《化学材料与环境》PPT课件

化学与材料,一:传统化学材料的影响;二:现代化学材料的特点;三:我们应该提倡绿色化学;,一:传统化学材料的影响,传统化学工业给人类环境带来的污染已十分严重，引起了社会各界的关注，而且物质经化学变化而转化为对人类有用的产品。世界化学化工产品已达到7万种之多，化工总产值约1万亿美元(中国约5000亿人民币)。化学品极大地丰富了人类的物质生活，提高了生活质量，并在控制疾病、延长寿命，增加农作物品种和产量，在食物的储存和防腐等方面起到了重要作用。但在生产、使用这些化学产品的过程中也产生了大量的废物，污染了环境，全世界目前每年产生的3亿一4亿吨危险废物(中国化学工业排放的废水，废气和固体废物分别占全国工业排放总量的225，782，593)，给人类带来了灾难，所以，在现今社会中，一提起“化学”，很多人都要紧皱双眉。,其实，这完全是因为对“化学”这门科学缺乏全面认识而造成的一种误解，只要你留心地观察和仔细地思考一下，在我们的衣食住行以及战胜疾病等方面，化工科技的进步，为人类带来巨大的益处。药品的发展有助治愈不少疾病，延长人类的寿命；聚合物科技创造新的制衣和建造材料；农药化肥的发展，控制了虫害，也提高了生产。样样都离不开化学家的帮助，可以毫不夸张地说，人类的生活离不开化学的发展。解决这一矛盾已成为21世纪人类环境问题的科学挑战。今天，研究人员正努力探讨各种物质对环境造成的影响及研究怎样清除污染，应付各种环境问题。,化学材料的不合理利用对环境造成的严重污染,化学材料在我们生活中的不合理利用,二:现代化学材料的特点,为了解决传统化学材料带来的不利影响,人们开始寻找不会污染环境,且对人类的健康有利的材料来参与人类生活中必不可少的化学反映,所以现代的化学材料正在趋向与可持续的方向发展,随着科技的发展和自然对人类的警告,我们选择的化学材料不再单单取决于它们的经济价值,现在更看重的是所选材料是不是真的可以不污染环境,不危害人的健康.,三:我们应该提倡绿色化学,化学家已提出绿色化学概念，提倡绿色化学和绿色生产以及防止污染、治理污染的方法来消除环境污染，使化学成为环境的朋友。作为从源头上防止环境污染的一种重要、策略和手段，越来越受到人们的关注。绿色化学（GreenChemistry），又称环境无害化学（EnvironmentallyBenignChemistry）、环境友好化学（EnvironmentallyFriendlyChemistry）、清洁化学（CleanChemistry）。是可持续发展的基本化学问题，是一门从源头阻止污染的化学，是国计民生急需解决的热点研究领域。绿色化学定义绿色化学是一种以保护环境为目标来设计、生产化学产品的最新科技成果，是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学概念从一提出来，就明确了它的现代内涵，是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度地节约能源，在各环节都实现净化和无污染的反应途径。不要再在污染之后来教育或采取其他措施进行补救，那样付出的代价太大了,(1):绿色化学的主要特点是：充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。,（2）：绿色化学种材料的选择：采用无毒、无害的原料化学研究和化工生产中经常采用有毒、有害的原料，如剧毒的光气、氢氰酸、苯类、醛类等原料和中间体，它们严重地污染环境并危害人类的健康。为了人类健康和社区安全。需要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品这是绿色化学的一项重要任务;采用无毒,无害的催化剂采用新型、高效、对环境友好、可回收的催化剂，可以提高反应的选择性，并避免副产物的生成，提高原子的利用率，减少有害物质对环境的排放;采用无毒、无害的溶剂：致力于开发无溶剂存在下的反应，如固态反应；开发和应用无毒、廉价、不危害环境的水介质体系；以超临界流体做介质的反应将成为绿色合成工艺的重要途径。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;利用可再生的资源合成化学品,利用再生的材料合成化学品；采用可再生资源做化学化工原料，是绿色化学的一项重要任务和方向。据统计，现在以上的有机化学品都来自石油和煤炭，但石油和煤炭的储量有限，属不可再生能源。同时，石油和煤炭的开发和加工又严重污染环境利用生物量（生物原料）（Biomass）代替当前广泛使用的石油，是保护环境的一个长远的发展方向。1996年美国总统绿色化学挑战奖中的学术奖授予TaxasA&M大学M.Holtzapple教授，就是由于其开发了一系列技术，把废生物质转化成动物饲料、工业化学品和燃料。生物质主要由淀粉及纤维素等组成，前者易于转化为葡萄糖，而后者则由于结晶及与木质素共生等原因，通过纤维素酶等转化为葡萄糖，难度较大。Frost报道以葡萄糖为原料，通过酶反应可制得己二酸、邻苯二酚和对苯二酚等，尤其是不需要从传统的苯开始来制造作为尼龙原料的己二酸取得了显著进展。由于苯是已知的治癌物质，以经济和技术上可行的方式，从合成大量的有机原料中取除苯是具有竞争力的绿色化学目标。,另外，Gross首创了利用生物或农业废物如多糖类制造新型聚合物的工作。由于其同时解决了多个环保问题，因此引起人们的特别兴趣。其优越性在于聚合物原料单体实现了无害化；生物催化转化方法优于常规的聚合方法；Gross的聚合物还具有生物降解功能。,采用新的工艺、新的原料、新的配方，合成新的对人类和环境无毒、无害的绿色产品是绿色化学的最终使命和终极目标。如开发新型的制冷剂，减少对臭氧层的破坏；开发新型的、可生物降解的高分子材料，解决“白色污染”问题在环境友好产品方面。1996年美国总统绿色化学挑战奖，由于RohmHaas公司开发成功一种环境友好的海洋生物防垢剂，而获得产品安全奖。由于Donlar公司开发成功一种环境友好的海洋生物防垢剂，而获得小企业奖，因其开发了两个高效工艺以生产热聚天冬氨酸，它是一种代替丙烯酸的可生物降解产品从产品开发的途径上考虑：传统的化学工艺的开发是经过漫长的实验探索，并不断地改进、优化和完善。在这种研究模式下，必将消耗大量的化学试剂、溶剂和能源，并源源不断地产生副产物和废物。往往开发一条可行的化学工艺需要经过漫长的时间和消耗大量的人力、物力。目前，计算机辅助分子设计和材料设计是一门新兴学科分支，并在实践中取得了广泛的发展和应用。如在有机合成和药物合成中，科学家首先建立了一个已知的有机合成反应尽可能全的资料库,然后在确定目标产物后,第一步找出一切可产生目标产物的反应；第二步又把这些反应的原料作为中间目标产物找出一切可产生它们的反应路线；接着应用计算机智能技术优化出价廉、物美、不浪费资源、不污染环境的最佳反应路线；最后，通过化学方法合成出所设计的目标分子,绿色化学与可持续发展实现可持续发展战略已成为世界许多国家指导经济、社会发展的总体战略，即经济的发展必须和人口、环境、资源统筹考虑。1987年世界环境与发展委员会提出采用可持续发展的总原则是：“今天的人类不应以牺牲今后几代人的幸福而满足其需要。”可持续发展的核心思想是在经济发展的同时，注意保护资源和改善环境，合理地保护和改善环境为可持续发展提供物质基础。环境对发展的约束是由于不合理的发展破坏了环境所致，而合理的发展又为治理环境提供了更多的技术和资金绿色化学是可持续发展的有效途径,综上所述，绿色化学彻底抛弃了“先发展、后治理”，发展经济以牺牲环境为代价的发展模式，进而采用绿色的与环境友好相结合的发展模式，从源头上堵住污染的产生，从根本上减少或消除污染，满足了现代社会可持续发展的要求，是一条人口增长、经济发展、社会进步、环境治理和节约资源相互协调发展的必由之路。展望21世纪，我国的工业化，城市化将继续发展，人口还要增加，对化学工业的需求也将增多，而传统化学工业虽在农药、聚合物、材料科学、去污剂、石油添加剂、水处理、废物处置等方面做出了巨大贡献，另一方面它也带来了一个负面影响环境污染，增加了对环境的压力。而人民群众对改善环境、提高生活质量的要求又越来越强烈。党中央、国务院反复强调：“保护环境是我国的一项基本国策，是可持续发展战略的重要内容，直