第2章 绿色化学
绿色化学
Draths K M, Frost J W , JACS 1990, 112:9630; 1991, 113: 9361
以可再生资源为原料
150年前，大多数工业 有机化学品都来自植 物提供的生物质，仅 有少数来自动物。 工业革命采用煤为化工 原料，目前95%以上 有机化学品都是由石油 加工得到。
煤和石油：不可再生资源 生物质：可再生资源
第二章 绿色化学原理
第二章 绿色化学原理
第一节 绿色化学内涵 第二节 化学反应的原子经济学 第三节 原子经济学与环境效益 第四节 绿色化学的任务 第五节 绿色化学十二原则
绿色化学就是利用化学原理和 方法来减少或消除对人类健康、 社区安全、生态环境有害的反应 原料、催化剂、溶剂和试剂、产 物、副产物的使用和产生的新兴 学科 ，是一门从源头上减少或消 除污染的化学。
用生物质作化学化工原料是保护环境和实现可 持续发展的长远和重要发展方向，是绿色化学 的重要研究方向之一。
淀粉 （ 玉米、小麦、 土豆等）
生物质 (Biomass)
木质纤维素 (农业废料、 森林废物、草 类等）
木质纤维素是地球上最丰富的生物质，每年以
1640108吨的速度不断再生，但至今人类仅利 用了不足1.5%。
(一）催化等离子体法
Example 由二氧化碳和甲烷合成燃料油 Traditional way
CO2 + CH4
镍催化剂 高能耗，催化剂易失活 费-托合成
2CO + 2H2
合成气
燃料油
New greener way
CO2 + CH4
（天津大学，刘昌俊）
催化等离子体法
燃料油
(二）电化学方法
第2章_绿色产品的评价体系与方法(绿色化学原理与绿色产
2.2.1 LCA的概念及内涵
LCA通常是指Life Cycle Assessment。在欧洲和日本， 用“Ecobalance”来代替LCA表示相同的意思。LCA翻译 为生命周期评价、寿命周期评价、寿命周期评估，也意 译为环境协调评价。LCA是随着环保意识的不断发展而 发展起来的产品评价方法，并且它所包括内容非常复杂， 评价的目标不尽相同，因此LCA的定义也在不断修改和 完善中。但随着研究的深入发展，特别是ISO进行的标 准化工作，使得LCA方法已经逐步明确并定型。
2.2.1 LCA的概念及内涵
③ 实施LCA的目的
不同的LCA实施主体，其进行LCA评价或引用LCA 评价结论可能具有不同的目的。
在如SE企T业A在C进和行IS对O某的一文产件品中的列LC举A评了价一时些可L能C是A为方了法改的善作 用：①该提产供品产的环品境系影统响与状环况境，之也可间能相是互为作了用制尽定企可业能今完后整的的 概貌；发②展促方进向；全面和正确地理解产品系统造成的环境影 响；③国为家关采注用L产C品A方或法受对产许品多影行业响的的评相价关可方以(为in国te家re在st制ed定 party)经之济间政进策行时交提流供很和好对地话依奠据定。基础；④向决策者提供 关于环境的有益的决策信息，包括估计可能造成的环境 影响、寻找改善环境表现的时机与途径、为产品和技术 选择提供判据等。
2.1.2 绿色产品的特点
•绿色性 • 技术先进性 • 经济性 • 生命周期性
2.1.2 绿色产品的特点
① 绿色性
产品从设计、生产、使用、废弃、 回收、处理处置的各个环节都对环 境无害或危害甚小 。
绿色性
环境友好性 绿色产品应尽量减少产品使用量，
减少使用产品的种类，特别是稀有 昂贵产品及有毒、有害产品 。
绿色化学第二章
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； 第二，将不同的产品依其内在的生产联系， 科学地排列组合成一套新的工艺，减少了原料 运输等过程，大大地节约了成本。
2. 什么是环境因子？环境因子与原 子利用率之间有什么关系？ 3.原子经济性与产率有什么区别？ 4.通过哪些途径可以提高反应的原
子经济性？
三、原子经济性与环境效益
为了衡量生产过程对环境的影响， 1992年荷兰化学家Sheldon提出了环境因 子的概念，其定义为
废物质量 E 目标产物质量
原子利用率越低，环境因子就越大， 生产过程产生的废物就越多，造成的资 源浪费和环境污染就越大。
几个行业的环境因子
生产规模/kg E因子
石油精炼 基本化工 精细化工 制药
在化学和化工研究及生产中，有机合成 占有十分重要的地位。原子经济化概念可 以引导人们如何去设计有机合成，在设计 合成的途径中，如何经济地利用原子，避 免使用保护基，这样设计的合成方法就不 会有废物，而且是对环境友好的。 一个有效的有机合成反应不但要有高度 的选择性，而且必须具备较好的原子经济 性。
艺，以甲基乙炔、甲醇、一氧化碳为
原料，二价钯化合物作催化剂，一步
制得MMA，原子利用率为100%，反
应选择性高达99.9%，单程转化率高
达98.9%。具有很高的经济效益和环
境效益。
23
中国绿色化学的拓荒者——冯怡生
山东鲁北化工企业集团董事长冯怡生经过十 多年的潜心研究，建成了世界上第一家以一种 产品的废弃物作为另一种产品的原料而循环生 产的化工厂，成功地推出了“年产3万吨磷铵、 4万吨磷石膏制硫酸联产6万吨水泥”的装置。 该联产装置把磷铵、硫酸、水泥三套装置有 机地组合在一起，利用生产磷铵排放的废渣磷 石膏制硫酸联产水泥，硫酸用来制磷铵，硫酸 尾气回收后制取液体二氧化硫用于生产溴素， 废水封闭循环利用，四种产品同时连体而生， 形成了一个无“三废”排放的良性循环。在中
绿色化学 第二章要点
Paul T. Anastas博士
• Father of Green Chemistry
• 12条原则
• 这12项原则简述了绿 色化学的主要观点
美国建立了世界第一个绿色化学研究所 （GCI）。1997年5月先是由工业界，学术 界，国家重点实验室等在互联网上组成的 虚拟非盈利组织，目前已在17个国家有它 的联合组成部分。2001年初GCI已与ACS 合作，以便加强化学在环境研究中的作用。 GCI 已 在 ACS 总 部 中 设 立 办 公 室 ， 并 且 ACS将提供给GCI核心基金。
绿色化学 Green Chemistry
第二章 绿色化学的基本概念
1
本章内容
• 绿色化学的诞生 • 绿色化学的定义 • 绿色化学的内容 • 绿色化学的原则 • 原子经济性 • 绿色化学奖简介
第一节 绿色化学的诞生
• 1. 环境保护的警世之作——《寂静的春天》：
1962年，美国女科学家Rachel Carson所著《Silent Spring》出版，书中详细地叙述了DDT等杀虫剂 对各种鸟蛋的影响，使鸟类数量急剧减少，使原 来花红叶绿、百鸟歌唱的春天变得“一片寂静”。
• 1990年，美国颁布了污染防止法案，将污染防止 确定为美国的国策。绿色化学在这一背景下应运 而生。绿色化学的目标是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。
• 目前，世界各国对绿色化学与化工技术的研究十 分重视，进展非常迅速，已出现一批生产大宗有 机化学品的绿色化学技术。可以预见，绿色化学 将成为实现经济和社会可持续发展的有效手段。
先污染后治理
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；
四川大学《绿色化学》习题答案第二章
第二章作业题❖1：简答。
绿色化学的目标、化学工业造成的危害、风险试剂、生物质的种类、可再生资源、原子利用率、环境商、环境因子答：绿色化学的目标是：化学过程中不产生污染，即将污染消除与其产生之前。
实现这一目标后就不需要治理污染，因其根本就不产生污染，是一种从源头上治理污染的方法，是一种治本的方法。
化学工业造成的危害：由于受传统发展观的影响，化学工业向环境排放了大量的污染物，一些化学品不佳节制地被滥用，给整个生态环境造成了非常严重的影响。
当代全球十大环境问题中至少有7项与化学工业和化工产品的化学物质有关，在所有释放有毒有害物质的工业中，与化学工业相关的产业处于第一位，该行业排放的有的有害物质是处于第二位的冶金工业的4倍。
许多物质排放到环境后会在环境中残留和积累，对环境造成破坏，另外，化工生产中的偶然事件也会对人类和环境造成突发性的影响。
风险试剂：绿色化学中所指的风险实际指的是氢氰酸生物质的种类：生物质主要有来年各类，即淀粉和木质纤维素。
玉米、小麦、土豆等是淀粉类的代表，农业废料（如玉米杆、麦苗杆等），森林废物和草类等是木质纤维素的典型代表。
可再生资源：指那些通过天然作用或人工活动能再生更新，而为人类反复利用的自然资源叫可再生资源，又称为更新自然资源，如土壤、植物、动物、微生物和各种自然生物群落、森林、草原、水生生物等。
原子利用率：原子利用率微目标产物的量（一般为质量）与按化学计量式多的所有产物的量的和之比，用原子利用率可以衡量在一个化学反应中，生产一定来那个的目标产物到底会生成多少的废物。
环境商（EQ）：环境商EQ定义为EQ=E*Q，式中E为环境因子，Q为根据废物在环境中的行为给出的废物对环境的不友好程度，用于评价一种合成方法、一个过程对环境的好坏。
环境因子：环境因子（E因子）定义为E=废物质量/目标产物质量。
在这里，对于每一种化工产品而言，目标产物以外的任何物质都是废物。
❖2：为什么要大力发展绿色化学？答：a,大力发展绿色化学是人类社会可持续发展的必然要求，一个世纪依赖，为满足人类社会和工业生产的需要，化学取得了十分辉煌的进步，创造了巨大的功绩，但是由于受陈旧的思想禁锢，化学工业给整个自然界带来了巨大的灾难，使地球的生物多样性和生态环境遭受巨大破坏，但是，我们都知道，离开了化学工业，人们的物质生活水平将手机大的限制，我们也不能再像以前一样只是靠转移生产地而解决我们所面临的殊多问题。
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。
&3、人类目前面临的主要环境问题有哪些造成这些困境的原因是什么（1页）答：1、全球气候变暖2、核冬天的威胁3、臭氧层破坏4、光化学烟雾和大气污染5、酸雨6、生物多样性锐减7、深林的破坏8、荒漠化9、水资源危机10、海洋污染日甚。
环境问题的起因是人类自己。
环境问题是指由于人类活动作用于周围的环境所引起的环境质量变化以及这种变化对人类的生产、生活和质量造成的影响。
绿色化学原理
相转移催化剂PTC（Phase Transfer Catalysis ） 超临界水
二氧化碳（CO2）
超临界流体（ supercritical fluid ） CO2的临界温度：31℃ 临界压力：7.38MPa
抽提剂 反应介质 稀释剂 溶解度大、选择性高、易分离
离子液体（ionic liqudis）
CH2=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 aska 28 71 74
ashsska ashsska
C2H4O + CaCl2 + H2O
44
44
ashs ska
111
18
111+ 18 = 129 44 ╳ 100% = 25% ╳ 100% = = 28+ 71 + 74 111+ 18 + 44 44
传统方法（Traditional way）
CH3CH=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 ka 42 71 asha 74 ashsska C3H6O + CaCl2 + H2O 18 58 asha 111 58
asha
asha
111+ 18 = 129
58
=
╳
111+ 18 + 58
100% =
苯佐卡因
2.5 采用安全的溶剂和助剂
常用有机溶剂及危害
烷烃、苯类芳香烃、醇、酮、醚、卤代烃等。 挥发>2000×104吨/年，环境污染。
替代品要求
低危害性 对人体健康无害 环境友好 水、CO2、离子液体、固定化溶剂、无溶剂
水（H2O）
绿色化学——第二章 绿色化学研究内容及评价标准
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绿色化学研究内容
计算化学与绿色化学化工结合 借助于量子化学计算的结果，精确地选择底物分子、催 化剂、溶剂以及反应途径，使用尽可能少的实验达到预 期目标，大大减少实验次数，在研发阶段从根本上减少 了原料的消耗，相应减少环境污染的排放，大大提高研 究效率。 模拟是绿 色化技术开发的重要工具，是在计算机上 快速建立试验模型，具有比实验室和工厂成本低和快速 的特点，将重点用于研究原料、反应器设计、过程开发、 经济和商业模型模拟等复杂问题
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绿色化学研究内容
绿色产品设计步骤 建立一个已知的有机合成反应尽可能全的资料库 确定目标产物，找出一切可产生目标产物的反应 将这些反应的原料作为中间目标产物找出一切可产生它 们的反应 依此类推下去，直到得出一些反应路线正好使用预定的 原料 在搜索过程中，计算机按评估方法自动比较所有可能的 反应途径，随时排出不适合的，以便最终找出价廉物美、 不浪费资源、不污染环境的最佳途径
wwwzlcoolcomcrystalfaraday协会在2004年提出8个技术领域绿色产品设计原料反应催化溶剂工艺改进分离技术实现技术wwwzlcoolcom绿色产品设计原则全生命周期设计再循环和再使用设计降低原料和能量消耗设计以及利用计算机技术设计问题只考虑自己直接控制的产品生命周期部分造成化工产品全生命周期的想法尚不能深入化学工业界绿色化设计的积极性急需提升企业被大环境所逼而致绿色化设计的标准和方法尚未建立wwwzlcoolcom绿色产品设计步骤建立一个已知的有机合成反应尽可能全的资料库确定目标产物找出一切可产生目标产物的反应将这些反应的原料作为中间目标产物找出一切可产生它们的反应依此类推下去直到得出一些反应路线正好使用预定的原料在搜索过程中计算机按评估方法自动比较所有可能的反应途径随时排出不适合的以便最终找出价廉物美不浪费资源不污染环境的最佳途径wwwzlcoolcom原料的绿色化利用可再生资源做为原料如超临界二氧化碳加氢生成甲酸采用低毒或无毒无害的原料代替高毒原料如在羰基化反应中用碳酸二甲酯dmc代替剧毒的光气cocl2绿色氧化剂如氧气双氧水因最终的氧化产物为水已经在多类反应过程中替代传统的氧化剂反应条件更加温和选择性更高酶反应大多条件温和设备简单选择性好副反应少产品性质优良不产生新的污染酶将取代许多现在使用的化学催化剂wwwzlcoolcom绿色催化剂生物催化剂在生物细胞中形成可加速体内化学反应的物质
绿色化学课件-第二章
原子利用率= =
Green Chemistry
Solution
2. Green Chemistry is realizable
The goal of green chemistry is
to seek for perfection overcoming difficulties).
(by
Synthesis efficiency is highly
Green Chemistry
Green Chemistry is the application of chemical principles, chemical technologies and chemical methods to reduce or eliminate the use of hazardous starting materials, hazardous processes, hazardous target products, hazardous auxiliary substances (such as solvents, separation agents) in the production and use of chemicals.
while Green Chemistry provides permanent cures.
Green Chemistry provides ways to
绿色化学复习2012
第一章：1. 什么是绿色化学？2．绿色化学的目标和研究内容3．绿色化学与环境治理的区别4．美国总统绿色化学挑战奖第二章：1、绿色化学的十二条原则2、深刻理解原子经济性概念，掌握对各类反应进行原子经济性评价。
对原料的进行绿色化学评价应该从哪几个方面进行？3、熟练掌握原子利用率公式，及计算方法4、E-因子概念及计算公式、原子经济性和环境因子的计算5、环境商概念及公式6、什么是理想的合成？有机电合成？概念：是用电能驱动化学反应，以获得所需的产物，用流动的电子代替价格昂贵、污染环境的各种试剂，且反应条件温和，设备简单，是一种原子经济性高、资源利用率高，对环境基本无污染的绿色化学合成方法。
7、可从那些方面对一合成化学反应实现绿色化？例如：光、电、微波8、美国总统绿色化学挑战奖9、一碳化学第三——七章：1、超临界流体概念，特点，用途2、离子液体概念，组成及特点，用途。
常用的1-丁基-3-甲基咪唑阳离子简记为[BMIM]+；1-甲基-3-丁基咪唑阳离子简记为[MBIM]+[EMIM]BF4和[BMIM]Cl-xAlCl3的结构和性质特点[MBIM]Cl-xAlCl3的制备反应方程式3、固体酸碱的概念，酸性质的三个方面及其表示方法，会判断固体酸是否是固体超强酸。
4、什么是甲壳素及壳聚糖，有什么特点，它们之间如何转换？5、用绿色原料碳酸二甲酯替代光气等有毒有害原料合成重要工业化学品的工艺及特点（如：异氰酸酯、聚碳酸酯的合成）6、了解1,3-丙二醇的几种合成路线（如：丙烯醛合成法、环氧乙烷合成发酵法和微生物法）7、生物质资源的特点、分类及其应用（植物的纤维素、淀粉；动植物的油脂和甲壳素。
淀粉主要用来降解成葡萄糖，再发酵成所需化学物质，如燃料乙醇；利用纤维素原料可以生产高质量饲料添加剂---单细胞蛋白；利用天然油脂的加工产物——脂肪酸甲酯，可以生产多种新型表面活性剂；）8、生物农药9、绿色能源、生物柴油定义10、燃料电池分类：碱性燃料电池，质子交换燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池11、酶的定义：酶是生物体产生的具有特定催化功能的蛋白质，其特性优势在于：催化效率高、高度专一性、温和的反应条件、酶的活力可以调节和控制。
绿色化学第二章
MeCOOH
孟山都（Monsanto）公司生产醋酸的方法是在铹（rhodium）催化剂、碘离 子为助催化剂（promotor）的条件下，使甲醇起催化羰基化（catalytic carbonylation）反应而制得。 Cat CH3OH+CO CH3COOH 在世界年产量达500吨的醋酸中，有50％是采用孟山都的方法。它用廉价 的原料一步合成，原子利用率为100％。 由此可以看出，催化法的原子利用率高，是清洁工艺的主要方法。
这种方法的进一步深化，导致环境概貌分析（Concept of environment profile analysis）概念的产生。按照这种分析方法，要用三个价格因素（Cost factors）来对一种新方法进行评估：原材料、能量消耗与生成的副（废）产品。 把衡量副（废）产物的EQ值转变成了价格因素，例如可用循环使用的价值来选择 最佳的技术。
ELF
投入量－得出量 得出量
第二节 原子利用率（Atom utilization）
原子利用率是一种很有用的量度。在理论收率的基础上来比较原子利用率，是 衡量用不同路线合成同一特定产品时，对环境影响的快速评估方法。 计算方法是以所需产物的分子量被所有反应产物的分子量之和去除，如果准确 的收率不清楚时，就以100％为基础，作为理论上的比较。
EQ=E×Q
无毒的盐NaCl与(NH4)2SO4的Q可定为1。那么重金属盐则根据其毒性 的不同而定为100~1000，这些数字是有争议的，并且随着不同的公司，甚 至不同的生产地而有所不同。尽管如此，还是可以用此数字来评估不同的公司。 而且最终EQs将会以欧洲通用的货币单位欧元ECus(European Currency Unit)来估算。
作业： 1.化工生产中环境评估因子有哪些？
绿色化工工艺导论_第二章_绿色化学的主要内容
在合成己二酸的过程中，最后一步是利用硝酸氧化 环己酮和环己醇，这一反应的副产物N2O的浓度以 每年10%的水平增长。 N2O在对流层无沉降，因此可上升进入平流层，起 到破坏臭氧层的作用。 这一过程为： N2O与氧原子反应生成NO· ， NO· 自由基作为催化剂消耗臭氧。 NO· 从O3分子中夺取一个氧原子，形成O2和NO2· 然后NO2· 自由基 与一个氧原子反应又生成NO· ， 同时形成一个分子氧。
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
炉 用 质 锅 炉 物 烧 锅 单 简 生 燃 汽 化 生 物 质 IG 燃 CC
效率(%) CO2 R Rate(%)
Processes Design
生物质原料优点：
由生物质衍生所得物质常常已是氧化产物，无需再通
过氧化反应引入氧。
第二章 绿色化学的主要内容
1 2 3 4 5 6 7 8
原料绿色化 试剂绿色化 产品绿色化 反应条件温和化 溶剂绿色化 催化剂绿色化 能量绿色化
过程绿色化
一、原料绿色化
定义：
以相对更加安全，无毒的原料代替传统的有害 化学品作为化学反应的原料，或者采用不含有毒 原料的新方法，新工艺，就是原料的绿色化。 即： 用对人类健康和环境危害小的物质为起始 原料 , 去设计实现某一化学过程 , 则此过程会更 为安全。
生物质的生产有明显的季节性 植物的生长有季节性，在一年中，一定时间种植，一段时间之 后才能收获，这就要求使用生物质作原料的工厂要很好地制定 生产计划。而实际上，现在的化学品生产厂家要求天天有相同 质量的原料供应，改换为生物质之后，很可能年初和年底得到 的原料质量就不尽相同，无疑将对生产产生很大的影响。
2
绿色化学在化工行业中的应用
绿色化学在化工行业中的应用第一章：绿色化学的概念及意义绿色化学是以可持续发展为指导思想，避免或最小化有害环境影响的化学科学和技术。
与传统化学相比，绿色化学注重使用环境友好的原材料、开发环境友好的反应过程、设计可降解的产品以及降低化学废弃物和污染物的排放等方面。
随着全球环境污染日益加重，绿色化学越来越受到人们的重视。
绿色化学不仅可以带来环保效益，也能够降低化工企业的生产成本，提高企业竞争力，具有很高的应用价值。
在化工行业中，绿色化学的应用也得到了越来越广泛的推广和应用。
第二章：绿色化学在化工行业中的应用2.1 环保型催化剂的应用传统化学反应中常使用的催化剂含有大量有害的重金属元素，容易对环境和人体健康造成影响。
环保型催化剂是指用环境友好的元素或化合物作为活性组分的催化剂，其具有高效、低毒和可回收的等特点。
环保型催化剂的应用可以显著降低化工生产过程中的污染物和化学废弃物的排放，从而实现绿色生产。
2.2 生物质转化技术的应用生物质是一种可再生的资源，其转化为高附加值的化工产品是绿色化学的重要领域之一。
生物质转化技术是指通过生物技术手段，将生物质中的碳水化合物、脂肪酸和蛋白质等有机物转化为化工原料和应用品的技术。
在这一领域中，生物催化技术、微生物发酵技术和生物转化工艺等方法已经得到了广泛应用。
2.3 绿色合成技术的应用绿色合成技术是指使用绿色溶剂、低能耗反应、绿色催化剂、基于可再生原料的反应和可循环利用的催化方法等技术，实现化学合成的制备绿色、高效、安全的技术。
绿色合成技术可以大幅降低有毒化学物质的使用量、提高化学反应的选择性和产率，减少化学废弃物的产生和排放，使化学合成过程更加环保、可持续。
2.4 绿色溶剂的应用传统化学反应中常使用的有机溶剂如苯、甲醇和氯仿等都有毒性，对人体健康和环境都造成影响。
绿色溶剂是指用环境友好、低毒、可生物降解的溶剂替代有毒有害的有机溶剂的溶剂。
如水、离子液体、可再生溶剂和超临界流体等。
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End
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2.2 为什么要大力 发展绿色化学
湖南科大化学化工学院 2011年11月18日星期五 2011年11月18日星期五
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2.2 大力发展绿色化学
是人类社会 可持续发展 的必然要求
是科学技术 和经济发展 的内在需要
湖南科大化学化工学院
2011年11月18日星期五 2011年11月18日星期五
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2.3.1 原子利用率
具有100%原子利用率的化学反应的两个主要特点: 具有100%原子利用率的化学反应的两个主要特点: 最大限度地利用了反应原料, 最大限度地节约了资源; 最大限度地利用了反应原料, 最大限度地节约了资源; 最大限度地减少了废物排放(因达到了零废物排放) 最大限度地减少了废物排放 (因达到了零废物排放 ) ， 因而最大限度地减少了环境污染，或者说从源头上 因而最大限度地减少了环境污染 ，或者说从源头 上 消 除了由化学反应副产物引起的污染。 除了由化学反应副产物引起的污染。
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湖南科大化学化工学院
2011年11月18日星期五 2011年11月18日星期五
2.3.1 原子利用率
目标产物的量
╳
原子利用率 =
100%
按化学计量式所得所有产物的量之和 目标产物的量
╳
=
各反应物的量之和
100%
用原于利用率可以衡量在一个化学反应中， 用原于利用率可以衡量在一个化学反应中，生产 一定量目标产物到底会生成多少废物。 一定量目标产物到底会生成多少废物。
湖南科大化学化工学院
2011年11月18日星期五 2011年11月18日星期五
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2.2 大力发展绿色化学
大力发展绿色化学 以满足人类社会 可持续性发展的需要
传统化学工业 排放污染物 残留积累 偶发事故
湖南科大化学化工学院
无其它替代品
Green chemistry is the unique solution
2011年11月18日星期五 2011年11月18日星期五
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2.1 绿色化学的概念
湖南科大化学化工学院
2011年11月18日星期五 2011年11月18日星期五
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2.1 绿色化学的概念
Green Chemistry is investigated world-widely 如果没有绿色化学, 如果没有绿色化学 , 在 22 世纪化学制造业将不复存在. 世纪化学制造业将不复存在.
湖南科大化学化工学院 2011年11月18日星期五 2011年11月18日星期五
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2.1 绿色化学的概念 目标
1. 绿色化学的目标 绿色化学的目标是：化学过程不产生污染， 绿色化学的目标是：化学过程不产生污染，即将 污染消除于其产生之前。 污染消除于其产生之前。实现这一目标后就不需要 治理污染，因其根本就不产生污染， 治理污染，因其根本就不产生污染，是一种从源头 上治理污染的方法，是一种治本的方法。 上治理污染的方法，是一种治本的方法。如何从源 头上防止污染，从根本上减少或消除污染， 头上防止污染，从根本上减少或消除污染，提高反 应的原子经济性，实现废物的“零排放” 应的原子经济性，实现废物的“零排放”，这是绿 色化学追求的首要目标。 色化学追求的首要目标。 绿色化学就是利用化学原理和方法来减少或消 除对人类健康、社区安全、 除对人类健康、社区安全、生态环境有害的反应原 催化剂、溶剂和试剂、产物、 料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物的新兴学 是一门从源头上、 科，是一门从源头上、从根本上减少或消除污染的 化学。 化学。
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2.2 大力发展绿色化学
危 机
环境 与 资源
绿色 化学
同时 存在
解决
绿色 化学
需 要
循环经济 可持续性发展
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2.2 大力发展绿色化学
大力发展绿色化学是 科学与经济发展的需要 科学观点: 科学观点: 化学学科自身的发展应适应资源和社会需求的变化. 化学学科自身的发展应适应资源和社会需求的变化 也应更新研究内容和方法. 也应更新研究内容和方法 绿色化学产生了. 绿色化学产生了
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2.1 绿色化学的概念 进一步认识
4. 进一步认识绿色化学
☺ 科学观点: 科学观点:
绿色化学是化学学科的一个新兴领域, 绿色化学是化学学科的一个新兴领域, 是化学基础内 容的更新. 容的更新. 从环境友好、 从环境友好、经济可行的绿色化学产品的设计出 发， 发展对环境友好、符合原于经济性的起始原料化学， 发展对环境友好、符合原于经济性的起始原料化学， 提高化学反应的产率和选择性， 提高化学反应的产率和选择性，或从新的起始原料出 发，发展原子经济性的、高选择性的新反应来完成绿 发展原子经济性的、 色目标产物的合成。 色目标产物的合成。
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2.2 大力发展绿色化学
End 经济方面 在整个工业体系中， 在整个工业体系中，化学工业占有很大的比例 要发展化学工业从而发展经济， 要发展化学工业从而发展经济，就必须寻求新的原理
和方法，发展新的技术， 和方法，发展新的技术，以降低化学品生产的显性成 本和隐性成本。 本和隐性成本。 环境方面: 环境方面: 绿色化学正好具有这个潜力。另外，对于一些行业， 绿色化学正好具有这个潜力。另外，对于一些行业， 要治理其产生污染所需要的费用可能比它本身产生的 效益还大很多，如果没有新的原理、新的技术， 效益还大很多，如果没有新的原理、新的技术， 这些 行业就只有破产关门。因此，必须大力发展绿色化学。 行业就只有破产关门。因此，必须大力发展绿色化学。
第二章
绿色化学原理
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本章目录
绿色化学的概念 大力发展绿色化学 化学反应的原子经济性 原子经济与环境效应 绿色化学的研究内容 绿色化学的十二条原则
2 .1 2 .2 2 .3 2 .4 2 .5 2 .6
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绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿。 绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿 。 它 吸收了当代物理、 生物、 材料、 吸收了当代物理 、 生物 、 材料 、 信息等学科的最新 理论和技术， 理论和技术 ， 是具有明确的科学目标和明确的社会 需求的新兴交叉学科。 需求的新兴交叉学科。 传统的环境保护方法是治理污染， 传统的环境保护方法是治理污染 ， 或曰污染的 末端治理， 末端治理 ， 也就是研究已有污染物对环境的污染情 况 ， 研究治理这些已经产生了的污染物的原理和方 是一种治标的方法。 法，是一种治标的方法。
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目前绿色化学领域取得的进展已经对此作出了否定 的回答。 的回答。这方面取得的成果不仅解决了传统方法造 成的对环境、对人类健康的危害， 成的对环境、对人类健康的危害，同时在经济技术 指标、原料有效利用、 指标、原料有效利用、过程效益等方面均取得了良 好效果，因此已成为市场驱动和利益驱动的技术。 好效果，因此已成为市场驱动和利益驱动的技术。 分子的结构与性能的关系, 分子的结构与性能的关系 , 可以很好地帮助人们预 测物质的害海性. 测物质的害海性. 我们可以在给定地特殊条件下比较和选择适宜的物 质.
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2.3 化学反应的 原子经济性
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2.3 化学反应的原子经济性 化学反应的 原子经济性
原子利用率
提高 反应物的转化率, 反应物的转化率 目标产物的选择性
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2.1 绿色化学的概念 进一步认识
☺从经济观点看: 从经济观点看: 绿色化学为我们提供合理利用资源和能源、 绿色化学为我们提供合理利用资源和能源 、 降 低生产成本、符合经济可持续发展的原理和方法。 低生产成本、符合经济可持续发展的原理和方法。 ☺ 从环境观点看: 从环境观点看: 绿色化学提供了从源头上消除污染的原理和方 法，把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染， 把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染， 后治理” 改变为“ 不产生污染， 后治理 ” 改变为 “ 不产生污染 ， 从源头上根除污 染”。
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2.1 绿色化学的概念 目标
绿色化学的目标 对生产过程来说，绿色化学包括： 对生产过程来说，绿色化学包括：节约原材料和 能源，淘汰有毒原材料， 能源，淘汰有毒原材料，在生产过程排放废物之前减 降废物的数量和毒性. 降废物的数量和毒性. 对产品来说， 对产品来说，绿色化学自在减少从原料的加工到 产品的最终处置的全周期的不利影响。 产品的最终处置的全周期的不利影响。绿色化学不仅 将为传统化学工业带来革命性的变化， 将为传统化学工业带来革命性的变化，而又必将推进 绿色能源工业及绿色农业的建立与发展。 绿色能源工业及绿色农业的建立与发展。 因此, 绿色化学是更高层次的化学， 因此, 绿色化学是更高层次的化学，化学家不仅 要研究化学品生产的可行性和现实用造， 要研究化学品生产的可行性和现实用造，还型考虑和 设计符合绿色化学要求、 设计符合绿色化学要求、不产牛或减少污染的化学过 程。
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