绿色化学与化工ppt-PowerPointPresen

绿色化学与化工导论医药化工学院：梁华定20世纪化学工业为衣、食、住、行、保健和娱乐以及国防安全提供了丰富的化学物质，也带来了不同程度的环境污染21世纪绿色化学的进展将证明化学有能力推动经济和社会的可持续发展，保障子孙后代的美满幸福生活开设本课程的目的•环境污染、能源枯竭等问题是当前人们最为关心的热门话题之一,传统化学、化工面临着人类可持续发展要求的严重体挑战，而绿色化学化工的兴起和发展,既可以从根本上保护环境,又可以进一步促进化学工业生产发展,因此化学工业的出路在于大力开发和应用基于绿色化学原理产生和发展起来的绿色化学化工技术。•通过本课程的学习，掌握绿色化学与化工的基本概念、基本原理，了解化学、化工生产中的资源与能源合理利用及生态环境可持续性发展间的关系。•达到开阔视野，拓宽知识面，便于从整体上认识化学学科，树立既保护环境又推动工业生产发展的新观念。•同时及时了解最新最热门的科学技术成果的研究进展以及国内外发展状况，为成为知识渊博、研究方向明确的高素质人才打下基础。•本课程为考查课，总学时数为34学时。•自学课程：主要以自学为主，辅导两次。目的培养自学能力。•自学内容：按大纲要求，结合教材及有关参考资料自学，做好自学笔记。•考核形式：自学笔记40%，小论文或读书报告30%，期终考查30%。课程性质及要求教材及参考书•1、李德华．绿色化学化工导论．北京：科学技术出版社，2005•2、闵恩渍.吴巍编著.绿色化学与化工.北京：化学工业出版社,20004．•3、仲崇立.绿色化学导论.北京：化学工业出版社,2000•4、贡长生、张克立.绿色化学化工实用技术.北京：化学工业出版社,2002•5、沈玉龙、魏利滨、曹文华.绿色化学.北京：中国环境科学出版社,2004•6、顾国维、何澄.绿色技术及其应用.上海：同济大学出版社,1999•7、P.T.阿纳斯塔斯，J.C.沃纳.李朝军,王东.绿色化学理论与应用.北京：科学出版社,2002教学内容及要求•第一章绪论：从环境问题的产生与发展，了解绿色化学的产生、发展、重要性；掌握绿色化学的定义和特点。•第二章绿色化学原理：掌握绿色化学的12条基本原则；掌握原子经济性反应及绿色化学手段；•第三章化学工业的可持续发展：了解可持续发展与化工清洁生产的关系；掌握化工可持续发展的有效途径是必须采用绿色技术。•第四章工业生态学原理：了解工业生态学发展史及几个基本概念；熟悉工业生态学的三大研究方法（工业代谢、生命周期评价、区域产业生态系统建设）；掌握循环经济和生态工业的重要性。•第五章绿色化学化工技术：了解能源、分类及各种能源技术；了解材料的分类并掌握各类新型材料的特点；掌握催化技术；熟悉生物技术及分离技术（微波技术、膜技术、超声技术）。•第六章绿色无机化学工艺：熟悉几种无机化学工业生产（磷铵生产、铬盐生产、氯碱生产等）的绿色化。•第七章绿色有机化学工艺：以乙苯脱氢制苯乙烯、、环氧丙烷绿色生产工艺、醋酸生产的绿色化为例熟悉几种有机化学工业生产的绿色化。•第八章制药工业绿色化：熟悉各种制药工业（化学制药、中草药制药、生物制药）的绿色化。绿色化学又称环境无害化学，由此发展的技术称环境友好技术或洁净技术：即利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中即消除或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有毒有害物质的使用和产生，设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用、在技术上和经济上可行的产品和化学过程。什么是绿色化学迄今为止。化学工业的绝大多数工艺都是20多年前开发的。近年来，由于化学工业向大气、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物质。1992年，美国化学工业用于环保的费用为1150亿美元，清理已污染地区花去7000亿美元。1996年美国Dupont公司的化学品销售总额为180亿美元。环保费用为10亿美元。所以从环保、经济和社会的要求看化学工业不能再承担使用和产生有毒。有害物质的费用.需要大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。绿色化学的重要性从科学观点看——化学科学基础的创新从环境观点看——从源头上消除污染从经济观点看——合理利用资源和能源，降低生产成本——符合经济和社会可持续发展的要求★美国1990年美国颁布了《污染防治条例》，将污染的防治定为国策1995年4月美国副总统Gore宣布了国家环境技术战略。其目标为:至2020年地球日时。将废弃物减少40-50%,每套装置消耗原材料减少20一251999年，世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。★日本制订“21世纪重建绿色地球”的新阳光计划，设立“为地球创新技术的研究院”★欧盟各国德国1991年制订“为环境而研究的计划”英国2000年设立“JerwoodSalters环境奖”荷兰制订“清洁生产手册”各国政府推动绿色化学的措施★中国制订了“科教兴国”和可持续发展策略，并于1993年世界环境和发展大会之后，编制了《中国21世纪议程》郑重声明走可持续发展道路的决心。◆1995年中国科学院化学部组织了《绿色化学与技术——推进化工生产可持续发展的途径》院士咨询活动◆1997年国家自然科学基金委“九五”重大项目：环境友好石油化工催化化学与反应工程◆1997年5月，香山科学会议第72次学术研讨会：可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学◆1998年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会◆1999年北京第16次九华山科学论坛“绿色化学的基本科学问题”◆2000年科技部《国家重点基础研究发展规划项目》立项——石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学(1)对我国的环境至关更要的一些工业，如煤炭，石油，化工，造纸，制革，酿造和制药中的绿色化学开展基础研究；(2)在原子经济性和可持续发展的基础上研究合成化学和催化化学的基础问题，即绿色合成和绿色催化等；(3)综合利用现代生物技术和化学化工技术的绿色生化工程，如生物煤炭脱硫，微生物造纸，新生物煤炭脱硫和新生物质能源等；(4)研究如何用类似于生物分子的自复制和自组装过程生产一般分子(特别是无机小分于)和特殊功能的纳米粒子。我国把绿色化学列入重点支持的更大基础领域，确定如下具体目标：绿色化学的目标能实现吗?回答是肯定的。因为这是人类社会的共同愿望。但最终杜绝化学污染源，无疑在技术上、经济上都极为困难，它需要我们更新观念、改革化工设备和工艺。过去，化学科学只强调化合物的功能、化学反应的效率．较少研究不利的有毒作用。新任美国化学会会长在2000年1月发表的就职报告中指出，更安全的化学是化学家在21世纪化学学习的首要领域，科学技术是靠人才来推动的．当新代化学家的绿色化学意识提高时，绿色化工的理论和成果将充分地发展。近几年，绿色化学这一预防化学污染的新观点逐步被人们认识、接受。美国科学基金会和许多化工企业已提供专门基金资助绿色化学的研究。美国白宫继提出信息高速公路计划后，1995年，美国专设了总统绿色化学挑战奖，奖励有更大突破的绿色化学成果。绿色化学的可行性绿色化学的主要特点•1、化学反应的原子经济性。•2、化学反应的清洁性•3、化学工艺的循环性和闭路性。•4、化学反应技术的可持续性•5、化工生产的可持续性绿色化学的主要内容无毒无害原料可再生资源环境友好产品回归自然废物回收利用无毒无害催化剂无毒无害溶剂原子经济反应•1.预防（prevention)：防止废物产生优于废物产生后再处理或清理•2.原子经济性（atomeconomy）：应设计合成方法使其能把反应过程中利用的所有材料尽可能多地转化到最终产物中•3.低毒化学合成（iesshazardouschemicalsynthesis）：只要可行，应设计合成方法使其利用和产生的物质对人类健康和环境无毒性或很低毒性。•4.设计安全化学品(designingsaferchemicals):应设计化工产品使其保留功效，但降低毒性化工生产应遵循“绿色化学12条原则”•5.安全的溶剂和助剂（atersolventsandauxiliaries）：应尽可能避免使用辅助物质（如溶剂、分离剂），如用时应是无毒的•6.能量效率设计(designforenergyefficiency):应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源。如有可能合成应在常温和常压下进行•7.使用可再生原料(userenewablefeedstocks):只要技术和经济上可行，原料应是可再生的，而不是将耗竭的•8.减少衍生物(reducederivatives):应尽可能避免不必要的衍生化（阻断基团，保护／脱保护，物理和化学过程的暂时修饰）因为这些步骤需要添加试剂并可能产生废物•9.催化(catalysis):催化试剂（有尽可能好的选择性）优于化学计量试剂•10.降解设计(designfordegradation):应设计化工产品使其在完成使命后不在环境中久留，并降解为无毒的物质•11.防止污染的快速分析(real-timeanalysisforpollutionprevention):分析方法须进一步发展，以能够进行即时的和在线的跟踪及控制有害物质的生成•12.本身安全、能防止意外事故的化学(inherentlysaferchemistryforaccidentprevention):在化学转换过程中，所用的物质和物质的形态应尽可能地降低发生化学事故的可能性，包括：泄漏、爆炸、和火灾绿色化学的方向1、无毒、无害的原料2、在无毒、无害的反应条件下进行3、原子经济性“4、产品应是环境友好的5、“闭路循环”之路•常用的许多化学、化工原料，如：氰氢酸、丙烯氰、甲醛、环氧乙烷、光气、卤代芳烃、稠环芳烃等都具有毒性，对环境有很大的危害。清洁原料的战略任务是用生物质作化工原料。1、无毒、无害的原料•在代替剧毒的光气作原料生产有机化工原料方面。Riley等报道了工业上已开发成功一种由胺类和二氧比碳生产异氰酸酯的新技术•关于代替剧毒氢氰酸原料，Monsanto公司从无毒无害的二乙醇胺原料出发。经过催化蜕氢，开发了安全生产氨基二乙酸钠的工艺，改变了过去的拟氨、甲醛和氢氰酸为原料的二步合成路线。并因此获得了1996年美国总统绿色化学挑战奖中的变更合成路线奖。石油与煤：早期人类主要利用植物等生物质，如用植物染料染布，从植物中提取药用成分。但150年前人类发现了煤、石油等化石类原料，并致力于开发利用这些原料。目前石油化工和煤化工已成为各国的基础产业。然而石油和煤资源有限，在利用过程中还产生污染，其缺点已逐渐突现出来。因此迫切需要寻找新的、清洁的原料，在这些新原料中，最引起人们注意的是生物质。绿色植物通过光合作用直接产生或间接衍生的所有物质即为生物质。如：植物，地球上储量约2亿亿吨，年再生速度1640吨。其主要成分为：淀粉（由葡萄糖经a-1,4化学键相连）和纤维素（由葡萄糖经b-1,4化学键相连）。生物质中最值得利用的是木质纤维素，其优点是（1）由可降解的葡萄糖组成；（2）生物圈中最丰富的有机物。然而在实际应用时却遇到许多困难，其应用中的主要难点为：（1）多处于结晶态；（2）采用b-1,4化学键；（3）与木质素连结在一起。生物质生物质利用的初步尝试生物质的利用目前还没有理想方法，比较有效的方法有：爆破法：即采用先高压再减压的方法，将纤维素与木质素分离。稀释的酸溶解。有机溶胶提取技术。超临界萃取等，将纤维素提取出。应该看到：过去，石油化学工业的发展耗费了人类一个多世纪的时间，现在的生物质化学工业从设想变成现实可能需要至少几十年的努力。利用可再生资源生产大宗有机化工产品方兴未艾以植物为主的生物质资源是一个可再生的巨大资源宝库，利用可再生资源可以消除污染，用之不竭，实现可持续发展开发生物催化技术是关键国外生物技术生产大宗化工产品已取得突破DuPont和GenecorInternational等合作建成由玉米生产1，3―丙二醇(PDO)装置，成本比化学法低15％Cargill―DOW公司正在建设一个14万t/a的聚乳酸工厂，用于生产塑料、纤维•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