可持续发展的前提和保障，（_生态可持续发展_）是可持续发展的基础（_社会可持续发展_）是可持续发展的根本目的，三者相互依存,相互促进,形成一个有机整体。10、可持续发展的原则包括（_公平性原则_）、（_持续性原则_）和（_共同性原则_）.11、目前的主要溶剂有（_醇_）、（_酯_）、（_乙二醇醚、酮_）、（_氯化碳氢化合物_）和（_石油衍生的碳氢化合物_）。12、PM2.5：（指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物），也称（细颗粒物），或（可入肺颗粒物）。能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量（浓度）越高，就代表空气污染（越严重）。13、溶剂的物理性质包括（_溶剂的液相范围_）（_溶剂的蒸发特性_）（_溶剂的热熔_）（_溶剂的分子尺寸_）和（_电学和光学性质_）。14、溶剂的结构性质包括（_刚度_）（_开放度_）和（_有序性_）15、适合的绿色“化学溶剂”从根本上说,它必须是一种溶剂,可以完成任务,又对人体健康毒性最小和并不要造成环境污染。所以对于这样一个双重要求，我们一般从两个方面考虑。一个是（_外在考虑”减少暴露或可及性_），包括（_考虑环境分布/分散相关的属性_）（_考虑被生物体吸收相关的属性_）（_考虑被人、动物或水生生物吸收的路径。_）和（_考虑杂质的减少/消除_），另一个是（_ “内在考虑”溶剂性能_），包括（_在满足使用上应考虑所使用的溶剂便利性_）（_考虑溶剂化物种的反应性_）和（_考虑如何避免副反应的发生_）16、化石原料和可再生的生物质结构上的不同之处于：化石原料是（_碳氢化合物，显著的疏水性，无氧，缺少功能基团;_）; 而可再生的生物质是（_碳水化合物，具较多的功能基团其中最要的官能团是羟基，显著的亲水性。_）17、O2和过氧化氢都可作为氧化剂的选择。过氧化氢的活性氧含量为（_50%_），仅次于O2。然而O2（_更难被激活,需要经常的苛刻条件下温度和/或压力。_），并且（_与O2经常发生的氧化反应选择性较差。_）。因此过氧化氢是一个更实际的氧化剂，它已构成了潜在的绿色和环保的氧化剂。18、清洁生产的最终定义（1996年UNEP重新定义）（_清洁生产是一种创造性的思想，指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品及服务中，以增加生态效率和减少对人类和环境的危害风险。_）19、清洁生产重点强调清洁能源、清洁生产过程和清洁产品。就清洁能源而言，要求（_常规能源的合理利用，尽量开发新能源以及各种节能技术的开发等。_）。对于生产过程而言，要求（1_节约原材料和能源_）（2_淘汰或减少使用有毒原辅材料_）.（3_减少或/和降低生产过程“废弃物”的数量和毒性_）。对于产品而言，要求（_减少从原材料的获取到产品最终处置的全部生命周期的不利环境影响_）。对服务而言，要求（_要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中_）。20、清洁生产的原则包括（1_采用清洁能源，大力开发可再生能源，提高能源利用率。_）、（2_尽量提高原材料的转化率和选择性，充分、合理地利用物质资源，尽量采用可再生资源。_）、（3_废弃物最小化，即最大限度地削减有害物质的产生量和排放量。_）、（4_污染源头预防，也就是说将污染消灭在产生污染地方。_）、（5_无害化工艺，即实施生产全过程控制，形成能力和物质的闭路循环，充分利用资源和能源，整个过程只有原料和能量的输入和产品的输出，对环境没有污染。_）和（6_环境相容，即原料和产品与环境相容，对生态系统的平衡没有不良影响。_）。21、清洁生产的实现途径包括（_资源的综合利用_）、（_改革工艺和设备_）、（_组织厂内物料循环_）、（_改革产品设计_）和（_加强管理_）。22、在我们努力创造一个可持续的未来之时，当前的文明面临着三大技术挑战, 即（_发展安全的能源_），（_发展可再生原料_）和（_减少和消除有害物质_）23、1987年布伦特兰夫人在我们共同的未来报告中提出可持续发展概念是（既满足当代人的需求_， _又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。_）24、为创建一个真正可持续的社会，绿色化学化工必须联系其它领域，通过采取六个方面步骤来实现绿色安全设计。包括（S1:_在绿色化学学、环境学家、健康学家和毒理学家等之间构建联盟。这将确保最大程度上科学理解和认识化学新产品和化工流程，以减少危害。_）（S2_系统化和优先确定需要减少或消除的有害物质。这将有助于绿色化学家以正确的顺序解决正确的问题。_）（S3_在我们生产和分配的产品中登记有害物质的分布情况。这将有助于使绿色化学中的问题更有效的分类，确定优先处理的有害物质和化学过程。_）（S4_有害物质的研究和分析方法进一步发展，将用来确保绿色替代品在他们正在取代的产品或过程中不再具有相同的危害。_）（S5_准备好迅速的重新设计一个“绿色”产品或过程。针对一些事先未知或忽略而又非常迫切的一些绿色化学需要解决的问题。_）（S6_必要时, 要在公平竞争的条件下倡导与绿色产品和化工过程相适应的法律、税收优惠和监管，使其发展更具有吸引力。_）二、简答25、简述绿色化学的十二原则答：1）预防：防止废物的产生，比产生废物后进行处理为好。2）原子经济性：设计的合成方法应当使工艺过程中所有的物质都用到最终的产品中去。3）低毒害化学合成：设计的合成方法中所采用的原料所生成的产物对人类与环境都应当是低毒或无毒的。4）设计较安全的化合物：设计生产的产品性能要考虑限制其毒性。5）使用较安全的溶剂与助剂：如有可能就不用辅助物质（溶剂、分离试剂等)，必须用时也受用无毒的。6）有节能效益的设计：化工过程的能耗必须节省，并且要考虑其对环境与经济的影响。如有可能，合成方法要在常温、常压下进行。7）使用再生资源作原料：使用可再生资源作为原料，而不是使用在技术与经济可耗尽的原料。8）减少运用衍生物：如有可能，减少或避免运用生成衍生物的步骤(如用封闭基因、保护/脱保护、暂时修饰的物理/化学过程)，因为这些步骤要用外加试剂并且可能产生废弃物。9）催化反应：催化剂(选择性)优于计量反应试剂。10）设计可降解产物：化学产物应当设计成为在使用之后能降解成为无毒害的降解产物而不残存于环境之中。11）及时分析以防止污染：要进一步开发分析方法，使其可及时现场分析，并且能够在有害物质生成之前就予以控制。12）采用本身安全、能防止发生意外的化学品：在化学过程中，选用的物质以及该物质使用的形态，都必须能防止或减少隐藏的意外(包括泄漏、爆炸与火灾)事故发生26、什么是可持续发展的公平性原则？答：公平是指机会选择的平等性1）代际公平 指当代人与后代人应有平等的发展机会；平等的发展机会主要表现在对资源和环境问题，二者是谋求发展的物质基础和前提，应将代际公平视为人类活动的约束条件2）代内公平 指当代人应有平等的发展机会，表现在对资源的占有和消费上差别极大；污染转移：强调代内公平就是在资源分配、消费、收入分配等方面协调国际关系和区际关系。27、什么是可持续发展的共同性原则？答：实现可持续发展是全球的总目标，因而必须是全球人民的共同行动。地球具整体性和相互依存性；环境问题影响范围大，强调在共同性原则前提下的差异性对发展中国家来说，鼓励经济增长；特别贫困的国家，首要任务加快发展，摆脱贫困，不要步工业化国家的后尘；对发达国家来说，抑制消费，减少对自然资源的消耗，减少污染物的排放，主动帮助贫困国家发展经济。28、使用可再生的起始原料所面临的科学性性挑战？答：木质素的结构及其对降解的影响，直接降解产生直接有用的化学物质，富氧分子的处理和研究，杂质对降解过程参数的影响及对生物质分布的影响。29、使用可再生的起始原料所面临的技术性挑战？答：生物质的收集，不同种类的生物质，及不同产地的生物质其组成的变化，连续操作的实现，生物质一般为混合物，处理加工上与一般的纯物质不同，制备产品与分离，如何有效的使用生物质制备的化工产品？30、本课程中介绍的有机化合物生物降解的一般原则有哪些:答：脂肪族化合物比芳香族或多环化合物降解快。直接链比支链容易降解，在一个环形结构存在杂原子或卤代或硝化烷烃取代物降解大大减少生物降解能力。双键或三键有利降解。聚合物降解很难或不降解，而相对应的单体则容易降解。三、论述31、为什么说绿色化学化工技术是一类新的人类决定性因素？答：化学这一学科本身就是我们人类与自然因素之间联系的纽带，实践化学就是我们人类处理自然因素的过程。如果我们学会了以可持续发展的理论来实践化学，就可以通过绿色化学更好的与各种天然的决定性因素相互作用，实现可持续发展的理念。 绿色化学已成为我们实现可持续发展的一个有效的方式方法，它可以与教育和科研等人类的决定性因素相互作用，践行新的化学理念，也可以与投资和政府等人类的决定性因素相互配合，使这个新的绿色化学理念得以实现。而这一理念的实现也表明绿色化学理念成为我们社会和文明可持续发展所结成（硕）果。32、如何从科学、经济和环境的观点上理解绿色化学概念？答：从科学的观点上看:绿色化学关注化学的新研究领域。它更新了化学的内容。绿色化学是对传统化学思维方式的创新和发展，包括 环境友好、起始原料、目标产品、高选择性、原子经济性、 从经济的观点上看绿色化学提供了基本原则和技术，有效地利用原料(资源)和能源. 生产的成本降低 从而满足可持续发展的要求从环境的观点上看:绿色化学提供了新的原理和技术来从源头上永远减少污染。与环境治理的不同之处：绿色化学是从源头上防止污染的生成，即污染预防。环境治理则是对已被污染的环境进行治理，即末端治理。33. 从绿色化学的角度分析下面反应的缺点？34、水和水溶液体系作为化学合成和工艺的溶剂的优点和不足？答：优点：水是廉价、无毒、不燃烧的。用水代替有机溶剂可以减少挥发性有机化合物(VOC)排放和溶剂焚烧引起的二氧化碳生产。超临界水极性小于环境水，可以溶解许多不溶性的有机化合物。与此同时,它可以作为一种酸或酸、或酸碱催化剂。这可以消除产生的废物中和步骤。不足:水沸点高,这有可能提高能源成本。分离是很困难的,从而导致水的污染，产生废水。低溶解度的基质也可能产生问题。超临界水是高度腐蚀性。 35、离子液体作为化学合成和工艺的溶剂的优点和不足？答：优点:离子液体挥发性很低,很容易回收。这些材料根据其Lewis酸碱度和其他属性即可以作为溶剂又可以作为催化剂。这些催化活性的溶剂可以用来消除需要使用额外的催化剂，而这些催化剂可能有毒或可能会产生大量