绿色化学

Logo主要内容绿色化学的起源绿色化学的十二条原则绿色化学的研究进展Logo绿色化学的起源绿色化学的定义绿色化学产生的三阶段传统化学的双重作用Logo二十世纪化学领域的成绩年代产品名称作用1913合成氨粮食、果蔬产量提高1941杀虫剂DDT1928青霉素人均寿命大大延长1930聚氯乙烯遍及人类的生产、生活的各个方面1938尼龙(聚酰胺)1939顺丁橡胶1921乙烯（天然气裂解）Logo人类面临的环境危机臭氧层破坏Text全球变暖生物多样性减少酸雨森林锐减土地沙漠化海洋污染大气污染淡水资源污染垃圾围城Logo管制与控制时期稀释废物来防治环境污染污染预防为主，末端治理为辅第一阶段第二阶段第三阶段50年代50~80年代末90年代初~绿色化学产生的三个阶段Logo什么是绿色化学绿色化学，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。Logo绿色化学GreenChemistry生活质量人类福利环境保护可持续发展Logo绿色化学的主要研究内容《绿色化学的进展》闵恩泽化学通报1999年第1期p.11Logo绿色化学的十二条原则1.预防2.原子经济性3.低毒害化学合成4.设计较安全的化合物5.使用较安全的溶剂与助剂6.有节能效益的设计7.使用再生资源作原料8.减少运用衍生物9.催化反应10.设计可降解产物11.及时分析以防止污染12.采用本身安全,能防止发生意外的化学品Logo1.预防：防止废物的生成比在其在生成后再治理好。2.原子经济性：设计的合成方法应使生产过程中使用的原料最大程度的进入产品之中.(Trost1991提出)Trost获1998年美国“总统绿色化学挑战奖”学术奖Logo乙烯制备环氧乙烷（气体杀菌消毒剂）反应1）经典方法二步法CH2=CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HClClCH2CH2OH+Ca(OH)2+HCl→C2H4O+2CaCl2+2H2O2）新方法一步法C2H4+½O2C2H4O总反应为C2H4+Cl2+Ca(OH)2→C2H4O+CaCl2+H2O28717444C2H4+½O2C2H4O281644催化剂催化剂Logo3.低毒害化学合成：设计合成方法时,只要可能不论原料、中间产物和最终产品均应对人体健康无害无毒(包括小毒性或无毒).光气（COCl2）的毒性：极微量时可引起咳嗽、咽喉发炎、呕吐等；重症时，引起肺部淤血和肺水肿；深度中毒时，导致急性窒息性死亡。因而被称为“在陆地上的溺死”。第一次世界大战中，光气曾被用作化学武器。Logo取代光气的绿色化学技术用CO2代替光气（COCl2）生产亚氨酯：传统工艺为：RNH2+COCl2→RNCO+HClRNCO+R’OH→RNHCOOR’美国Monsanto公司开发的新工艺为：RNH2+CO2→RNCO+H2ORNCO+R’OH→RNHCOOR’彻底解决了传统工艺的两大问题Logo传统对策：在油漆中添加有机锡防垢剂TBTORohm&Haas公司研究出Sea-Ninetm抗浮游生物剂TBTO有毒副作用生物体内产生积累放大效应，最高可达10000倍半衰期长降解快（海水中半衰期为1d，沉积物中为1h，在生物体中积累基本为零）获得1996年美国“总统绿色化学挑战奖”的设计更安全化学品奖4.设计较安全的化合物：化工产品设计时,必须使其具有高效的功能,同时也要减少毒性.实例：海洋船舶防垢剂Logo5.使用较安全的溶剂与助剂：应尽可能避免使用溶剂,分离试剂等助剂,如果不可避免,也应选用无毒无害的助剂.传统溶剂、助剂：氯仿（CHCl3）、四氯化碳、苯、氟氯烃、烃类及其衍生物缺点有毒物质氟氯烃破坏臭氧层烃类及其衍生物导致光化学烟雾Logo无毒无害的超临界co2超临界流体处于超临界温度和超临界压力下的流体，是一种介于气态和液态之间的状态。其密度与液体接近，而黏度则与气体接近。这一流体具有可变性，其性质随温度和压强的变化而变化。超临界co2T〉31℃；P〉7.38Mpa廉价、无毒、易分离不燃烧，不形成光化学烟雾，也不破坏臭氧层从来源上看，是生产合成氨和天然气的副产物Logo超临界co2作溶剂：超临界co2作萃取剂：应用范围应用类别食品工业中草药有效成分的提取、分离，药品原料的浓缩、精制医药工业啤酒花、动植物油、咖啡因、植物色素的提取化妆品香料工业天然香料、合成香料的分离和精制，化妆品原料的萃取Logo6.有节能效益的设计：合成方法必须考虑过程中能耗对成本和环境的影响,应设法降低能耗,尽可能在常温常压条件下的合成方法.可利用的能源电能光能微波自由基成环二硫代保护基团感光裂解2-甲基-1，3-戊二烯与乙醛酸酯在苯溶剂中的反应Logo7.使用再生资源作原料：在技术可行和经济合理的条件下,原料要用可再生资源代替消耗性资源.由光合作用产生的所有生物有机体的总称，包括植物、农作物、林产物等。其中含有淀粉、纤维素、木质素等成分。可再生，储量丰富大部分已高度氧化比矿物原料更清洁季节性强，产量、质量不稳定需要大量土地什么是生物质生物质的特点Logo1996年“总统绿色化学挑战奖”学术奖TaxasA&M大学M.Holtzapple教授利用废弃的生物质,经石灰消化处理,后经发酵生产有机化学品和燃料.摘自：《绿色化学化工实用技术》贡长生著化学工业出版社P.16Logo摘自：《绿色化学化工实用技术》贡长生著化学工业出版社P.31生物质原料的加工利用Logo实例：己二酸的制取传统制法：1.原料苯为致癌物质2.硝酸作为氧化剂腐蚀严重3.反应需要高温高压条件，能耗高Frost用葡萄糖为原料制取己二酸：Logo8.减少运用衍生物:如果有可能,减少或避免运用生成衍生物的步骤(如用封闭基因,保护/脱保护,暂时修饰的物理/化学过程),因为这些步骤要用外加试剂并且可能发生废弃物.保护与去保护成盐增添一个只为被取代的官能团Logo传统的无机液体酸催化剂：硫酸、氢氟酸、三氯化铝H2SO4强腐蚀性、脱水性、氧化性。废液处理令人头痛HF剧毒，强腐蚀性和脱水性AlCl3强腐蚀性。必须在无水条件下操作分离难，不易循环使用9.催化反应:催化剂优于计量反应试剂.Logo分子筛催化剂实例：分子筛代替三氯化铝催化剂合成异丙苯Logo10.设计可降解产物:化学产物应当设计成为在使用之后能降解成为无毒害的降解产物而不残存于环境之中.Logo绿色化学的发展方向新的化学反应过程研究传统化学过程的绿色化学改造能源中绿色化学问题和洁净煤化学技术资源再生和循环利用技术研究摘自：《绿色化学导论》徐汉生化工出版社p.102