绿色化学学习总结.doc

1、绿色化学的定义：又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学等。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。 绿色化学的特点：绿色化学的特点主要体现在“5R”上：减量Reduction 是从省资源、无污染、零排放角度提出的。重复使用Reuse 是指实际工业生产中，能多次使用的物质应该不断重复使用。回收Recycling 是指对工业生产过程中与产品无关的物质或生活废弃物进行全面的回收。再生Regeneration 包括废旧物质的再生利用，也包括可再生能源、原材料的利用等。拒用Rejection 拒绝使用是实现生产、生活绿色化的最根本办法。绿色化学与环境化学和环境治理的区别:环境化学是研究污染物的分布、存在形式、运行、迁移及其对环境影响的科学。环境治理则是对已被污染了的环境进行治理，即研究污染物对环境的污染情况和治理污染物的原理和方法。而绿色化学是从源头上阻止污染物生成的新学科，它是利用化学原理来预防污染，不让污染产生，而不是处理已有的污染物。2、原子经济性：高效的化学反应应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合成目标产物，达到零排放。原子经济性可用原子利用率衡量： 计算下列两个反应的原子利用率：3、原子利用率高达100%的反应两个最大特点:（1）最大限度地利用了反应原料，最大限度地节约了资源；（2）最大限度地减少了废物排放通过以下途径可以提高反应的原子经济性:开发新型催化剂 2. 简化合成步骤 3. 采用新的合成原料4、什么是环境因子？环境因子与原子利用率之间有什么关系？ 环境因子 （E 因子）是用生产每千克产品所产生的废弃物的量，来衡量化工过程的排废量。可用下式表示： 相对于每一种化工产品而言，目标产物以外的任何物质都是废物。环境因子越大，则过程产生的废物就越多，造成的资源和环境污染也就越大。对于原子利用率为 100% 的原子经济性反应，由于在目标产物之外无其他产物，因此，其环境因子为零。可见，原子利用率越低，环境因子就越大，生产过程产生的废物就越多，造成的资源浪费和环境污染就越大。5、从绿色化学观点出发，你认为消除辅助物质危害有哪些方法？ 答：1. 采用超临界流体替代有机溶剂2.非溶剂化（又称无溶剂体系)3.水作溶剂4.离子液体 6、什么是绿色化学产品？绿色化学产品有什么特征？对人类和环境无害的化学产品称为绿色化学产品。绿色化学产品有两个特征： （1）产品本身不会引起环境污染和健康问题，包括不会对野生生物、有益昆虫或植物造成损害；（2）当产品被使用后，应能再循环或易于在环境中降解为无害物质。7绿色化学评估原料时一般从哪几个方面进行？（括号内为详解）答：1、原料的起源：（即原料是开采的、炼制的还是合成的。） 原料的可更新性：（原料是可更新的，还是枯竭的。） 3、原料的危害性：（对原料进行评估以确定该原料是否具有长期毒性、致癌性、生态毒性等） 4、原料的选择对下游的影响：（进行绿色化学评估时，不仅要评估所涉及物质的本身，还应考虑该物质的使用可能导致的直接影响和间接后果）8、何谓毒性？化学品对生命机体产生毒害有哪三种途径？答：毒性是指化学品对生命机体造成的生物化学影响。 化学品对生命机体产生毒害的三条途径： 1,接触致毒 (皮肤接触、嘴接触、呼吸系统接触)；2.生物吸收致毒 (生物吸收是指生命系统内对有毒化学品吸收的能力及在生命系统内的分布) 3.物质的固有毒性致毒 (物质的固有毒性是指有毒化学物质引起正常细胞改变的性质，通常由分子的部分结构引起，这部分结构称为“毒性载体”。)9、绿色化学评估化学品对人类毒性大小的三个指标是什么？评估化学品对野生生物毒性采用的主要三种方法是什么？答：评估物质对人类毒性大小的三个指标： 1、毒性作用的效力 （各种物质对人类毒性影响的剂量方面的信息，该参数被称为毒性的效力）2、毒性的危害性 3、毒性的可消除性 评估化学品对野生生物的毒性采用的三种方法：（1）建立毒性测试数据库（2）利用（结）构效（应）关系外推（3）利用现有毒性测试数据外推。 10：分别举出化学品对局部环境和全球环境产生影响的例子答： 一、化学品对局部环境产生影响的例子1. 酸雨。在燃烧过程中，会有许多副产物如氮和硫的氧化物排放到大气中而形成酸雨。这种酸雨可导致水生物（鱼类）和植物的大量死亡，尤其是在小的池塘或湖泊里。酸雨导致局部环境变化，而环境的变化引起的间接毒性造成了植物群和动物群的死亡。2. 大气中臭氧的增加。一些烃类化合物可导致大气中臭氧的形成，即所谓的烟雾。臭氧可引起一些敏感人群的呼吸困难、视力减退，产生疾病，影响可见度与生活质量。在相同的浓度条件下测试，这些烃类化合物对人体是没有毒性的。这说明，大气中的烃类物质只是对局部环境有影响，间接地引起了危害。 二、化学品对全球环境产生影响的例子 答：两个著名的例子就是全球性气候变化和大气同温层中臭氧破坏。 全球性气候变化，又称为温室效应或全球暖化，是由于大气中CO2 和其他气体的产生而引起的。随着这些温室气体在大气中浓度的增加，全球气温将升高。二氧化碳排放温室效应海平面上升，沿海地区被淹没 。大气同温层中臭氧的破坏已。氯氟烃（氟里昂）量的增加可引起同温层臭氧的耗竭，由于臭氧层使地球免受许多有害的太阳射线的辐射，臭氧层的耗竭可导致许多有害的影响。 氟氯烃排放臭氧层空洞紫外线照射增加皮肤癌等。11：设计安全无毒化学品，常用哪些方法来消除或减少任何潜在的毒性或其他危害性答 :设计安全无毒化学品的方法 ,消除或减少任何潜在的毒性或其他危害性。一般有如下几种基本方法可用来实现该目标： 1）作用机理分析；（2）结构活性关系知识 ；（3）避免毒性官能团 ；（4）降低生物利用率；（5）减少辅助物质12：膜分离技术的特点有哪些？膜分离技术具体又分为几种？答 :1. 膜分离技术（过程）与传统的化工分离方法，具有如下特点（1）膜分离过程的能耗比较低 (2）适合热敏性物质的分离 (3）分离装置简单、操作方便（4）分离系数大、应用范围广(5)工艺适应性强（6）没有二次污染 膜分离过程中不需要从外界加入其他物质，既节省了原材料，又避免了二次污染。综合而言，膜分离技术具有成本低、能耗少、效率高、无污染等优点，完全符合“节能降耗”、“节能减排”和“绿色环保”的现实要求，所以说，膜分离技术是一种安全、有效、无害的“绿色技术”。2. 膜分离技术的分类 13. 目前发展起来的绿色溶剂主要有：超临界流体作为反应介质；室温离子液体中的化学合成；水作为溶剂进行的有机化学合成；无溶剂的化学合成。14.酶催化的优点:（1）催化效率高 （2）高度专一性（3）反应条件温和 （4）无毒无污染 酶催化的缺点: 酶的不稳定性和易变性15 生物技术有哪些特点？包括哪几方面的内容？ 答：(1)生物工程技术具有以下特点： 1. 高效和经济的特点。 2. 清洁、低耗和可持续发展的特点。 3. 可遗传、易扩散和自主扩展的特点。 4. 对人类伦理和人性尊严有直接的影响。（2）生物技术是一个综合性技术体系，它包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程（后处理工序）这几个方面的内容，这些内容构成了现代生物技术的完整体系。16 什么是生物质？生物质作为原料与能源的优点与限制有哪些？ 答;(1)生物质是指由光合作用产生的所有生物有机体的总称，包括植物、农作物、林产物以及农林产物的废弃物等。其中含有淀粉、纤维素、木质素等成分，其中最主要的成分是纤维素和木质素。（2）生物质作为原料和能源的优点 1. 可再生，储量丰富2. 大部分已高度氧化 作为化工原料可避免氧化步骤，减轻了对环境的污染和对人类健康的危害。 3. 比矿物原料更清洁 生物质来源于CO2，燃烧后不增加大气中CO2的含量。 （3）生物质作为原料和能源所存在的不足 1. 在经济上还不具备竞争力 2. 土地的使用3. 生产季节性 4. 生物质的组成极为复杂论述题：1、可持续发展观的主要观点是什么，它与传统的发展观有何差异？ 答：从经济和环境上理解，可持续科学发展观是：在改善生活质量的前提下，不损害我们后代发展的能力。主要观点有： 首先，可持续科学发展思想强调的是发展，把消除贫困当作是可持续科学发展的一项不可缺少的条件。 其次，可持续科学发展思想把环境保护作为发展过程的一个重要组成部分，作为衡量发展质量、发展水平和发展程度的客观标准之一。 第三，可持续发展思想强调代际之间的机会均等。在发展中合理利用资源和具有清洁、安全、舒适环境的权力，当代人和后代人应该同样享有。 第四，可持续发展思想呼吁人们改变传统的生产方式和消费方式。要求人们在生产时要尽量少投入、多产出，在消费时要尽量多利用、少排放。 第五，可持续发展思想要求人们必须彻底改变传统的对待自然界的态度。建立起新的道德和价值标准。 差异：传统发展观仅仅考虑经济效益，传统发展观基本上是一种“工业实现观”，它以工业增长作为衡量发展的唯一标志，而忽略了环境的承载能力和资源的再生能力。可持续发展观强调了人与社会，人与自然的和谐统一2、试从绿色化学应用的12项原则中任选2项加以简单的论述。 答：绿色化学十二原则（原理） 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的所有的 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和生成 的产物对人类与环境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），必须用时也要用无毒的。 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上可耗尽的原料。 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（如阻断基团、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3什么是降解塑料 ？降解塑料有哪些主要类型？使用降解塑料有什么意义？ 答：降解塑料是指在保存期内各项性能可满足使用要求，而使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的塑料。降解塑料的降解主要包括生物降解、光降解和化学降解三种类型。 1. 生物降解塑料 生物降解塑料是指在自然环境下可被微生物作用而发生降解的塑料。它是一类最重要的降解塑料。2. 光降解塑料 光降解塑料是指在光的作用下能发生降解的塑料。3.复合降解塑料 复合降解塑料是集光降解、生物降解和化学助剂诱导性降解为一体的新型可环境降解塑料。发展生物降解塑料意义深远 塑料材料和制品以其优异的综合性能、较低的价格、易成形等特点，在国民经济各领域以及人民生活中发挥着越来越重要的作用，但近年来其面临的资源紧缺和环境形势也变得越来越严峻。如何减轻对石油资源的依存，实施循环经济，保持可持续发展，成为塑料工业的全球性热门话题。 对于中国这样一个塑料制品生产和消费大国，生物降解塑料的研发、生产与应用对塑料产业的可持续发展具有更加重要的意义。进入21世纪，中国也掀起研发生物降解塑料的热潮，并取得可喜进展，目前已进入中试或批量生产的品种有PHA（PHB、PHBV、PHBHHX等)、PLA、PBS、APC、改性PVA、淀粉基塑料、淀粉/PVA、PLA、PCL等塑料合金及共混物等。4：在进行化学设计时必须考虑危害性，目前只有两种方法可以降低危害性。请你叙述这两种方法，你认为哪种方法更符合化学原则。答：只有两个方法可以降低任何危害的危险性。其一为最大程度地降低暴露， 其二为尽可能降低内在危害性。 降低暴露性有多种方法，如保护性衣服、工程控制、防毒面具等。那些认为化学设计中不需考虑危害性的人们认为，他们的化学家懂得如何处理有害物质，因而他们应该使用所选择的物质而不必顾虑其危害性。显然，这是一个不合逻辑并不负责任的观点。通过降低暴露性来减小危害性的方法具有很大的缺陷：其一为所有的废物处理均需要较大的费用；其二为暴露控制会有失败的情况。因此，降低暴露性是一个指标的方法，无法从根本上消除危害与危险。 相反，危害性是一个化学物质的固有性质，不会变化。因此，在化学设计中应充分考虑危害性，采用各种方法与手段将其降至最小。这不仅从根本上消除或减小危险，而且大大降低费用，是最佳的污染防止方法。5、什么是固体酸催化剂？列举三种固体酸催化剂，请从绿色化学的角度说明为什么用固体酸催化剂代替液体酸催化剂？答;固体酸催化剂：固体酸是指一些固体化合物能表现出酸性，并能起到酸性催化剂的作用。例如天然黏土矿、阳离子交换树脂、固载化（负载型）的液体酸（如 H2SO4 / Al2O3 等）等。 传统的液体酸催化剂往往催化效率低，难以与产物分离，不能重复使用，同时对环境造成污染。 而固体酸催化剂则是预防污染在前，催化效率高，选择性好，本身为固体易于与产物分离，可重复使用，其安全性比液体催化剂好，同时使用固体催化剂使反应历程改变，反应过程所需的活化能降低更多，这不仅有益于控制而且可以降低反应发生所需的温度。这就使得反应所需的时间缩短，加快了反应速度；又使得反应所需的能量减少。在大规模生产中，这种能量降低和缩短时间对经济、环境都是有利的。 固体酸催化剂，能够代替液体酸进行催化，且其催化性能优于传统的液体酸催化剂，反应结束后易与产物分离，对环境友好，使原来的化工生产成为了绿色化学生产。 所以用固体酸催化剂代替液体酸催化剂是势在必行的。6、不对称合成的两类方法，你认为哪一种更符合绿色化学的要求？答;不对称合成的两类:方法一是合成出手性混合物（外消旋体），经过拆分，分离出一个有用的对映体，另一个对映体则消旋化循环使用。另一类方法就是使用不对称催化剂（也叫手性催化剂），在合成的较早阶段创建手性中心，将非手性原料转化为手性产物，它的对映体几乎没有或很少产生。 我认为采用手性催化剂的方法更符合绿色化学的要求。因为手性催化剂的使用能使反应偏向目标产物的一方，即只合成出其中一种对映体，这样就会使原子利用率大为提高，并且还避免了许多后续步骤，不论是从经济的角度还是从环保的角度出发都是有益的，是符合绿色化学观念的做法。而另一种方法则须经过手性拆分，即用人工的方法将外消旋的对映体拆分开。因为有废物的产生，拆分前后的平均原子经济性只有50%，这不是一个高原子经济性的过程。同时由于手性对应体往往性质相似，难于分离，需要许多后续过程，是工艺繁琐，而许多助剂及其他溶剂的事使用会对环境造成一定的污染。7 、请你谈谈使用和依赖不可再生资源（如化石燃料）所带来的问题。 答：1， 广泛使用不可再生资源所带来的严重后果之一就是有朝一日这些资源完全耗尽或完全枯竭，因此，现在还不断大量消耗和浪费这些难以再生的枯竭性资源就违背了可持续发展的目的。