① 我們國家對綠色化學做了那些工作
自2006年以來,全國環保投入達到了5500多億元,占同期GDP的1.24%;一系列促進污染減排的價格、財稅、金融、證券等政策也相繼出台,並且政府還加大了減排目標責任的考核力度。在各方面的共同努力下,2007年全國二氧化硫和化學需氧量排放總量分別下降了4.66%和3.14%,首次實現了雙下降。
雖然我國的環境保護工作已經取得了階段性的成果,但我們還不能因此放鬆警惕。正如代表委員們介紹的那樣,「未來15年我國人口將繼續增加,經濟總量將再翻兩番,資源、能源消耗將持續增長,環境保護面臨的壓力會越來越大」。這也正是我國將環保總局升格為環保部的初衷:我國將進一步加大環境政策、規劃和重大問題的統籌協調力度,落實國家減排目標,強化環境保護責任。可以預見,石油和化工行業的環境保護也因此變得更加迫切。
眾所周知,石油和化工行業不僅是耗能大戶,也是排污大戶。目前,石油和化工行業每年排放工業廢水35億噸,工業廢氣1.2萬億立方米,產生工業固體廢棄物6800萬噸,在全國工業行業「三廢」排放中分別居第一、第四和第五位;COD、氰化物、氨氮、石油類、二氧化硫和粉塵等主要污染物的排放量在全國工業行業中也名列前茅。特別是對於染料、農葯和精細化工等企業在生產過程中排放的污染物,目前污染治理技術還難以滿足現實需要。石油和化工行業的環境保護任務還十分艱巨。
據了解,環保部的成立將使我國對環境污染的事後追懲轉變為事前評估和預防,此舉必將有力地推動石油和化工行業創建綠色化工的步伐,全面推進清潔生產,大力發展循環經濟,努力做好節能減排。相信不遠的將來,神州大地必將「山更綠、水更清、天更藍」。
② 2005年諾貝爾化學獎授予三位在綠色化學領域有突出成就的科學家,綠色化學核心是實現零排放,而加成反應和
(1)重氮甲烷分子中,碳原子和氮原子之間的共用電子對是由氮原子一方提供的,重氮甲烷的分子結構為CH2-N≡N,
將共價鍵換成電子對,且最外邊的N原子含有一個孤電子對,所以其電子式為:.
③ 什麼是綠色化學
20世紀90年代初,化學家提出與傳統的「治理污染」觀念不同的「綠色化學」的觀念,它要求任何一個化學有關的活動(包括化學原料的使用、化學和化學工程以及最終產品)對人類的健康和環境都應該是友好的。綠色化學的理想在於不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物。從科學觀點看,綠色化學是化學科學基礎內容的更新;從環境觀點看,它強調從源頭上消除污染;從經濟觀點看,它提倡合理利用資源和能源,降低生產成本,這是符合可持續發展要求的。 綠色化學的基本原則: ①防治污染的產生優於治理產生的污染; ②原子經濟性(設計的合成方法應將反應過程中所用的材料,盡可能全部地轉化到最終產品中); ③只要可行,應盡量採用對人類和環境低毒或無毒的合成路線; ④設計的化學品應能保留其功效,降低其毒性; ⑤應盡可能避免使用輔助物質(如溶劑、分離試劑等),如使用也應是無毒的; ⑥應考慮到能源消耗對環境和經濟的影響,並應盡量少地使用能源(在常溫、常壓下進行); ⑦只要技術和經濟上可行,原料應是可再生的,而不是即將耗竭的; ⑧盡量避免不必要的衍生步驟(阻斷基團、保護和脫保護等); ⑨催化劑(盡可能好的選擇性)優於化學計量性試劑; ⑩化工產品在完成其使命後,應能降解為無害的物質,而不應殘留在環境中; 應進一步發展分析方法,使有害物質在生成前能夠進行即時在線跟蹤和控制; 在化學轉換過程中,所選用的物質和物質的形態盡可能地降低發生化學事故的可能性(包括泄漏、爆炸、火災等)。 上述12項綠色化學的原則,反映了近年來在綠色化學領域中所開展的多方面的研究工作內容,也指明了未來發展綠色化學的方向,目前逐漸為國際化學界所接受。 化學反應的「原子經濟性」(Atom economy)概念是綠色化學的核心內容之一,最早由美國斯坦福大學的B.M.Trost教授提出,他針對傳統上一般僅用經濟性來衡量化學工藝是否可行的做法,明確指出應該用一種新的標准來評估化學工藝過程,即選擇性和原子經濟性,原子經濟性考慮的是在化學反應中究竟有多少原料的原子進入到了產品之中,這一標准既要求盡可能地節約不可再生資源,又要求最大限度地減少廢棄物排放。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物,不產生副產物或廢物,實現廢物的「零排放」(Zero emission)。「原子經濟性」的概念目前也被普遍承認。B.M.Trost獲得1998年美國「總統綠色化學挑戰獎」的學術獎。 (2)綠色化學在行動 綠色化學作為未來化學工業發展的方向和基礎,越來越受到各國政府、企業和學術界的關注。例如,1995年在美國設立了「總統綠色化學挑戰獎」,旨在獎勵在創造性研究、開發和應用綠色化學基本原理方面取得傑出成就的個人、集體或組織。它共包括5個獎項:學術獎、中小企業獎、新合成路線獎、新工藝獎和安全化學品設計獎。 在1998年出版的《綠色化學的理論與實踐》一書是綠色化學的經典之作,其中詳細闡述了綠色化學的定義、原則、評估方法及發展趨勢。由英國皇家化學會主辦的國際性雜志《綠色化學》於1999年創刊,其內容涉及清潔化工生產技術的多方面研究成果、綜述和其他信息,並涵蓋了國際上通過化學品的應用或加工來減輕對環境影響的學術研究活動。 沿著一些美國綠色化學獎的頒獎軌跡,我們可以看出目前綠色化學工藝與技術研究的主要成果和趨勢: ①開發「原子經濟性」反應 近年來,開發原子經濟性反應已成為綠色化學研究的熱點之一。例如,環氧丙烷是生產聚氨酯塑料的重要原料,傳統上主要採用二步反應的氯醇法,不僅使用可能帶來危險的氯氣,而且還產生大量污染環境的含氯化鈣廢水,國內外均在開發催化氧化丙烯制環氧丙烷的原子經濟反應新方法。再如,EniChem公司採用鈦硅分子篩催化劑,將環己酮、氨、過氧化氫反應,可直接合成環己酮肟。對於已在工業上應用的原子經濟反應,也還需要從環境保護和技術經濟等方面繼續研究和改進。實現反應的高原子經濟性,就要通過開發新的反應途徑、用催化反應代替化學計量反應等手段,1997年的新合成路線獎的獲得者BCH公司的工作即是一個很好的例證。該公司開發了一種合成布洛芬的新工藝(布洛芬是一種廣泛使用的非類固醇類的鎮靜、止痛葯物),傳統生產工藝包括6步化學計量反應,原子的有效利用率低於40%,新工藝採用3步催化反應,原子的有效利用率達80%,如果再考慮副產物乙酸的回收利用,則原子利用率達到99%。 ②採用無毒、無害的原料 為了人類健康和環境安全,需要用無毒無害的原料代替有毒有害的原料生產所需的化工產品。例如,Monsanto公司以無毒無害的二乙醇胺為原料,經過催化脫氫,開發了安全生產氨基二乙酸鈉的工藝,改變了過去的以氨、甲醛和氫氰酸為原料的二步合成路線,並因此獲得了1996年美國總統綠色化學挑戰獎中的新合成路線獎。另外,國外還開發了由異丁烯生產甲基丙烯酸甲酯的新合成路線,取代了以丙酮和氫氰酸為原料的丙酮氰醇法。 ③採用無毒、無害的催化劑 目前烴類的烷基化反應一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸性催化劑,這些催化劑的共同缺點,是對設備的嚴重腐蝕、對人身的危害和產生廢渣、污染環境等。目前,國內外正從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料中大力開發烷基化的固體酸催化劑。例如,異丁烷與丁烯的烷基化是煉油工業中提供高辛烷值組分的一項重要工藝,目前主要使用氫氟酸或硫酸為催化劑,有些公司開發了一種負載型磺酸鹽/SiO2催化劑和固體酸催化的異丁烷/丁烯烷基化新工藝。 ④採用無毒、無害的溶劑、助劑 大量與化工生產相關的污染問題,不僅來源於原料和產品,而且來源於製造過程中使用的物質,最常見的是反應介質、配方和分離中所用的溶劑。當前廣泛使用的溶劑是揮發性有機化合物,使用過程中有的會破壞臭氧層,有的會危害人體健康,因此,需要限制這類溶劑的使用。採用無毒無害的溶劑代替揮發性有機化合物溶劑已成為綠色化學的重要研究方向。目前,最活躍的研究項目是開發超臨界流體,特別是超臨界二氧化碳作溶劑。1997年的學術獎授予North Carolina大學的J.M.DeSimone教授,獎勵他設計了一類表面活性劑,這種表面活性劑是親二氧化碳的物質,可以產生親二氧化碳和親溶質的兩性作用,從而使得二氧化碳可廣泛地作為溶劑使用以代替含鹵素的常規有機溶劑。 除採用超臨界溶劑外,還有研究水或近臨界水作為溶劑以及有機溶劑/水相界面反應。以水為介質的有機合成反應是環境友好合成反應的一個重要組成部分,水相中的有機反應,操作簡便、安全,沒有有機溶劑的易燃、易爆等問題,資源豐富、成本低、無污染。雖然水是潛在的環境友好的反應介質,但以水為介質必然引出許多新問題,如有機底物在水中的疏水作用,反應底物和試劑在水中的穩定性,水中大量存在的氫鍵對反應的影響,有可能改變反應的機理等,因此,水相有機合成反應的研究成為有機合成化學一個活躍的研究領域。2001年美國「總統綠色化學挑戰獎」的學術獎授予我國在美學者李朝軍教授,也表明水相有機反應的研究正在受到越來越多的關注。李朝軍教授在設計和發展水中和空氣中進行過渡金屬介入和催化有機反應方面取得了一系列引人矚目的創新成果,水相催化反應在葯物合成、精細化學品合成以及高聚物的合成等方面都有廣闊的應用前景,為傳統上只能在惰性氣體和有機溶劑中進行的有機合成反應開辟了嶄新的領域。 ⑤利用可再生的資源合成化學品 利用可再生的生物量(Biomass、生物原料)代替當前廣泛使用的不可再生的石油,是一個具有重大意義的長遠發展方向。將生物質轉化為動物飼料、工業化學品和燃料的技術是十分活躍的研究領域。美國的M.Holtzapple教授在這方面取得了傑出的成就,獲得了1996年的美國「總統綠色化學挑戰獎」的學術獎。 雖然,對於某些生物催化劑是否會導致污染還沒有明確的結論,但總的來說,生物轉化非常符合綠色化學的要求,具有高效、高選擇性和清潔生產的特點,反應產物單純,易分離純化,可避免使用貴金屬和有機溶劑,能源消耗低,可以合成一些化學方法難以合成的化合物。1996年美國總統綠色化學挑戰獎中的學術獎授予Taxas A & M大學M.Holtzapple教授,就是由於其開發了一系列技術,把廢生物質轉化成動物飼料、工業化學品和燃料。著名化學家Chi-Huey Wong以在酶促反應所取得的引人注目的創新成就獲得了2000年美國「總統綠色化學挑戰獎」。 ⑥環境友好產品 隨著環境保護成為現代社會的共識,社會越來越需要環境友好的產品,各國政府制定的標准,對產品在這方面的質量要求也不斷提高。例如,機動車燃料,隨著環境保護要求的日益嚴格,為了減小由汽車尾氣中一氧化碳以及烴類引發的臭氧破壞和光化學煙霧等空氣污染,美國政府逐步推廣使用新配方汽油,它要求限制汽油的蒸汽壓和苯的含量,還將逐步限制芳烴和烯烴含量,要求在汽油中加入含氧化合物(如甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚)。這種新配方汽油質量要求的提高,已推動了有關煉油技術的發展。再如,從1996年美國總統綠色化學挑戰獎的安全化學品設計獎,授予了Rohm&Haas公司,由於其開發成功一種環境友好的海洋生物防垢劑,用於阻止海洋船底污物的形成。中小企業獎授予了Donlar公司,因其開發了兩個高效工藝以生產熱聚天冬氨酸,它是一種代替丙烯酸的生物可降解產品。 (3)我國綠色化學的活動 我國在綠色化學方面的活動也逐漸活躍。1995年中國科學院化學部組織了《綠色化學與技術—推進化工生產可持續發展的途徑》院士咨詢活動,對國內外綠色化學的現狀與發展趨勢進行了大量調研,並結合國內情況,提出了發展綠色化學與技術、消滅和減少環境污染源的七條建議。1997年由國家自然科學基金委和中國石油化工總公司聯合資助的「九五」重大基礎研究項目《環境友好石油化工催化化學與化學反應工程》正式啟動,項目涉及我國石油化工的一些重要過程,即導向基礎性研究、技術可行性的初步探索和技術可行與經濟合理性的重點探索三個層次,開展採用無毒無害原料、催化劑和「原子經濟」反應等新技術的探索研究,為解決現有生產工藝存在的環境問題奠定基礎。同年,為實施科教興國戰略,實現到2010年以及21世紀中葉我國經濟、科技和社會發展的宏偉目標,確保科技自身發展能力不斷增強,迎接新世紀挑戰的迫切需要而制定的《國家重點基礎研究發展規劃》,也將綠色化學的基礎研究項目作為支持的重要方向之一。此外,一些大專院校也紛紛成立了專門的綠色化學研究機構。
④ 綠色化學是什麼意思
綠色化學技術是指將綠色化學的基本觀念應用於化學研究、化工制備以及化學品的利用等方面。
綠色化學的概念是20世紀90年代初提出的,與傳統的治理環境污染方法的根本區別就在於它是從源頭上減少甚至消除污染的產生。
傳統的有機反應,由於大量有機溶劑的使用,給人類的生態環境造成惡劣影響。隨著人類生活質量的提高及環保意識的增強,環境友好介質的綠色化學技術越來越受到人們的關注。中國科學院化學所傑出青年基金(B)獲得者李朝軍教授在設計和發展在水中和空氣中進行的過渡金屬介入和有機金屬催化的有機金屬催化的有機反應方面取得了一系列引人矚目、富於創新性的成果。水作為溶劑有以下優點:價廉易得,安全可靠(不會燃燒和爆炸),而且無毒。在有機反應中可省略反應物的保護和脫保護的合成步驟。通過簡單的相分離,即可得到產物。某些水相有機反應還有出人意料的化學選擇性,大大減少副產物的生成。在空氣中進行的有機金屬反應,可使小量的組合合成、大規模的制備及催化劑的回收再生變得非常簡便。水相催化的有機反應,在葯物合成、精細化學品合成、石油化學品和農業化學品的合成及高聚物和塑料的合成等方面有廣闊的應用前景。其創新性的研究為傳統上只能在惰性氣體和有機溶劑中進行的有機合成反應開辟了一個嶄新的領域。
傳統的化學工業給環境帶來的污染已十分嚴重,目前全世界每年產生的有害廢物達3億~4億噸,給環境造成危害,並威脅著人類的生存。化學工業能否生產出對環境無害的化學品?甚至開發出不產生廢物的工藝?有識之士提出了綠色化學的號召,並立即得到了全世界的積極響應。綠色化學的核心就是要利用化學原理從源頭消除污染。
綠色化學又稱環境友好化學,它的主要特點是:
1.充分利用資源和能源,採用無毒、無害的原料;2.在無毒、無害的條件下進行反應,以減少廢物向環境排放;3.提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現「零排放」;4.生產出有利於環境保護、社區安全和人體健康的環境友好的產品。
綠色化學給化學家提出了一項新的挑戰,國際上對此很重視。1996年,美國設立了「綠色化學挑戰獎」,以表彰那些在綠色化學領域中做出傑出成就的企業和科學家。綠色化學將使化學工業改變面貌,為子孫後代造福。
⑤ 環境保護與綠色化學
綠色化學主要是關於環境的化學。綠色化學的12項原則:
1.防止——防止產生廢棄物要比產生後再去處理和凈化好得多。
2.講原子經濟——應該設計這樣的合成程序,使反應過程中所用的物料能最大限度地進到終極產物中。
3.較少有危害性的合成反應出現——無論如何要使用可以行得通的方法,使得設計合成程序只選用或產出對人體或環境毒性很小最好無毒的物質。
4.設計要使所生成的化學產品是安全的——設計化學反應的生成物不僅具有所需的性能,還應具有最小的毒性。
5.溶劑和輔料是較安全的——盡量不同輔料(如溶劑或析出劑),當不得已使用時,盡可能應是無害的。
6.設計中能量的使用要講效率——盡可能降低化學過程所需能量,還應考慮對環境和經濟的效益。合成程序盡可能在大氣環境的溫度和壓強下進行。
7.用可以回收的原料——只要技術上、經濟上是可行的,原料應能回收而不是使之變壞。
8.盡量減少派生物——應盡可能避免或減少多餘的衍生反應(用於保護基團或取消保護和短暫改變物理、化學過程),因為進行這些步驟需添加一些反應物同時也會產生廢棄物。
9.催化作用——催化劑(盡可能是具選擇性的)比符合化學計量數的反應物更占優勢。
10.要設計降解——按設計生產的生成物,當其有效作用完成後,可以分解為無害的降解產物,在環境中不繼續存在。
11.防止污染進程能進行實時分析——需要不斷發展分析方法,在實時分析、進程中監測,特別是對形成危害物質的控制上。
12.特別是從化學反應的安全上防止事故發生——在化學過程中,反應物(包括其特定形態)的選擇應著眼於使包括釋放、爆炸、著火等化學事故的可能性降至最低。
⑥ 如何用綠色化學的觀點分析化學反應可以舉例
化學已經融於現代技術:學科的核心素養是學科的靈魂,我們不得不在學生時代使他們具備必要的化學學科素養。通過氮氣的結構分析、能量守恆等思想。要讓知識融於社會.教師要全面掌握化學學科核心素養體系,多數知識是死記硬背得來的,鍵能大。新課程的三維目標與化學核心素養是一脈相承的,放在電條件下N 和O 的化合反應等,衣食住行都離不開化學。我們要用科學知識提高生活質量,同時有更鮮美的教育特色,化學核心素養是未來發展不可缺少的因素。 3.高中化學學科核心素養體系的宗旨是培養現代中學生完美人格和終身學習能力、酸鹼鹽的化學性質,在必修2中涉及元素周期律的知識。所以對物質的微觀結構探析可以預測物質在特定條件下可能具有的性質和可能發生的變化。因此。 3.1.培養高中生具備一定的化學素養,體現了學科在社會生活中的價值觀,才能讓學生在大浪淘沙中鍛煉自己,只有服務於生活。這一過程體現的是我國教育從教書走向育人的歷程,環境應用中的綠色化學思想,「雙基」並不能完整展示化學體系、基礎實驗知識、落實立德樹人目標的基礎地位;學會用歸納演繹推理: 2。化學是一個宏觀辨識與微觀探析的過程,而不是用科學知識「造假」以降低生活質量。例如,了解核心素養體系與之前的「三維目標」的關系,變化是規律的核心,因材施教必須體現學科知識的深化過程,在不同的章節融入不同的學科能力,讓學生的認知發生飛躍就必須掌握屬於化學學科內在的規律,並在後面的金屬和非金屬元素及其化合物的學習中不斷發展和深化。化學知識是在社會生活中發展起來的學科,如化學的基本理論。為了有豐碩的成果。 2,培養他們具備相應的化學信息處理能力。高中化學學科核心素養體系由五個主要方面組成、物質的性質決定它可以具備的用途」內涵。於是在必修1中採用物質分類的方法培養學生對物質的共同的性質的認識,從元素周期表的位置分析氮元素具有較活潑的非金屬性;「三維目標」則在「雙基」的基礎上培養他們明確這是工業生成鹽酸的重要反應的價值取向。總之;化學學科中的質量守恆。正因為社會生活的需求,讓學生真正理解「物質的結構決定了其具有性質。如學習氯氣的性質時,但是氮氣卻是一種惰性較強的氣體,就可能凸顯出氮元素活潑的非金屬性的方面,所以不活潑.社會生活離不開化學。核心素養是在三維目標的基礎上發展壯大的.3,如元素的化合價,如氯氣和氫氣的混合氣體在受熱.3,物質的結構是微觀的。中學化學教材分為必修和選修兩個部分、二氧化碳氣體的制備等、由淺入深的過程,農民或在不同的季節種下不同的農作物,這正是化學的核心素養在社會發展中折射出來的巨大魅力,才能體現其真正的價值、比較分析判斷的學科基本方法等對概念做出甄別,造假制假、化學程序等方面探究化學知識的奧秘是未來才華貢獻人類的關鍵。因此,從不同角度對紛繁復雜的化學變化進行分類研究,發展到現在的核心素養,它具有三維目標的內涵,讓知識不斷豐富社會生活。為了更好地服務人類社會。 2,隨著新課改的推進,本文對如何培養學生的化學核心素養進行了闡述,在不同的時期使用不同的肥料。學生理解了反應特徵,存在N≡N共價鍵、氧氣,化學的核心價值觀在於終身學習和科學求實,工農業生產是化學應用的重要途徑,在平時的教學中必須貫穿核心價值觀的培養,服務於生活,更談不上學科素養: 化學教學 核心素養 社會生活 1,從而提升學生的化學邏輯思維素養、還是能量守恆無論是可逆反應還是自發反應,在教育過程中促使他們從更高的視野和境界上自我發展,這才是化學的核心素養,只不過是反應的條件苛刻罷了.4,不同階段學生應該掌握不同的知識,才能甄別生活中的真善美,隨之而來的是三維目標,明確了物質的性質。因此,無可替代,隨著課程改革的深化,在合作中學會交流,由教育部簽發的《教育部關於全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》明確提出「核心素養體系」的概念。無論是質量守恆.2,學生可以提煉出相關信息,就必須掌握其核心素養。 2、氫氣.中學化學知識具有由表及裡。學習也是如此,就知道N2作為保護氣體應該是常溫或低溫,只有搭建一定的化學信息素養的平台,要讓學生理解化學核心素養是作為一個生活在現代社會中的人不可缺失的一個方面.化學核心素養更多的是在思維能力層面上,提升人們的生活質量、光照等條件下產生爆炸,社會公認為是我國未來基礎教育改革的靈魂,從化學實驗或工業流程的安全的角度感悟.5。 2。關鍵詞.構建高中生的化學思維素養。 3,將「核心素養體系」放在深化課程改革,換句話說是教育「軟體」的逐步升級,學生最初對氮氣的認識來源於初中空氣的成分;部分人利用化學知識造福人類,在高考試題中是一個熱點問題、提升自己,凸顯了化學素養在中學教育過程中的重要地位。在2015年3月底。所以。如工業合成氨。化學學科的內在規律有很多,構建不了化學的知識體系.提升高中生的創新發展素養,同一知識也有不同的認識層面,這種化學的核心素養不容忽視,所以氮氣在特定的條件下仍然會發生相應的化學反應。然而氮元素畢竟是非金屬性較強的元素,化學核心素養越來越彰顯其服務於生活的魅力.在教育教學中培養學生的化學核心素養.1。周期律就是對金屬性和非金屬性的具體認識的一種化學思想,並作為未來發展不可缺少的因素.搭建高中生化學信息素養的平台.把握化學學科核心素養體系,決定了它所具有的性質。作為生活在現代社會中的人,能寫出相應的化學方程式即可、社會和環境之中。 2,學生對化學的認識僅僅停留在表面。部分人利用化學知識影響正常人們的生活環境。初入高中,不斷提升學生的綜合素質,讓學生在工藝流程,其目的是讓學生在已有知識基礎上學會用化學思維進行歸納和推理、合成路線。傳統教育強調的是化學的基礎知識與基本技能。只有掌握化學知識。 3、思維素養和信息素養等。一句典型的高考試題中的語言就是「化學無處不在」;作為「核心素養」需要學生對氯氣和氫氣的反應有「創新」認識,「雙基」要求的是理解該反應體現了氯氣的氧化性,培養學生的核心素養就必須加強教學的計劃性。又如學生掌握一定的化學基礎知識之後、電子守恆,並從微觀角度辯證地認識化學,逐步揭示各類變化的特徵和規律僅供參考,逐步形成積極向上的情感態度與價值觀,才能為我所用.2,高溫下就可能破壞N≡N共價鍵
⑦ 綠色化學的研究成果
1.開發原子經濟反應
Trost在1991年首先提出了原子經濟性(Atom economy 的概念,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子 中的原子百分之百地轉變成、產物,不生副產物或廢物。實現廢物的零排放(Zeroemission)。對於大宗基本有機原料的生產來說,選擇原子經濟反應十分重要。
近年來,開發新的原子經濟反應已成為綠色化學研究的熱點之一。國內外均在開發鈦硅分子篩上催化氧化丙烯制環氧丙烷的原子經濟新方法。此外, 針對鈦硅分子篩催化反應體系,開發降低鈦硅分子篩合成成本的技術,開發與反應匹配的工藝和反應器仍是今後努力的方向。
在已有的原於經濟反應如烯烴氫甲醯化反應中。雖然反應已經是理想的。但是原用的油溶性均相銠絡合催化劑與產品分離比較復雜,或者原用的鈷催 化劑運轉過程中仍有廢催化劑產生,因此對這類原子經濟反應的催化劑仍有改進的餘地。所以近年來開發水溶性均相絡合物催化劑已成為一個重要的研究領域。由於水溶性 均相絡合物催化劑與油相產品分離比較容易。再加以水為溶劑,避免了使用揮發性有機溶劑,所擬開發水溶性均相絡合催化劑也已成為國際上的研究熱點。除水溶性銠-膦 絡合物已成功用於丙烯氫甲醯化生產外,近年來水溶性銠-膦、釕-膦、鈀-膦絡合物在加氫二聚、選擇性加氫、C一C鍵偶聯等方面也已獲得重大進展,C6以上烯烴氨甲醯化 制備高碳醛、醇的兩相催化體系的新技術國外正在積極研究。以上可見,對於已在工業上應用的原子經濟反應。也還需要從環境保護和技術經濟等方面繼續研究。加以改進。
2.採用無毒、無害的原料
為使製得的中間體具有進一步轉化所需的官能團和反應性,在現有化工生產中仍使用劇毒的光氣和氫氰酸等作為原料。為了人類健康和社區安全。 需要用無毒無害的原料代替它們來生產所需的化工產品。
在代替劇毒的光氣作原料生產有機化工原料方面。Riley等報道了工業上已開發成功一種由胺類和二氧比碳生產異氰酸酯的新技術。在特殊的反應體系 中採用一氧化碳直接羰化有機胺生產異氰酸酯的工業化技術也由Manzer,;開發成功。Tundo報道了用二氧化碳代替光氣生產碳酸二甲酯的新方法。Komiya研究開發了在固態熔融的狀態下。採用雙酚A和碳酸二甲酯聚合生產聚碳酸酯的新技術。它取代了常規的光氣合成路線。並同時實現了兩個綠色化學目標。一是不使用有毒有害的原料,二是 由於反應在熔融狀態下進行。不使用作為溶劑的可疑的致癌物一甲基氯化物。
關於代替劇毒氫氰酸原料,Monsanto公司從無毒無害的二乙醇胺原料出發。經過催化脫氫。開發了安全生產氨基二乙酸鈉的工藝,改變了過去的擬氨、甲醛和氫氰酸為原料的二步合成路線。並因此獲得了1996年美國總統綠色化學挑戰獎中的變更合成路線獎。
3.採用無毒、無害的催化劑
目前烴類的烷基化反應一般使用氧氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑。這些液體催化劑共同缺點是,對設備的腐蝕嚴重、對人身危害和產生廢渣、 污染環境。為了保護環境。多年來國外正從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料中大力開發固體酸烷基化催化劑。其中採用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴他技術引人注 目,這種催化劑選擇性很高。乙苯重量收率超過99.6%。而且催化劑壽命長。還有一種生產線性烷基苯的固體酸催化劑替代了氫氟酸催化劑,改善了生產環境,已工業化。在 固體酸烷基化的研究中。還應進一步提高催化劑的選擇性。以降低產品中的雜質含量; 提高催化劑的穩定性。以延長運轉周期;降低原料中的苯烯比。以提高經濟效益。異丁烷與丁烯的烷基化是煉油工業中提供高辛烷值組分的一項重要工藝。近年新配方汽油的出現,限制汽油中芳烴和烯烴含量更增添了該工藝的重要性。目前這種工藝使用氫氟酸或硫酸為催化劑。
4.採用無毒、無害的溶劑
大量與化學品製造相關的污染問題不僅來源於原料和產品,而且源自在其製造過程中使用的物質。最常見的是在反應介質、分離和配方中所用的溶劑。 當前廣泛使用的溶劑是揮發性有機化合物(VOC)。其在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成。有的會引起水源污染。因此。需要限制這類溶劑的使用。採用無毒無害的溶劑代替揮發性有機化合物作溶劑已成為綠色化學的重要研究方向。
在無毒無害溶劑的研究中。最活躍的研究項目是開發超臨界流體(SCF)。特別是超臨界二氧化碳作溶劑。超臨界二氧化碳是指溫度和壓力均在其臨界點 (3llC、7477.7gkPa)以上的二氧化碳流體。它通常具有液體的密度。因而有常規液態溶劑的溶解度;在相同條件下。它又具有氣體的粘度,因而又具有很高的傳質速度。而且 由於具有很大的可壓縮性。流體的密度、溶劑溶解度和粘度等性能均可由壓力和溫度的變化來調節。超臨界二氧化碳的最大優點是無毒、不可燃、價廉等。
除採用超臨界溶劑外。還有研究水或近臨界水作為溶劑以及有機溶劑/水相界面反應。採用水作溶劑雖然能避免有機溶劑,但由於其溶解度有限,限制了 它的應用,而且還要注意廢水是否會造成污染。在有機溶劑/水相界面反應中。一般採用毒性較小的溶劑(甲苯)代替原有毒性較大的溶劑,如二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、醋酸等。採用無溶劑的固相反應也是避免使用揮發性溶劑的一個研究動向,如用微波來促進固、固相有機反應。
5.利用可再生的資源合成化學品
利用生物量(生物原料)(Biomass)代替當前廣泛使用的石油,是保護環境的一個長遠的發展方向。1996年美國總統綠色化學挑戰獎中的學術獎授予TaxaA大學M. Holtzapp教授,就是在於其開發了一系列技術。把廢生物質轉化成動物飼料、工業化學品和燃料。
物質主要由澱粉及紆維素等組成。前者易於轉化為葡萄糖,而後者則由於結晶及與木質素共生等原因,通過纖維素酶等轉比為葡萄糖,難度較大。Frost 報道以葡萄糖為原料,通過酶反應可製得己二酸、鄰苯二酚和對苯二酚等。尤其是不需要從傳統的苯開始採制運作為尼龍原料的己二酸取得了顯著進展。由於苯是已知的致癌物質,以經濟和技術上可行的方式,從合成大量的有機原料中去除苯是具有競爭力的綠色化學目標。
另外,Gfoss首創了利用生物或農業廢物如多糖類製造新型聚合物的工作。由於其同時解決了多個環保問題,因此引起人們的特別興趣。其優越性在於聚合物原料單體實現了無害化,生物催化轉化方法優於常規的聚合方法,Gross的聚合物還具有生物降解功能。
6.環境友好產品
在環境友好產品方面。從1996年美國總統綠色化學挑戰獎看,設計更安全化學品獎授予RohmHaas公司。由於其開發成功一種環境友好的海洋生物防垢劑。 小企業獎授予Donlar公司。 因其開發了兩個高效工藝以生產熱聚天冬氨酸,它是一種代替丙烯酸的可生物降解產品。
在環境友好機動車燃料方面,隨著環境保護要求的日益嚴格。1990年美國清潔空氣法(修正案)規定,逐步惟廣使用新配方汽油,減小由汽車尾氣中的一氧化碳以及烴類引發的臭氧和光化學煙霧等對空氣的污染。新配方汽油要求限制汽油的蒸汽壓、苯含量,還將逐步限制芳烴和烯烴含量。還要求在汽油中加入含氧化合物,比如甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚。這種新配方汽油的質量要求已推動了汽油的有關煉油技術的發展。
柴油是另一類重要的石油煉制產品。對環境友好柴油。美國要求硫含量不大於0.05%,芳烴含量不大於20%,同時十六烷值不低於40;瑞典對一些柴油要求更嚴。為達到上述目的,一是要有性能優異的深度加氫脫硫催化劑;二是要開發低壓的深度脫硫/芳烴飽和工藝。國外在這方面的研究已有進展。
此外,保護大氣臭氧層的氟氯烴代用品已在開始使用。防止「白色污染」的生物降解塑料也在使用。
⑧ 什麼是綠色化學
名稱解釋
按照美國《綠色化學》(GreenChemistry)雜志的定義,綠色化學是指:在製造和應用化學產品時應有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。而今天的綠色化學是指能夠保護環境的化學技術.它可通過使用自然能源,避免給環境造成負擔、避免排放有害物質.利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的製造和儲藏技術的開發,並考慮節能、節省資源、減少廢棄物排放量。 綠色化學又稱「環境無害化學」、「環境友好化學」、「清潔化學」,綠色化學是近十年才產生和發展起來的,是一個 「新化學嬰兒」。它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科,內容廣泛。綠色化學的最大特點是在始端就採用預防污染的科學手段,因而過程和終端均為零排放或零污染。世界上很多國家已把「化學的綠色化」作為新世紀化學進展的主要方向之一。
編輯本段提出背景
化學在為人類創造財富的同時,給人類也帶來了危難。而每一門科學的發展史上都充滿著探索與進步,由於科學中的不確定性,化學家在研究過程中不可避免地會合成出未知性質的化合物,只有通過經過長期應用和研究才能熟知其性質,這時新物質可能已經對環境或人類生活造成了影響。 傳統的化學工業給環境帶來的污染已十分嚴重,目前全世界每年產生的有害廢物達3億噸~4億噸,給環境造成危害,並威脅著人類的生存。嚴峻的現實使得各國必須尋找一條不破壞環境,不危害人類生存的可持續發展的道路。化學工業能否生產出對環境無害的化學品?甚至開發出不產生廢物的工藝?綠色化學的口號最早產生於化學工業非常發達的美國。1990年,美國通過了一個「防止污染行動」的法令。1991年後在,「綠色化學」由美國化學會(ACS)提出並成為美國環保署(EPA)的中心口號,並立即得到了全世界的積極響應。
編輯本段重要性
傳統的化學工業給環境帶來的污染已十分嚴重,目前全世界每年產生的有害廢物達3億噸~4億噸,給環境造成危害,並威脅著人類的生存。化學工業能否生產出對環境無害的化學品?甚至開發出不產生廢物的工藝?有識之士提出了綠色化學的號召,並立即得到了全世界的積極響應。綠色化學的核心就是要利用化學原理從源頭消除污染。 綠色化學給化學家提出了一項新的挑戰,國際上對此很重視。1996年,美國設立了「綠色化學挑戰獎」,以表彰那些在綠色化學領域中做出傑出成就的企業和科學家。綠色化學將使化學工業改變面貌,為子孫後代造福。 迄今為止,化學工業的絕大多數工藝都是20多年前開發的,當時的加工費用主要包括原材料、能耗和勞動力的費用。近年來,由於化學工業向大氣、 水和土壤等排放了大量有毒、有害的物質。以1993年為例,美國僅按365種有毒物質排放估算,化學工業的排放量為30億磅。因此,加工費用又增加了廢物控制、處理和埋放。環保監測、達標,事故責任賠償等費用。1992年,美國化學工業用於環保的費用為1150億美元,清理已污染地區花去7000億美元。1996年美國Dupont公司的化學品銷售總額為180億美元,環保費用為10億美元。所以,從環保、經濟和社會的要求看。化學工業不能再承擔使用和產生有毒有害物質的費用。需要大力研究與開發從源頭上減少和消除污染的綠色化學。 1990年美國頒布了污染防止法案。將污染防止確立為美國的國策。所謂污染防止就是使得廢物不再產生。不再有廢物處理的問題,綠色化學正是實現污染防止的基礎和重要工具。1995年4月美國副總統Gore宣布了國家環境技術戰略。其目標為:至2020年地球日時。將廢棄物減少40-50%,每套裝置消耗原材料減少20一 25%。1996年美國設立了總統綠色化學挑戰獎。這些政府行為都極大的促進了綠色化學的蓬勃發展。另外。日本也制定了新陽光計劃。在環境技術的研究與開發領域。確 定了環境無害製造技術、減少環境污染技術和二氧化碳固定與利用技術等綠色化學的內容。總之,綠色化學的研究已成為國外企業、政府和學術界的重要研究與開發萬向。 這對我國既是嚴峻的挑戰,也是難得的發展機遇。
編輯本段主要特點
綠色化學又稱環境友好化學,它的主要特點是: 1.充分利用資源和能源,採用無毒、無害的原料; 2.在無毒、無害的條件下進行反應,以減少廢物向環境排放; 3.提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現「零排放」; 4.生產出有利於環境保護、社區安全和人體健康的環境友好的產品。
編輯本段研究情況
核心
利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。 綠色化學國際雜志(green chemistry)
按照綠色化學的原則、最理想的化工生產方式是: 反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。
性質
(1)充分利用資源和能源,採用無毒、無害的原料; (2)在無毒、無害的條件下進行反應,以減少向環境排放廢物; (3)提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現「零排放」; (4)生產出有利於環境保護、社區安全和人體健康的環境友好的產品。 綠色化學給化學家提出了一項新的挑戰,國際上對此很重視。1996年,美國設立了「綠色化學挑戰獎」,以表彰那些在綠色化學領域中做出傑出成就的企業和科學家。綠色化學將使化學工業改變面貌,為子孫後代造福。
原則
綠色化學的研究者們總結出了綠色化學的12條原則,這些原則可作為實驗化學家開發和評估一條合成路線、一個生產過程、一個化合物是不是綠色的指導方針和標准。 ●防止污染優於污染形成後處理。 ●設計合成方法時應最大限度地使所用的全部材料均轉化到最終產品中。 ●盡可能使反應中使用和生成的物質對人類和環境無毒或毒性很小。 ●設計化學產品時應盡量保持其功效而降低其毒性。 ●盡量不用輔助劑,需要使用時應採用無毒物質。 ●能量使用應最小,並應考慮其對環境和經濟的影響,合成方法應在常溫、常壓下操作。 ●最大限度地使用可更新原料。 ●盡量避免不必要的衍生步驟。 ●催化試劑優於化學計量試劑。 ●化學品應設計成使用後容易降解為無害物質的類型。 ●分析方法應能真正實現在線監測,在有害物質形成前加以控制。 ●化工生產過程中各種物質的選擇與使用,應使化學事故的隱患最小。
途徑
(1)開發綠色實驗。如實驗室用H2O2分解制O2代替KClO3分解法,實現了原料和反應過程的綠色化。 (2)防止實驗過程中尾氣、廢物等環境的污染,實驗中有危害性氣體產生時要加強尾氣吸收,對實驗產物盡可能再利用等。 (3)在保證實驗效果的前提下,盡量減少實驗試劑的用量,使實驗小型化、微型化。 (4)對於危險或反映條件苛刻,污染嚴重或儀器、試劑價格昂貴的實驗,可採用計算機模擬化學實驗或觀看實驗錄像等辦法。 (5)妥善處置實驗產生的廢物,防止環境污染。
編輯本段研究成果
1。開發"原子經濟"反應 Trost在l991年首先提出了原子經濟性(Atom economy 的概念,即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子 中的原子百分之百地轉變成、產物,不生副產物或廢物。實現廢物的"零排放"(Zeroemission)。對於大宗基本有機原料的生產來說,選擇原子經濟反應十分重要。 近年來,開發新的原子經濟反應已成為綠色化學研究的熱點之一。國內外均在開發鈦硅分子篩上催化氧化丙烯制環氧丙烷的原子經濟新方法。此外, 針對鈦硅分子篩催化反應體系,開發降低鈦硅分子篩合成成本的技術,開發與反應匹配的工藝和反應器仍是今後努力的方向。 在已有的原於經濟反應如烯烴氫甲醯化反應中。雖然反應已經是理想的。但是原用的油溶性均相銠絡合催化劑與產品分離比較復雜,或者原用的鈷催 化劑運轉過程中仍有廢催化劑產生,因此對這類原子經濟反應的催化劑仍有改進的餘地。所以近年來開發水溶性均相絡合物催化劑已成為一個重要的研 示意圖
究領域。由於水溶性 均相絡合物催化劑與油相產品分離比較容易。再加以水為溶劑,避免了使用揮發性有機溶劑,所擬開發水溶性均相絡合催化劑也已成為國際上的研究熱點。除水溶性銠-膦 絡合物已成功用於丙烯氫甲醯化生產外,近年來水溶性銠-膦、釕-膦、鈀-膦絡合物在加氫二聚、選擇性加氫、C一C鍵偶聯等方面也已獲得重大進展,C6以上烯烴氨甲醯化 制備高碳醛、醇的兩相催化體系的新技術國外正在積極研究。以上可見,對於已在工業上應用的原子經濟反應。也還需要從環境保護和技術經濟等方面繼續研究。加以改進。 2.採用無毒、無害的原料 為使製得的中間體具有進一步轉化所需的官能團和反應性,在現有化工生產中仍使用劇毒的光氣和氫氰酸等作為原料。為了人類健康和社區安全。 需要用無毒無害的原料代替它們來生產所需的化工產品。 在代替劇毒的光氣作原料生產有機化工原料方面。Riley等報道了工業上已開發成功一種由胺類和二氧比碳生產異氰酸酯的新技術。在特殊的反應體系 中採用一氧化碳直接羰化有機胺生產異氰酸酯的工業化技術也由Manzer,;開發成功。Tundo報道了用二氧化碳代替光氣生產碳酸二甲酯的新方法。Komiya研究開發了在固態 熔融的狀態下。採用雙酚A和碳酸二甲酯聚合生產聚碳酸酯的新技術。它取代了常規的光氣合成路線。並同時實現了兩個綠色化學目標。一是不使用有毒有害的原料,二是 由於反應在熔融狀態下進行。不使用作為溶劑的可疑的致癌物一甲基氯化物。 關於代替劇毒氫氰酸原料,Monsanto公司從無毒無害的二乙醇胺原料出發。經過催化蛻氫。開發了安全生產氨基二乙酸鈉的工藝,改變了過去的擬氨、 甲醛和氫氰酸為原料的二步合成路線。並因此獲得了1996年美國總統綠色化學挑戰獎中的變更合成路線獎。 3.採用無毒。無害的催化劑 目前烴類的烷基他反應一般使用氧氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑。這些液體催化劑共同缺點是,對設備的腐蝕嚴重、對人身危害和產生廢渣、 污染環境。為了保護環境。多年來國外正從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料中大力開發固體酸烷基化催化劑。其中採用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴他技術引人注 目,這種催化劑選擇性很高。乙苯重量收率超過99.6%。而且催化劑壽命長。還有一種生產線性烷基苯的固體酸催化劑替代了氫氟酸催化劑,改善了生產環境,已工業化。在 固體酸烷基化的研究中。還應進一步提高催化劑的選擇性。以降低產品中的雜質含量; 提高催化劑的穩定性。以延長運轉周期;降低原料中的苯烯比。以提高經濟效益。異丁 烷與丁烯的烷基化是煉油工業中提供高辛烷值組分的一項重要工藝。近年新配方汽油的出現,限制汽油中芳烴和烯烴含量更增添了該工藝的重要性。目前這種工藝使用氫氟酸或硫酸為催化劑。 4、採用無毒、無害的溶劑 大量的與化學品製造相關的污染問題不僅來源於原料和產品,而且源自在其製造過程中使用的物質。最常見的是在反應介質、分離和配方中所用的溶劑。 當前廣泛使用的溶劑是揮發性有機化合物(VOC)。其在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成。有的會引起水源污染。因此。需要限制這類溶劑的使用。採用無毒無害的溶劑 代替揮發性有機化合物作溶劑已成為綠色化學的重要研究方向。 在無毒無害溶劑的研究中。最活躍的研究項目是開發超臨界流體(SCF)。特別是超臨界二氧化碳作溶劑。超臨界二氧化碳是指溫度和壓力均在其臨界點 (3llC、7477.7gkPa)以上的二氧化碳流體。它通常具有液體的密度。因而有常規液態溶劑的溶解度;在相同條件下。它又具有氣體的粘度,因而又具有很高的傳質速度。而且。 由於具有很大的可壓縮性。流體的密度、溶劑溶解度和粘度等性能均可由壓力和溫度的變化來調節。超臨界二氧化碳的最大優點是無毒、不可燃、價廉等。 除採用超臨界溶劑外。還有研究水或近臨界水作為溶劑以及有機溶劑/水相界面反應。採用水作溶劑雖然能避免有機溶劑,但由於其溶解度有限,限制了 它的應用,而且還要注意廢水是否會造成污染。在有機溶劑/水相界面反應中。一般採用毒性較小的溶劑(甲苯)代替原有毒性較大的溶劑,如二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、醋 酸等。採用無溶劑的固相反應也是避免使用揮發性溶劑的一個研究動向,如用微波來促進固、固相有機反應。 5、利用可再生的資源合成化學品 利用生物量(生物原料)(Biomass)代替當前廣泛使用的石油,是保護環境的一個長遠的發展方向。1996年美國總統綠色化學挑戰獎中的學術獎授予TaxaA大學M. Holtzapp教授,就是南於其開發了一系列技術。把廢生物質轉化成動物飼料、工業化學品和然料。 物質主要由澱粉及紆維素等組成。前者易於轉化為葡萄糖。而後者則由於結晶及與木質素共生等原因,通過纖維素酶等轉比為葡萄糖。難度較大。Frost 報道以葡萄糖為原料,通過酶反哎可制礙己二酸、鄰苯二酚和對苯二酚等。尤其是不需要從傳統的苯訐始採制運作為尼龍原料的己二酸取得了顯著進展。由於苯是已知的治癌 韌質,以經濟和技術上可行的方式,從合成大量的有機原料中取除苯是具有競爭力的綠色化學目標。 另外,Gfoss首創了利用生物或農業廢物如多糖類製造新型聚合物的工作。由於其同時解決了多個環保問題,因此引起人們的特別興趣。具優越性在於聚 合物原料單體實現了無害化;生物催化轉化方法優於常規的聚合萬法@Gross的聚合物還具有生物降解功能。 6,環境友好產品 在環境友好產品方面。從1996年美國總統綠色化學挑戰獎看,設計更安全他學品獎授予RohmHaas公司。由於其開發成功一種環境友好的海洋生物防垢劑。 小企業獎授予Donlar公司。 因其開發了兩個高效工藝以生產熱聚天冬氨酸,它是一種代替丙烯酸的可生物降解產品。 在環境友好機動車燃料方面,隨著環境保護要求的日益嚴格。1990年美國清潔空氣法(修正案)規定,逐步惟廣使用新配方汽油,減小由汽車尾氣中的一 氧化碳以及烴類引發的臭氧和光化學煙霧等對空氣的污染。新配方汽油要求限制汽油的蒸汽壓、苯含量,還將逐步限制芳烴和烯烴含量。還要求在汽油中加入含氧化合物,比 如甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚。這種新配萬汽油的質量要求已推動了汽油的有關煉油技術的發展。 柴油是另一類重要的石油煉制產品。對環境友好柴油。美國要求硫含量不大於0.05%,芳烴含量不大於20%,同時十六烷值不低於40;瑞典對一些柴 油要求更嚴。為達到上述目的,一是要有性能優異的深度加氫脫硫催化劑;二是要開發低壓的深度脫硫/芳烴飽和工藝。國外在這方面的研究已有進展。 此外。保護大氣臭氧層的氟氯烴代用品已在開始使用。防止「白色污染」的生物降解塑料也在使用。
編輯本段清潔生產
綠色化學是設計沒有或只有盡可能小的對環境產生負面影響的,並在技術上、經濟上可行的化學品和化學過程的科學。事實上,沒有一種化學物質是完全良性的,因此,化學品及其生產過程或多或少會對人類產生負面影響,綠色化學的目的是用化學方法在化學過程中預防污染。 由於綠色化學的重要性,1995年,美國設立了「總統綠色化學挑戰獎」,以表彰在綠色化學化工領域的研究和開發中有重大突破和成就的個人和單位。 綠色化學的發展還可能將傳統的化學研究和化工生產從「粗放型」轉變為「集約型」,充分地利用每個原料的原子,做到物盡其用。 要發展綠色化學意味著要從過去的污染環境的化工生產轉變為安全的、清潔的生產。 清潔生產的重點在於: ①設計比現有產品的毒性更低或更安全的化學品,以防止意外事故的發生; ②設計新的更安全的、對環境良性的合成路線,例如盡量利用分子機器型催化劑、仿生合成等,使用無害和可再生的原材料; ③設計新的反應條件,減少廢棄物的產生和排放,以降低對人類健康和環境產生的危害。 在現今社會中,一提起「化學」,很多人都要緊皺雙眉,因為他們都認為「化學」是引起環境污染的源泉。其實,這完全是因為對「化學」這門科學缺乏全面認識而造成的一種誤解,只要你留心地觀察和仔細地思考一下,在我們的衣食住行以及戰勝疾病等方面,樣樣都離不開化學家的幫助,可以毫不誇張地說,人類的生活離不開化學的發展。 誠然,化學品和化工生產造成了環境污染,但是,「解鈴還需系鈴人」,相信化學家能夠利用提倡綠色化學和綠色生產以及防止污染、治理污染的方法來消除環境污染,成為環境的朋友。
編輯本段中國發展
中國在綠色化學方面的活動也逐漸活躍。 1995年,中國科學院化學部確定了《綠色化學與技術》的院士咨詢課題。 1996年,召開了「工業生產中 綠色化學與技術」研討會,並出版了《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》。 1997年,國家自然科學基金委員會與中國石油化工集團公司聯合立項資助了「九五重大基礎研究項目」「環境友好石油化工催化化學與化學反應工程」;中國科技大學綠色科技與開發中心在該校舉行了專題討論會,並出版了《當前綠色科技中的一些重大問題》論文集;香山科學會議以「可持續發展問題對科學的挑戰---綠色化學」為主題召開了第72次學術討論會。 1998年,在合肥舉辦了第一屆國際綠色化學高級研討會;《化學進展》雜志出版了《綠色化學與技術》專輯;四川聯合大學也成立了綠色化學與技術研究中心。 上述活動已推動了我國綠色化學的發展。
⑨ 綠色化學對社會的影響是什麼對社會有什麼作用
綠色化學是一門具有明確的社會需求和科學目標的新興交叉學科。綠色化學具有豐富的內涵,並與生物學、物理學、計算機科學、材料科學和地學等學科有密切的聯系。綠色化學的實施,需要上述學科的知識做基礎並帶動這些學科的發展。從科學觀點認識,綠色化學是對傳統化學思維方式的更新和發展;從環境觀點認識,它是從源頭上消除污染;從經濟觀點認識,它是合理利用資源和能源,降低生產成本,符合經濟可持續發展的要求。
綠色化學又稱環境無害化學或環境友好化學,它從源頭上避免和消除對生態環境有毒有害的原料、催化劑、溶劑和試劑的使用和產物、副產物的產生,力求使化學反應具有「原子經濟」性,實現廢物的「零排放」。因此,綠色化學是發展生態經濟和工業的關鍵,是實現可持續發展戰略的重要組成部分。
發展綠色化學的核心科學問題是研究新反應體系,其中包括新合成方法和路線,尋求新的化學原料包括可再生的生物質資源,探索新反應條件如超臨界流體、環境無害的介質以及設計和研製環境友好產品。
綠色化學與環境治理是完全不同的概念。環境的治理是對已被污染的環境進行治理,使之恢復到被污染前的面目,而綠色化學則是從源頭上阻止污染物生成的新策略,即所謂污染預防。既然沒有污染物的使用、生成和排放,也就沒有環境被污染的問題。因此,只有通過綠色化學的途徑,從科學研究出發發展環境友好化學、綠色化工技術,才能解決環境污染與經濟可持續發展的矛盾。
(1)綠色化學的歷史發展與現狀
綠色化學是當今國際化學學科研究的前沿。1990年美國頒布污染防治法案,並確立其為國策,推動了綠色化學在美國的迅速興起和發展。1996年,美國政府設立的「總統綠色化學挑戰獎」,獎勵在利用化學原理從根本上減少化學污染方面的成就。1997年由美國國家實驗室、大學和企業聯合成立了綠色化學院;美國化學會成立了「綠色化學研究所」。日本制定了環境無害製造技術等以綠色化學為內容的「新陽光計劃」。歐洲、拉美地區也紛紛制定了綠色化學與技術的科研計劃。有關綠色化學的國際學術會議不斷增加,展示了綠色化學的最新研究成果,受到學術界的高度重視。美國每年有以綠色化學為主題的哥登會議(Gordon Conference)。1999年綠色化學的Gordon Conference在英國牛津召開,同時出版了《綠色化學:理論與應用》專集;同年英國皇家化學會創辦了綠色化學(Green Chemistry)國際性化學期刊,旋即在歐洲掀起了綠色化學的浪潮。總之,綠色化學與技術已經成為世界各國政府、企業和學術界所關注的重要研究與發展方向。
我國對綠色化學這一新興學科的研究也十分重視。1995年中國科學院化學部確定了「綠色化學與技術——推動化工生產可持續發展的途徑」的院士咨詢課題,1997年國家自然科學基金委員會與中國石油化工集團公司聯合資助了「環境友好石油化工催化化學與化學反應工程」重大基礎研究項目,自1998年開始舉辦了國際綠色化學高級研討會,推動了我國綠色化學的發展。以後每年舉行一次, 2001年在山東省召開了第四屆國際綠色化學高級研討會。
(2)綠色化學的發展預測
作為一門新興的多學科交叉滲透的科學,綠色化學已成為當前化學研究的熱點和前沿,是21世紀化學發展的重要方向。未來十年綠色化學主要研究的問題(又稱12項原則)是:
1) 從源頭上制止污染,而不是在末端治理污染;
2) 合成方法應具有「原子經濟性」,即盡量使參加過程的原子都進入最終產物;
3) 在合成方法中盡量不使用和不產生對人類健康和環境有毒有害的物質;
4) 設計具有高使用效益低環境毒性的化學品;
5) 盡量不使用溶劑等輔助物質,不得已使用時它們必須是無害的;
6) 生產過程應該在溫和的溫度和壓力下進行,而且能耗應最低;
7) 盡量採用可再生的原料,特別是用生物質代替石油和煤等礦物原料;
8) 盡量減少副產品;
9) 使用高選擇性的催化劑;
10) 化學產品在使用完後應能降解成無害的物質,並且能進入自然生態循環;
11) 發展適時分析技術以便監控有害物質的形成;
l2) 選擇參加化學進程的物質,盡量減少發生意外事故的風險。
⑩ 綠色化學有哪些主要內容
綠色化學涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等。綠色化學倡導使用和生產化學技術和方法,減少或停止使用和生產對人類健康、社區安全和生態環境有害的原材料、催化劑、溶劑和試劑、產品和副產品。
但隨著學科的發展。它本身在不斷的發展變化中逐漸趨向於實際應用,它的發展與化學密切相關。綠色化學的理想是在生產源頭消除污染,使整個合成和生產過程對環境友好,停止使用有毒和有害物質,產生廢物,並處理廢物。
這是消除污染的根本措施。由於採用了科學的手段來防止污染的開始,過程和終點都是零排放或零污染。
(10)綠色化學的成果擴展閱讀:
綠色化學從三廢控制等級來說,它屬於防污的優先順序,表明反污染工作由被動轉向主動,因此與傳統的末端處理相比具有更深遠的意義。
但是,要真正實現 廢物的「零排放」是非常困難,目前「原子經濟」反應的結果與綠色目標仍有相當大的差距。美國非常重視綠色化學技術,並設立了總統綠色化學挑戰獎。在產率得到提高、工人安全得到改善的同時,新過程還減少了廢物 的排放、溶劑的使用以及對純化設備的需求。