高中化学《化学与资源综合利用 环境保护 绿色化学》文字素材1 新人教版必修2

资源综合利用 绿色化学 在工业革命的两个多世纪里，人类社会生产力高度发展，但人类赖以生存的自然资源和生态环境却遭到了严重的破坏。于是1992年6月巴西的里约热内卢召开了“联合国环境与发展大会”，决定开创一条新的道路，即人类可持续发展道路，而“绿色化学”在其中占有重要地位。那么，什么是绿色化学，而它的方法与前景又是怎样的呢？什么是绿色化学 一、什么是绿色化学 绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术环境友好技术。理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学瓜来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的“零排放”过程。化学工艺过程中使用无毒无害原料、溶剂和催化剂。首先必须明确什么叫绿色意识。绿色意识与环保意识不同，它们属于两个层次的概念。通常所说的“环保意识”带有明显的被动状态，带有比较强的功利目的。我们经常谈到环境污染给人类带来多少疾病和多大经济损失等等，实际上还是把自然放在与人类相对立的位置上，在这种思想指导下，人们可以去治理和解决一些急迫的污染问题，但对于眼下不对人产生危害而仅仅对自然界产生危害的问题，及应就不那么积极了。只有在以绿色意识为核心，谈环保意识时，才会有正确持续的产物。 绿色意识发展产物就是绿色科技。绿色科技的范围比绿色化学广得多。所谓绿色科技是指以绿色意识为指导研究与环境兼容，不破坏生态平衡、节约资源和能源的绿色科学和工程技术，它的目的在于研究可持续发展的源头战略问题。 由于当今世界环境问题大部分直接与化工有关，因此绿色化学自然而然地成为绿色科技的重要组成部分。 综上所述，绿色化学又可定义为以绿色意识为指导，尽管不影响环境，在技术与经济上可行的化工生产过程。 二、绿色化学主要研究问题 1、从源头制止污染，而不是末端治理污染。 2、合成方法应具备“原子经济性”。 3、尽量不使用对人类健康和环境有害的物质。 4、设计具有高使用效益，低环境毒性的化学产品。 5、尽量不使用溶剂等辅助物质，必须使用时，它们必须是无害的。 6、生产过程应在温和的温度和压力下进行，而且能耗最低。 7、尽量采用可再生原料。 8、尽量减少副产品。 9、采用高选择性催化剂。 10、产品能降解成无害物质且进入自然循环。 11、发展适时分析技术监控有害物质形成。 12、尽量减少发生意外事故的风险。 三、绿色化学的任务 1、设计安全有效的目标分子 要从源头上消除污染，我们必须首先保证所需要的物质分子目标是完全有效的，我们可以利用分子结构与性能的关系和分子控制方法获得最佳所需功能的分子，且分子毒性最低，我们可以进行分子设计安全有效的目标分子或对已有的有效但不安全的分子进行重新设计，得到改进过的安全有效的分子。 2、寻找安全有效的反应原料 在用量极大和用处极广的塑料中，聚氨脂泡沫塑料所占比重最大。可是生产聚氨脂的传统工艺不仅要使用剧毒的光气，而且还会产生有毒的副产品氯化氢。 而美国的孟山都公司，以绿色化学为指导思想，用CO2代替光气，保持了分子中含有CO的成分，同样可以制得聚氨脂。这是一种完全无毒害、无污染的方法。为此，1996年美国政府给孟山都公司颁发了美国总统绿色化学挑战奖。 比使用无毒害原料更先进的方法是使用生物资源为原料。 生物资源主要有两类，即淀粉和木质纤维素，可以在酶的催化或细菌作用下生产我们需要的化学物质。从已二酸生产工艺的改进可以看到利用生物质资源的前景。已二酸传统工艺要使用致癌物苯为原料，还会产生副产品氮氧化物。而现在改进后的已二酸绿色合成则采用葡萄糖为原料，利用铂催化产生已二酸。显然这种工艺十分理想。实现绿色化学的方法和途径 一、化学反应的原子经济化 在响应人类可持续发展战备和发展绿色化学中，美国化学家特劳斯特提出原子经济化概念。其主要内容就是化学反应应该最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使它们都结合到目标分子中去，从而达到零排放。 具体实施原子经济化原则的反应称为原子节约反应。衡量一个原子节约反应效果的指标是原子利用率。 在传统的氯化乙醇法制备环氧，乙烷反应中原子利用率仅为25%，而美国孟山都公司发明的氧气直接氧化乙烯法了原子利用率的100%。 二、原子经济性与环境效益 荷兰有机化学家谢尔登提出了环境因子的概念，用以衡量生产过程，对环境的影响程度。对于每一种化工产品而言环境因子越大，废物越多，对环境造成污染也越大。精细化工和制药业环境因子往往较大，因此对这些工业来说，如何减少合成步骤，提高反应的原子经济性是重要任务。 三、绿色化学与催化 使用新的反应原料就必须新的催化剂来活化。现在以邻苯二酚生产方法为例。传统的邻苯二酚生产方法以苯和丙烯为原料，经多步反应合成。 该传统生产工艺合成路线长，而且使用毒害大的原料苯和二氧化硫。新的生产工艺采用酶E.Coli作催化剂，它能使葡萄糖活化，定向地转化为邻苯二酚。这种新工艺避免了风险原料和试剂的使用也不产生副产品或废弃物。 由于催化剂在绿色化学中有重要地位，传统工艺的改造需要催化剂，新的工艺同样需要新催化剂，因此，如何设计高效无害催化剂也就成了绿色化学研究的重要内容之一。 当前设计和开发的新型催化剂有以下几种类型： 1、分子氧气化催化剂 2、新型分子筛催化剂 四、无毒无害，溶剂的使用 水是最廉价的催化剂，但对有机物溶解能力差，不适做有机化工的溶剂。而有机溶剂本身都具有毒性，许多都是致癌物，还有很强的挥发性，造成严重污染。 近年来，发展了超临界二氧化碳溶剂，它的优点是：一、具有部分气体性质又具有部分液体性质；二、其溶解能力可以很方便地通过压力变化来调控；三、二氧化碳是惰性物质，也不会在反应过程中发生化学反应。绿色化学的进展 一、美国总统绿色化学挑战奖 和环境保护一样，绿色化学也需要政府行为，在这方面，美国政府首先作出响应。1995年3月16日，美国总统克林顿宣布了“总统绿色化学挑战计划”，作为重整环境立法设想的一部分，以推动和促进工业生态学，并建立专门基金，资助重要的有实用化前景的绿色化学研究课题，并表彰在绿色化学研究和开发中有重大突破和成就的个人和单位。 二、顺时应势发展绿色化学 由于绿色化学具有十分广阔的发展前景，越来越多的人开始关注它。最近，在安徽省合肥市召开的首届国际绿色化学高级研讨会上，有关专家指出化工界由传统化学向绿色化学的演