《环境保护与绿色化学》课件

《环境保护与绿色化学》一、化学与环境保护1.环境质量监测通过对污染物的存在形态、含量进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据，是进行环境质量评价和污染治理的基础。

环境监测通常包括背景调查、确定方案、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说，就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。“三废”：是指工业生产中产生的废气、废水和废渣对环境的污染。2.大气污染及防治（1）大气污染

除了自然因素，大气污染主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。这些污染物在太阳辐射等因素作用下，经过复杂变化形成次生污染物。在一定的天气条件下，会造成酸雨、雾霾、光化学烟雾等污染现象。（2）大气污染的治理①改革能源结构，采用无污染能源，如太阳能、风力、水力，或低污染能源，如天然气、沼气、酒精。②对燃料进行预处理，如燃料脱硫、煤的液化和气化，以减少燃烧时产生污染大气的物质。③改进燃烧装置和燃烧技术，如改革炉灶、采用沸腾炉燃烧等，以提高燃烧效率和降低有害气体排放量。④采用无污染或低污染的工业生产工艺，如不用或少用易引起污染的原料，采用闭路循环工艺等。

煤燃烧可以提供能量，但也会产生污染性物质。那么工厂中如何解决煤燃烧产生的二氧化硫，以降低酸雨的形成呢？结合已学知识进行思考，也可结合互联网的资料深入学习。有氧化性用还原剂吸收是酸性氧化物用碱性物质吸收思考与讨论有还原性用氧化剂吸收有还原性SO2+4

结合工业实际，吸收二氧化硫还需考虑如下因素：原料廉价易得、不产生新的污染物。比较理想的吸收剂为：氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠、氨水。SO2+CaOCaSO32CaSO3+O22CaSO4思考与讨论吸收SO2NaOHNa2SO3碱液吸收法：吸收SO2Ca(OH)2CaSO3氧化O2CaSO4石灰-石膏法：双碱法：吸收SO2NaOH氧化O2CaSO4Na2SO3Ca(OH)2CaSO3NaOH防腐剂：由于二氧化硫的抗菌性质，有时用作干杏和其它干果的防腐剂。酿酒：二氧化硫在葡萄酒中的作用主要有两点，其一就是作为抗氧化剂，防止葡萄酒在酿造的过程中变味。另一点就是作为葡萄酒中的保鲜剂，在葡萄榨好还未发酵之时进行保鲜。漂白剂：工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽等。二氧化硫与被漂白物反应生成无色的不稳定的化合物，加热时该化合物会分解，恢复原来的颜色，因此二氧化硫的漂白属于暂时性漂白。脱氯：在处理城市的污水时，利用二氧化硫的还原性来处理排放前的含氯污水。用途多样的SO2（1）水体污染

水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和自净能力即水体的环境容量，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在人类生活和生产中的作用，降低了水体的使用价值和功能的现象。3.水体污染及防治常见的水体污染物酸、碱、盐等无机物污染重金属污染难降解有机物污染植物营养物质污染需氧有机物污染赤潮水华

生活污水和某些工业废水中经常含有一定量的氮和磷元素，过度施用氮肥、磷肥的农田水中也常含有氮、磷元素。水体中过量的氮和磷为水中微生物和藻类提供了营养，使得红藻和蓝绿藻迅速生长，形成赤潮和水华。藻类的繁殖、生长、腐败，引起水中氧气大量减少，导致鱼虾等水生生物死亡、水质恶化。(2)化学与污水处理①污水的“三级”处理②污水处理常用方法：物理法、化学法和生物法等

在二级处理中加入硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂，可使废水中的细小悬浮物聚集成较大的颗粒，然后经沉淀、过滤除去。化学法与污水处理4.化学与“废渣”及生活垃圾处理原则：无害化、减量化和资源化，达到减少环境污染和资源回收利用两个目的。环保行动——垃圾分类可回收物：报纸、纸箱、书本、广告单、塑料瓶、塑料玩具、油桶、酒瓶、玻璃杯、易拉罐、旧铁锅、旧衣服、旧数码产品、旧家电等有害垃圾：废电池（充电电池、铅酸电池、镍镉电池、纽扣电池等）、废油漆、消毒剂、荧光灯管、含汞温度计、废药品及其包装物等其他垃圾：餐盒、餐巾纸、湿纸巾、卫生间用纸、塑料袋、食品包装袋、污染严重的纸、烟蒂、纸尿裤、一次性杯子、大骨头、贝壳、花盆等厨余垃圾：丢弃的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、碎骨头环境关系你我他垃圾分类靠大家二、绿色化学1.核心思想

改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。

原子经济性反应高选择性反应绿色化学示意图无毒无害原料可再生资源提高能源的利用率应用无毒、无害的溶剂应用无毒、无害的催化剂环境友好产品（安全、能降解、可再利用）安全的生产工艺反应物反应过程反应产物2.原子经济性反应反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。原子利用率=期望产物总质量生成物总质量2CH2CH2+O2Ag2H2CCH2O以乙烯为原料生产环氧乙烷的两种途径：ClCH2CH2OHCH2+Cl2+H2O+HClCH2+H2OCH2CH2+Cl2+Ca(OH)2H2CCH2O+CaCl22ClCH2CH2OH+Ca(OH)22H2CCH2O+CaCl2+H2O①氯代乙醇法：包括以下两步反应总反应可表示为：②银催化法：思考与讨论①氯代乙醇法：两种方法的原子利用率分别为m(环氧乙烷)m(环氧乙烷)+m(CaCl2)+m(H2O)=25.4%②银催化法：原子利用率100%同学们能否总结一下原子利用率为100%的化学反应类型？化合反应、加成反应、加聚反应思考与讨论绿色化学的思想对化学研究和化工生产提出了哪些新的挑战？①在原料、溶剂的选择上提出了新要求。原料、溶剂要无毒无害，在起始端就采用实现污染预防的科学手段。②在反应路线的选择上提出了新要求。开发应用“原子经济性”的反应路线，最大限度的利用反物分子中的每一个原子，充分利用资源，实现废物的零排放。③在反应条件的选择上提出了新要求。生产过程应尽量在温和的温度和压力下进行，节约能源，寻找新型、高效、对环境友好、可回收、高选择性的催化剂。思考与讨论思考延伸为制备硝酸铜，某同学设计了如下四种方案：

Cu浓HNO3Cu(NO3)2

Cu稀HNO3Cu(NO3)2

Cu稀HNO3Cu(NO3)2O2CuOCuAgNO3溶液Cu(NO3)2

试从“绿色化学”、经济效益等角度评价，大量制备硝酸铜应采用哪种方法？原因是什么？应采用方案产生污染性气体NO2产生污染性气体NO，且耗酸量大原料价格高，不经济3.开发和利用自然资源遵循的三原则(3R原则)减量化(reduce)、再利用(reu