绿色化学品全解

绿色化学与化工导论翟翠萍绿色化学与化工第五章绿色化学的研究领域第四节绿色化学品化学产品的贡献和危害绿色化学产品应该具备：1、产品本身必须不会引起环境污染或健康问题，包括不会对野生生物、有益昆虫或植物造成伤害；2、当产品被使用后，应该能再循环或易于在环境中降解为无害物质。传统塑料对环境的危害1.残留塑料地膜在土壤中影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产。2.抛弃在陆地上或水体中的废塑料制品，被动物当作食物吞入，导致动物死亡。3.自然界中长期堆放的废塑料，给鼠类、蚊蝇和细菌提供繁殖的场所，易传染各种疾病。废塑料中溶出的助剂还会污染土壤和地下水。4.塑料废弃物难以降解，在自然界的降解周期约为50-400年，进入生活垃圾中的废塑料制品很难处理。第一类可降解塑料可降解塑料的定义可降解塑料是指在特定环境下,其化学结构发生变化,并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的材料。降解塑料按照降解机理可分为光降解塑料、生物降解塑料和光生物降解塑料三大类。5.散落在环境中的“白色垃圾”对市容、景观的破坏。6.塑料废弃物进入河流、湖泊和海洋航道，影响航运，使水质变坏，并影响水电站正常运行。光降解塑料光降解塑料主要是指利用紫外光引起光化学反应而分解的塑料,即塑料吸收紫外光后发生光引发作用,使键能减弱,分裂成较低分子量的碎片,较低分子量的碎片在空气中进一步氧化,产生自由基断链反应,进一步降解为能被生物分解的低分子量化合物,最后成为二氧化碳和水。这类对光敏感的塑料称为光降解塑料。根据其制备方法可分为共聚型和添加型两种类型。共聚型共聚型光降解塑料主要通过共聚反应在高分子主链引入羰基型感光基团而赋予其光降解特性,并通过调节羰基基团含量可控制光降解活性。通常采用光敏单体CO或烯酮类如甲基乙烯酮、甲基丙烯酮与烯烃类单体共聚,可合成含羰基结构的光降解型PE、PP、PS、PVC、PET和PA等。添加型添加型光降解塑料即在聚合物中添加少量的光引发剂或光敏剂和其他助剂。实验表明:在紫外光谱区200nm～400nm处各种光敏剂均出现了强度不等但有明显吸光强度的吸收峰,由于光敏剂能被紫外光诱导,当它添加到塑料中时能引发并加速塑料的光氧化,在塑料高分子链上产生了能吸收波长为280nm～321nm紫外光的羰基,从而实现了塑料的可控光降解。可见,在光的作用下光敏剂可离解成具有活性的自由基,进而引发聚合物分子链断链连锁反应,达到降解作用。生物降解塑料生物降解塑料指的是在土壤微生物和酶的作用下能降解的塑料。具体地讲,就是指在一定条件下,能在细菌、霉菌、藻类等自然界的微生物作用下,导致生物降解的高分子材料。理想的生物降解塑料在微生物作用下,能完全分解为CO2和H2O。它可根据形式和降解机理分为:生物破坏性塑料和完全生物降解塑料。从来源上又可分为化学合成型、天然高分子型、掺混型、微生物合成型、转基因生物生产型等。光-生物降解塑料这是一类结合光和生物的降解作用,达到较完全降解目的的塑料。它兼具光、生物双重降解功能,是目前的开发热点之一。制备方法目前是采用在通用高分子材料（如PE中）同时添加光敏剂、自动氧化剂等和作为微生物培养基的生物降解助剂的添加型技术途径。光-生物降解高分子材料可分为淀粉型和非淀粉型两种,其中采用天然高分子淀粉作为生物降解助剂的技术目前较为普遍。第二类洗涤剂我国的长江、珠江、淮河、辽河、海河、赣江、松花江、洪泽湖、高邮湖、江苏太湖、武汉东湖、湖南的洞庭湖、昆明滇池、里海、江西的鄱阳湖、安徽巢湖、山东微山湖、青岛前海、杭州湾、深圳湾、渤海湾等经济发达城市周围的江河湖泊及沿海地区的水域均发生了富营养化的问题,由于洗涤剂的普遍使用,洗涤废水已成为水体中磷的主要来源.目前我国洗衣粉的年销量约为350万吨,而无磷洗衣粉的年产量只有20万吨,因此,每年约有66万吨的磷被排放。洗涤剂的种类肥皂肥皂能与钙、镁离子生成硬脂酸钙、镁沉淀而减低肥皂的去污能力,所以肥皂在硬水中使用受限。合成洗涤剂合成洗涤剂优点：十二烷基苯磺酸钙、镁易溶于水,且三聚磷酸钠又可软化硬水,因此,可在硬水中使用而不会降低去污能力;合成洗涤剂因加酶去污能力更强,并且适合洗衣机使用;合成洗涤剂的原料是石油,制造肥皂的主要原料是油脂,石油比油脂更价廉易得。含磷洗衣粉对环境的危害水体的富营养化富营养化是指水体中含有大量的磷、氮等植物生长所需的营养物质,造成藻类和其他浮游生物爆发性繁殖,水体中的溶解氧下降,水质恶化,导致鱼类和其它生物大量死亡的现象。水体的富营养化是含磷、氮元素过多地排放到水体后引起的二次污染现象。赤潮赤潮又称红潮或有害藻水华,通常是指水体中某些微小的浮游藻类、原生动物或更小的细菌爆发性繁殖或突然性聚集,引起水体变色的一种有害自然生态现象。这种现象发生在海域称为“赤潮”,发生在江河湖泊叫“水华”。影响身体健康洗衣粉的主要成分烷基苯磺酸钠是协同致癌物;由于苯是一种脂溶性物质,未漂洗干净的衣物上残留的苯,不仅会刺激皮肤引起瘙痒,而且会通过皮肤渗入人体内,日积月累,诱发疾病;荧光增白剂亦是致癌物,可使人体细胞发生畸变,也可以引发皮炎和皮肤瘙痒。含磷污水排放造成的环境污染,是致癌六因素之一。洗涤剂的无磷化20世纪60年代中期日本的“琵琶湖事件”国内外禁磷情况加拿大政府与美国政府为控制北美五大湖的水质富营养化,在1978年正式签署了保护五大湖水质协定,规定了以无磷为核心的防治措施.加拿大政府立法规定,在全国执行洗涤剂中磷含量(质量分数)在2%以下.美国也在法律中规定,五大湖流域洗涤剂中磷含量(质量分数)规定在0.5%以下.澳大利亚政府对“达令河”水系富营养化问题于1993年9月9日颁布了在洗涤剂中严格限磷的规定,并于1994年在两个城市率先开展无磷洗涤剂教育.西欧各国和日本也在制定法律法规,在本世纪内全面执行无磷化原则,特别是瑞典制定了严格的限磷法律.我国陆续出台多项禁磷措施。绿色洗涤,使用无磷洗衣粉各种三聚磷酸盐的替代品如:乙二胺四乙酸(EDTA)、氨基三乙酸(NTA)、酒石酸钠、柠檬酸盐、4A沸石、层状硅酸钠等助剂相继问世。常用的水壶除垢方法:1．醋除水垢如烧水壶有了水垢，可将几匀醋放入水中，烧一二个小时，水垢即除。如水垢中的主要成分是硫酸钙，则可将纯碱溶液倒在水壶里烧煮，可去垢。2．磁铁除垢法：在积水垢的水壶中放入一块磁铁，烧水时会使壶内厚厚的水垢自行裂开。3．土豆除垢法：在结满水垢的壶中放几个土豆，煮上几小时，厚厚的水垢就会自行脱落，而壶体不会损坏。4．苹果除垢法：大水壶中放满苹果，盖严壶盖。一周后取出苹果，壶内壁的水垢会变软，用水冲洗即可除掉内壁上的水垢，苹果也会变得更甜，可谓一举两得。5．米（面）汤除垢法：将剩米汤或面汤装入结满水垢的壶中，越稠越好，为使其尽快发酵，冬天时要将水壶放到温度较高的地方，经几天放置，待其自然发酵变酸后，壶中水垢就会慢慢脱落。放置时间越长，去垢效果会越好。这种办法的好处安全、省力、不损坏水壶。6.小苏打除水垢用结了水垢的铝制水壶烧水时，放1小匙小苏打，烧沸几分钟，水垢即除。7.煮鸡蛋除水垢烧开水的壶，用久了积垢坚硬难除。如用它煮上两次鸡蛋，会收到理想的效果。8.热胀冷缩除水垢将空水壶放在炉上烧干水垢中的水分，烧至壶底有裂纹或烧至壶底有“嘭”响之时，将壶取下，迅速注入凉水，或用抹布包上提手和壶嘴，两手握住，将烧干的水壶迅速坐在冷水中（不要让水注入壶内）。重复2次至3次，壶底水垢会因热胀冷缩而脱落。水垢问题：降低了锅炉、管道的流通量，阻碍热量传输，导致使用寿命缩短。水垢使这些系统不能有效的运转，增加了能耗，需要频繁的维护。水垢来源：硫酸钡，硫酸锶，硫酸钙和碳酸钙等水中不溶物质在锅炉管道、水泵、热水器和冷凝器中沉积、积累，形成。聚丙烯酸酯PAC是最常用的工业阻垢剂之一，每年这种聚合物的使用量均很大。它能作为阻垢剂是因为它在晶体表面有很强的吸附作用，付着在晶体的生长点上以阻止更多的不溶物沉积。PAC还用作洗涤剂中的成分，许多家用衣物洗涤剂含有大约5%PAC。在这种应用中，PAC作为助剂和反沉淀剂，它能螯合金属离子，如硬水中的钙、镁离子，分散悬浮固体，阻碍它们沉淀在衣物上。多聚天冬氨酸TPA除垢剂Donlar公司已经开发出一种生产多聚天冬氨酸TPA的可行方法，TPA是一种PAC替代品，可用来消除锅垢。和PAC不同的是TPA可以被微生物降解，它解决了PAC淤渣提取及填埋的问题。一农药的作用农药的使用是农业增产的重要因素，是解决世界上60亿人口温饱问题的有力措施。由于使用化学农药有效控制了农作物的病、虫、草害，全世界每年挽回农作物总产量30％～40％的损失，挽回经济损失3000亿美元，20多种由昆虫、蜱螨引起的严重威胁人类健康的疾病也得到了有效的控制。据世界卫生组织报道，采用DDT防治疟蚊，1948年至1970年，使5000万人免于死亡，减少各种疫病患者10亿之多。。由于世界人口激增，粮食生产仍低于需求，在一些贫困国家，仍有很多人在挨饥受饿，平均每3.6秒就有一个人饿死。二农药引起的急性中毒据世界卫生组织（WHO）对19个国家的统计，全世界每年发生50万起农药急性中毒事故，涉及200万人，其中大约4万人死亡。每10万个接触农药的农业人口中，每年有6～79个发生农药中毒事故，且75.4%的急性中毒系由有机磷引起。据统计，1992～1996年间我国共发生农药中毒事故247349例，死亡人数24612人。我国每年因农药中毒的人数已占世界同类中毒伤亡事故的50%三农药对土壤、农作物的污染1962～1971年，在越南战争中，美国向越南喷洒了6434升落叶剂—2,4-D（2,4-二氯苯氧基乙酸）和2,4,5-T(2,4,5-三氯苯氧基乙酸)。在2,4-D和2,4,5-T中还含有剧毒的副产物二噁英类化合物。其结果是造成大批越南人患肝癌、孕妇流产和新生儿畸形。据统计，中国每年农药使用面积达1.8亿公顷次，50年代以来使用的666达到400万吨、DDT50多万吨，受污染的农田1330万公顷。农田耕作层中666、DDT的残留量分别为0.72×10-6和0.42×10-6；土壤中累积的DDT总量约为8万吨。粮食中有机氯的检出率为100%，小麦中666含量超标率为95%。四农药对环境的污染由于农药的施用通常采用喷雾的方式，农药中的有机溶剂和部分农药漂浮在空气中，污染大气；农田被雨水冲刷，农药则进入江河，进而污染海洋。这样，农药就由气流和水流带到世界各地，残留土壤中的农药则可通过渗透作用到达地层深处，从而污染地下水。据世界卫生组织报道，伦敦上空1吨空气中约含10微克DDT，雨水中含DDT7×10-12～400×10-12，全世界生产了约1500万吨DDT，其中约100万吨仍残留在海水中。五农药对生态的破坏农药的不当滥用，导致害虫、病菌的抗药性。据统计，世界上产生抗药性的害虫从1991年的15种增加到目前的800多种，我国也至少有50多种害虫产生抗药性。大量和高浓度使用杀虫剂、杀菌剂的同时，杀伤了许多害虫天敌，破坏了自然界的生态平衡，使过去未构成严重危害的病虫害大量发生。农药也可以直接造成害虫迅速繁殖。六农药造成的经济损失农药的过量使用，可对后茬农作物产生药害，造成减产乃至失收。农副产品由于残留农药超标影响到食用安全而造成的经济损失，在中国每年约60多亿元。七农药对人类的危害除了急性中毒外，在自然界中不能降解的农药，通过食物链的传递和浓缩，最终到达人类体内，在内脏、脂肪中累积而引起各种疾病，甚至癌症。绿色农药绿色农药是指对防治病菌、害虫高效，而对人畜、害虫天敌、农作物安全，在环境中易分解、在农作物中低残留或无残留的农药。一超高效低毒化学药1氮杂环农药*磺酰脲类除草剂*吡唑类杀虫剂*杀菌剂2含氟农药美国Dow-Science公司与佛罗里达大学昆虫学教授苏南尧合作发明含氟的杀白蚁药：二氨基酸类农药1氨基酸类2氨基酸酯类3氨基酸酰胺类三生物农药生物农药是指利用生物活体或其代谢产物对害虫、病菌、杂草、线虫