第三章-安全无毒化学品的设计原理和方法

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绿色化学复习

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填空题

1、环境因子仅仅体现了废物与目标产物的相对比例,废物排放到环境中后,其对环境的影响和污染程度还与相应废物的性质以及废物在环境中的毒性行为有关。

2、分子机器是指在生命过程中,最需要高度的选择性和原子经济性,在生物体内进行的化学反应都是以酶作为催化剂的。这些酶催化的反应通常都是高度专一、高选择性和原子经济的。因此,这种酶催化剂被称为分子机器,其大小以纳米计。

3、在生产商用亲电性物质时,不把产品直接做成亲电性的成品,而采用一些掩蔽剂把亲电基团掩蔽起来,使用时再用适当的试剂去掉掩蔽剂,使需要的亲电物质现场生成,这种方法称为掩蔽法。这样,就减少了该产品在生产、运输和保存过程中的危险性。

4、化工过程强化是近年来发展起来的一个新兴研究领域。它包括发展新设备和新技术,这些新设备和新技术与现行设备和技术相比,使反应体积变得更小,过程变得更清洁,能量的利用更为有效的任何化学工程的进步都可认为是化工过程强化。化工过程强化可以通过设备改进来实现,也可以通过方法的改进来实现。

5、在水溶液及土壤环境中,有机物的降解机理主要是生物降解,这也是现代污水处理厂水处理的理论基础。因此,通过分子设计不仅可增大化学品的安全性,同时也可增大产生的污物的可处理性。

6、大部分对水生生物有毒的化学品都是通过麻醉作用而使水生生物中毒的。特征致命化学品均有其特殊机理,其分子通常能与细胞大分子反应,从而产生除麻醉作用模式以外的其他毒性,称为特征的毒效模式。

7、绿色化学致力于研究经济技术上可行的、以环境不产生污染的、对人类无害的化学品的设计、制造和使用;研究经济技术上可行的、对环境不产生污染的、对人类无害的化学过程的设计和应用。

绿色化学-总复习..

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氢型和脱阳离子型分子筛
交换 Na+ NH4+ H型 -H2O 脱阳离子型
NaY
NH4Y
B 酸中心
室温
600-650 K
HY
脱 阳 离 子 型 碱中心
770 K
HY
L 酸中心
吡啶吸附IR实验:
HY: 3640 cm-1(表面OH伸缩振动带) 1540 cm-1(B酸中心) 脱阳离子分子筛:1450 cm-1 (L酸中心)
5、几种常见反应的原子经济性
1. 化合反应
4. 取代反应
2. 加成反应
5. 消除反应
3. 重排反应
6、提高化学反应原子经济性的途径
1:开发新型催化剂
3:采用新的合成原料
2:简化合成步骤
5. 绿色化学的研究内容 17
♣ ♣ ♣ ♣ ♣
设计安全有效的目标分子 寻找安全有效的反应原料 寻找安全有效的合成路线 寻找新的转化方法 寻找安全有效的反应条件
考试时间:6月11日(周二) 8:00~9:40
题型:名词解释、简答、 计算、 问答题。
总复习
第一章 绪论
一、环境危机促进了绿色化学的产生
1、温室气体大量排放导致全球变暖 2、臭氧层破坏 3、生物多样性减少 4、酸雨成灾
(PH值<5.6的雨水就称为酸雨)
6、土地沙漠化 7、大气污染 8、淡水资源污染 9、海洋污染

绿色化学答案

绿色化学答案

思考题

第一章3

1、21世纪人类面临的4大问题是什么?

2、人类面临的几大环境问题及其原因是什么?

3、绿色化学定义的5个内涵是什么?

4、绿色化学的内涵-5个R是什么?

5、原子经济性是什么?

6、绿色化学的5大任务是什么?

7、绿色化学十二原则-Anastas原则的内容是什么?

第二章4

1、简述化学工业与现代社会的关系。

2、化学工业的发展历史阶段及内涵。

3、环境友好的化学技术的含义是什么?

4、生物质化工转化的主要内涵。

5、纤维素制乙醇的主要过程和技术难点。

6、简述催化技术的特点。

7、催化技术的进展主要在哪几个方面?

第三章5

1、设计安全无毒化学品的一般原则是什么?

2、设计安全无毒化学品的外部和内部效应原则是什么?

3、设计安全无毒化学品的外部效应原则主要包括哪几个方面?

4、设计安全无毒化学品的内部效应原则主要包括哪几个方面?

5、设计安全有效化学品的方法主要有哪几种?

6、化学品的致毒途径和根源。

7、化学品的吸收、分散和代谢。

8、含有那些化学结构的物质毒性较大?

9、等电排置换设计。

第四章 9

1、硅-碳等电排置换法设计安全无毒化学品的原理是什么?

2、设计可生物降解的化学品的重要性。

3、生物降解的细菌基础是什么?

4、不易生物降解的化学结构有哪些?

5、水生生物毒性定量构效关系构筑的常用物理性质有哪些?

6、影响水生生物毒性的物理和化学因素有哪些?

7、表面活性剂对水体和水生生物的危害?如何防止?

第六章11

1、绿色化学反应举例。

2、亚氨基二乙酸钠合成的新路线。

3、环氧丙烷生产方法有哪几种?各有何优缺点?

4、合成己二酸和邻苯二酚的传统方法和新方法的原理和优缺点?

第三章绿色化工GreenChemistry

第三章绿色化工GreenChemistry
第三章 绿色化工
(Green Chemistry)
1
化学对人类贡献
领域
生物 医药
化工 化肥 农药
年代 1928年 1953年 1913年
1941年
主要成就
作用
发现第一个抗生素: 减轻疼痛
青霉素
预防疾病
发现DNA双螺旋结构 保健益寿
合成氨化肥的生产
主要杀虫剂DDT 进 入市场增产粮食、蔬

减轻人口 增长、对 食品需求
总之,绿色化工是用化学的技术和方法去减少或消灭 对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、溶剂 和试剂、催化剂、产物、副产物、产品等的产生和使14
特点
(1)采用无毒、无害的原料; (2)在无毒无害的反应条件下进行; (3)具有“原子经济性”,即反应具有高选
择 性,极少副产品,甚至实现零排放; (4)产品应是环境友好的。 (5)满足“物美价廉”的传统标准
(3)20世纪九十年代以后——污染预防为主,末端治 理为辅时期
12
绿色化工的提出 绿色化学——改变现有化学化工生产的技术路线, 实现从“先污染,后治理”向“从源头上根除 污染”的转变。
“绿色化学”的目标——要求任何一个化学的活 动,包括使用的原料、化学和化工过程、以及最 终产品,对人类的健康和环境都应该是友好的。
磷石膏 碱渣 煤渣 铬渣 硼镁渣 提取化工产品后的矿物

绿色化学

绿色化学

第一章

1、简答:温室效应及其与化学的相关性;核冬天;光化学烟雾及其化学本质;生物多样型

答:全球气候变暖是大气中温室气体浓度升高引起的。这些温室气体又是人类在寻找食物、生活用品及供热取暖等满足基本生活要求的过程中,以及工业生产活动过程中排放到大气中的。温室气体主要有CO2、NO X、CH4、卤代烃等。

核冬天:有限的核战争所产生的烟尘会导致地球冷却的假设,被称为“核冬天”。

光化学烟雾主要就是氮氧化合物与烃类物质在紫外线照射下,经过一系列复杂反应后形成的一种大气污染现象。氮氧化物是光化学烟雾引发的主要元凶:NO2→NO+O;O+C X H Y→C X H Y O;C X H Y O+O2→C X H Y O3;

C X H Y O3+C M H N→RCHO+R’COR2;O+O2→O3。生物多样性是指地球上所有生物——植物、动物和微生物及其他物质构成的综合体。它包括遗传的多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。

2、为什么说化学是一门中心的、实用的、创造性的学科

答:化学的原理和方法以及化学反应方面的研究目前仍在主导其他学科;它在开发天然资源以满足人类的生活需要方面作出了巨大贡献。基于化学的产业,利用天然资源制取大量的化肥、农药、农膜、塑料、钢铁、水泥等产品和材料,并生产大量的合成纤维和橡胶等以弥补农业、林业的不足;能源的开发利用,新材料的开发利用,医药卫生等均离不开化学。可以说,人类的衣、食、住、行、用及保持健康等无一项可以离开化学,化学在这些领域中直接或间接地发挥着不可替代的作用。

化工安全工程学CH3化学危险物质的原理与安全

化工安全工程学CH3化学危险物质的原理与安全

危险化学品对环境的主要危害

(1) 对大气的危害 ① 破坏臭氧层 ② 导致温室效应 ③ 引起酸雨 ④ 形成光化学烟雾:伦敦型烟雾 (2) 对土壤的危害 (3) 对水体的污染 (4) 对人体的危害 ① 急性危害 ② 慢性危害 ③ 远期危害
·洛杉矶型烟雾
水体中的污染物分类 无机无毒物、无机有毒物、有机无毒物和有 机有毒物。 ① 植物营养物污染的危害 ② 重金属、农药、挥发酚类、氧化物、砷化 合物等污染物可在水中生物体内富集,造成 其损害、死亡、破坏生态环境。 ③ 石油类污染可导致鱼类、水生生物死亡, 还可引起水上火灾。
3.2.2.4 易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品
·易燃固体: ·自燃物品: ·遇湿易燃物品: 易燃固体主要特性如下: ① 易燃性 ② 可分散性与氧化性 ③ 热分解性 ④ 对撞击、摩擦的敏感性 ⑤ 毒害性


可自燃物质 凡是不需要明火作用,与空气接触或空气中的水分 接触即能进行放热的氧化或水解反应,当温度升到 自燃点就会发生自行燃烧,这类物质称为自燃性物 质。 以自燃的难易程度(即自燃点的高低)及危险性的大 小,自燃性物质分为一级自然性物质、二级自然性 物质两级。
3.2.2.1 爆炸品

指在外界作用下(如受热、受摩擦、撞击 等),能发生剧烈的化学反应,瞬时产生大 量的气体和热量,使周围压力急骤上升,发 生爆炸,对周围环境造成破坏的物品,也包 括无整体爆炸危险,但具有燃烧、抛射及较 小爆炸危险的物品。

安徽理工大学+化工安全+习题答案+考试重点

安徽理工大学+化工安全+习题答案+考试重点

本答案为2020年《化工安全》习题答案及考试重点内容参考题型:

名词解释

填空题

简答题

计算题

论述题

第一章绪论

第二章物质性质、物化原理与安全

第三章化工厂设计和操作安全

第四章防火防爆安全技术

第五章职业毒害与防毒措施

第六章压力容器和机电设备安全

第七章工业腐蚀与预防措施

第八章普通工业安全卫生

第九章系统安全分析与评价

目录

序 (1)

第一章绪论 (4)

1-1 化学工业过程包括哪些内容? (4)

1-2 美国保险协会把化学工业危险因素归纳为哪九个类型?请分析化学工业和石油工业的危险因素区别是什么? (4)

1-3 简述化工装置五个等级的紧急状态。 (5)

第二章物质性质、物化原理与安全 (5)

2-1根据中华人民共和国国家标准《常用危险化学品的分类及标志》,危险化学 (5)

2-2 简述化学物质三个类别的危险。 (6)

2-3 毒性物质分类。 (6)

2-4 半致死剂量、临界限度的定义是什么? (6)

2-5 简述硝化、卤化、缩合以及聚合的定义及其危险性。 (7)

2-6 简述化工操作分为哪几大类; (7)

2-7 简述化工操作蒸馏的安全问题。 (7)

2-8 简述不同类型物质干燥方法。 (8)

第三章化工厂设计和操作安全 (8)

3-1 简述两种危险等级和三道防护线。 (8)

3-2 简述化工厂一般分为那几个区以及所处位置。 (9)

3-3 简述容器内作业(维护)注意安全事项。 (9)

3-4 简述容器(受限)作业注意安全事项。 (10)

第四章防火防爆安全技术 (11)

4-1 简述灭火机理。 (11)

4-2 简述爆炸极限定义及其影响因素。 (12)

化学品的安全使用教案

化学品的安全使用教案

浙江信息工程学校教案纸(2)

板书设计:

第四节日用化学品的合理使用

一.常用洗涤剂

二.生活中的消毒剂

三.常见染发剂

教学后思:

本节课用了大量的图片、数据刺激学生。学生很有兴趣,对培养学生的社会责任感、人文精神很有帮助。

浙江信息工程学校教案纸(3)

第3章 更加安全无毒化学品的设计应用

第3章 更加安全无毒化学品的设计应用

有机物的生物降解
有机物+氧+微生物+H2O 分解代谢
C、H、O、N、S、P
CO2,H2O, NH3, → SO 2-,PO 34 4
有机物的好氧微生物分解
有机物+微生物+H2O
分解代谢
C、H、O、N、S、P
→ CO2,CH4
有机物的厌氧微生物分解
1、生物降解的细菌基础
▲微生物降解的可能过程: ▲有机物通过细胞壁和细胞膜传递进入细胞; 蛋白质、多糖等有机大分子聚合物可能需要在细胞外 酶的作用下先降解为小分子化合物; ▲有机物在细胞内的转化反应-非常复杂,数百种反 应,与有机物种类和分子结构有关,主要有: 氧化、还原、水解及联合反应等。 ▲微生物降解的基本原理-微生物的生长需要碳和能量。 ▲幸运代谢或无偿代谢-降解酶通常对其能降解的自然底 物没有绝对的专一性,所以,所有天然有机物都是能 生物降解的,大部分人造有机化学品也是可以生物降 解的。
2、硅化合物和碳化合物的差异
乙烯 CH2=CH2 相当稳定 硅乙烯 CH2=SiH2 不稳定 聚乙烯 聚硅乙烯
CH2CH2CH2CH2CH2CH2
n
稳定
n
*
SiH2CH2SiH2CH2SiH2CH2
*
在空气中稳定
3、有机硅化合物的降解和氧化代谢
▲有机硅化合物比相应的有机碳化合物更容易发生非生物 降解和生物氧化降解。 (1)非生物降解 例如:聚硅酮,聚1,1-二甲基硅二醇,最常见的有机硅化 合物,在水和土壤中发生非生物降解,光化学反应使 其发生Si-C键断裂,最後降解为硅酸盐。
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的毒性放大10~10000倍。上述聚集现象会在食物 链中逐步加剧,如鱼、鸟、哺乳动物构成一个食 物链,而人类又以鱼等为食物,所以,毒物可以 在低级动物中聚集,在更高一级动物中被放大
(括大),即食物链向上一级进展,化学物 质在组织中的浓度增大这一现象。
• 即有害物质会向食物链的上级不断累计。
(二)、“内部”效应原则—预防毒性 “内部”效应原则通常包括通过分子设计以
避免化学品有害的两种方法:
1:使其不能进入机体—“外部”效应;
2:要求它对机体内正常的生物化学和生 理过程不产生有害的影响—“内部”效应。
(一)、外部效应原则—减少接触的可能性 (1)外部吸收
主要是指通过分子设计,改善分子在环境中的分 布、人和其他生物机体对它的吸收等重要物理化学 性质。
例1:通过分子结构设计,增大物质降解速度、 降低物质的挥发性、减少分子在环境中的残留时间、 减小物质在环境中转变为具有有害生物效应物质的 可能性等。
例2:通过分子设计,降低或妨碍人类、动 物和水生生物对物质的吸收。
不同的生命机体对物质的吸收途径也不 一定相同。对人而言,吸收物质的途径有 皮肤吸收、眼睛吸收、肺部吸收、肠胃系 统吸收、呼吸系统吸收等。
例如:Na2S和H2S。 Na2S 为固体(无水)。不容易扩散;接触吸收
-皮肤、眼睛、消化。为剧毒化学品,可以运输。 H2S 为气体。非常容易扩散;非接触吸收-皮肤、 眼睛、呼吸和消化系统,为剧毒化学品,严禁运 输。
(二)与机体吸收有关的理化性质
1.挥发性 2.脂溶性 3.分子大小 4. 降解性质 (1)水解 (2)pH值的影响 (3)对消化酶的敏感性
(三)对人、动物和水生生物吸收途径的 考虑 1.皮肤吸收/眼睛吸收 2.肺吸收 3.肠胃系统吸收
“内部”效应原则——预防毒性 (一)增大解毒性能
1.增大代谢的可能性 (1)选择亲水性化合物 (2)增大物质分子与葡萄糖、硫酸盐、 氨基酸结合的可能性。
达到以下目标:
1.增大生物解毒性; 2.避免物质的直接毒性; 3.避免间接生物致毒性或生物活化。
要增大生物降解毒性,首先应把分子设计为本身 是亲水性的,或较容易与葡萄糖醛酸、硫酸盐或 氨基酸结合,以加速泌尿系统或胆汗中排出。 要避免物质的直接毒性。就要把物质分子设计成 无毒无害类的化合物,或在分子中引入一些无毒 功能团。
(2)生物聚集和生物放大 生物聚集:某些化学品在某些生物体内会聚集和积
累,造成累计性中毒。 例如:水生生物和鱼类体内累积铅、铬、镉、汞等 有毒重金属,含量是水体中浓度的100~10000倍。
某些化学物质,如氯代烃杀虽剂或其他氯代烃, 它们可停留在多种生命体中,并能聚集致毒的程度。
生物放大: 生物体内的有毒转化和食物链的延伸使化学品
但是我们也要知道,间接生物致毒性或生物活 化致毒性,具体表现是物质在初始结构时并不具 有毒性,但它进入人体后,会转化为有毒的代谢 物
• 表3-1设计安全有效化学品一般原则简表
“外部效应”原则——减少接触的可能性
(一)与物质在环境中的分布相关的理化性质
1.挥发性/密度/熔点 2.水溶性 3.残留性/生物降解性 (1)氧化反应性质 (2)水解反应性质 (3)光解反应性质 (4)微生物降解性质 4.转化为具有生物活性(毒性)物质的可能性 5.转化为无生物活性物质的可能性
2.增大可生物降解性 (1)氧化反应 (2)还原反应 (3)水解反应
(二)避免物质的直接毒性 1.选择无毒的物质 2.选择功能团 (1)避免使用有毒功能团 (2)让有毒结构在生化过程中消去 (3)对有毒功能团进行结构屏蔽
( 三)避免生物活化 1. 不使用已知生物活化途径的分子 (1)强的亲电性或亲核性基团; (2)不饱和键; 2. 对可生物活化的 结构进行结构屏蔽。
内部效应和外部效应总体原则为:
使物质的安全性和功能性和谐地统一于分 子内;
利用:物质分子结构与生物活性间的关系。
需要:复合型人才。
设计安全无毒化学品对人才培养提出了新的要求:
化学品的工业 和商业功效
传统的工业化学 人才培养模式
来自百度文库
外部原则和内部原则,在很大程度上为我们设计分 子结构或减少物质的毒性提供了研究机会。但现实要 使物质的安全性与使用功能和谐地统一在分子内,就 目前来讲确实是是一项很艰巨的任务,而且要完成这 一任务必须要掌握物质分子结构与物质使用功能之间 关系的数据库和物质结构与生物活性之间关系及相关 信息,才能找到安全性与使用功能之间的平衡点。要 达到这一目标,现行的毒理学研究和化学研究必须改 变方式和方法,而且还要加强多学科的合作和交叉。
第一节 设计安全无毒化学品的原则
一、设计安全无毒化学品的原则
第二章我们曾经提到,要从源头上消除污染,必 须保证需要的物质分子是安全有效的,要达到这一 基本的要求,就需要对使用的分子进行设计,使其 具有所要求的使用功能,并且对人类、对环境无害。 那么,作为物质分子的设计者,化学工作者必须掌握 许多设计安全无毒分子的方法,同时还必须掌握分 子化学结构与其生物效应之间的全部细节,这样, 才能在分子上进行仔细的结构设计以避免有害的生 物效应。
另外,化学工作者还必须考虑分子结构与分子 释放于环境中可能引发的直接有害效应和间接有 害效应。
这些有害效应包括对生命机体、对环境的直接 有害效应和间接有害效应,如酸雨、臭氧层破坏 和全球变暖等。只有充分掌握子这些关系,才能 采用结构设计方法进行有效设计,在保持分子具 有我们要求的使用功能的前题下,除去对人类、 对环境有害生物效应。
第三章 安全无毒化学品的设计原理
和方法
设计安全无毒化 学品的一般原则
设计安全有效 化学品的方法
本章主要内容: 第一节设计安全无毒化学品的原则
一、设计安全无毒化学品的一般原则
二、建立设计安全有效化学品的基石
第二节、设计安全有效化学品的方法
一、毒理学分析及相关分子设计 二、利用构效关系设计安全的化学品 三、利用基团贡献法构筑构效关系 四、利用等电排置换设计更加安全的化学品 五、用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害物 质 六、消除有毒辅助物质的使用
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