绿色化学与化工 复习资料

1、绿色化学与化工 复习资料 1、 二十世纪人类面临的严重的环境危机是什么？ 1、 温室气体大量排放导致全球变暖(global warming) 2、臭氧层空洞(depletion of ozone layer) 3、生物多样性减少(rapid reduction of living things manifoldness) 4、酸 雨（ acid rain ）成灾 5、森林锐减 (disruption of forest) 6、土地沙漠化(desolation and boundlessness) 7、大气污染(air pollution) 8、淡水资源污染 (water pollution)

2、9、海洋污染 10、垃圾围城最严重的城市病 11、 核冬天（nuclear winter） 2、绿色化学的定义、特点及其与环境化学和环境治理的区别： 答：绿色化学，又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。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。 特点 从科学观点看，绿色化学是对传统化学思维方式的创新和发展； 从经济观点看，绿色化学为我们提供合理利用资源和能源、降低生产成本、符合经济持续发展的原理和方法; 从环境观点看，绿色化学是从源头上消除污染，保护环境的新科

3、学和新技术方法。 绿色化学是更高层次的化学 。 绿色化学与环境化学和环境治理的区别 环境化学是一门研究污染物的分布、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。 3、绿色化学的十二条原则是什么？ 1、prevent waste防止污染 2、design safer chemicals and products时时在线监测来阻止污染 3、design less hazardous chemica

4、l syntheses设计安全的化学品个产品 4、use renewable feedstocks设计没有危险的化学合成路线 5、use catalysts, not stoichiometric reagents设计化学药品和产品使用后可降解 6、avoid chemical derivatives使用可再生原料 7、maximize atom economy使用催化剂，而不是化学剂量的试剂 8、use safer solvents and reaction conditions 尽量使用安全的试剂和反应条件 9、increase energy efficiency避免使用化学衍生物 10、

5、design chemicals and products to degrade after use 最大化原子经济性 11、analyze in real time to prevent pollution增加能效 12、minimize the potential for accidents最小化化学事故 第二章 思考题 1、什么是原子经济性？以一个化学反应为例计算反应的原子利用率。 答：原子经济性 the ratio of atoms appeared in the target molecules to all the atoms of the reactants 在生成目标产物的反应

6、中反应物分子中的原子转化为目标产物的比例。这个定义不考虑副反应。 trost将其称为原子经济性(atom economy). 化学反应 ch2=ch2 + 1/2o2 c2h4o 2、什么是环境因子？环境因子与原子利用率之间有什么关系？ 1、环境因子=（废物的量）/（目标产物的量） 2. environmental quotient (eq，环境商) environmental quotient eq e q q-（根据废物在环境中的行为给出的废物对环境的不友好程度）. 即在生成目标产物的反应中反应物分子中的原子转化为产物的比例。这个定义不考虑副反应。 环境因子与原子利用率相反 思考题 1、分

7、别举出化学品对局部环境和全球环境产生影响的例 答：对局部环境的影响： 1、氮氧化物排放酸雨植物、鱼类死亡；2、汽车尾气排放光化学烟雾使人生病。 对全球环境的影响： 1、二氧化碳排放温室效应海平面上升，沿海地区被淹没；气候变化影响人类健康。 2、氟氯烃排放臭氧层空洞紫外线照射增加皮肤癌等。 全面评价一个化合物时，必须考虑对环境的影响。 2、设计绿色化学产品的一般原则？ （1）“外部”效应原则 通过分子设计，改善分子在环境中的分布、人和其他生物机体对它的吸收性等重要物理化学性质，从而减少它的有害生物效应。 （2）“内部”效应原则 指通过分子设计来达到预防毒性的目标。 1、增大解毒性能 （1）增大排

8、泄的可能性（2）增大可生物降解性 2、避免物质的直接毒性 （1）选择无毒物质 （2）选择官能团 (3 ) 避免间接中毒 3、如何避免物质的直接毒性？ （1）选择无毒物质（2）选择官能团： 避免使用有毒官能团和对有毒官能团进行结构屏蔽 4、什么是间接中毒？如何避免间接中毒？ 间接中毒（也称生物活化）是指物质在初始结构时并不具有毒性，但当它进入人体后，会转化为有毒的物质，如致癌物质。 方法：1、不使用具有生物活化途径的分子 2、对可生物活化的结构进行生物屏蔽 第四章绿色化学技术 超临界流体及其独特的性质 超临界流体（supercritical fluids, scf）是指温度和压力处于临界温度及临

9、界压力以上的流体，其物理和化学性质介于液体和气体之间。 【超临界流体具有许多特性，主要表现在以下方面： （1）密度与液体相近，比一般气体大2个数量级，且临界点附近温度和压力发生微小的变化时，其密度就会发生显著变化。密度增大，溶质的溶解度就增大，有利于溶质的相转移。 （2）介电常数随压力增大而增大，有利于溶解一些低挥发性物质，相应溶质的溶解度可提高5-10个数量级。 （3）粘度比液体小1个数量级，近似于普通气体；扩散系数比液体大2个数量级，因而有较好的流动性、渗透性和传递性能。】 二. 生物技术也称为生物工程或生物工艺，是应用生物学、化学和工程学的基本原理，依靠生物催化剂的作用将物料进行加工，以

10、生产有用物质或为社会服务的一门多学科综合性的科学技术。 生物反应过程实质：是利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。 生物技术是实现绿色化学的有效手段 生物技术的分类和应用： 1） 生物技术的分类 现代生物技术主要包括：基因工程、细胞工程、酶工程和微生物发酵工程。 2）相互关系 基因工程是生物技术的主导技术； 细胞工程是生物技术的基础； 酶工程是生物技术的条件； 微生物发酵工程和生物化学工程是生物技术实现工业化，获得最终产品，转化为生产力的关键。 三催化技术 如何实现高原子经济性，并进而实现高收率? 答： 催化科学就是最好的桥梁，制造出高选择性、高速率的催化剂，使实际反应路线按照100%原子

11、经济性的反应路线进行。原子经济性反应路线是绿色化学的首要内容 消除辅助物质危害的方法 1、 采用超临界流体替代有机溶剂 2、非溶剂化3、水作溶剂4、固定化溶剂5、离子液体 离子液体定义： 离子液体是室温离子液体的简称，由带正电的离子和带负电的离子构成，如由烷基吡啶、咪唑等含氮杂环化合物的季铵盐与金属卤化物就能构成常温下呈液态的离子液体。即在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，又称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等。 离子液体具有以下特点： 1.热稳定性较高，在较宽的温度范围(-100200)内处于液体状态； 2.不挥发、无毒、无可燃性； 3.导电性良好； 4.可以溶解许多有机

12、无机物； 5.易于循环利用。 离子液体的使用将会大大减少现在仍大量使用的有机溶剂对环境的污染，被誉为绿色溶剂 第七章 可降解高分子材料 淀粉作为可降解材料的优缺点及举例（如l 由于淀粉的分解温度低于其熔解温度，所以淀粉必须经塑化以改善其加工性能。通常是加入小分子塑化剂，这些塑化剂会和淀粉的分子形成氢键以削弱淀粉分子间的氢键作用从而改善其力学性能和加工性能。常用的塑化剂有小分子多元醇等。 提高淀粉的耐水性能，降低其降解速率以及改善湿环境下这类材料的力学性能的另外一种有效方法是交联。高度交联后，淀粉共混体系耐水性明显提高，材料硬化、韧性下降。在实际应用中交联度通常控制在较低水平以兼顾体系的各项性能

13、。 淀粉接枝改性主要为提高共混体系的使用性能或作为增容剂来增加淀粉和共聚物的相间结合力。 所谓小分子改性就是低分子量物质与淀粉的羟基反应，使淀粉带上官能团。常见的小分子改性淀粉有烯丙基淀粉和乙酰化淀粉等。 将热淀粉与其它材料共混，既可以提高淀粉的耐水性和力学强度，又大大简化了材料的制备过程。常见的可与淀粉共混的材料有不可降解的合成高分子，可降解的合成高分子，天然高分子以及天然无机物等。 可与淀粉共混的可降解合成高分子主要有聚乙烯醇(pva)和聚酯类聚合物等。 淀粉作为开发具有生物降解性产品的基本聚合物的潜在优势在于: 淀粉在各种环境中都具备完全生物降解能力; 塑料中的淀粉分子降解或灰化后，形成

14、二氧化碳气体，不对土壤或空气产生毒害; 采取适当的工艺使淀粉热塑化后可达到用于制造塑料材料的机械性能; 淀粉是可再生资源。 怎样合理利用co2 ? 1、 由于co2 是一个弱酸性物质，并且是一个良好的配体，能和金属结合，可以通过催化制成二氧 化碳树脂生物降解材料； 2、 二氧化碳是一个绿色的羰基的，可将二氧化碳的环保型化学试剂和特别有用作为光气替代 品； 3、 sc co2 ； 塑化定义： 是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程 论述题：如何看待保护环境与经济增长？ 环境保护和经济增长是对立统一的。 是就我国现阶段国情而言，中国改革开放以来创造了许多奇迹,创造了许多世界第

15、一,一方面,经济增速第一、外汇储备第一、外国直接投资引入第一、主要工业品产量第一,与此同时,中国是建材消费第一、能源消耗第一、空气污染排放第一、水污染排放第一。 说是统一的，是因为环境保护盒经济增长并不一定相违背。事实上，我国提出科学发展观，本身就是兼顾了节约资源、保护环境和经济发展，实质就是要实现经济社会更快更好的发展。 首先，将绿色化学与化工技术产业化可以创造直接的经济效益。1、垃圾回收、发电 2、优化化学合成路线，提高原子经济性，节约成本。3、开发风能、太阳能及相关产业 4、超临界流体萃取药物有效成分，降低分离成本，有环保 5、生物技术应用于农业、制药，提高了产量和纯度 6、催化技术，催

16、化技术生产二甲醚，代替汽油 第二，环境保护有利于经济的可持续增长。资源，能源， 第三，环境保护创造了更好的生活和生产环境，保护了经济增长的创造者人的健康。以人为本， 人力资源优势充分发挥。 说是对立的，我国的产业结构不合理，主要是劳动密集型企业，拉动中国gdp增长的几乎都是高耗能高污染产业，许多科技含量高的产业还没有发展起来。生产过程中进行污水治理、改变生产方式减少二氧化碳排放，必然会增加生产成本。如离子液体作为一种绿色反应介质，虽然有众多优点，但成本依然比传统有机介质高，所以不能产业化。如果一味地为了环境保护而采用“一刀切”的方法就会遏制经济增长。 然而，环境保护和经济增长表面上是对立，本质

17、上是统一的。传统观点认为经济发展必然导致环境破坏，但绿色化学与化工技术发展的今天，会有另外一种思路，即经济发展与环境保护之间可以协调发展。这种观点是将环境保护纳入经济发展体系之内，将其作为一种产业来经营，使经济主体从治理污染、保护环境活动或过程中受益，与其利润最大化的目标相一致。市场与政府结合，实现环保制度的创新，是日益兴起的新资源经济学理论倡导的主要政策主张，将自由市场制度运用到环境保护事业中，运用价格与利益机制给经济主体提供充分的激励，将环境保护与企业或消费者的利润最大化与效用最大化目标联系起来。 温家宝总理在第六次环保大会上提出，要做好新形势下的环保工作，关键是要加快实现“三个转变”：一是从重经济增长轻环境保护转变为保护环境与经济增长并重。二是从环境保护滞后于经济发展转变为环境保护和经济发展同步。三是从主要用行政办法保护环境转变为