绿色化学

绿色化学综述：绿色化学未来发展趋势【摘要】绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学,作为一种新兴的策略方针引人瞩目。

【关键词】绿色化学简介和主要观点、研究方向（发展趋势）、研究原因、应用，我国在绿色化学方面的成就【引言】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。

本文主要介绍绿色化学的概念和研究方向即未来发展趋势以及研究绿色化学的原因和我国在绿色化学方面的成就。

【正文】当今时代，人类的生活与化学息息相关。

无论是衣、食、住、行都离不开化学。

在20 世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285 万多种是此之前发现的所有化合物总数的41 倍强。

同时，对资源的开发利用成为了当今社会面临的制约经济发展、影响环境的重要因素。

因此，可循环利用、、可持续发展、绿色化学生产被人们提上了议事议程。

1.绿色化学简介和主要观点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。

“绿色化学”由美国化学会ACS提出目前得到世界广泛的响应。

其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。

反应物的原子全部转化为期望的最终产物。

绿色化学也是指能够保护环境的化学技术.它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发,并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。

绿色化学的最大特点就是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。

世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。

为了简述了绿色化学的主要观点P.T.Anastas和 J.C.Waner曾提出绿色化学的12项原则这12项原则对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。

Ⅰ防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。

Ⅱ讲原子经济——应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。

Ⅲ较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。

Ⅳ设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。

Ⅴ溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料，如溶剂或析出剂，当不得已使用时，尽可能应是无害的。

Ⅵ设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。

合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。

Ⅶ用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏。

Ⅷ尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应，用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。

Ⅸ催化作用——催化剂尽可能是具选择性的，比符合化学计量数的反应物更占优势。

Ⅹ要设计降解——按设计生产的生成物，当其有效作用完成后可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。

Ⅺ防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。

Ⅻ特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中，反应物，包括其特定形态的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。

为了更明确的表述绿色化学在资源使用上的要求，人们又提出了5R 理论Ⅰ减量——Reduction 减量是从省资源少污染角度提出的。

减少用量、在保护产量的情况下如何减少用量，有效途径之一是提高转化率、减少损失率。

②减少“三废”排放量。

主要是减少废气、废水及废弃物，副产物，排放量，必须排放标准以下。

Ⅱ重复使用——Reuse 重复使用这是降低成本和减废的需要。

诸如化学工业过程中的催化剂、载体等从一开始就应考虑有重复使用的设计。

Ⅲ回收——Recycling 回收主要包括回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。

Ⅵ再生——Regeneration 再生是变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径。

它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。

Ⅴ拒用——Rejection 拒绝使用是杜绝污染的最根本办法，它是指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用。

2.研究绿色化学原因我们都知道，随着工业化的大范围普及，环境污染问题已经到了不能再忽略的地步了。

尤其我们发展中国家，化工生产需求很大，而对能源的二次回收利用的不够直接造成的环境破坏远远高于其他发达国家。

这对我们的经济建设造成了巨大的负面影响。

从1960起化学农药的污染问题被提出来，人们开始注意到人口的急剧增加，工业的高度发达，资源的极度消耗，污染的日益严重，使人类不得不面对严重的环境危机。

当今世界各国生产使用着约十万种化学品。

仅美国化学工业每年就要排放约三十亿吨化学废弃物，其中进入大气的约60%。

土壤10%，表面水系10%和地下20%。

而在1995年香港为打捞4765.6吨海上垃圾耗资1200万港币。

这些问题不但影响一个国家的经济发展而且对环境造成的危害将对人类自身的健康甚至是生存都造成了严重的威胁。

解决问题的办法初期主要以治理为主，但这些办法效果有限，费用昂贵。

传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重。

目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨-4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。

严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境不危害人类生存的可持续发展的道路。

化学工业能否生产出对环境无害的化学品，甚至开发出不产生废物的工艺，在积累了30年治理污染的经验后。

人们提出了污染预防这一新的概念最后美国环保局提出了“绿色化学”这一“新化学婴儿”。

1990年美国通过了一个“防止污染行动”的法令。

1991年后“绿色化学”由美国化学会ACS提出并成为美国环保署EPA的中心口号，并立即得到了全世界的积极响应。

绿色化学是设计研究没有或尽可能小的环境副作用的、并在经济上、技术上可行的化学品和化学过程。

它是实现污染预防的基本和重要的科学手段。

3.绿色化学的研究方向绿色化学是对传统化学的挑战是对传统化学思维方式的更新和发展，因此，绿色化学的研究内容是从反应原料、反应条件、转化方法或开发绿色产品等角度进行研究，打破传统的化学反应，设计新的对环境友好的化学反应。

包括(1)使用无毒无害的原料(2)利用可再生资源(3)新型催化剂的开发研究(4)不同反应介质的研究(5)寻找新的转化方法(6)设计对人类健康和环境安全的化学产品。

绿色化学是用化学去预防污染是设计研究没有或仅有尽可能小的环境负作用的、并在技术上经济上可行的化学品和化学过程。

它是在始端就采用污染预防的科学手段，使过程和终端均有零排放或零污染。

从根本上区别于那些通过“三废”处理与利用来治理污染的化学方法。

最大限度的追求“原子经济性”。

绿色化学不同于传统的化学，它需将绿色化学思想贯穿于化学始终，使化学在设计、合成、分析等每一个环节都应与环境的相容无害。

4.绿色化学的应用A常用的许多化学、化工原料，如氰氢酸、丙烯氰、甲醛、环氧乙烷、光气、卤代芳烃、稠环芳烃等都具有毒性对环境有很大的危害。

清洁原料的战略任务是"用生物质作化工原料"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比碳生产异氰酸酯的新技术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。

经过催化蜕氢开发了安全生产氨基二乙酸钠的工艺改变了过去的拟氨、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。

B石油与煤，早期人类主要利用植物等生物质，如用植物染料染布从植物中提取药用成分。

但150 年前人类发现了煤、石油等化石类原料，并致力于开发利用这些原料。

目前石油化工和煤化工已成为各国的基础产业。

然而石油和煤资源有限，在利用过程中还产生污染，其缺点已逐渐突现出来。

因此迫切需要寻找新的、清洁的原料。

在这些新原料中最引起人们注意的是生物质。

生物质，绿色植物通过光合作用直接产生或间接衍生的所有物质即为生物质。

如植物地球上储量约2 亿亿吨，年再生速度1640 吨。

其主要成分为淀粉，由葡萄糖经a-1,4 化学键相连和纤维素由葡萄糖经b-1,4 化学键相连。

生物质中最值得利用的是木质纤维素其优点是由可降解的葡萄糖组成生物圈中最丰富的有机物。

然而在实际应用时却遇到许多困难其应用中的主要难点1多处于结晶态2采用b-1,4 化学键3与木质素连结在一起。

生物质利用的初步尝试生物质的利用目前还没有理想方法比较有效的方法有1"爆破法"即采用先高压再减压的方法，将纤维素与木质素分离。

2 稀释的酸溶解。

3 有机溶胶提取技术。

4 超临界萃取等，将纤维素提取出。

5.我国在绿色化学方面的成就我国在绿色化学方面的活动也逐渐活跃。

1995 年中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。

1996 年召开了“工业生产中绿色化学与技术”研讨会，并出版了《绿色化学与技术研讨会学术报告汇编》。

1997 年国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合立项资助了“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”中国科技大学绿色科技与开发中心在该校举行了专题讨论会并出版了“当前绿色科技中的一些重大问题”论文集，香山科学会议以“可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学”为主题召开了第72 次学术讨论会。

1998 年在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会《化学进展》杂志出版了“绿色化学与技术”专辑四川联合大学也成立了绿色化学与技术研究中心。

上述活动已推动了我国绿色化学的发展。

开发和应用绿色化学工艺，已成为现代化学工业的发展趋势和前沿技术，是实现可持续发展的关键。

曾为人类文明做出过不可磨灭贡献的有机化学化工，在21世纪依然面临着新的机遇和挑战。