《绿色化学与可持续发展》课件3.ppt

1、第二单元 绿色化学与可持续发展,一、绿色化学的含义,绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学。,绿色化学的核心是要利用化学原理从源头消除污染，减少或消除在化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生。,按绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是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。,绿色化学十二条原则,1.源头防止废弃物产生要比废弃物产生之后再去处理净化更为可取； 2.设计的合成方法应使反应过程中所用物料最大限度地转化为最终产物； 3.在任何可行的情况下，设计的合成方法都应当采用和产出那些对人类健康和环境毒性很小甚至是无毒的物质； 4.化学产品的设计要考虑到

2、维持高效并减少毒性； 5.尽可能不使用辅助物质（如溶剂、析出剂等），在不得不使用时，也尽量使用无害物质； 6.应当认识到能量需求对环境及经济的影响，并应使之降到最低。合成方法应在常温常压下进行；,7.只要在技术和经济上可行，所用未加工材料或原料都应当是可回收而不是纯消耗的； 8.尽量避免产生不必要的化学衍生物（如基团封闭、保护/去保护、在化学/物理过程中暂时修饰）； 9.催化剂（尽可能具有选择性）更优于符合化学计量的试剂； 10.设计出的化学产品在完成其效用后不应持续残留于环境，而应分解为无害的降解产物； 11.需要进一步发展分析方法，以便在危险物质形成以前进行实时在线检测与控制； 12.合理

3、选择化学过程中所使用的物质及其形态，避免或尽量减少发生包括泄露、爆炸及火灾等化学事故。,第一步,第二步,第三步,第四步,第五步,第六步,布洛芬,Boots公司的Brown方法,原子经济性 40%,布洛芬镇静、止痛药的生产,第一步,第二步,第三步,BHC公司新发明的绿色方法,简单 多了！,原子经济性 99% (包括醋酸) 获1997年美国总统 “绿色化学挑战奖”,二、绿色化学工艺,1、原料绿色化：用可再生资源（农业性、生物性）原料，替代不可再生性原料。,现代95%以上的有机化学品都来自石油和煤,但石油和煤的储量有限,其开采和加工对环境影响大。用生物质取代它们既可以保护资源又有利于环境。,1996

4、年首届美国总统绿色化学挑战奖的学术奖授予了德克萨斯的大学柯尔兹帕里教授,由于他发明了用石灰处理和细菌发酵的简单技术即可把废生物转化为饲料、工业化学品和燃料。美国能源组织的是新原料计划中开发了一个能有效把木质纤维素中三组份分离的新方法,效率高达100%,这是一个重要的进展,分离出的木质素可生产有机化学品,纤维素可转化为葡萄糖,葡萄糖可生产酒精和其它化工产品。,2、催化剂绿色化：选用无毒、无污染、可重复使用的高效催化剂。如分子筛、酶等。,在反应物不变的前提下，改用“绿色”催化剂，能用简单、安全、环境友好、资源有效的操作，快速定量地把廉价易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子，原子利用率高，能推绿

5、色化学的快速发展。,丙烯环氧化制环氧丙烷,次氯酸,石灰,废渣 污水,传统工艺氯醇法：原子经济性=31%,绿色工艺钛硅分子筛催化：原子经济性=76%,1- 氯丙醇,2- 氯丙醇,传统AlCl3、HF催化剂的缺点：腐蚀设备，危害人身健康和社区安全，废水、废渣污染环境 分子筛固体酸催化剂: 减少三废的排放,使用对人类和生态环境无毒、无害的催化剂获得目标产物是绿色化学的追求目标。,如无铅汽油添加剂甲基叔丁基醚的工业生产过程用磺酸树脂取代浓H2SO4作催化剂,避免强腐蚀性H2SO4的使用,利用生物催化（酶，微生物等催化）合成化学品不但具有条件温和、转化率高的合成的优点，而且可以合成手性化合物及高分子及化

6、学法难于合成的化合物。,3、溶剂绿色化：溶剂要低污染、低残留、溶解性强。,挥发性有机溶剂有广泛用途 涂料和油漆的溶剂 泡沫塑料的发泡剂 微电子器件等的精密清洗 服装干洗的清洗剂 化工生产过程中作为溶剂 挥发性有机溶剂对环境的危害 形成光化学烟雾 引起和加剧多种呼吸系统疾病，增加癌症发病率 导致谷物减产、橡胶硬化等，每年造成大量损失 二氟二氯甲烷等破坏地球大气中的臭氧层,在无毒无害溶剂中最引人瞩目的是超临界流体,特别是超临界CO2，优点是无毒不燃价廉并使许多反应加速增加选择性,是种应用前景广泛的绿色化学溶剂,超临界二氧化碳溶剂的优点,二氧化碳在常温下是气体，无色、无味、不燃烧、化学性质稳定 不会

7、形成光化学烟雾，也不会破坏臭氧层 来源丰富，价格低廉 超临界二氧化碳可很好地溶解一般有机化合物,替代机械、电子、医药和干洗等行业中普遍采用的挥发性有机清洗剂 代替氟氯烃作泡沫塑料的发泡剂 超临界CO2为溶剂，生产氟化物单体和聚合物,用超临界二氧化碳代替挥发性有机溶剂的应用,超临界二氧化碳代替有毒、有害溶剂的发展,利用我国合成氨厂、炼油厂中制氢装置大量排放的CO2，开发（或引进） 超临界CO2技术在房屋装修、泡沫塑料生产、服装干洗等中应用，形成新兴产业。,4、产品绿色化：产品的使用不会引起生态危害、不会威胁人类健康、可循环利用。,人类创造的许多产品对提高生活水准起了很大的作用,但有的产品同时对环

8、境产生严重的破坏,绿色化学研制环境友好产品,就是为了消除污染环境产品的负面影响。,如塑料在生产和生活中有极其广泛又不可缺少的作用, 但大量的农膜和塑料包装、餐具等废物形成了令人困扰的“白色污染”,破坏土壤污染水质,解决这一难题的办法就是用可生物降解的聚合物来取代它们,现在已有用生物质为原料(淀粉或纸)制成的一次性餐具,但其性能和价格还需要大大改进。,光降解塑料 光降解的机理是在太阳光的照射下，引发光化学反应，使高分子化学物的链断裂和分解。一种有效的方法是通过共聚改性，在塑料中引入光敏性基团。如：在高分子化合物中引入羰基可获得光降解高分子材料；当高分子化合物接有不饱和侧链时也容易降解，如侧链接有乙烯基的聚乙烯，受光照易发生降解 。,生物降解塑料,生物可降解塑料可以在细菌、酶和微生物的侵入、吸收及破坏下产生分子链的断裂，从而达到降解、崩溃的结果。生物降解塑料有两种不同的降解方式，一种称为生物降解，主要是由微生物的作用使塑料分子链断裂；另一种称为生物崩溃，虽然也是微生物或细菌的作用，但塑料的降解过程表现为整体的崩溃，是一种突变过程。,1、下列环境问题与化石燃料无关的是 （ ） A、酸雨 B、光化学烟雾 C、水华 D、温室效应 2、下列制取乙醇的反应中，符合绿色化学观念，原子经济性最强的是 （ ） （1）CH2CH2