经典绿色化学讲义chapter5 上课

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绿色化学经典讲义Chapter 3 上

绿色化学经典讲义Chapter 3 上





D. Reduction/elimination of impurities 消除或减少不纯物 1. Generation of impurities of different chemical classes 不同化学类别的不纯物的产生 2. Presence of toxic homologs(有毒同系物) 3. Presence of geometric, conformational or stereoisomers(几何、构象及光学异构体)

2. Facilitation of biodegradation 增大生物降解 性 a. oxidation 氧化 b. reduction 还原 c. hydrolysis 水解

B. Avoidance

of direct toxication避免直接毒性
1. Selection of non-toxic chemical classes or parent compounds选择无毒的化合物种类 2. Selection of non-toxic functional groups选择无毒的功能团 a. avoidance of toxic groups 避免有毒的功能团 b. planned biochemical elimination of toxic structure through the normal metabolism(新陈代谢) of the organism or strategic molecular relocation of the toxic group让有毒的


结构在生物化学过程中消去 c. structural blocking(结构屏蔽) of toxic groups 有毒功能团进行结构屏蔽。

绿色化学环境化学ppt课件

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精品课件
20
绿色化学的12条原则
(7)使用可再生的原料。当技术上和经济上可行,原料和 加工厂粗料都应可再生。
1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次,这是化 学领域唯一的总统级科学奖。
1999年,世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。 2000年,美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。
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17
各国政府推动绿色化学的措施
★ 中国
制订了“科教兴国”和可持续发展策略,并于 1993年世界环境和发展大会之后,编制了《中国21 世纪议程》郑重声明走可持续发展道路的决心。
设立“为地球创新技术的研究院”
★ 欧盟各国
德国1991年制订“为环境而研究”的计划
英国2000年设立“Jerwood Salters环境奖”
荷兰制订“清洁生产手册”联合国环境规划署和世界银
行将其译成英文向世界各国推广。
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16
各国政府推动绿色化学的措施
1995年,美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战 奖”。
美 国 1990 年 通 过 了 污 染 预 防 法 ( Pollution Prevention Act of 1990)。这是关于着眼源头污染预 防的第一个环境法规。
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15
各国政府推动绿色化学的措施
★ 日本
制订“21世纪重建绿色地球”的新阳光计划,提出了 “简单化学”的概念,为了地球环境而变革现有技术
精品课件
6
污染物累计
大量工业污染物的排放使人们 面临有害物质、元素的威胁
不同年代北极冰中的铅含量
1965
0.2
0.21
含量/(mg·kg-1)
0.15
0.1
1750

绿色化学讲义

绿色化学讲义

As you read this words, your eyes are using an organic compound (retinal) to convert visible light into nerve impulses. When you pick up a book, your muscles were doing chemical reactions on sugars to give you the energy you needed. As you understand, gaps between your brain cells are being bridged by simple organic molecules (neurotransmitter amine) so that nerve impulses can be passed around your brain.
染。
按人类活动分:工业环境污染、城市环境污染、
农业环境污染。
按造成环境污染的性质、来源分:化学污染、
生物污染、物理污染(噪声污染、放射性、电 磁波)、固体废物污染、能源污染。
2014/5/6 25 2014/5/6 26
毋容置疑,人类在享受物质进步的同时, 正在面临着越来越大的生存压力。是谁在 把我们引上绝路? 是化学吗? 是化学家吗? 还是让我们共同来看一看生活中那些触目 惊心的镜头吧!!!
2014/5/6
15
2014/5/6
16
近期参考书

其它参考书

R. A. Sheldon, I. Arends, U. Hanefeld. Green Chemistry and Catalysis. Wiley-VCH, 2007. 张龙,《绿色化学》,华中科技大学,2011。 汪朝阳主编,《绿色化学通用教程》,中国纺织 出版社,2007。 Albert S. Matlack著,汪志勇等译,《绿色化学导 论》,中国石化出版社,2006。 阎立峰编著,《绿色化学》,中国科学技术出版 社,2007。 胡常伟,李贤均编著,《绿色化学原理和应 用》,中国石化出版社,2005。

绿色化学第五章PPT资料(正式版)

绿色化学第五章PPT资料(正式版)
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
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。
2
1P、bB可r2作为3.绿用色漂其白剂生、消毒成剂的次化学氯试剂酸有(H)C。lO的氧化性。
(4) 高铁酸盐(K2FeO4、Na2FeO4)
HOOC-COOH 19.
C l+ H O 2 2 E、氯气 F、次氯酸钠 G、氯酸钾 H、超临界水
2、涂料本身的绿色化——海洋涂料 第五章 绿色化学的应用实例
绿色化学第五章
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。

有机化合物的分类

有机化合物的分类
2.常见常考的8种重要官能团 C=C、—C≡C—、—X、—OH、 —CHO、COOH、—COOR、—CONH(肽键)
作业布置
1.完成教材P6习题1、2、3 2、完成补充作业 3、预习第二节有机化学的结构特点
人教版高中选修五化学课件
第1章 认识有机化合物
感谢各位的聆听
MENTAL HEALTH COUNSELING PPT
OH
二、按官能团分类
教材 P4-P5(注意事项)表1-1 有机物的主要类别、官能团和典型代表物 7. 乙醚又叫二乙醚,全称为二乙基醚; 8. 醛基简写为: −CHO,不能写成: −COH; 9. 羰基: R1−CO−R2,R1、R2为烃基,不能为H; 10. 羧基简写为: −COOH; 11. 酯基简写为: −COOR 或 −OCOR,R为烃基,不为H HCOOR: 甲酸某酯 12. 含氨基(−NH2)的为胺,如乙胺C2H5NH2; 13. 硝基: −NO2,不能写成: −O2N。
2. 有哪些组成元素?
碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等…
主要元素
温故知新
3. 有机物性质特点
(1)难溶于水,易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂。 (2)多为非电解质,不易导电。 (3)多数熔沸点较低。 (4)多数易燃烧,受热易分解。
4. 有机反应特点
有机反应比较复杂,一般速度慢,多需要催化剂,而且 用“ ”代替“══”。
1. 烷基不是官能团;如: −CH3、−CH2CH3 2. 含有碳碳双键的烃为烯烃;
3. 含有碳碳三键的烃为炔烃;
4. 苯环(或苯基)不是官能团;苯基:
或 −C6H5
5. 卤代烃不是烃,X为F、Cl、Br、I;
醇羟基: 羟基不与苯环直接相连。 6. 羟基

绿色化学第一讲ppt课件

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绿色化学
化学工业的 E 因子
生产量 石油制品 基础化学品 精细化学品 医、农药 10-6 ~ 10-8 10-6 ~ 10-8 10-6 ~ 10-8 10-6 ~ 10-8 E-因子 约0.1 <1~5 5~50 25~>100
E-因子:废物与目标产物的质量比
绿色化学
目标 : a 减少大量的化学工艺、化学制品所带来的环境 负荷 。 b 提高化学产品的经济性、效益性。 经济性没有的话,普及绿色化学是困难的、 不可能的。环境负荷的降低与经济性是平衡关 系,因此要求:环境负荷减少并且产品具有竞 争力。 c 构筑化学与社会之间信赖关系。确保绿色在社 会上的重视。
例三
对人类健康的危害性和对环境、生态的破坏
1961年在欧洲引起了一起对药物Thalidomide的恐 慌。妇女在孕期为了减少恶心和呕吐而服用这个药物, 却发现所生的小孩带有严重的缺陷。估计全世界有1万 人之多,引起了社会关注,合成化学品作为药物对人类 产生的影响。
例四
1962年海洋生物学Rachael Corson所著的《寂静 的春天》,书中详细地叙述了DDT和其它杀虫 剂对各种鸟类产蛋的影响,这些化学试剂通过 皮肤、消化道进入人体,使人中毒。并在地球 大气循环的作用下,被带到世界各地,甚至在 北极的海豹和南极的企鹅体中也发现了DDT, 因而DDT于1941年上市至1972年禁止使用,长 达30余年间。
绿色化学的12原则
2. 设计的合成方法应使生产过程所采用的原料最 大量地进入产品中。(原子效率)
对于一个化学反应,若所使用的所有材料均转化至最 终目标产物中,则该反应就没有废物或副产物排放。这种 反应的效率最高、量节约能源与资源,同时也避免了废物 或副产物的分离与处理等过程.是化学反应的理想目标 Trost于1991年提出了“原子经济化学”(Atom Economy) 的概念。原子经济考察一个合成程中所有反应物转化成最 终产物的情况。

人教版高中化学选修五课件第五章第一节

人教版高中化学选修五课件第五章第一节

由此分析,这种高分子化合物的单体至少有 ______种,它们的结构简式为____________ ____________________________________。 合成该高分子化合物的反应类型是______。
【解析】 从本题所示的高分子化合物的长 链结构中可以看出多次出现酯结构的结构单 元,所以这种高分子化合物是由酸与醇缩聚 而成的聚酯。据长链可以得知结合处为,则 断裂处亦为,
【解析】 热的磷酸钠溶液碱性较强,洗去 油污效果较好。从高聚物的结构简式很容易 看出其单体是CH2==CHCN、 CH2==CHCH==CH2、。银氨溶液的配制方 法:在硝酸银溶液中逐滴加入稀氨水至生成 的沉淀恰好溶解为止。
【答案】 (1)除去塑料工件表面的油污 (2)CH2==CHCN CH2==CH—CH==CH2
课堂达标即时巩固
热点示例思维拓展
[经典案例] 塑料电镀制品具有优良的性能, 塑料件电镀后,既保持了塑料的质量轻、抗 腐蚀性强、成型容易等特点,又赋予其金属 的导电性、装饰性等。简要流程如下:
试回答下列问题: (1)用热的磷酸钠溶液洗涤塑料制品的目的是: ________.加聚产物单体的判断 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原 子)的聚合物,其合成单体必为一种,将链 节两端两个半键断开向内闭合即可。
(2)凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原 子)且链节无双键的聚合物,其单体必为两 种,在链节两端及正中央划线断开,然后左 右两个半键闭合即可。
(3)凡链节主链中只有碳原子,并存在碳碳双 键()结构的聚合物,双键前后各两个碳原子 划线断开,形成间二烯烃结构,其规律是“ 凡双键,四个碳;无双键,两个碳”从一端 划线断开,隔一键断一键,然后将半键闭合 ,即单双键互换。

绿色化学课件-第五章

绿色化学课件-第五章

• 除此之外,长期接触含有有毒物质的油漆,还会 影响下一代的生长发育。2001年,长沙县郊区一 乡镇医院的医生为外地来长沙打工的一孕妇引产 下一个畸形男性婴儿。胎儿有13个手指和11个脚 趾,嘴巴尖尖地向外伸出,竟高过鼻子,下颚处还 有个小洞。据了解,该畸形婴儿的父亲是一名常 年从事室内装修的油漆工,而其母亲打工的地方 也刚用劣质材料装修过。据医生推测,孕妇很可 能是在怀孕期间接触了对人体有毒有害的物质, 才产生畸形胎儿。
目前已发现的离子液体有上百种之多,与其他溶剂 相比,离子液体具有以下特点: 1. 热 稳 定 性 较 高 , 在 较 宽 的 温 度 范 围 (-100℃ ~ 200℃)内处于液体状态; 2.不挥发、无毒无可燃性; 3.导电性良好; 4.可以溶解许多有机/无机物; 5.易于循环利用。 离子液体的使用将会大大减少现在仍大量使用的有 机溶剂对环境的污染,因而被誉为绿色溶剂。
(3)扩散系数 没有对流或从外界引入机械搅拌下物质的传递为 扩散,如果把扩散限制在因浓度差而导致时, 则在扩散流和扩散势间的比例常数称为扩散系 数 。 超 临 界 流 体 的 扩 散 系 数 值 为 0.6×10-5 ~ 0.7×10-5cm2/s,小于气体的两个数量级,高于 液体100倍。其值随温度和压力有很大的变化。
• 经初步调查,造成施工工人中毒的原因是施工现 场的有毒气体。现场使用的是从市场上买到的北 京市某防水建材公司生产的聚氨酯防水涂料,同 时该涂料中还加入了北京某油漆厂生产的硝基稀 释剂。
• 无独有偶,2002年的一天晚上,深圳6名工人在 储存有涂料的蓄水池作业时不幸中毒,两名赶来 抢救的人也不同程度的中毒。有一人在送到医院 时已经死亡。2002年6月10日,深圳发生了胶水 毒死两个防水油漆工人事件,经检测发现胶水里 含有超标130多倍的剧毒物质苯。 • 2002年1月21日,广东省东莞市虎门镇一名油漆 工在突发性头痛后,死在了一家医院中。这名油 漆工在家具厂干了半年多后突发脑血管破裂。

绿色化学_光化学催化烃类氧化:绿色转化

绿色化学_光化学催化烃类氧化:绿色转化

光化学催化烃类氧化:绿色转化分子科学与工程1班化学工业是国内经济的重要组成部分,过去的5年,化学工业产生超过2500亿美元的销售额和维持超过1,500亿美元的贸易盈余。

但与此同时,化学工业每年产生超过15亿吨危险废物和90亿吨的非危险废物。

有机化工构成有毒排放的最大来源。

清洁的生产方法,可以实现采用“绿色合成”。

清洁化学过程,其中涉及进化和革命性的技术可以产生更少的废物和有毒物质的排放量,使用较少的有毒材料,需要较少的能量。

这些新技将有助于化工行业应对全球竞争力和环境的双重目标管理。

高价值的有机化合物已经可以由在直链和环烷烃在半导体材料二氧化钛(TiO)作催化2剂,经光催化氧化合成。

水相和气相状态下各种碳氢化合物可以通过有使用紫外线照射和装填二氧化钛的反应器中,以温和的条件进行部分氧化。

气相反应条件取消了对涉及液相溶剂的分离步骤的需求,最大限度的降低了产品在催化剂上的吸附。

该方法获得的碳氢化合物的部分氧化获得转化率和选择性已经和那些传统方法媲美。

最初生命周期分析表明,技术有可能减少水污染物并消除有毒催化剂的使用。

光诱导催化开辟了部分氧化反应中,使用氧气替代部分现在使用的高污染氧化的可能性。

温和的光化学路线的高选择性尤其精细化学品的制造有吸引力。

一、光催化剂1. 介绍光催化剂是一种光子活性的物质,通过吸收一个光子的超带能量,可以被激活。

光催半导体光催化剂因为价格便宜,无毒,能够反复使用而光催化活性无损耗。

因此,Ti02化烷烃选择性氧化的效率是非常有吸引力。

2. 光化学氧化机理多相光催化是基于半导体(SC)光催化剂发射光子的技术。

经过辐照,半导体产生电子/空穴对,在近空的导带(CB)产生的自由电子和剩余价带(VB)中产生空子的。

该空穴迁移到半导体的表面和参与有机反应的化合物,成为强氧化剂。

用式子表达:SC + hν→ h+VB+ e-CB半导体材料选择的基础是相对于参比电极,其价带和导带边缘的带隙能。

绿色化学绿色化学原理PPT课件

绿色化学绿色化学原理PPT课件
克莱森重排:烯醇或酚的烯丙基醚当加热到一定温度时,可发生分子内 重排。苯酚的烯丙基醚在200℃时,不用催化剂顺利的重排。
原子利用率100%
第7页/共42页
反应类型及其原子经济性
⑴ 分子重排反应。原子利用率100%
重排反应是构成分子的原子通过改变相互的位置、连接、键 的形式等产生一个新的分子的反应。
第29页/共42页
2.5 采用安全的溶剂和助剂 Use safer solvents and auxiliaries
The use of auxiliary substances (e.g. solvents, separation agents, etc.) should be made unnecessary wherever possible and, innocuous when used.
NC CH2 CH2 CH2 CH2 CN
CH2
CH CH
CH2
2HCN
Ni,Complex 30~50℃
NC CH2 CH2 CH2 CH2 CN
其原子利用率为100%。
乙酸合成
Kolbe合成法:
甲醇羰基化法:
2009
C Fe CS2 Cl2 CCl4 红热管 Cl2C=CCl2
Cl2C=CCl2
A raw material of feedstock should be renewable rather than depleting wherever technically and economically practicable.
environmental and economic impacts and should be minimized. Synthetic methods should be conducted at ambient temperature and pressure.

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缺点: 原子利用率低,仅为31%;消耗大量
的石灰和氯气,设备腐蚀和环境污染严重。
◎钛硅分子筛(TS-1)催化氧化法
Ugine公司和Enichem公司开发了TS-1 分子筛作催化剂的新工艺:
19
第22页/共31页
新工艺的特点:
a. 反应条件温和。常压,40~50℃。
b. 氧源安全易得(30%H2O2),转 化率高(以H2O2计算为93%)。
C2H4 + ½ O2Ag催化剂 C2H4O
5
第5页/共31页
解: (1)总包反应为
C2H4 + Cl2 + Ca(OH)2 →C2H4O+CaCl2+H2O
28 71
74
44
原子利用率=
44 100% 28 71 74
=25.4%
(2)C2H4 + ½ O2 → C2H4O
28
16
44
原子利用率=
c. 选择性高达97%以上,原子利用
率76.3%。
d. 仅联产水,是低能耗、无污染的
绿色化工过程。
e. 不足之处是H2O2成本高。
20
第23页/共31页
2. 简化合成步骤
布洛芬,非类固醇消炎剂,具有 止痛消肿的作用。原来的合成方法有 六步,原料的原子利用率为40.03%。
德国BHC公司发明了新方法,只需
第27页/共31页
和世界上首家实现三产品联产,实现了零排放。 创出了产量高、成本低、效益好、无污染、低 能耗、清洁生产的新路子。使得中国在这个领 域登上了当今世界科学的高峰。
这项技术除需要消耗一些燃料能源外,原料 成本达到了最小化。其重要经济利益在于:
第一,以工业废料为原料,大幅度降低了生产 成本;

第五章-绿色化学方法ppt课件(2024版)

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39
一、总体性分析
分析催化剂设计参数的几个要素:
活性、选择性、稳定性或寿命、对 人、对环境是否无害。
可根据反应类型、反应分子的活化方 式等选择催化剂的类型和可选用材料, 找出最适宜催化剂。
用实验证实设计的可行性,若实验 证明设计不合理,则又从头开始重新进 行设计。
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步骤多,生成大量的盐副产物 还要多次使用硫酸、盐酸等有腐蚀 性的物质。
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33
新的环境友好方法:
CH3CH=CH2
CH(CH3)2
O2 catalyst
CHC3O2HCH3 H+
CH(CH3)2
CO2H CH3 CH3
OH OH
优点: 这一新方法,虽然也不是原子经济的反
应,但由于反应步骤减少,且只有最后一步会 有副产物生成,其对环境的友好程度已大大优 于传统方法。
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44
清洁氧化剂及其特点
分子氧(O2): 最清洁的氧化剂,但有
时受反应条件限制,也采用 过氧化氢或臭氧作为氧化剂。
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45
清洁氧化剂及其特点
过氧化氢(H2O2):
过氧化氢比氧和臭氧贵得 多,但过氧化氢中含有47%的 活性氧,其氧化产物为水,是 环境可接受的副产物。
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洗涤 干燥 焙烧 研磨 成型

催化剂
10
单组分沉淀法
制备非贵金属的单组分催化剂或载体
Al3+ + OH-
载体Al2O3
Al2O3.nH2O ຫໍສະໝຸດ 焙α- Al2O3, γ- Al2O3, η-Al2O3
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【2025人教版化学复习讲义】大单元二 第六章 热点强化11 绿色化学与环境保护

【2025人教版化学复习讲义】大单元二 第六章 热点强化11 绿色化学与环境保护

2.绿色化学 (1)绿色化学有关概念 ①核心:利用化学原理和技术手段,从源头上减少或消除工业生产对环境造成的污 染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。绿色化学的理念在 于不再使用有毒有害的物质,不再产生废物,不再处理废物,这是一门从源头上减 少或消除污染的化学。 ②绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展 的,因此化学反应及其产物具有以下特征: a.采用无毒、无害的原料;
6.光化学烟雾通常呈现淡蓝色,其主要成分及简单形成机理如图所示。下列说法错误 的是 A.光化学烟雾有强氧化性 B.氮氧化物还可引发酸雨等污染问题 C.光化学烟雾成分中含有烃和烃的衍生物
√D.光化学烟雾呈现淡蓝色是因为含有NO2
光化学烟雾中的臭氧、NO2、过氧乙酰 硝酸酯都有强氧化性,故A正确; 光化学烟雾成分中含有碳氢化合物和醛、 酮、过氧乙酰硝酸酯,碳氢化合物即烃 类,醛、酮、过氧乙酰硝酸酯属于烃的衍生物,故C正确; NO2是红棕色气体,光化学烟雾呈现淡蓝色是由于光的折射和反射,故D错误。
A错误,SO2是无色气体; B正确,钙基脱硫:用CaO或CaCO3做工业燃煤的脱硫剂,发生反应:2CaO+2SO2
高温 +O2 ===== 2CaSO4;
C正确,SO2是导致硫酸型酸雨的主要有害污染来源;D正确,水性漆可以减少有 机物挥发对人体健康和室内环境造成的影响。
2.下列叙述不正确的是
√A.盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良(2019·天津,3C)
4.我国力争在2060年前实现“碳中和”,即二氧化碳排放量“收支相抵”。下列做法 对促进“碳中和”没有直接效果的是
A.有机化工生产中原子利用率达到100%
√B.用薪柴代替天然气作为燃料

高中化学校本课程教材绿色化学-精品文档

高中化学校本课程教材绿色化学-精品文档
大面积地砍伐森林,过度捕猎野生动物,工业化和城 市化发展造成的污染,植被破坏,无控制的旅游,土壤、 水、空气的污染,全球变暖等人类的各种活动是引起大量 物种灭绝或濒临灭绝的原因。
物种减少是人类的灾难。
绿色化学化工
• 4.酸雨蔓延
被称为“空中恶魔”的酸雨目前已成为一种范 围广泛、跨越国界的大气污染现象。酸雨会破坏土 壤,使湖泊酸化,危害动植物生长;会刺激人的皮 肤,诱发皮肤病,引起肺水肿、肺硬化;会腐蚀金 属制品、油漆、皮革、纺织品和含碳酸盐的建筑。

1985年,英国科学家观测到南极上空出现臭氧
层空洞,并证实其同氟利昂分解产生的氯原子有直
接关系。这一消息震惊了世界。
臭氧层耗损意味着大量紫外线将直接辐射到地
面,导致人类皮肤癌、白内障发病率增高,并抑制
人体免疫系统功能;农作物受害而减产;破坏海洋
生态系统的食物链,导致生态平衡的破坏。
高空中臭氧虽在减少,但低空中臭氧含量的增
绿色化学化工
• 2. “八大公害事件”
马斯河谷烟雾事件(1930年,比利时) 富山骨痛病事件(1931年,日本) 洛杉矶化学烟雾事件(1943年,美国) 多诺拉烟雾事件(1948年,美国) 伦敦烟雾事件(1952年,英国) 熊本水俣病事件(1953年,日本) 四日市哮喘病事件(1955年,日本) 爱知米糠油事件(1968年,日本)
我国目前已发现有30%的地区有降酸雨的现象, 主要集中在长江以南。20余年来,酸雨受害面积已 扩大到国土的30%以上,甚至连土质碱性的北方也 有一些城市(如青岛、图门)出现酸雨。
绿色化学化工
• 5.森林锐减
联合国有关资料表明,全球森林面积的减少主 要发生在20世纪50年代以后,其中1980年至1990年 期间全球平均每年损失森林995万公顷,约等于一 个韩国的面积。

绿色化学品的开发与应用

绿色化学品的开发与应用

(3)避免循环水系统Ca3(PO4)2垢的形成,提高冷换设备的传热系数,降低能量 消耗;
(4)对钙和碱容忍度高,耐高浓度的cl一和SO一的腐蚀,为循环水在高浓缩倍数 条件下运行、减少污水排放提供了技术条件:
(5)为开发可排放污水回用于循环水系统的高效缓蚀剂及配方提供了新的技术途 径。
教学ppt
8
四:超临界CO2
教学ppt
3
一、关于绿色化学品基本概念
绿色化学品就是指在其生产和使用过程中其本身和其降 解物不会对人体以及环境造成危害的一类环境友好型化 合物,可广泛应用于工业生产和日生活。从一个化学产 品的整个生命周期来看,如果可能,绿色化学品应具有 3大要素:①该产品的起始原料应来自可再生的原料, 如农业废物;②产品本身必须不会引起环保或健康问题, 包括不会对野生生物、有益昆虫或植物造成损害;③当 产品被使用后,应能再循环或易于在环境中降解为无害 物质。
教学ppt
9
教学ppt
10
教学ppt
1
绿色化学 品
定义
开发
教学ppt
应用
2
化学品对于人类生活的重要性越来越明显,同时其产生 的环境污染也越来越严重。这就产生了一个两难的情况, 我们不得不用化学品同时又必须要忍受这些化学品造成的 污染。在这样的情况下,研究绿色化学品就成为迫在眉睫 的课题。设计绿色化学品、研究绿色化学品的应用已经成 为现今绿色化学领域的一大重要的研究方向。
超临界流体
(Supereritical Fluid,简称SCF)是指处于其临界温度(TC)和 临界压力Pc)以上流体。物质处于其和Pc以上状态时,向 该状态气体无论如何加压,该气体也不会液化,而只是密 度增此时状态的流体具有液体的性质,同时还保留气体性 质,因而该流体表现出若干特殊性质。即超临界流体密度 比气体大数百倍,而接近液体;其粘度接近气体,但比液 体要小2个数量级;扩散系数介于气体和液体之间(大约是 气体的1/100,而比液体要大23个数量级)。
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对催化剂的要求也不同,在进行 催化剂设计时要充分考虑反应的 机理,以满足反应的要求。
48
按照反应机理设计氧化催化剂

对于按照 Haber-Weiss 机理进 行的反应,由于反应过程中金属 离子引发烷基过氧化物分解为自 由基,自由基产生后反应按照自 氧化机理进行,这类反应无选择 性,我们在催化剂设计时应尽量 避免这类反应发生。
70-80 OC
苯为原料有毒害, 合成路线长, 产生副产物丙酮和对苯二酚, 要使用二氧化硫等不安全物质
22
Draths和Frost等 采用安全无毒的反应原料葡萄糖:
OH OH O HO OH E.Coli AB2834pPKD136/pKDp.06PA OH OH
OH
避免了风险原料和试剂的使用, 副产物大为减少
20
二:新原料需要 新催化剂来活化
21
邻苯二酚的生产:
传统生产方法:
C6H6 CH3CH CH2H3PO4 1) O2/80-130OC 2) SO2/60-100OC CH6CH5CH(CH3)2 OH 70%H2O2 ,EDTAFe2+orc2+ OH + OH OH
CH6CH5OH +
CH3 CO CH3
46
清洁氧化剂及其特点

这种新方法在没有气相氧分 子存在的条件下进行烃类的氧化 反应,能大幅度提高烃类选择氧 化的选择性,而且因不受爆炸极 限的限制,可提高原料浓度,使 反应物容易分离回收,是控制深 度氧化、节约资源和环境保护的 有效催化新技术
47
按照反应机理设计氧化催化 剂

对不同的反应体系(包括催化 剂),其氧化过程的机理就不相同 。
Ru手性 膦配合物
4
左旋二羟 基苯丙氨 酸(Lnaproxen)
气、 液
立体规整性是指每个高分子上(C-C链上)排布的基 团或原子的位置,均是按某种规律有序排列的。
5
5 a
CH3CH2OH
C2H4 +H2O
Al2O3
623~ 683
气、 固
5 b
CH3CH2OH
(C2H5)2O +H2O
Al2O3

晶格氧是构成晶体结构的,体相的氧,如TiO2中构成锐钛矿结构 的氧
采用循环流化床提升管反应器,将烃 类原料和空气分开进料,在提升管反应器 中,烃分子与催化剂的晶格氧反应生成氧 化产物,失去晶格氧的催化剂被输送到再 生器中,用空气中的氧将其氧化到原来的 状态,然后再送入提升管反应器完成还 原——再氧化循环。


……
Lower Temperature
Load catalyst
19
催化在新的、不产生污染的合 成途径中将继续起重要作用
利用催化剂,化学反应会更加有效,会具 有更高的选择性,这样就可以减少大量副产物 和其他废物成分的生成; 利用催化剂,可改善化学反应的条件,比 如降低反应温度和反应压力从而降低能耗,消 除某些有毒反应介质的使用等等。 总之,催化剂的利用常可以同时满足若干 个绿色化学的要求。
反应,但由于反应步骤减少,且只有最后一 步会有副产物生成,其对环境的友好程度已 大大优于传统方法。
31
若能找到直接用分子氧氧化苯的 新催化剂,则过程的效益会大为增加.
C6H6
+
O2
catalyst ?
HO-C6H4-OH
32
(三):羰基化合物的合成
33
Varma等
利用微波与催化剂共同活化的方法: R1C(OH)R2
10
催化剂被称为分子机器

近年来的研究发现,不 仅酶的功能像一台万无一失 的机器,我们常用的化学催 化剂也具有这种功能,其典 型例子是环戊二烯金属络合 物用作烯烃聚合反应的催化 剂
11

一种化学活性很高的脂环烃,分子式C5H6。存在于煤 焦油中。石油馏分如石脑油或瓦斯油裂解时,也生成环戊 二烯。无色液体。熔点-97.542℃,沸点40℃,相对密 度0.8021(20/4℃)。环戊二烯在室温下聚合,生成二 聚环戊二烯,工业品也是二聚体;在100℃以上聚合 ,生 成三聚体、四聚体。二聚环戊二烯熔点33.6℃,沸点 170℃(分解)。二聚环戊二烯加热时部分分解成环戊二 烯,在常压下进行蒸馏时,使分馏柱顶上的温度保持在 41~42℃,即可安全转变为环戊二烯。
二聚环戊二烯
12
乙烯聚合反应中链增长的顺位插入机理
Cl4Ti R CH2 CH2 Cl4Ti CH2CH2R Cl4Ti CH2CH2R H2C CH2 Cl4Ti R' CH2 CH2
Cl4Ti (CH2CH2)2R
Cossee等为钛原子设定了合理的配位结构和 配位原子间距,通过分子轨道法计算,提出 了乙烯聚合反应中链增长的顺位插入机理
(二):对苯二酚的合成
缺点: 传统合成方法: 步骤多,生成大量的盐副产物 还要多次使用硫酸、盐酸等有 腐蚀性的物质
30
新的环境友好方法:
CH(CH3 )2 CH3 CH=CH2 O2 catalyst CH(CH3 )2 CO2H CH3 CH3 CH3 CH3 CO2H H+ OH
OH
优点: 这一新方法,虽然也不是原子经济的
420~ 450
0.1013
气 固 气
气 液 固 气 液 固
相同反应物, 不同催化剂 作用下得到 不同立体规 整结构的产 物,催化剂 控制了产物 的立体规整 结构 定向不对称 合成旋光异 构体
202.6
3 b
3 c
[C3H6]n
420~ 450
373
3.1
0.1013
[C3H6]n
ZieglerNatta 催化剂
气、 固
相同反应物, 相同催化剂, 不同接触时 间下获得不 同产物。催 化剂与接触 时间共同控 制了产物化 学物种选择 性 6
催化剂在化学反应中的作用
1.加快了化学反应由反应物转化为生 成物的速度 2.有选择性地加快多种热力学上可能 进行的反应中的其中一种反应,选择 性地生成某一特定目标产物,即催化 剂可控制反应产物化学物种的选择性 3.控制产物立体规整性的作用
8
催化剂在化学反应中的作用
4.定向合成单一的旋光异构体 5.催化剂与反应条件共同作用,控制产物 的化学物种选择性
9
催化剂被称为分子机器

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
7
聚合物具有的立体规整的结构,称为聚合物的立体规整性. 聚合物的立体规整结构,是指聚合物的全同结构和间同结构. RR R RR RR | | | | | | | C-C-C-C-C-C-C| | | | | | | HHHHHHH 以上是全同结构 RH RH RHR | | | | | | | C-C-C-C-C-C-C| | | | | | | HRHR HRH 以上是间同结构.
反应条件是否满 足绿色化学要求 是 否
反应工程与工艺 的可行性

39
设计是否正确

设计完成
40
二、设计和开发 新型分子氧氧化催化剂
常用的无机氧供体氧化剂: 次氯酸钠,次溴酸钠,硝酸、亚 硫酸氢钾、三氧化铬、高锰酸钾、重 铬酸钾等等。 采用无机氧供体作氧化剂时,常 常会生成大量的盐废物,不仅造成环 境污染,同时也造成资源浪费。
第五章
绿色化学方法
1
第一节 催化剂在化学反应中的作用
第二节 绿色化学与催化
第三节 高效无害催化剂的设计
第四节 改变反应原料
第五节 改变反应试剂 第六节 改变反应溶剂 第七节 化学反应的过程监控和化工过程强化
第一节 催化剂在化学反应中的作用
典型催化反应的例子
反 应 编 号
反应 物体 系 1/2N2 + 3/2H2
41
清洁氧化剂及其特点
分子氧(O2):

最清洁的氧化剂,但 有时受反应条件限制,也 采用过氧化氢或臭氧作为 氧化剂。
42
清洁氧化剂及其特点
臭氧

臭氧也是环境可接受的氧 化剂,它氧化其他产物后变为 分子氧,其缺点是,使用时需 要特殊的处理方法和特殊的发 生装置。
43
(O3):
清洁氧化剂及其特点
C2H4 + 1/2O2
产物
催化剂 体系
温度 /K
压力 /MPa

催化剂 作用
1
NH3
FeK2O/Al2O3
723
40.53
气 固
加 快 反 应速率
相同反应物, 不同催化剂 作用下获得 不同产物。 催化剂控制 化学物种的 选择性
4
2 a
CH3CHO
PdCl2-V 配合物
540
0.1013

2 b
2 c 3 a

37
高效无害催化剂设计框图
目标产物
可选用的反应原料 (尽可能价廉) 绿色合成路线设计 、写出化学计量式 经济上、环境上 是否可行 是 拟定假设的反应 机 理 否
价格及环境等
38
反应速率的预测和控制 定性的 定量的 微观的
多重功能化
反应条件的拟定

催化剂的组成与制法 否 催化剂及其制造过程是否 满足绿色化学要求 是
催化剂
微波
R1COR2
传统的方法需要有机溶剂, 还要使用像三氧化铬,高锰酸钾这一 类会造成盐污染的氧化剂
第三节 设计高效无害催化剂
一:总体性分析
反应的可行性,最大平衡产率 要求的最佳反应条件 可选用的原料 反应的原子经济性如何 在实际使用中可能会遇到什么问题 催化剂的经济性 催化反应的经济性等等。
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