绿色化学-第五章

第五章绿色化学的应用实例新型汽油添加剂绿色消毒与漂白绿色涂料的开发第五章绿色化学的应用实例一、新型汽油添加剂传统汽油添加剂：四乙基铅Pb(CH2CH3)4危害：会产生二溴化铅PbBr2，进入大气会造成严重的铅Pb污染，对人体健康，特别是对儿童智力会有严重影响。无铅的替代品：含有有机物，如乙醇、二甲醚、甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)，以及茂金属化合物如甲基环戊二烯三羰基锰等。MTBE目前以大规模的生产并应用。CH3OHOCH3+H+第五章绿色化学的应用实例二、绿色消毒与漂白1、氯气带来的危害在传统的消毒、漂白领域，常用的试剂是氯气(Cl2)，是利用其生成次氯酸HClO的氧化性。Cl2H2OHClOHCl++危害：氯气对有机物的氯化作用，可能会生成有毒有机物。如氯仿CHCl3、二噁英。第五章绿色化学的应用实例二、绿色消毒与漂白1、氯气带来的危害(1)二噁英的结构二噁英是类具有高毒性芳香族化合物的总称，母体结构如(I)所示。二噁英中毒性很强的一类化合物是母体结构的各种氯代物，单氯代或多氯代。毒性最强的结构如(II)所示。OOOOClClClCl(I)(II)第五章绿色化学的应用实例二、绿色消毒与漂白1、氯气带来的危害(2)二噁英的产生氯气对自来水进行消毒、杀菌时，尤其是水中含有酚类物质时，极易生成二噁英等有害有机氯化物，反应式如下：OOClClOHClOHClCl3HCl3Cl22HClClHOClClClOHClCl+++ClCl+第五章绿色化学的应用实例二、绿色消毒与漂白1、氯气带来的危害(3)二噁英的危害二噁英的毒性约是氰化钾KCN的1000倍，是目前发现的最毒的化合物(天然的生物毒素除外)之一，被称为“毒中之王”。案例：1999年，比利时等国的“二噁英事件”第五章绿色化学的应用实例二、绿色消毒与漂白2、绿色漂白剂、消毒剂的开发氯气的代用品：二氧化氯(ClO2)、过氧化氢H2O2、臭氧O3、高铁酸盐K2FeO4等。(1)二氧化氯二氧化氯只具有氧化作用，可以代替氯气(Cl2)用于自来水消毒剂，也可以用于纸浆等的漂白，同时不会生成二噁英等有害的有机氯化物，因此被称为“绿色试剂”。ClO2是一种易爆气体，易分解，因此通常现制现用。第五章绿色化学的应用实例二、绿色消毒与漂白2、绿色漂白剂、消毒剂的开发(1)二氧化氯二氧化氯的制备原理：2KClO3Na2SO3H2SO42ClO2K2SO4Na2SO4H2OH2C2O4+++++2KClO3H2SO42ClO23H2O+++++K2SO42CO2CH3OH6KClO33H2SO46ClO25H2O+++++3K2SO42CO2国内外都已开发了以二氧化氯为主要成份的洗涤消毒剂。该类产品多以液体状态存在，广泛用于家庭中洗涤水果、蔬菜、餐具等，并能杀灭多种病菌。第五章绿色化学的应用实例二、绿色消毒与漂白2、绿色漂白剂、消毒剂的开发(2)臭氧臭氧也可以用于自来水消毒、纸浆漂白。用臭氧代替氯气或次氯酸钠漂白纸浆，不存在用硫磺处理时的废气和臭味，基本消除了氯气漂白带来的污染。臭氧可用臭氧机生产，通以110kv高压，便可产生，而且效率越高，成本越低。第五章绿色化学的应用实例二、绿色消毒与漂白2、绿色漂白剂、消毒剂的开发(3)过氧化氢以过氧化氢为为活性组分的绿色消毒剂，不仅具有良好的杀菌效果，而且无色无味，其残留物在水中很容易分解为氧气和水，无任何有害物质，是环保型消毒剂。(4)高铁酸盐(K2FeO4、Na2FeO4)高铁酸盐是六价铁盐，具有很强的氧化性，溶于水中能释放大量原子氧，从而非常有效地杀灭水中的病菌和病毒，其自身则被还原为新生态的氢氧化铁Fe(OH)3。(5)超临界水第五章绿色化学的应用实例三、绿色涂料的开发1、绿色涂料的含义涂料是由高分子材料、颜料、填料、助剂和有机溶剂等组成的混合物，能涂覆在基材表面，形成牢固附着连续涂膜的新型高分子材料。涂料常用于建筑装修、汽车制装、海洋船舶制造等行业，起到装饰及保护基体材料的作用。绿色涂料的开发主要是指控制涂料中挥发性有机物(如甲醛、卤化物或芳香族碳氢化合物等)的总量，不用或少用有机溶剂，严格限制有毒溶剂的使用，追求低公害(或无公害)和低毒(或无毒)的涂料。第五章绿色化学的应用实例三、绿色涂料的开发2、涂料本身的绿色化——海洋涂料(1)海洋船舶的涂料污染涂料对海洋的污染主要是船舶防垢涂料对海洋水体的污染。防垢涂料的作用是阻止海中生物(如贻贝、海藻等)在吃水线下船体表面的生长而形成积垢，否则会增加阻力，使航速下降，燃料消耗会增加40%~50%。防垢涂料：含有机錫化合物的涂料，如三丁基氧化锡(TBTO)危害：有机锡化合物会持久地存在于环境中，并带来一些毒害，包括急性中毒、生物累积毒性、降低再生能力、增加贝壳类生物的贝壳厚度。第五章绿色化学的应用实例三、绿色涂料的开发2、涂料本身的绿色化——海洋涂料(2)新型海洋涂料——海洋9号理想的船舶防垢的化合物是既能在大量海洋生物中防止某些海藻和贝壳等在船体表面生长，又不会毒害其它生物的物质。绿色涂料：“海洋9号”——4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮SNOClCl第五章绿色化学的应用实例三、绿色涂料的开发2、涂料本身的绿色化——海洋涂料(3)我国海洋涂料的现状海洋涂料按用途分为集装箱涂料、海洋混凝土构造物防腐涂料，以及海上桥梁和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防腐涂料等。海洋防腐涂料的质量要求高，一般要求其保护期在10年以上，属于重防腐领域。第五章绿色化学的应用实例三、绿色涂料的开发3、涂料溶剂的绿色化——水性涂料(1)绿色溶剂——乳酸乙酯乳酸乙酯无毒、可生物降解，并能提供优良的溶解性，能够很好地取代目前油漆、涂料和其它工业用途中有毒卤化溶剂的使用。OHH3COO第五章绿色化学的应用实例三、绿色涂料的开发3、涂料溶剂的绿色化——水性涂料(2)水性涂料水性涂料以水为分散介质，具有不燃、无毒、不污染环境和节省资源等优点。水性涂料一般有三种：将水溶性高分子化合物(水性涂料树脂)溶解在水中配制而成，如106涂料(聚乙烯醇，水溶性)；以高分子乳液配制而成，通常称为乳胶漆；水性漆，即涂刷后水分子蒸发，高分子化合物颗粒与特种助剂结合形成高附着力的防水涂膜。常用的水性涂料树脂有聚氨基甲酸酯、聚酯、环氧树脂、脲醛树脂等物质。第五章绿色化学的应用实例三、绿色涂料的开发4、涂料溶剂的趋零化——粉末涂料(1)高固分涂料高固分涂料即固体含量很高的涂料，其含量一般为60%~80%。(2)粉末涂料粉末涂料以固体状态生产和涂装，不含大量有机溶剂及水。(3)辐射固化涂料辐射固化涂料具有高效、节能、无污染等优点，主要有紫外光(UV)和电子束(EB)等固化方式。第五章绿色化学的应用实例三、绿色涂料的开发5、其它绿色涂料——新型功能涂料空气净化功能涂料杀虫涂料防辐射涂料抗菌涂料保健涂料全氟碳涂料18作业一、判断题1、溶剂涂料都不可能是绿色的。2、溶剂涂料中的溶剂用量大大减少，甚至趋零化，也可以实现绿色涂料的开发。3、我国海洋涂料研究居于世界领先水平。4、水性涂料以水为分散介质，具有不燃、无毒、不污染环境和节省资源等优点。5、无铅汽油的开发，是绿色化学产物绿色化的体现。二、选择题1、可作为绿色漂白剂、消毒剂的化学试剂有（）。A、高铁酸钾B、二氧化氯C、臭氧D、过氧化氢E、氯气F、次氯酸钠G、氯酸钾H、超临界水作业二、选择题2、下列属于绿色涂料的是（）。A、水性涂料B、粉末涂料C、海洋9号D、TBTO3、下列属于绿色涂料溶剂的是（）。A、水B、乳酸乙酯C、氯仿D、苯三、写出下列化学物质的名字，写出与其性质、用途等相关的一句话。1.Pb(CH2CH3)42.PbBr23.Pb4.CH3CH2OH5.CH3OCH36.CH3OH7.Cl28.HClO9.CHCl310.NaClO11.KCN12.ClO213.O314.H2O215.N216.CO217.Fe(OH)318.HOOC-COOH19.K2FeO420.Sn作业四、问答题1、汽油添加剂有何意义？为什么要发展无铅汽油？2、作为目前广泛使用的新型汽油添加剂，甲基叔丁基醚被科学家质疑具有致癌性，甚至被呼吁禁止使用。你作为一名消费者和普通民众，如何看待其中的争议？3、查阅文献资料，了解甲基叔丁基醚的性质、制备、应用与发展前景，就其中的一个方面撰写一篇小论文(注意格式与尊重知识产权)。4、查阅文献资料，了解国内汽油添加剂的研究现状，撰写一篇小论文(注意格式与尊重知识产权)。5、查阅文献资料，了解二噁英的形成、性质、危害、检测与治理等情况，撰写一篇小论文(注意格式与尊重知识产权)。