绿色化学论文 (2).doc

.化学与生活学院：通信工程学院 专业： 电子信息工程 班级： 03班 姓名： 姜玉静 学号： 20104521 导师： 徐红 化学与生活 绿色化学姜玉静（通信工程学院 电子信息工程03班 20104521）摘要 由于人口增加和环境污染带来的危机，人均纯净资源占有量逐渐减少。为解决相关的环境问题，我们提出了绿色化学的概念，创造新的绿色能源，利用化学及其它技术减少或消除那些对人类健康、生态环境有害物质。绿色化学的兴起对全球的环境发展具有积极的重要的作用。关键词绿色化学 环境污染 能源随着现今人口的急剧增加，各行业的迅猛发展，全球人类正面临着有史以来非常严重的环境危机。而作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业，其大范围的普及在为人类创造物质文明做出重要贡献的同时，在生产活动过程中不断排放大量有毒有害物质，危害人类健康，给全球环境带来不可忽视的威胁。由于人口与资源的矛盾越来越尖锐，污染之风同时正席卷各大洲地区，一方面，我们能够亲身感受到人均耕地、淡水等资源，尤其是纯净资源的余量逐渐减少；另一方面，危机也促使着我们利用科学技术知识探索新新能源和绿色的道路，为我们的家园，我们的子孙贡献绵薄之力。我国不仅属于人口密集大国，对化工生产的需求也很大，然而对能源的二次回收利用及处理却不够理想，这些因素均对环境友好建设造成了巨大的负面影响。因此，如何正确、有效地解决我国的环境发展问题，是每位国民的责任。当今发达国家对于环境的治理，已逐步从治标转向治本，即从末端治理发展至开发清洁工业技术，削减污染源头，生产环境友好产品。而“绿色技术”也已成为21实际化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿【1】。1. 绿色化学的概念绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学或清洁化学。绿色化学即是利用化学的技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物；它是一门从源头上阻止污染的化学。化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质，但是在许多场合中却既未有效地利用资源，又产生大量排放物，造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学，它的主要特点是“原子经济性”，即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，因此既可以充分利用资源，又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝，可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起，它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。本文主要介绍了绿色化学的一般概念，并就其在绿色能源、生物农药等方面的发展作了一定的探究，展望了绿色化学对于产品绿色化、环境友好化的重要前景。2. 绿色化学的发展从1960起，化学农药的污染问题被提出来，人们开始注意到人口的急剧增加，工业的高度发达，资源的极度消耗，污染的日益严重，使人类不得不面对严重的环境危机。当今世界各国生产使用着约十万种化学品。仅美国化学工业每年就要排放约三十亿吨化学废弃物，其中进入大气的约60%，土壤10%，表面水系10%和地下20%【2】。而在1995年香港为打捞4765.6吨海上垃圾，耗资1200万港币【3】。这些问题不但影响一个国家的经济发展，而且对环境造成的危害将对人类自身的健康甚至是生存都造成了严重的威胁。解决问题的办法初期主要以治理为主，但这些办法效果有限，费用昂贵。在积累了30年治理污染的经验后，人们提出了污染预防这一新的概念，最后美国环保局提出了“绿色化学”。1990年美国颁布了污染防止法案，将污染防止确立为美国的国策。所谓污染防止就是使得废物不再产生，不再有废物处理的问题。绿色化学正是实现污染防止的基础和重要工具。1995年4月美国副总统Gore宣布了国家环境技术战略，其目标为：至2020年地球日时，将废弃物减少4050%,每套装置消耗原材料减少2025%。1996年美国设立了总统绿色化学挑战奖。这些政府行为都极大地促进了绿色化学的蓬勃发展。另外，我国提出了“九五”环保目标：到本世纪末，力争环境污染和生态破坏加剧趋势得到基本控制，部分城市和地区环境质量有所改善。为实现“九五”环保目标的两大举措是：实现污染物排放总量的控制，确保环境污染加剧的趋势得到基本控制；实施跨世纪绿色工程计划，主要包括地区和流域环境综合整治项目、城市环保基础设施建设项目、生态环境恢复和保护项目等【4】。总之，绿色化学的研究已成为国外企业、政府和学术界的重要研究与开发方向。3. 绿色化学的研究绿色化学是设计研究没有或尽可能小的环境副作用的、并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程。它是实现污染预防的基本和重要的科学手段。绿色化学研究的内容显然要包括化学反应过程的4个基本要素：一是研究、变换、设计、选择对人类健康和环境友好的原材料；二是研究、选择无毒无害的溶剂；三是研究最好的转换反应和催化剂；四是设计或重新设计对人类健康和环境更安全的目标产品。3.1 开发风能 风能蕴藏量丰富，是全球水能的10倍以上；我国仅陆地上就有约1.6*109kW的风能资源；风能可以再生，取之不尽，用之不竭。风能作为一种清洁、安全的可再生能源，千百年来一直受到人类的重视，成为21世纪人类理想的能源资源。 据联合国环境署1997年报告【5】：在过去20年，全世界能源消耗增长了50%，从现在到2020年，全球能源消耗还将比现在增长50%100%，由此造成温室气体排放将会增加45%90%，从而带来灾难性后果再如按照我国电力部规划，2000年全国风电场装机容量将超过100万kW，年发电量预计达到30亿kWh。而若以相应的风电代替煤电，可减少污染物排放量约为：CO2-2250000t、SO2-18300t、NO2 -13500t、粉尘-15600t。风能的应用能够大大削弱有害环境污染物的排放，有效地提升生活健康质量。随着风电技术的逐步成熟和风电机性能价格比的提高，使风电成本降低，逐步具备了与其他能源竞争的实力。风电在某些国家能源构成及消费中的比例越来越高，而且随着技术的进步，社会的发展，这一比例还会更高。风能等洁净、可再生能源的开发与利用将成为人类实施能源可持续发展战略的重要举措与途径。 3.2 绿色溶剂大量的与化学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。在传统的有机反应中，有机溶剂是最常用的反应介质，这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此，在无溶剂存在下进行的有机反应，用水作反应介质，以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。3.3.1 水溶剂由于大多数有机化合物在水中的溶解性差，而且许多试剂在水中会分解，因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性，因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”，价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的，有时可提高反应速率和选择性，更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。 水相有机合成在有机金属类反应，水相Lewis酸催化的反应【6】现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中，开发利用以水作溶剂是大有可为的。3.3.2 超临界流体溶剂 超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体，是一种介于气态与液态之间的流体。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CO2作溶剂【7】。超临界CO2是指温度和压力在其临界点（31.10，7 477.79KPa）以上的CO2流体。它通常具有流体的密度，因而有常规常态溶剂的溶解度；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可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。3.3 绿色催化剂 目前烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂，这些液体催化剂的共同缺点是，对设备的腐蚀严重、对人身危害和产生废渣、污染环境。为了保护环境，多年来国外正从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料中大力开发固体酸烷基化催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术引人注目，这种催化剂选择性很高，乙苯重量收率超过99.6%，而且催化剂寿命长【8】。另外，国外已开发几种丙烯和苯烃化异丙苯的工艺，采用大孔硅铝磷酸盐沸石、MCM-22和MCM-56新型沸石和Y型沸石或用高度脱铝的丝光沸石和沸石催化剂，代替了原用的固体磷酸或三氯化铝催化剂。还有一种生产线性烷基苯的固体酸催化剂替代了氢氟酸催化剂，改善了生产环境，已工业化。在固体酸烷基化的研究中，还应进一步提高催化剂的选择性，以降低产品中的杂质含量；提高催化剂的稳定性，以延长运转周期；降低原料中的苯烯比，以提高经济效益。 异丁烷与丁烯的烷基化是炼油工业中提供高辛烷值组分的一项重要工艺，近年新配方汽油的出现，限制汽油中芳烃和烯烃含量更增添了该工艺的重要性。目前这种工艺使用氢氟酸或硫酸为催化剂。近年国外一家公司开发了一种负载型磺酸盐/SiO2催化剂。另外，一家公司宣称开发成功了一种固体酸催化的异丁烷/丁烯烷基化新工艺。3.4 生物农药在我国的农业生产中，为保证农作物增产，农药不可避免地被运用。农药在防治农作物病虫害，保证农作物正常生长，提高单位面积产量上起到了举足轻重的作用。但由于农药种类繁杂，长期使用或滥用会严重污染环境,给动植物和人类造成严重危害。目前，世界上正在生产和使用的农药有几千种，我国每年的农药使用量在50万60万t之间，使用面积达到了2.8亿hm2，使用的农药中有大约80%直接进入环境。近年来，由于农药的频繁使用，导致各种害虫的抗药性逐渐增强，最终导致农药的使用次数和浓度不断增加。农药的使用不仅影响农作物本身的生产，同时还对周围的生态环境产生影响。针对农药使用对环境造成的各种污染问题，“生物农药”的概念于20世纪70年代中期被提出来，美国环境局在1979年正式采用。生物农药主要包括三个类别：微生物农药，包括细菌、真菌、病毒和原生动物等制剂；农用抗生素,即微生物新陈代谢中产生的活性物质，具有致病杀虫的功效；生化农药，指那些自然界存在的生物化学物质经人工或从自然界的生物源中分离或派生出来的化合物【9】。生物农药对于环境的影响甚微，在农业生产中可大力推广使用。4. 绿色化学的发展前景绿色化学是近10年才产生和发展起来的，它涉及化学的有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。绿色化学是以绿色意识为指导，以最终杜绝化学污染源，实现绿色化学为最终目标。绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染。绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学，从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响，而且将为我