绿色化学及其应用
绿色化学在环境保护中的应用
绿色化学在环境保护中的应用绿色化学是一种以环境友好、资源节约及安全化学为基础,从化学品设计、合成及应用等方面,来减少或避免对环境、人类和动物所造成的不良影响的一种学科。
在环保方面,绿色化学作为一种全新理念、方法和技术,已经得到越来越广泛的应用,成为保护环境的一种有效方式。
一、绿色化学在制造业中的应用绿色化学在制造业中的应用主要表现为两个方面:一是绿色的原材料制备,二是从废弃物中回收资源。
用绿色化学方法制造产品,能够减少环境负担、节约资源,并降低生产成本。
例如有些化学品的合成过程中,废弃物量非常大,不仅对环境造成污染,而且浪费了许多资源,而使用绿色化学方法就可以有效地避免这种现象的发生。
二、绿色化学在农业和养殖业中的应用化学农药会对人体健康和环境造成很大的危害。
而绿色化学则是研究如何在农业和养殖业过程中尽可能地减少化学物质的使用。
例如,利用生物技术研制出缓释肥料,可以减少化肥的使用,长期来看更加环保。
在养殖业方面,绿色化学可以避免使用大量的药物和抗生素。
养殖废水通常富含氮、磷等营养成分,Muntisp这种技术能够提高污水处理的效率,大大减少养殖污染问题。
三、绿色化学在市政和园林绿化中的应用市政和园林绿化中常常需要使用除草剂、杀虫剂和杀菌剂等化学药品。
这些化学药品大量使用不仅对人体健康和环境造成很大的危害,而且容易造成草坪黄化死亡、植物凋萎等问题。
绿色化学在城市绿化管理中的应用,可以避免上述问题的发生。
例如,绿色化学可以利用生物学来降解有毒物质、利用微生物回收废弃物、利用低污染化合物替代有害化学药品等等。
四、绿色化学在日常生活中的应用绿色化学在日常生活中的应用同样具有广泛性和挖掘性。
例如,普通的洗衣粉常常含有许多不良成分,使用它们洗衣服会引起很多人的皮肤敏感和过敏等问题,因此市面上很多牌子专门研发生产绿色的洗衣粉。
此外,普通的洗发水和沐浴露含有一些有毒物质,不仅对皮肤不好,而且还容易造成水污染。
绿色化学可以研制出环保的香波和沐浴露,不仅能清洁身体,而且不会对环境造成什么危害。
绿色化学中用到的技术
绿色化学中用到的技术绿色化学是一种注重减少或避免对环境和健康的不利影响的化学方法。
它致力于开发更加环保、可持续和低碳的化学技术,从而减少对环境的负面影响。
以下将介绍一些在绿色化学中广泛应用的技术。
1. 可再生能源利用技术在绿色化学中,利用太阳能、风能和生物质能等可再生能源是至关重要的。
这些能源可用于化学生产中的加热、制冷和电力需求,减少对传统能源的依赖,大大降低温室气体排放。
2. 绿色溶剂技术传统的有机合成过程通常需要使用有机溶剂,这些溶剂通常对环境和人体健康造成负面影响。
在绿色化学中,研究人员正在开发替代品,例如非挥发性和生物可降解的溶剂。
一些绿色溶剂技术也利用水或二氧化碳等环境友好的溶剂来取代传统的有机溶剂。
3. 催化剂设计和利用催化剂在化学合成中起着至关重要的作用,能够加速反应速率,减少能耗和生成副产物。
在绿色化学中,对催化剂的设计和利用进行了深入研究,以降低催化剂的毒性和使用稀有金属等宝贵材料,开发更具可持续性和高效的催化剂。
4. 原子经济和精准合成技术绿色化学倡导最大限度地利用原料并最小化废弃物的产生,即原子经济原则。
精准合成技术备受关注,其目的是通过设计更智能的合成路线,最大限度地减少副产物的生成。
5. 生物技术应用生物技术在绿色化学中扮演着重要的角色,例如利用微生物来生产生物质燃料和生物基化学品。
生物催化剂也被广泛应用于化学反应中,能够降低能耗和减少废弃物的生成。
6. 垃圾分类和回收技术绿色化学鼓励将废弃物转化为有用的化学品或能源,这需要先进的垃圾分类和回收技术。
利用循环水进行连续反应、废弃物的资源化利用等技术都是绿色化学的重要组成部分。
7. 绿色评估和认证体系为了评价化学品的环境友好程度和可持续性,一些绿色评估和认证体系被引入到化学产业中。
这些体系可以帮助企业和消费者选择更环保和可持续的化学品,推动整个产业朝着更绿色的方向发展。
绿色化学技术的发展不仅能够减少对环境的损害,还能为化学产业的可持续发展提供更多可能。
绿色化工介绍绿色化学品与绿色生产在化工行业中的应用
绿色化工介绍绿色化学品与绿色生产在化工行业中的应用绿色化工是指在化学产品的生产、使用及废弃物处理过程中,尽量减少对环境的负面影响,保护人类健康和生态环境的一种化学工程和技术模式。
绿色化学品和绿色生产成为绿色化工的关键要素,在化工行业中得到了广泛的应用与推广。
一、绿色化学品的概念及应用绿色化学品,又称环境友好型化学品,是指在其生产过程中使用可再生资源、能源和环境友好的原材料,并采用绿色工艺生产出的化学品。
绿色化学品具有低污染、环境友好、安全无害等特点,广泛应用于多个领域。
1. 绿色溶剂:传统的有机溶剂常常对人体健康和环境产生负面影响,而绿色溶剂则采用可再生原料或生物基原料制备而成,具有低毒、低挥发性、循环可再生等特性,如水、CO2、生物酯等。
2. 绿色催化剂:传统的催化剂常常采用稀有金属等昂贵原料,而绿色催化剂采用环境友好的原料制备而成,具有高效、再生性好等特点。
如以金属氧化物、生物质等为基础的催化剂。
3. 绿色添加剂:绿色添加剂是指在化学工艺中加入的对环境和人体无害的物质,如绿色阻垢剂、绿色缓蚀剂等。
4. 绿色染料与颜料:传统染料与颜料中常常含有对人体和环境有害的重金属离子,而绿色染料与颜料采用环境友好原材料合成,并且在使用和废弃过程中对环境无污染。
5. 绿色聚合物:绿色聚合物是指在合成过程中使用环境友好原料,并且具有良好的可再生性、可降解性、耐高温性能等。
二、绿色生产的概念及实践绿色生产是指在化工产品的生产过程中,以节约能源、减少废弃物、降低环境污染、提高资源利用率为目标的生产方式。
通过改进生产工艺、优化能源结构、提高资源利用效率等手段,实现绿色生产。
1. 清洁生产技术的应用:清洁生产技术是指在原料选择、生产工艺、废弃物处理等方面优化和改进化工生产过程,以减少对环境的负面影响。
通过采用高效“三废”处理技术、闭塞式生产工艺、循环利用等手段,减少废水、废气和废弃物的排放,实现资源的高效利用。
2. 节能减排的实践:化工行业是能源消耗较大的行业之一,通过采用先进的节能技术和设备,提高能源利用效率,减少二氧化碳等温室气体的排放,并且改变过去单纯依赖化石能源的生产模式,转向可再生能源的应用,如太阳能、生物质能等。
绿色有机化学的应用实例
绿色有机化学的应用实例绿色有机化学是指在有机化学领域中,通过绿色化学方法实现环境友好、可持续发展的化学反应和合成过程。
其应用范围广泛,可以用于制备医药、农药、化妆品、涂料等各类化学产品。
以下是几个绿色有机化学的应用实例。
1. 催化还原制备醇类传统的还原制备醇类的方法常使用有毒或易燃的还原剂,如锂铝氢化物、钠汞齐等,不仅存在显著的安全隐患,而且生成的废弃物对环境造成污染。
而基于绿色化学的催化还原技术,可以使用环保无毒的还原剂,如水合肼、氢气等,通过催化剂的作用实现高效、选择性还原反应。
这种技术不仅可以用于制备醇类,还可以用于制备醛、酮等有机化合物。
2. 生物催化合成手性化合物手性化合物是指分子结构中存在手性中心的化合物,具有两种非对称的立体异构体,即左旋体和右旋体。
传统的手性化合物合成方法常使用半合成或全合成的方法,反应条件复杂,废弃物多,成本高。
而生物催化合成手性化合物,可以利用天然酶或修饰后的酶作为催化剂,实现高效、选择性的反应。
这种技术具有反应条件温和、废弃物少、无副产物等优点,已经成为制备手性药物的重要手段。
3. 金属有机骨架材料的制备金属有机骨架材料(MOFs)是指由金属离子或羧酸等有机配体构成的多孔性晶体材料,具有高比表面积、可调节的孔径大小和表面性质等优点,被广泛应用于气体吸附、催化、分离等领域。
传统的MOFs合成方法常使用有机溶剂或有机物作为反应介质,生成的废弃物对环境造成污染。
而基于绿色化学的MOFs制备技术,可以使用水或液态二氧化碳等无机溶剂,通过溶剂热或机械球磨等方法实现高效、可控的合成过程。
这种技术具有反应条件温和、无毒无害、废弃物少等优点,是未来MOFs制备的发展方向。
以上是绿色有机化学的几个应用实例,这些技术的应用不仅有助于保护环境、节约能源、降低成本,而且可以提高化学反应的效率和产品的品质,具有广阔的应用前景。
绿色化学与现代生活 用例
绿色化学与现代生活用例绿色化学是一种注重减少环境影响和提高可持续性的化学理念和方法。
在现代生活中,绿色化学发挥了重要作用,带来了许多实际的应用。
以下是一些绿色化学在现代生活中的例子:1. 可再生能源:绿色化学促进了可再生能源的开发和利用。
例如,通过绿色化学方法可以改进太阳能电池、风能转换器和生物质能源技术,实现更高效、可持续的能源供应。
2. 绿色清洁剂:传统清洁剂中含有对环境和健康有害的化学物质,而绿色化学研发了更环保的清洁剂替代品。
这些绿色清洁剂在清洁效果上同样出色,但对水体和生态系统的影响更小。
3. 可降解塑料:绿色化学致力于开发可降解的塑料材料,以减少塑料垃圾对环境的负面影响。
这些可降解塑料可以在自然环境中分解,并减少对海洋生态系统的污染。
4. 绿色催化剂:绿色化学研究了更高效和环保的催化剂,用于化学反应和工业生产过程。
这些催化剂减少了对有害化学物质的使用,提高了反应效率,减少了废物产生。
5. 绿色农业:绿色化学在农业领域推动了更可持续和环保的农业实践。
例如,研发了绿色农药和有机肥料,以减少对土壤和水资源的污染,并保护生态系统的平衡。
6. 可再利用材料:绿色化学鼓励利用废弃物和副产品作为原料,开发可再利用的材料。
这种方法可以减少资源消耗,减少废弃物产生,并促进循环经济的发展。
7. 绿色纺织品:绿色化学在纺织行业推动了绿色纺织品的发展。
研发出环保染料和可再生纤维材料,降低了对水资源的需求和对环境的影响。
8. 电池技术:绿色化学为电池技术提供了可持续和环保的解决方案。
例如,开发了可再生能源储存的高效电池材料,促进了电动汽车和可再生能源的广泛应用。
9. 水处理:绿色化学方法被应用于水处理领域,以净化和提供清洁的饮用水资源。
通过绿色化学的技术,可以高效地去除污染物和有害物质,提高水资源的可持续利用率。
10. 医药和化妆品:绿色化学在医药和化妆品领域推动了更环保和可持续的产品开发。
例如,绿色合成方法可以减少有害副产物的生成,开发更安全和高效的药物和化妆品。
绿色化学在环保领域中的应用
绿色化学在环保领域中的应用绿色化学是一种新兴的、可持续的化学方法,它着重于使用环境友好的、无毒的和可再生的原料,同时尽可能减少化学废物的产生。
这种化学方法被广泛应用于环保领域,包括环境监测、废物处理、水处理和空气净化等。
绿色化学的优点之一是减少环境污染。
传统的化学方法在生产和使用过程中产生了大量的有毒废物和污染物,在处理这些废物时需要消耗大量的能源和资源,同时可能会对环境和人类的健康造成严重的影响。
而绿色化学减少了废物的产生,从根本上减少了环境污染的风险。
此外,绿色化学还能减少能源和资源的浪费,提高物质的利用效率。
绿色化学在环境监测方面也有着广泛的应用。
环境监测是评估环境质量和保护生态系统的重要手段之一。
传统的环境监测方法需要使用大量的有机溶剂和有毒物质进行分析,这些物质可能会对环境和人类造成危害。
而绿色化学采用环境友好的分析方法,例如使用生物传感器和纳米技术等,可以大大减少对环境和人类的影响。
废物处理是环保领域另一个需要解决的问题。
废物处理会产生大量的有害废物和污染物,对环境和人类造成极大的威胁。
传统的废物处理方法使用化学反应和物理处理等技术,这些方法在处理过程中产生大量废气、废液和固体废物,需要消耗大量的能源和资源。
而绿色化学采用生物技术和环保新材料等,可以降低废物处理带来的环境影响。
水处理是环保领域另一个重要领域。
全球范围内,许多地区的水资源已经受到污染和过度使用的影响,给环境和人类健康造成了严重威胁。
传统的水处理方法包括混凝、沉淀、过滤和消毒等,这些方法可能存在一定的污染和健康风险。
而绿色化学采用生物技术和环保材料等,可以减少化学物质的使用,提高水资源的质量和利用效率。
空气净化是绿色化学在环保领域中另一个重要的应用领域。
空气中的有害气体和颗粒物可能对环境和人类健康造成严重影响。
传统的空气净化方法采用化学物质,这些物质可能会对环境和人类造成污染和健康风险。
而绿色化学采用生物传感器和环保材料等,可以减少化学物质的使用,提高空气质量和健康水平。
绿色化学原理与应用
绿色化学原理与应用环境污染日益加剧,人类已经意识到保护环境的重要性。
绿色化学是为了在化学过程中减少对环境的负面影响而开发的一种新型化学。
它通过最大限度地减少废弃物的产生、使用天然而非有毒的化合物及促进可持续发展来达到这一目标。
本文将介绍绿色化学的原理和应用。
一、绿色化学原理绿色化学的基本原理是维持原子经济性、代谢良性、避免污染、安全性和可持续性。
具体来说,绿色化学从以下四个方面来实现自己的宗旨。
1. 在反应过程中最大限度地利用原料传统的化学反应经常采用大量的溶剂及其它原料,而绿色化学则通过反应中尽可能多的物质被转化成有用的物质,从而减少无意义的氧化还原反应,从而最大限度地使用原料。
2. 优化化学反应工艺绿色化学通过优化反应工艺,尽可能地减少工业化反应所产生的废弃物。
比如,采用绿色的催化剂,在复杂的反应中,针对亲核性或亲电性体系的选择性催化剂的使用是一个不错的选择。
此外,微反应技术、高速球磨技术等也成为优化化学反应工艺的发展方向。
3. 替代有毒化学试剂绿色化学反对使用由于分解产生有毒污染物或有毒中间体的试剂,提倡使用可再生或可生物降解的溶剂或化学试剂。
很多绿色溶剂如水,可轻易地生物併成 CO2 与 H2O,有助于实现目标。
4. 结合环境影响的化学度量绿色化学认为,度量化学反应对环境的影响是实现环保化学的关键。
因此,化学反应必须具有环境评估方法以评估实施过程对环境的影响。
基于 LCA 理论系统,应该确定分析评估方法,用以评估资源循环、能源效率与环保情况。
二、绿色化学的应用能源和工业界在使用绿色化学技术方面领先,但这种技术也被应用于医学、食品和日常清洁等领域。
1. 能源绿色化学技术被广泛应用于石化、燃料和光伏等能源产业。
通过使用可再生原料进行生产,可以降低化石燃料的使用,这可以在未来的能源供应中发挥重要作用。
2. 工业绿色化学技术已被应用于诸如颜料、聚合物、胶体或纤维等许多领域,例如环保装备、可生物降解的塑料和水净化系统等,这些工业生产的产品能带来更少的污染。
绿色化学的原理和应用
绿色化学的原理和应用1. 绿色化学的概述•绿色化学是一种以可持续发展理念为基础的化学研究和应用方法。
它旨在减少对环境的污染和资源的消耗,同时提高化学过程的效率和安全性。
•绿色化学强调使用环境友好的溶剂、催化剂以及实现废物无害化处理等方面的技术。
•绿色化学的应用领域包括有机合成、能源转换、材料科学等,对于推动可持续发展具有重要意义。
2. 绿色化学的原理绿色化学的原理是通过改变传统化学反应的条件、催化剂和溶剂等要素,实现高效率反应、废物转化和环境友好的化学过程。
具体包括以下几个方面:2.1 替代有毒物质•绿色化学中的一个重要原则是尽量替代有毒的化学物质。
通过研究和开发更环保的替代品,可以减少对环境和健康的危害。
2.2 最大限度地利用原料•绿色化学追求尽量利用原料,减少废物产生和资源浪费。
例如,利用废弃物或副产物作为原料进行再利用,达到资源的最大化利用效果。
2.3 优化反应条件•绿色化学考虑到反应条件对环境和能源的影响,通过改进反应条件来提高反应效率。
例如,降低反应温度和压力,减少能源的消耗。
2.4 使用可再生能源•绿色化学倡导使用可再生能源来驱动化学反应,减少对传统能源的依赖,从而减少对环境的污染和资源的消耗。
3. 绿色化学的应用3.1 有机合成•绿色化学在有机合成领域的应用非常广泛。
例如,利用催化剂和溶剂的选择来实现高选择性和高收率的有机反应。
同时,利用可再生原料和废物转化技术来减少废物产生。
3.2 药物研发•绿色化学在药物研发中的应用可以减少对大量有机溶剂和有毒试剂的使用,降低对环境和人体的风险。
研究人员通过改进合成路线、优化反应条件和使用环境友好的催化剂等手段来实现绿色药物研发。
3.3 能源转换•绿色化学在能源转换领域的应用包括太阳能电池、燃料电池等领域。
通过研究新型催化剂和光敏材料,实现能源的高效转换和储存,以减少对传统能源的依赖。
3.4 材料科学•绿色化学在材料科学中的应用旨在研发环境友好的材料,减少对环境的污染。
绿色化学应用案例
绿色化学应用案例绿色化学是指在化学产品和过程的设计、制造、使用和处理中,最大限度地减少对环境和人类健康的危害。
绿色化学的应用案例涵盖了各个领域,从农业到医药,从日常生活用品到工业生产,都有着绿色化学的身影。
下面我们将介绍几个绿色化学应用案例,展示绿色化学在不同领域的实际应用和价值。
首先,让我们来看看绿色化学在农业领域的应用。
传统的农业生产中常常使用化肥和农药,这些化学品对土壤和水源造成了严重污染,同时也对农民和消费者的健康构成了威胁。
而绿色化学的农业应用案例中,有机肥料和生物农药的使用逐渐增多。
有机肥料不仅可以改善土壤质量,提高农作物的产量和品质,还可以减少对环境的污染。
生物农药则是利用天然产生的微生物、植物或者矿物来控制害虫和病害,减少对生态系统的破坏。
这些绿色化学产品的应用,为农业生产注入了新的活力,也为农产品的质量和安全保驾护航。
其次,绿色化学在日常生活用品领域也有着广泛的应用。
比如,洗衣粉、洗洁精、洗发水等清洁用品中的磷化合物和表面活性剂对水体造成了严重的污染,而绿色化学的应用则可以解决这一问题。
绿色清洁剂中使用的生物降解性成分可以在不影响清洁效果的前提下,降低对水体的污染。
同时,一些可降解的塑料制品也逐渐进入人们的日常生活,取代了传统的塑料制品,减少了对环境的压力。
这些绿色化学产品的应用,改善了人们的生活环境,也为环境保护贡献了力量。
最后,让我们看看绿色化学在工业生产中的应用。
传统的工业生产中常常伴随着大量的废水、废气和废渣排放,对环境造成了巨大的破坏。
而绿色化学的应用可以降低工业生产对环境的影响。
比如,绿色溶剂在化工生产中的应用可以减少有机溶剂对环境和人体健康的危害;绿色催化剂的应用可以提高化工生产的效率,减少能源消耗和废物排放;绿色包装材料的应用可以降低包装废弃物对环境的压力。
这些绿色化学产品和技术的应用,为工业生产注入了新的活力,也为环境保护和可持续发展贡献了力量。
总的来说,绿色化学的应用案例涵盖了农业、日常生活用品和工业生产等各个领域,展现了其在环境保护和可持续发展方面的巨大潜力。
绿色化学反应的实现技术及应用
绿色化学反应的实现技术及应用随着人类对环境问题的重视,绿色化学成为了一个备受关注的话题。
绿色化学是一种以可持续性的方式开展化学活动的方法。
相比传统化学,绿色化学更加注重环境保护,资源利用率以及减少废物产生。
绿色化学反应是实现绿色化学的关键。
本文将会探讨绿色化学反应的实现技术以及其应用。
一、使用替代有毒溶剂传统化学反应经常使用有毒的溶剂,如二甲苯、甲苯和氯化甲烷等。
这些溶剂在使用过程中会产生大量的有毒废物,对环境造成严重的污染。
而绿色化学反应则采用替代有毒溶剂,如水、二氧化碳和离子液体等。
这些溶剂在使用过程中不会产生有毒废物,对环境友好,并且可以减少反应的成本。
二、催化剂的应用传统化学反应通常需要高温和高压环境下才能进行,而这种条件需要大量的能源和物质的消耗。
而使用催化剂则可以降低反应的活化能,使反应在较低的温度和压力下进行。
同样地,使用催化剂可以提高反应的选择性,并减少废物的生成。
三、使用可再生原料绿色化学反应也使用可再生原料,如生物质和植物油等。
这些原料资源丰富,不会造成物质短缺,同时也可以减少化石燃料的依赖。
四、微生物的应用微生物在绿色化学反应中也扮演了重要的角色。
通过利用微生物的代谢途径进行有机合成,可以避免使用有毒溶剂和高温高压条件,同时具有良好的选择性和转化效率。
五、绿色催化绿色催化是一种同时实现环境保护和高效合成的新兴领域。
以金属有机框架材料(MOFs)为基础,通过表面改性、活性位点设计等手段,将催化反应进行到空气、水和光的存在下,实现了对低温、废物产出少的高效催化反应。
六、实际应用绿色化学反应在生产实践中广泛应用。
例如,绿色还原法、生物催化、大环化反应、扭曲烯烃反应等新型反应技术为生产带来了改革性的发展。
同时,很多绿色化学反应也适用于医药、农药和化妆品等领域,这些反应不仅具有高效性,而且具有良好的环境和社会效益。
总之,绿色化学反应将成为未来化学反应的发展趋势。
绿色化学反应的实现离不开新的技术和方法的支持,所以我们需要继续深入探究绿色化学反应的实现技术及应用。
绿色化学的应用
开发中
生物技术在化学化工中的应用正在全面兴起。
在精细化学品和药物的合成,
手性化合物等
高附加值化学品的合成中已得到成功的工业应用,并 占据了一定的市场分额。
据统计,1996年,生物催化剂已占世界催化剂90亿美 元市场的11%。
美 国 Biosystem 公 司 ( EBC) 已 成 功 开 发 了 一 种 生 物 脱硫的新工艺(BDS),第一套柴油生物脱硫工业示 范装置正在Petro Star公司的 Alaska 炼油厂建设之 中,预计2001年第三季度投产。
制备羟胺无机盐还有多种方法,但所有这些方法 的选择性都较差,而且生成大量副产物。
以上。这样大量的硫酸铵盐生成是工厂 难以处理的问题,同时生产过程长、能耗也高 。
环己酮肟生产新方法
按照化学
意大利埃尼集团采用30%过氧化氢水溶液, 在叔丁醇等溶液中,以钛硅分子筛(TS-1) 为催化剂,进行环己酮氨氧化反应 。 环己酮转化率99.9%,环己酮肟选择性 98.2%,过氧化氢利用率为93.2%,新的生 产过程不生成硫酸铵。
化形成己二酸
Draths和Frost已经研制出另一种基因修 饰的大肠杆菌,可抑制DHS(一种抗氧化 剂BHT的潜在替代物)和邻苯二酚的进一 步反应,故可将这些化合物作为产品分 离出来。
因此,从葡萄糖出发通过生物合成DHS和 邻苯二酚的合成路线与传统合成方法相 比,不仅可利用再生资源,而且可以避 免有毒的苯及其加工过程中生成的N2O等 造成的环境影响和对人体健康的危害。
环己酮肟是制备己内酰胺的中间体,后者 是一种重要的化纤单体。
传统的环己酮肟制备方法如下:
(1)羟胺的合成:
采用传统的拉西法是:将氨经空气催化氧化 生成N2O3,用碳酸铵溶液吸收N2O3 ,生成亚硝 酸铵,然后用二氧化硫还原,生成羟胺二磺酸 盐,再水解得羟胺硫酸盐:
绿色化学在生产或生活实践中应用案例剖析
绿色化学在生产或生活实践中应用案例剖析绿色化学是一种以最大限度减少或消除对人类健康和环境的有害影响为目标的化学原则和实践。
在生产和生活实践中,绿色化学的应用可以有效减少对环境的污染,保护生态系统的平衡,同时也有利于人类健康的保护。
以下是一些绿色化学在生产或生活实践中的应用案例:1. 绿色溶剂替代:传统有机溶剂在许多工业生产过程中被广泛使用,但其对环境和健康造成严重危害。
绿色溶剂的开发和应用可以有效减少有机溶剂的使用,降低对环境的污染。
2. 生物降解塑料的研发和应用:传统塑料制品在大量使用后往往难以降解,造成环境污染。
生物降解塑料可以在环境中被微生物降解,减少对环境的负面影响。
3. 绿色催化剂的设计和应用:传统催化剂通常含有有毒或稀缺金属,对环境和人类健康构成威胁。
绿色催化剂的研发和应用可以减少或避免对环境的污染,提高催化反应的效率。
4. 可再生能源的开发利用:绿色化学倡导利用可再生能源替代化石能源,如太阳能、风能等,减少对环境的破坏和资源的浪费。
5. 绿色药物合成:在药物合成过程中,绿色化学可以减少有毒废物的产生,提高药物合成的效率和可持续性。
6. 绿色清洁剂的研发和应用:传统清洁剂中常含有有害化学物质,对环境和人体健康造成危害。
绿色清洁剂的开发和应用可以减少对环境的污染,保护健康。
7. 绿色包装材料的研究和应用:传统包装材料通常难以降解,对环境造成严重污染。
绿色包装材料的研究和应用可以减少对环境的负面影响。
8. 绿色染料的设计和应用:传统染料合成过程中常使用有毒物质,对环境造成污染。
绿色染料的设计和应用可以减少对环境的危害,提高染料的可持续性。
9. 绿色防腐剂的研发和应用:传统防腐剂对环境和人类健康造成危害,绿色防腐剂的开发和应用可以减少化学品对环境的污染。
10. 绿色农业化学品的研究和应用:传统农业化学品对土壤和水资源造成严重污染,影响生态平衡。
绿色农业化学品的研究和应用可以减少对环境的破坏,保护农作物的生长和人类健康。
绿色化学技术及其在工业领域的应用
绿色化学技术及其在工业领域的应用一、绿色化学技术的介绍绿色化学技术是一种尽可能地减少对人类健康和环境的影响的技术。
绿色化学技术的目标是使用环境和人类友好的化学品,同时减少化学废物和危险废物。
通过减少对大气、水体、土壤和人体的负面影响,绿色化学技术旨在保障人类和地球的可持续发展。
二、绿色化学技术的原则及优势1.原则(1)使用环保原材料使用天然原材料、可再生原材料、循环再利用的原材料,降低环境破坏程度。
(2)降低污染风险在正常化学反应条件下,控制化学反应得到的废物,达到降低化学废物与污染物排放的效果。
(3)提高资源利用率强调在化学反应中,化学反应介质能够重复利用,可降低用量并提高效率。
2.优势(1)有效降低使用危险物质(如重金属、氰化物等)对环境和人体的危害;(2)降低化学废物的生成,减少化学污染物排放;(3)使用环境友好化学品,更加可持续;(4)提高资源利用率,降低生产成本。
三、绿色化学技术在工业领域的应用绿色化学技术在制药、化妆品、食品等行业中有着广泛的应用,一些成功的案例如下:1. 制药行业(1)传统的制药方法中,使用的反应底物大多是毒性较高的有机化合物,通过绿色化学技术,使用更环保的反应底物,减少化学废物和危险废物的产生。
(2)绿色合成技术在药物研究中也得到了应用,采用更环保的方法生产药品,从而减少对环境和人类健康的影响。
2. 化妆品(1)绿色化妆品的概念源自于环保理念,追求环保与美妆的完美结合。
在化妆品生产过程中,使用环境友好的化学品和工艺,降低对环境的影响。
(2)绿色化妆品生产中要求化妆品原料的来源、采购、生产、运输、包装等过程尽量减少对环境的污染。
3. 食品(1)使用天然原材料生产食品,避免使用化学成分,消费者可以从绿色食品中获得更自然的营养,同时减少对环境的影响。
(2)绿色化学还可以应用于食品加工中对剩余物利用的处理,并成功将部分剩余物用于生产食品。
四、结论绿色化学技术已经成为当前可持续发展化工行业的主流,它的优点在于通过使用环境友好的化学品和工艺,保护环境和人类健康,同时提高资源利用率和效率。
绿色化学原理及应用
绿色化学原理及应用绿色化学是一种注重可持续发展的理念和方法,旨在通过减少或消除对环境和健康的不良影响,促进化学行业的可持续发展。
它包括了绿色化学原理和应用两个方面。
绿色化学的原理是在化学品设计、合成、使用和处理的每个阶段中,尽量减少对环境和人体健康的危害。
具体来说,它包括以下几个方面:第一,预防污染。
绿色化学通过对化学品和过程的设计进行优化,减少或避免对环境和人体健康的影响。
例如,选择低毒、可再生和可降解的原料,并降低废物和污染物的产生。
第二,最大限度地利用原料。
绿色化学倡导高效利用原料,减少浪费。
通过合理设计反应路线和选择优化催化剂,可以提高产物的收率和选择性,减少副产物的生成,从而减少资源的消耗和环境的负担。
第三,减少能量消耗。
绿色化学通过降低化学合成过程中的能量需求,促进可持续发展。
例如,采用低温、低压和环境友好的反应条件,以及使用可再生能源作为能源来源。
第四,降低风险和环境影响。
绿色化学致力于减少和消除对环境和人体健康的危害。
它提倡提供更安全、更可靠的替代品和技术,以及减少有害废物和污染物的产生。
绿色化学在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个例子:第一,可再生能源。
绿色化学可以促进可再生能源的开发和利用。
例如,通过设计和合成高效催化剂,可以提高太阳能和风能的转化效率,从而实现清洁能源的可持续利用。
第二,清洗和消毒剂。
绿色化学可以提供更环境友好和健康的清洗和消毒产品。
通过选用更安全、更可持续的原料,并减少或消除有害物质,可以降低对水和土壤的污染风险。
第三,农药和肥料。
绿色化学可以推动农业的可持续发展。
通过设计和合成更安全、更高效的农药和肥料,并结合农业管理实践,可以减少农药和肥料对环境和人体健康的影响。
第四,药物合成。
绿色化学可以改进药物合成过程,减少对环境的影响。
例如,通过设计更可持续、更环保的反应路线和合成方法,可以提高药物的产率和纯度,减少有害副产品的生成。
总之,绿色化学作为一种可持续发展的理念和方法,致力于减少或消除对环境和人体健康的不良影响,促进化学行业的可持续发展。
生活中的绿色化学
生活中的绿色化学
随着人们对环境保护意识的增强,绿色化学成为了一个备受关注的话题。
绿色化学是指在化学产品的设计、制造和使用过程中,尽量减少对环境和人类健康的危害的一种化学方法。
在日常生活中,我们可以发现许多绿色化学的应用,比如环保清洁剂、可降解塑料、无毒染料等等。
环保清洁剂是绿色化学的一个重要应用领域。
传统的清洁剂中含有大量的化学物质,这些化学物质在使用过程中会对环境和人体健康造成危害。
而绿色清洁剂则采用了更环保的原料和生产工艺,减少了对环境的污染,同时也更加安全无害。
另一个值得关注的绿色化学应用是可降解塑料。
随着塑料制品的大量使用,塑料污染已成为了一个严重的环境问题。
而可降解塑料则可以在一定条件下被微生物降解,从而减少对环境的污染。
这种塑料可以应用于各种领域,比如一次性餐具、包装袋等,为环境保护做出了重要贡献。
此外,无毒染料也是绿色化学的一个重要领域。
传统的染料中含有大量的有害物质,对环境和人体健康造成了严重的危害。
而无毒染料则采用了更加环保的原料和生产工艺,减少了对环境的污染,同时也更加安全无害。
总的来说,绿色化学在生活中的应用越来越广泛,为环境保护和人类健康做出了重要贡献。
我们应该更加关注绿色化学的发展,同时也应该在日常生活中选择更加环保的产品,为环保事业贡献自己的一份力量。
希望在不久的将来,绿色化学能够成为生活中的主流,让我们的生活变得更加环保、健康。
近年来绿色化学的新进展及应用
近年来绿色化学的新进展及应用近年来,绿色化学已成为化学领域的重要发展方向之一。
与传统化学不同,绿色化学更注重减少对环境的影响,同时也能降低生产成本,提高化学的可持续性。
一、绿色化学的应用领域绿色化学已经被应用于许多领域中,如医药、食品、能源、材料等。
在医药领域,绿色化学可以提高药物的纯度,降低制药过程中废物的产生量,减少对生态系统的影响。
在食品领域,绿色化学可以帮助生产食品添加剂,提高食品的质量和安全性。
在能源领域,绿色化学可以帮助制造太阳能电池、储能电池和燃料电池等新型能源,减少对环境的污染。
在材料领域,绿色化学可以制造环保型材料,如可再生材料和生物基材料等。
二、绿色化学的新进展1. 可再生能源的发展:绿色化学在可再生能源领域的应用越来越广泛。
例如,利用生物质生产生物燃料可以减少对化石燃料的依赖,同时也减少了对环境的污染。
另外,太阳能电池和燃料电池等新型电池技术也是绿色化学的重要成果之一。
2. 可持续发展的新材料:绿色化学带来了许多新型材料的制造技术,如可再生资源制造的生物基材料、高效的吸附材料和分离材料,以及可塑性高分子材料等。
这些新型材料能够降低生产成本、增加可持续性,同时也有利于环境保护。
3. 绿色化学的催化剂:绿色化学的催化剂是绿色化学的重要组成部分。
它能够通过优化反应条件,使反应更加高效、选择性更好,同时也降低了化学反应中的废物产生。
三、绿色化学的意义随着环境问题日益严重,绿色化学成为了解决环境问题的重要途径。
它能够有效减少废物产生,降低对环境和生态系统的影响,从而实现可持续发展。
同时,绿色化学也能够提高生产效率,降低生产成本,为企业带来更多的经济利益。
总之,绿色化学是当今化学技术的重要方向之一,它的应用范围越来越广泛。
未来,绿色化学还将继续发挥其重要作用,为实现可持续发展做出更大的贡献。
绿色化学的基本原理和应用
绿色化学的基本原理和应用概述•绿色化学是一种关注环境可持续性的新型化学理念,主要通过减少或消除对环境的污染,减少资源和能源消耗,实现环境友好型的化学过程。
•本文将介绍绿色化学的基本原理和应用,包括绿色溶剂的设计与应用、催化剂在绿色化学中的作用、可持续化学工艺的设计等。
绿色溶剂的设计与应用•绿色溶剂是绿色化学的重要组成部分,它可以替代传统有机溶剂,减少对环境的污染。
•绿色溶剂的设计原则包括低毒性、易生物降解、可再生等。
常见的绿色溶剂包括超临界流体、离子液体等。
•在有机合成中,绿色溶剂可以有效地提高反应效率,减少副产物的生成,降低能源消耗。
催化剂在绿色化学中的作用•催化剂在绿色化学中发挥着至关重要的作用。
它可以提高反应速率,降低反应温度和压力,减少废物的产生。
•催化剂的设计原则包括活性高、选择性好、易回收等。
常见的催化剂有金属催化剂、生物催化剂等。
•绿色化学中,催化剂可以有效地促进废物的资源化利用,提高化学反应的可持续性。
可持续化学工艺的设计•可持续化学工艺是绿色化学的核心内容之一,它旨在实现资源的可持续利用、废物的高效利用和能源的节约利用。
•可持续化学工艺的设计原则包括绿色合成路线的选择、废物的再利用、能源的最大转化等。
•在可持续化学工艺中,绿色催化和绿色溶剂的应用是实现可持续发展的重要手段。
绿色化学的应用领域•绿色化学的理念和技术已经在众多领域得到了广泛应用。
•在药物合成中,绿色化学可以提高合成效率、降低成本、减少对环境的污染。
•在能源领域,绿色化学可以促进可再生能源的开发利用、降低能源消耗。
•在材料科学领域,绿色化学可以实现绿色合成材料、可降解材料的开发应用。
结论•绿色化学作为一种新型的化学理念,在实现环境可持续性方面发挥着重要作用。
•绿色化学的基本原理包括绿色溶剂的设计与应用、催化剂在绿色化学中的作用、可持续化学工艺的设计等。
•绿色化学的应用已经在药物合成、能源领域、材料科学等领域得到了广泛应用,并取得了显著的成效。
绿色化学的原理和应用
绿色化学的原理和应用随着环境问题越来越受到关注,绿色化学也逐渐成为了一个热门话题。
绿色化学是指在生产和使用化学品过程中尽可能减少对环境和人类健康的影响,同时确保产品质量和效益。
绿色化学的核心原则是最大化原始资源的有效利用,最小化废弃物和污染的排放。
那么绿色化学的原理和应用是什么呢?一、绿色化学原理1. 原子经济性:亦称为“有效性”,是指过程中循环利用原子的多减少废弃物的生成。
这一原则要求在化学反应中,力求不生成废弃物或少生成废弃物。
2. 考虑来源:指从石油开采到化学品生产,再到环境污染处理等全过程,逐环节捕捉碳足迹,优化使用过程,尽量降低环境污染的同时降低碳排放的数量。
3. 精准化设计:精准化设计要求在产品和过程设计时考虑真正需要的功能,调整化学反应、工艺流程等,以减少步骤和耗费的时间和原材料。
从而减少对环境的污染和对人体健康的危害。
4. 生物可降解性:生物可降解性是指化学品在大自然中被自然微生物分解成无害的物质,而不是堆积在环境中。
绿色化学中使用的化学品应该具备良好的生物可降解性,避免环境污染。
5. 无毒性:绿色化学要求使用无毒性、低毒性的化学品,减少或消除对健康和环境的危害。
二、绿色化学应用1. 替代性物质:绿色化学使得可替代性物质越来越流行。
例如,用植物酯替代有害溶剂。
同时绿色化学技术改进了对金属的提取和分离方法,使得电子行业中有害物的使用量减少了。
2. 高效利用资源:生物质资源是绿色化学需要运用的一个积极的从来。
例如,制备可生物降解塑料的纤维素。
生物质包括农业副产品(如废弃物、食品加工副产物等)和纤维素等。
这些资源可以高效利用,减少对自然资源的开发。
3. 环保催化剂:绿色化学的另一个应用方面是环保催化剂。
催化剂是一种增加反应速率和选择性的物质,使得反应可进行和减少废弃物,避免对环境的污染。
4. 真空技术:在提取、分离过程中,使用绿色化学的真空技术。
使用真空技术可以使提取和分离的过程减少,减少对环境的损害。
绿色化学的原理及其应用领域
绿色化学的原理及其应用领域绿色化学是一种以保护环境和健康为目标的化学理念,主要是减少或避免对环境和健康的危害。
绿色化学的原则是尽量减少废物、节约能源,使用可再生的原料和化学品,避免使用有毒有害的物质和化学处理方法。
这种化学理念不仅有益于环境,而且也有助于创造可持续的未来。
绿色化学的应用领域非常广泛,包括医药、农业、化妆品、食品、电子等,下面分别介绍其应用原理和领域。
一、医药领域医药领域是绿色化学的一大应用领域。
传统制药过程中需要使用许多有毒有害的溶剂和反应物,对环境和人体都有很大影响。
绿色制剂的概念在这里酝酿而生。
绿色制剂代指更加安全、环保且质量可靠的制剂。
绿色制剂要尽量使用无害或低毒的反应物和溶剂,通过改进生产工艺和控制反应条件达到减少污染和减少废弃物的目的。
比如利用天然产物,如植物提取物为原料,生产天然的药物。
这个过程不需要使用有毒有害的溶剂和反应物,使得制药绿色化和生产安全化,保护环境和人类健康。
二、农业领域农业生产中广泛使用化肥、杀虫剂等化学品,严重污染了土地和水源,给人类健康造成了潜在的威胁。
绿色农业是指使用环境友好的方法来生产农业产品,如有机农业。
有机农业就是一种绿色农业生产方式,其核心理念就是将农业生产过程最大化地利用土壤生态系统,同时避免有害的化学品如氨氮等进入环境。
有机农业有利于提高土壤质量、增加生产质量和产量,不仅是一种生物多样性保护手段,同时也是一种可持续发展的农业生产方式。
三、化妆品领域化妆品是人体皮肤最常用的产品之一,但是许多化妆品配方中的成分可能会对人类健康和环境造成危害,因此绿色化妆品成为了市场趋势。
绿色化妆品指不含有害成分、添加剂的化妆品,并且生产过程不会污染环境。
该类产品使用天然成分制成,例如天然抗氧化剂、天然香料等。
四、食品领域食品是人类最重要的生活必需品之一,但我们日常生活中吃的食品中如果含有致癌物质或有害化学品,就会对我们的身体产生极大的危害。
因此,在食品生产过程中,采用绿色化学技术是非常必要的。
绿色化学技术及其应用
绿色化学技术及其应用随着人类社会的不断发展和进步,越来越多的人开始关注环境保护问题。
环境保护已经成为全球性的重要议题,而绿色化学技术作为基础科学技术之一,已经受到越来越多的关注。
绿色化学技术不仅可以解决环境污染问题,还可以优化工业生产过程,提高生产效率,降低生产成本。
本文将介绍绿色化学技术的概念、原则和应用。
一、绿色化学技术的概念绿色化学技术是指在生产、使用和处理化学物质时,尽可能地减少或消除对环境和人类健康的危害,提高资源利用率,促进可持续发展的一种技术。
绿色化学技术的核心是绿色设计,即将环境和人类健康作为设计目标,在产品设计、合成方法、生产过程和废弃物处理等方面考虑环境和健康因素,以实现深度减毒、节约资源、降低污染、提高效率的目的。
绿色化学技术的发展目标是让环境污染从源头消除,实现清洁生产。
二、绿色化学技术的原则1、预防原则绿色化学技术的首要原则是预防原则。
通过在设计阶段采用预防性策略,尽可能地减少和消除对环境和人类健康的危害。
2、原料转化原则绿色化学技术的第二个原则是原料转化原则。
绿色化学技术旨在实现更有效、更经济、更环保的化学合成方法,从而最大限度地降低产生废弃物的数量和危害程度。
3、安全性原则绿色化学技术的第三个原则是安全性原则。
绿色化学技术要求在生产、使用和处理化学物质时,必须保证人和环境的安全,尽可能地避免对人和环境造成危害。
4、可回收原则绿色化学技术的第四个原则是可回收原则。
绿色化学技术要求设计可回收的产品和原料,从而减少资源消耗和废物排放。
三、绿色化学技术的应用1、绿色助剂绿色助剂是指具有高效、环保、可持续性特点的化学助剂。
绿色助剂可以降低污染物排放,提高生产效率,降低生产成本。
目前市场上已经有一些环保的绿色助剂,例如生物木材防腐剂、无机钛白粉、聚糖类填料等。
2、绿色催化剂绿色催化剂是指对环境和健康无危害的催化剂。
绿色催化剂可以从根本上避免催化剂对环境和健康造成的危害,从而降低生产成本,提高生产效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
学 院: 物理化学学院班 级: 材料化学0902学 号: 310913020217姓 名: 任超杰摘要绿色化学及其应用摘要:绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学,近年来这方面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。
根据这条主线,评述了绿色化学的一些主要研究进展。
最后,介绍了国内绿色化学的活动。
关键词:绿色化学,环境保护,应用,展望目录1 绿色化学简介 (4)1.1绿色化学概念 (4)1.2 绿色化学的重要性 (4)2 绿色化学的相关应用 (5)2.1开发“原子经济”反应 (5)2.2提高烃类氧化反应的选择性[3] (7)2.3采用无毒无害的原料 (8)2.4采用无毒无害的催化剂 (9)2.5采用无毒无害的溶剂 (10)2.6环境友好产品 (12)3 绿色化学的展望 (13)1 绿色化学简介1.1绿色化学概念绿色化学又称环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学(Environmentally Friendly Chemistry)、清洁化学(Clean Chemistry)。
绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。
绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物。
它是一门从源头上阻止污染的化学[1]。
1.2 绿色化学的重要性迄今为止,化学工业的绝大多数工艺都是20多年前开发的,当时的加工费用主要包括原材料、能耗和劳动力的费用。
近年来,由于化学工业向大气、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物质(以1993年为例,美国仅按365种有毒物质排放估算,化学工业的排放量为13.6×109 kg),因此加工费用又增加了废物控制、处理和埋放,环保监测、达标,事故责任赔偿等费用。
1992年,美国化学工业用于环保的费用为1150亿美元,清理已污染地区花去7000亿美元。
1996年美国Dupont公司的化学品销售总额为180亿美元,环保费用为10亿美元。
所以,从环保、经济和社会的要求看,化学工业不能再承担使用和产生有毒、有害物质的费用,需要大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。
1990年美国颁布了污染防止法案,将污染防止确立为美国的国策。
所谓污染防止就是使得废物不再产生,不再有废物处理的问题。
绿色化学正是实现污染防止的基础和重要工具。
1995年4月美国副总统Gore宣布了国家环境技术战略,其目标为:至2020年地球日时,将废弃物减少40%~50%,每套装置消耗原材料减少20%~25%。
1996年美国设立了总统绿色化学挑战奖。
这些政府行为都极大地促进了绿色化学的蓬勃发展。
另外,日本也制定了新阳光计划,在环境技术的研究与开发领域,确定了环境无害制造技术、减少环境污染技术和二氧化碳固定与利用技术等绿色化学的内容。
总之,绿色化学的研究已成为国外企业、政府和学术界的重要研究与开发方向。
这对我国既是严峻的挑战,也是难得的发展机遇。
2 绿色化学的相关应用2.1开发“原子经济”反应Trost在1991年首先提出了原子经济性(Atom economy)的概念[2],即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。
理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”(Zero Emission)。
对于大宗基本有机原料的生产来说,选择原子经济反应十分重要。
目前,在基本有机原料的生产中,有的已采用原子经济反应,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸、乙烯或丙烯的聚合、丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。
另外,有的基本有机原料的生产所采用的反应,已由二步反应,改成采用一步的原子经济反应,如环氧乙烷的生产,原来是通过氯醇法二步制备的,发现银催化剂后,改为乙烯直接氧化成环氧乙烷的原子经济反应。
近年来,开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。
EniChem公司采用钛硅分子筛催化剂,将环己酮、氨、过氧化氢反应,可直接合成环己酮肟,取代由氨氧化制硝酸、硝酸离子在铂、钯贵金属催化剂上用氢还原制备羟胺、羟胺再与环己酮反应合成环己酮肟的复杂技术路线,并已实现工业化。
另外,环氧丙烷是生产聚氨酯泡沫塑料的重要原料,传统上主要采用二步反应的氯醇法,不仅使用危险的氯气,而且还产生大量含氯化钙的废水,造成环境污染。
国内外均在开发钛硅分子筛上催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济新方法。
此外,针对钛硅分子筛催化反应体系,开发降低钛硅分子筛合成成本的技术,开发与反应匹配的工艺和反应器仍是今后努力的方向。
在已有的原子经济反应如烯烃氢甲酰化反应中,虽然反应已经是理想的,但是原用的油溶性均相铑络合催化剂与产品分离比较复杂,或者原用的钴催化剂运转过程中仍有废催化剂产生,因此对这类原子经济反应的催化剂仍有改进的余地。
所以近年来开发水溶性均相络合物催化剂已成为一个重要的研究领域。
由于水溶性均相络合物催化剂与油相产品分离比较容易,再加以水为溶剂,避免了使用挥发性有机溶剂,所以开发水溶性均相络合催化剂已成为国际上的研究热点。
除水溶性铑-膦络合物已成功用于丙烯氢甲酰化生产外,近年来水溶性铑-膦、钌-膦、钯-膦络合物在加氢二聚、选择性加氢、C—C键偶联等方面也已获得重大进展。
n C为6以上烯烃氢甲酰化制备高碳醛、醇的两相催化体系的新技术国外正在积极研究。
以上可见,对于已在工业上应用的原子经济反应,也还需要从环境保护和技术经济等方面继续研究,加以改进。
2.2提高烃类氧化反应的选择性[3]烃类选择性氧化在石油化工中占有极其重要的地位。
据统计,用催化过程生产的各类有机化学品中,催化选择氧化生产的产品约占25%。
烃类选择性氧化为强放热反应,目的产物大多是热力学上不稳定的中间化合物,在反应条件下很容易被进一步深度氧化为二氧化碳和水,其选择性是各类催化反应中最低的。
这不仅造成资源浪费和环境污染,而且给产品的分离和纯化带来很大困难,使投资和生产成本大幅度上升。
所以,控制氧化反应深度,提高目的产物的选择性始终是烃类选择氧化研究中最具挑战性的难题。
早在40年代,Lewis等就提出烃类晶格氧选择氧化的概念,即用可还原的金属氧化物的晶格氧作为烃类氧化的氧化剂,按还原-氧化(Redox)模式,采用循环流化床提升管反应器,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氧化到初始高价态,然后送入提升管反应器中再进行反应。
这样,反应是在没有气相氧分子的条件下进行的,可避免气相和减少表面的深度氧化反应,从而提高反应的选择性,而且因不受爆炸极限的限制可提高原料浓度,使反应产物容易分离回收,是控制氧化深度、节约资源和保护环境的绿色化学工艺。
根据上述还原-氧化模式,国外一家公司已开发成功丁烷晶格氧氧化制顺酐的提升管再生工艺,建成第一套工业装置。
氧化反应的选择性大幅度提高,顺酐收率(摩尔百分比)由原有工艺的50提高到72,未反应的丁烷可循环利用,被誉为绿色化学反应过程。
此外,间二甲苯晶格氧氨氧化制间苯二腈也有一套工业装置。
在Mn、Cd、Tl、Pd 等变价金属氧化物上,通过甲烷、空气周期切换操作,实现了甲烷氧化偶联制乙烯新反应。
由于晶格氧氧化具有潜在的优点,近年来已成为选择氧化研究中的前沿。
工业上重要的邻二甲苯氧化制苯酐、丙烯和丙烷氧化制丙腈均可进行晶格氧氧化反应的探索。
关于晶格氧氧化的研究与开发,一方面要根据不同的烃类氧化反应,开发选择性好、载氧能力强、耐磨强度好的新催化材料;另一方面要根据催化剂的反应特点,开发相应的反应器及其工艺。
2.3采用无毒无害的原料为使制得的中间体具有进一步转化所需的官能团和反应性,在现有化工生产中仍使用剧毒的光气和氢氰酸等作为原料。
为了人类健康和社区安全,需要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品。
在代替剧毒的光气作原料生产有机化工原料方面,Riley等报道了工业上已开发成功一种由胺类和二氧化碳生产异氰酸酯的新技术。
在特殊的反应体系中采用一氧化碳直接羰化有机胺生产异氰酸酯的工业化技术也已开发成功。
Tundo报道了用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯的新方法。
Komiya研究开发了在固态熔融的状态下,采用双酚A和碳酸二甲酯聚合生产聚碳酸酯的新技术,它取代了常规的光气合成路线,并同时实现了两个绿色化学目标。
一是不使用有毒有害的原料,二是由于反应在熔融状态下进行,不使用作为溶剂的可疑的致癌物——甲基氯化物。
关于代替剧毒氢氰酸原料,Monsanto公司从无毒无害的二乙醇胺原料出发,经过催化脱氢,开发了安全生产氨基二乙酸钠的工艺,改变了过去的以氨、甲醛和氢氰酸为原料的二步合成路线,并因此获得了1996年美国总统绿色化学挑战奖中的变更合成路线奖。
另外,国外还开发了由异丁烯生产甲基丙烯酸甲酯的新合成路线[4],取代了以丙酮和氢氰酸为原料的丙酮氰醇法。
2.4采用无毒无害的催化剂目前烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂,这些液体催化剂的共同缺点是,对设备的腐蚀严重、对人身危害和产生废渣、污染环境。
为了保护环境,多年来国外正从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料中大力开发固体酸烷基化催化剂。
其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术引人注目,这种催化剂选择性很高,乙苯重量收率超过99.6%,而且催化剂寿命长。
另外,国外已开发几种丙烯和苯烃化异丙苯的工艺,采用大孔硅铝磷酸盐沸石、MCM-22和MCM-56新型沸石和Y型沸石或用高度脱铝的丝光沸石和β沸石催化剂,代替了原用的固体磷酸或三氯化铝催化剂。
还有一种生产线性烷基苯的固体酸催化剂替代了氢氟酸催化剂,改善了生产环境,已工业化。
在固体酸烷基化的研究中,还应进一步提高催化剂的选择性,以降低产品中的杂质含量;提高催化剂的稳定性,以延长运转周期;降低原料中的苯烯比,以提高经济效益。
异丁烷与丁烯的烷基化是炼油工业中提高辛烷值组分的一项重要工艺,近年新配方汽油的出现,限制汽油中芳烃和烯烃含量更增添了该工艺的重要性。
2.5采用无毒无害的溶剂大量的与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。
最常见的是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。
当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物(VOC),其在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成,有的会引起水源污染,因此,需要限制这类溶剂的使用。
采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向。
在无毒无害的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流(SCF),特别是超临界二氧化碳作溶剂。
超临界二氧化碳是指温度和压力均在其临界点(311℃、7477.79 kPa)以上的二氧化碳流体。