4 绿色溶剂
绿色溶剂在萃取金属应用研究
绿色溶剂在萃取金属应用研究一、绿色溶剂在萃取金属应用的背景随着工业的快速发展，金属资源的开采和利用变得日益重要。
然而，传统的金属萃取方法不仅效率低下，还伴随着严重的环境污染问题。
因此，开发一种环保、高效的金属萃取技术成为当务之急。
绿色溶剂作为一种新兴的萃取介质，因其对环境友好、可再生、可降解等特性，逐渐受到科研人员和工业界的青睐。
1.1 传统金属萃取方法的局限性传统的金属萃取方法主要包括化学沉淀、电解沉积和溶剂萃取等。
这些方法虽然在一定程度上能够实现金属的回收，但普遍存在能耗高、污染重、操作复杂等问题。
例如，化学沉淀法会产生大量的废水和固体废物，电解沉积法则需要消耗大量的电能，溶剂萃取法则需要使用大量的有机溶剂，这些有机溶剂往往具有毒性和挥发性，对环境和人体健康都存在潜在的危害。
1.2 绿色溶剂的定义与特性绿色溶剂是指那些对环境友好、可再生、可降解的溶剂。
它们通常具有较低的毒性、较低的挥发性、较高的生物降解性等特性。
绿色溶剂的种类繁多，包括但不限于超临界流体、离子液体、生物基溶剂等。
这些溶剂在金属萃取过程中能够减少对环境的影响，提高萃取效率，降低操作成本。
二、绿色溶剂在金属萃取中的应用绿色溶剂在金属萃取中的应用主要体现在以下几个方面：提高萃取效率、降低操作成本、减少环境污染。
以下是一些具体的应用实例和研究进展。
2.1 超临界流体萃取超临界流体萃取是一种利用超临界状态下的流体（如二氧化碳）作为萃取剂的技术。
超临界流体具有较高的溶解能力和较低的粘度，能够高效地从金属矿物中提取金属。
研究表明，超临界流体萃取在铜、镍、钴等金属的提取中表现出优异的性能。
例如，利用超临界二氧化碳萃取铜矿石中的铜离子，不仅能够提高萃取效率，还能减少有机溶剂的使用，降低环境污染。
2.2 离子液体萃取离子液体是一种由阳离子和阴离子组成的液态盐，具有较高的热稳定性和较低的挥发性。
离子液体在金属萃取中的应用主要集中在其对金属离子的高选择性。
《绿色溶剂》PPT课件 (2)
精选ppt
13
金属有机反应若在水相中进行, 采用的金属应 对水具有相对的惰性, 即在一般条件下不和水发生 化学反应。另外, 反应底物对水也应是稳定的。为 了提高底物在水中的溶解度, 在实际反应过程中常 加入少量的助溶剂如二甲基亚砜或二甲基甲酰胺, 也有直接采用未经无水处理的二甲基甲酰胺为溶剂 的文献报道。
2
有机溶剂的危害
化学烟雾 导致并加剧肺气肿、支气管炎、甚至诱发癌
变 污染水体
危害人类健康、毒害水生植物
精选ppt
3
化学合成中应该选用什么溶剂？ 化学合成必须使用溶剂吗？
精选ppt
4
研究开发无毒无害的容积替代易挥发、 有毒、有害的溶剂，减少环境污染，是绿色 化学重要的研究内容。
基本原则为： 低危害性；爆炸、可燃性等;
精选ppt
21
❖ 应用到了化学反应和超临界流体色谱。
3.2 超临界流体的性质
临界流体的溶剂待牲
❖ 临界温度(Tc)和临界压 力(Pc)：气液平衡线的 终点—临界点对应的温 度和压力。
❖ 超临界状态(SC状态)： 温度和压力高于Tc和Pc 的状态
精选ppt
22
超临界流体(Super—critical Fluid，简称SCF)：在 临界温度和临界压力以上的流体，流体性质介于气体 和液体之间。其密度和溶解能力类似液体，而迁移性 和传质性类似于可压缩气体。
是有机化合物在水相中在有些条件下所具有 的“憎水性”(hydrophob ic effect)。
“增益憎水性作用”(enforced hydrophobic interaction）此种作用可以促使反 应底物和有机试剂尽量减少与溶剂水分子之 间的相互接触面积, 使得有机分子的运动受 到限制, 进而反应底物和有机试剂之间产生 比在一般有机溶剂中更强的相互作用, 使反 应在水相中得以进行。
绿色溶剂水讲解
而使用量最大、最为常见的溶剂主要有石油
醚、苯类芳香烃、醇、酮和卤代
烃等。
目前，工业中最常使用的这些 有机溶剂大多是易挥发、有毒和 有害的，这些溶剂在使用过程中 经过挥发进入空气中，在阳光的 照射下容易在地面附近形成光化 学烟雾，导致并加剧人们的肺气 肿、支气管炎，甚至诱发癌症病 变。因此，挥发性有机溶剂是造 成大气污染的主要废气物之一。
水作为反应介质，不仅是地球上自然 界最丰富的溶剂,廉价易得、无毒无害 ，不燃不爆, 不污染环境并且具有提高 反应的选择性和活性、产物纯化简单催 化剂易回收、反应条件温和等优点，在 稀释溶剂或萃取溶剂方面, 有其独特的 优越性所以水作为有机反应的反应介质
可能会更加绿色和有益。在有机合成 反应中, 水可以省略诸如官能团 的保护、去保护等合成步骤, 是 取代传统挥发性有机溶剂和助剂 的理想替代品。
水是一种极性化合物,可以导电,是一种优良的溶 剂水。的氢键是造成它具有很多反常性质的重要原因。
与它同周期的元素氢化物甲烷(CH4)、氨气(NH3)、氟化 氢(HF)及与它同主族的元素氢化物硫化氢(H2S)、硒化氢 (H2Se)、碲化氢(H2Te)相比,它们常温下都是气体,尽管有些 化合物分子量比水大,而H2O却是液体
机溶剂蒸气之下，也会有急性中毒致命的危险。在工业卫生上， 有机溶剂对人体之危害与溶剂的挥发性具有密切的关系。在常温 下，低挥发性溶剂在空气中不易造成危险。其他对人体危害有关
系者尚有溶剂之脂溶性，反应性、含杂质情形、人体吸收之方式及 途径、人体之代谢速率、累积情形、个体感受及敏感性、暴露时间 之长短等
通过以上的一些例子可以看到， 近些年对于绿色溶剂的研究和开 发主要就是三个方面： 1 水作为绿色溶剂的应用； 2 离子溶液作为绿色溶剂的应用； 3 超临界流体萃取作为绿色溶剂的应用。
绿色溶剂及其应用
绿色溶剂及其应用摘要：从绿色化学出发，阐述了几类绿色溶剂如超临界流体(二氧化碳和水)、离子液体的特点及应用，并对绿色溶剂的发展作了简要的展望。
Abstract: starting from the green chemistry and green chemistrytechnology，this paper expounds the several kind of green solvents suchas supercritical fluid (CO2and water)，the characteristics andapplications of the ionic liquid，and a brief prospect on thedevelopment of green solvents.关键词：绿色化学；绿色溶剂；超临界流体；离子液体1 前言一个世纪以来，人类为适应社会和工业生产的需要，在化学领域取得了十分辉煌的进步，创造了巨大的业绩。
但由于受传统发展观念的影响，一些化工企业向环境排放了大量的污染物，某些化学品被不加节制地滥用，给整个生态环境造成了非常严重的影响1。
如在涂料、胶粘剂、油漆、橡胶、化纤、医药及油脂等加工使用过程中需要使用大量的有机溶剂，此外在机械、电子和文具等精密仪器的清洗乃至于服务业如服装干洗过程中都要用到大量的各种溶剂，使用量最大、最常见的溶剂主要有石油醚、苯类芳香烃、醇、酮和卤代烃等。
目前，这些有机溶剂绝大多数都是易挥发、有毒和有害的，这些溶剂在使用过程中相当大一部分经过挥发进入到空气中，在太阳光的照射下容易在地面附近形成光化学烟雾，导致并加剧人们的肺气肿、支气管炎，甚至诱发癌症病变。
此外这些溶剂还会污染水体、毒害水生动物及影响人类的健康。
因此，挥发性有机溶剂是造成大气污染的主要废气物之一。
随着人们对环境的重视，需要寻找一种能够替代这类有机溶剂的一种没有（或尽可能少的）环境副作用的新型绿色溶剂。
化学工程工艺中的绿色化工技术
化学工程工艺中的绿色化工技术绿色化工技术是一种环保、可持续发展的技术，是指在化学工程工艺生产中，遵循资源节约、环境友好、经济效益和社会效益最大化的原则，使得化工工艺过程中所产生的废弃物和污染物降低到最小，达到化工行业的可持续发展。
绿色化工技术主要包括以下几个方面：1.绿色溶剂技术绿色溶剂技术主要是替代有机溶剂，采用天然、可再生和无毒的溶剂，降低溶剂排放和对工人健康的影响。
比如，采用水、甲醇、乙醇、二氧化碳、离子液体等低毒、可再生的溶剂取代传统的有机溶剂。
例如，离子液体是一种无挥发性、高效、可再生的溶剂，目前在金属制备、药品合成、化妆品生产等领域得到了广泛应用。
绿色催化剂技术是指采用天然、可再生和无毒的催化剂来替代传统的铜、镍、铁等有毒金属催化剂。
比如，采用稀土、酸性树脂、天然酶等绿色催化剂来进行有机合成和化学反应，这些催化剂具有高效、环保、可再生等优点。
比如，酶催化技术广泛应用于制药、食品、医学等领域。
3.绿色反应条件技术绿色反应条件技术是指采用温和的反应条件，避免高温、高压、剧烈搅拌等条件对环境和工人造成的不良影响。
比如，采用微波辐射、“绿色溶剂”、超声波等新技术，使反应过程更加高效、环保。
同时，也可以在反应过程中采用绿色催化剂和催化剂循环利用，降低反应副产物和废弃物的生成，从而达到废弃物减少和资源回收的目的。
绿色分离技术是指采用使用可再生能源、低能耗、无害的分离方法，实现反应产物的高效分离和回收。
比如，采用离子交换、逆渗透、膜分离、温和晶化、超临界技术等分离技术，可以大大降低分离过程中能耗和废弃物的产生。
这些技术已经得到广泛实际应用，如超临界技术在提取天然产物、制药、化妆品等领域中得到广泛应用。
总之，绿色化工技术是未来化学工程工业发展趋势，它涵盖了溶剂、催化剂、反应条件和分离技术等方面，彻底解决了化工生产中的环境问题，在实现经济效益的同时，也实现了环境保护和可持续发展要求。
绿色溶剂水
水相中的有机反应
• • • • • • • • 1.加成反应 2.缩合反应 3.周环反应 4.金属参与的有机反应 5.取代反应 6.氧化反应 7.还原反应 8.其它反应
加成反应
• 迈克尔加成
（Michael addition reaction）亲电的共轭体系（电子受体） 水作为Miehael 加成反应的溶剂已有报道。如下图所示,在水溶剂中十二烷基苯 与亲核的负碳离子（电子给体）进行的共轭加成反应。该反应 于1887 年由 A. 迈克尔首先发现，是有机合成中增长碳链的常 磺酸(SDBA) 催化下 80 ℃加热 ,式中两种反应物可顺利进行Michael加成反应,且产 用方法之一。 率可达95 一97%
溶剂是什么？
• 广义地说,溶解在几百年来是很多工业不可缺少的,在15世纪,炼金术士 就注重溶剂和溶解的使用,当时他们正致力于寻找一种可包治百病的万 灵丹。今天,几乎所有的制造业和加工业—汽车、电子、造纸、化学品、 食品、洗涤—都依赖于溶剂和水的大量使用。为满足需要,全世界每年 要生产150亿公斤的有机溶剂和含氯溶剂,这些溶剂用作加工辅助剂,洗 涤剂以及分散剂,它们不可避免地要进入我们的生态系统,在这些过程 中,更大量的水被使用和被污染。
周环反应
狄尔斯－阿尔德反应是一种有机反应（具体而言是一种 如下图所示 ,环戊二烯与二乙基延胡索酸醋在水:丙酮=3:2的反应 环加成反应）。共轭双烯与取代烯烃（一般称为亲双烯 体系中回流 12h便可成功的进行环加成反应,且产率高达74一94%。 体）反应生成取代环己烯。
金属参与的有机反应
Ma等报道了水介质中氮气保护下锰参与的有机反应:在锰存在的条件下,水中可 进行卤代烃的偶联反应,产率甚至可达到100%
• 芳香烃是重油中的重要组分，研究重油中模型化合物的加 氢及加氢裂化反应是一个具有广阔前景和重要意义的研究 领域 • 与传统溶剂相比，高温水不仅在生态"经济"安全等方面具 有一定优势，而且其密度"离子积"介电常数等可由温度压 力调节，是一种合适的绿色反应介质，因此深受欢迎能否 将高温水中的反应应用于石油加工生产还有待进一步的研 究
绿色溶剂—离子液体
离子液体的特性
1. 蒸汽压极小。
无污染，可循环，绿色溶剂 2. 液程很宽 （可达约300℃）。 3. 溶解性好。 4. 热稳定性和化学稳定性好， 无可燃性，无着火点。
化学反应的 优良溶剂
5. 粘度高，热容大。
6. 电导率高。 7. 电化学稳定性高,电化学窗口宽。
电解、 电镀、电池
5.离子液体的制备方法
a) 阳离子的影响:
b) 阴离子的影响:
[BMIM]Br. [BMIM]CF3COO. [BMIM]CF3SO3 易溶于水; [BMIM](CF3SO2)2N 难溶于水。[BMIM]PF6与水完全 不互溶.
4.3 热稳定性
• 离子液体的热稳定性分别受杂原子－碳原子之 间作用力和杂原子－氢键之间作用力的限制， 因此与组成的阳离子和阴离子的结构和性质密 切相关。 • 胺或膦直接质子化合成的离子液体的热稳定性 差，很多含三烷基铵离子的离子液体在真空 80℃下就会分解 ; [EMIM]BF4在300℃仍然稳定， [EMIM]CF3S03和[EMIM](CF3S02)2N的热稳定 性温度均在400℃以上。
-
Cl
Cl
-
第二类：新离子液体 BF4- 、 PF6- 、 CF3COO- 、 CF3SO3- 、 (CF3SO2)2N- 、 SbF6-、NO2-
- FF - 5+ FF P F F
4. 离子液体的性质和特点
• 4.1 熔点
阳离子对离子液熔点的影响
80 60 40 20 0 -40
mp degrees C
[Omim]PF6从发酵液中萃取正丁醇，分配系数可达25.7、
55.3，而且对微生物没有毒性，具有很大的应用价值。
新型液液萃取溶剂
绿色溶剂的名词解释
绿色溶剂的名词解释1. 引言在现代化工领域，溶剂被广泛应用于溶解、扩散、催化等各个方面。
然而，传统有机溶剂的使用往往伴随着环境污染和健康风险。
为了实现可持续发展和环境友好的化工产业，绿色溶剂逐渐引起了人们的关注。
那么，什么是绿色溶剂呢？2. 绿色溶剂的定义绿色溶剂，顾名思义，是指在溶解或分离过程中，对环境和健康无害的溶剂。
与传统的有机溶剂相比，绿色溶剂具有以下特点：低挥发性、低毒性、易生物降解和可再生性。
绿色溶剂的出现不仅可以减少对环境的污染，还能提高工人的安全性。
3. 绿色溶剂的分类绿色溶剂可以按照原料来源、性质特点以及用途来分类。
（1）原料来源：根据溶剂的原料来源，绿色溶剂分为天然溶剂和合成溶剂两类。
天然溶剂主要从植物、动物或微生物中提取得到，如柠檬酸、酒精、生物酯等。
合成溶剂则是通过化学反应合成得到，如离子液体、水溶性聚合物等。
（2）性质特点：按照溶剂的性质特点，绿色溶剂可分为极性溶剂和非极性溶剂。
极性溶剂例如水、乙醇、甲醇等，适用于溶解极性化合物。
非极性溶剂例如正己烷、二甲苯等，适用于溶解非极性化合物。
（3）用途：根据溶剂的应用领域，绿色溶剂可以分为溶液法辅助提取溶剂、反应溶剂、溶剂用于分离离子液体和溶剂用于环境清洁等。
溶液法辅助提取溶剂主要应用于药物、精细化学品、食品和香料等产业中。
4. 绿色溶剂的应用绿色溶剂的应用领域广泛，主要包括以下几个方面。
（1）制药工业：制药工业中的绿色溶剂应用主要集中在溶剂萃取、溶解和结晶等工艺中。
绿色溶剂可以有效地提高药物的纯度，并且降低工艺步骤中的副产物和废物。
（2）化妆品工业：绿色溶剂在化妆品工业中的应用很广泛，主要用于溶解天然植物提取物、调整乳化、稳定乳液等。
相比传统有机溶剂，绿色溶剂对皮肤无刺激，更加环保。
（3）食品工业：在食品工业中，绿色溶剂通常用于提取芳香物质、色素、食品添加剂等。
使用绿色溶剂可以保证食品的纯度和质量，并且有利于降低残留物。
（4）能源领域：绿色溶剂在能源领域的应用主要用于溶解和分离。
绿色溶剂
开发的一基于氯铝酸离子液体
催化过程，也被称作 Difasol 过
镍(II)/离子液体催化丁烯二聚制备辛烯的过程
相分离器
程 该过程明显优于其它传统的低聚过 程，并且不需要其他溶 剂； 该催化体系连续运转5500小时，丁 烯转化率和产品选择性仍然很稳定； 由于离子液体体系与反应体系不溶， 因此离子液体和产品可实现快速分离
超临界流体(特别是scCO2)
定义——当流体的温度和压力处于Tc和Pc之
上时就处于超临界状态;
特点:粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质
随温度和压力变化十分敏感：粘度和扩散系数接近
气体，而密度和溶剂化能力接近液体。
超临界流体(特别是scCO2)
相对廉价;
无毒;
催化剂和产物分离简单;
生产者能够设身处地地感知到生产过程存在的诸多
问题，比如产物分离、挥发组分毒性、催化剂回收、
溶剂再生等。
管理者则只希望生产、赚钱，感觉不到生产过程存 在的技术缺陷。
哪些领域需要新溶剂？
如果有新溶剂的话,几乎所有化学化工领
域都需要;
最为迫切的应该是精细化学品制造业.
需要什么样的新溶剂？
无毒（非挥发）；
绿色溶剂
溶剂用在哪些领域？
所有的化学化工领域都伴随着溶剂的使
用;
精细化学品制造业最需要溶剂,因为精细 化学品制造过程中往往使用高反应性底物， 容易因为局部过热而发生副反应，再者是 因为反应的产物往往是固体物质，不加溶 剂难以充分反应和分离。
传统的溶剂能够满足需求吗?
能!——管理者 永远不够! ——生产者
全氟碳流体
物理化学性质在一定程度上可调; 产物分离简单;
电化学合成绿色溶剂技术
产业化进程
近年来，电化学合成绿色溶剂技术逐 渐从实验室走向产业化，实现了规模 化生产和应用。
技术突破
随着电化学技术的不断发展，研究者 们成功实现了多种绿色溶剂的电化学 合成，如离子液体、醇类溶剂等。
国内外研究现状及发展趋势
国内研究现状
国内研究者们在电化学合成绿色 溶剂方面取得了显著成果，如开 发出高效、稳定的电解体系，实
。
实验结果与数据分析
实验方法
介绍实验过程中使用的设备、原 料和分析方法，确保实验结果的 准确性和可重复性。
数据展示
通过表格、图表和文字描述等方 式，详细展示实验结果，包括绿 色溶剂的各项性能指标。
结果分析
对实验结果进行深入分析，探讨 绿色溶剂性能的影响因素，并提 出优化建议。
与传统溶剂的性能对比
数据记录：详细记录实验过程中的各项 参数，如电位、电流、温度、pH值、产 物质量等。
3. 结合理论知识和实验经验，对实验结 果进行解释和讨论，提出可能的改进方 案和优化建议。
2. 利用统计学方法对实验数据进行处理 和分析，如方差分析、回归分析等。
数据分析方法
1. 对实验数据进行整理和归纳，绘制图 表以直观展示数据变化趋势。
提高资源利用效率
电化学合成绿色溶剂技术能够实现 资源的有效利用和循环利用，降低 生产过程中的资源消耗和废弃物排
放。
增强国际竞争力
掌握绿色溶剂电化学合成技术将有 助于提升我国在全球绿色化工领域 的竞争力，促进相关产业的可持续
发展。
THANKS
感谢观看
2. 向电解槽中加入适量的电解质和溶剂，开启磁力搅拌器，使溶液充分混合。
实验步骤与操作注意事项
3. 连接电化学工作站，设置合适的电位和电流参 数，开始电解。
绿色溶剂的名词解释
绿色溶剂的名词解释现代化学工业中，溶剂扮演着至关重要的角色。
然而，传统的有机溶剂却带来了环境和健康问题。
在这样的背景下，绿色溶剂的概念应运而生。
绿色溶剂是指那些对环境友好、可降解、低毒性且具有良好性能的溶剂。
它们在替代传统有机溶剂上展现出巨大发展潜力，并成为当代化学工业中的重要研究领域之一。
首先，绿色溶剂的发展得益于环境意识的增强。
传统有机溶剂如苯、甲苯、二甲苯等，虽然具有优越的溶解能力，但因其高挥发性和低生物可降解性导致对环境造成严重污染。
此外，这些溶剂还存在毒性和对人体健康的影响。
相比之下，绿色溶剂通过选择可降解的成分，减少了对环境的污染风险，更加符合可持续发展的理念。
其次，绿色溶剂的研究主要集中在三个方向：可再生溶剂、离子液体和超临界流体。
可再生溶剂是指那些能够通过简单的物理方法进行循环利用的溶剂，如水、醇类和酮类。
与传统有机溶剂相比，这些溶剂更容易回收和再利用，从而节约能源和减少溶剂的消耗。
离子液体则是一类结构特殊的盐，具有较低的蒸气压和高度可调节的溶解性能。
离子液体的可降解性和生物相容性也使其成为绿色溶剂的有力候选。
超临界流体是指在高压和高温下，溶剂的物理性质与常规液态和气态剧烈变化的状态。
超临界流体对环境的影响较小，同时也能提供高效的溶解性能，因而在绿色溶剂领域备受关注。
此外，绿色溶剂的应用领域也日益广泛。
在药物合成中，绿色溶剂能够提供更加环境友好的工艺路线，减少对环境的污染。
在染料和颜料工业中，绿色溶剂所带来的优势有助于提高生产效率和保护工人健康。
在电子设备生产中，低挥发性的绿色溶剂可用于清洗和涂覆，减少挥发性有机化合物的排放。
此外，绿色溶剂还在涂料、塑料等领域发挥着重要作用，为可持续发展作出贡献。
然而，绿色溶剂的发展仍面临一些挑战。
首先是经济性方面的考虑。
与传统有机溶剂相比，绿色溶剂的成本相对较高，这在很大程度上限制了其在实际生产中的应用。
其次是性能方面的要求。
虽然绿色溶剂在环境友好性方面有了巨大突破，但其性能与传统有机溶剂相比仍有待提高。
离子液体——绿色溶剂
绿色溶剂--离子液体摘要：简单介绍了离子液体的发展历史，分类方法和合成方法；详细介绍了离子液体在萃取分离中的应用，包括固 - 固分离、固 - 液分离、液 - 液萃取分离、离子液体与超临界CO2结合的萃取分离等。
前言人类进入20世纪后半期之后，由于社会的繁荣进步，人口的急剧增长，工业的高度发达，资源的大量消耗，污染的日益严重，环境的迅速恶化，导致20世纪末期的人类面临有史以来最严重的环境危机。
严峻的现实迫使人们必须尽快找到一条不破坏人类赖以生存的环境、不危害并有利于人类生存的可持续发展的道路。
社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点，已被提到了发展战略的高度。
在这种情况下，绿色化学的出现证实了走可持续发展道路的可能性。
离子液体是近年来绿色化学研究的热点之一。
离子液体经过近二十年的研究，体系逐渐壮大，离子液体的种类已达到数百种之多。
丰富的种类资源为其应用提供了有力的保障。
离子液体(ionic liquids)又称为室温离子液体(room temperature ionic liquid)、室温熔融盐(room temperature molten salts)、有机离子液体等，是一种由有机阳离子和无机阴离子相互结合而成,在室温或低温下呈液态的盐类化合物。
离子液体具有如下特点[1,2]：①无色、无味、几乎无蒸气压；②有高的热稳定性和化学稳定性，呈液态的温度范围大；③无可燃性，无着火点，热容量较大且粘度低；④离子电导率高,分解电压（也称电化学窗口）一般高达3～5V；⑤具有很强的Bronsted、Lewis和Franklin酸性以及超酸性质,且酸碱性可进行调节；⑥能溶解大多数无机物、金属配合物、有机物和高分子材料(聚乙烯、PTFE或玻璃除外) , 还能溶解一些气体, 如H2 ,CO和O2等；⑦弱配位能力；⑧价格相对便宜,而且容易制备。
这些特点是其他许多分子溶剂不可比拟的独特性能，并集多重功能于一身。
很潮的绿色溶剂
很潮的绿⾊溶剂NMP、DMSO、DMF、DMAc等偶极⾮质⼦溶剂在化学⼯业中使⽤普遍。
但是由于该系列溶剂对⼈体具有多种毒性、对环境产⽣危害以及后处理过程中产⽣的⼤量废⽔都使得该系列溶剂⾮常不绿⾊经济。
越来越多的制药企业都将偶极⾮质⼦溶剂归为“不推荐使⽤以及需要替换的”⼀类。
因此合适的替代策略将会在安全、环保、经济等⽅⾯产⽣积极意义。
直接取代使⽤绿⾊溶剂直接替代，分为以下⼏种类型极性⽣物基溶剂（Polar bio-based solvents ）⽣物基溶剂低毒、⽆毒、可循环利⽤、可以⽣物降解，可以很好替换⽯油基溶剂。
经典例⼦有：柠檬烯、松油烯、甲基四氢呋喃、γ-戊内酯(GVL)等。
GVL可以很容易地从⽊质纤维素中提取出来，并表现出重要的特性，是⼀种理想的⽣物来源替代偶极⾮质⼦溶剂。
GVL在⼀些Brnsted酸催化的⽣物质转化中显著提⾼了反应速率和产物选择性。
在⼀些⾦属催化中只需要简单处理后过滤即可以得到⽬标产物。
在噻吩与芳基卤化物的反应中，既可以作为溶剂⼜作为配体，避免了有毒的磷配体使⽤。
另⼀种明星试剂-Cylene(⼆氢左旋葡萄糖酮)，与偶极⾮质⼦溶剂具有相似的偶极质，可以⾼收率从纤维素中转化得到：Menschutkin reaction 和氟化反应中完美替换NMP。
Cylene在⼀些取代反应和⾦属催化偶联反应中已经成功应⽤，由于本⾝的结构该溶剂不适合在强酸、氧化还原体系中应⽤。
异⼭梨醇⼆甲醚(DMI)具有独⼀⽆⼆的⼿性，极性⾼于除NMP/DMF之外的很多溶剂。
在⾦属催化偶联反应中应⽤效果较好。
氢键受体、供体溶剂对这是⼀类由氢键供体(HBD)和受体(HBA)分⼦溶剂组成的⼆元混合溶剂，通过调整HBD/HBA的⽐例，可以获得与偶极⾮质⼦溶剂相当的偶极/极化率和溶解度。
GVL和GBL可以与⼄醇和⽔结合形成可持续的溶剂对。
相继开发很多种绿⾊的溶剂对，可以调节相应的物理参数。
其他绿⾊溶剂碳酸丙烯酯（PC）PC具有低粘度，⾼热容量和良好的溶解性，可⽣物降解，⽆毒，⽆味，蒸⽓压低，是由环氧丙烷和⼆氧化碳以100％原⼦经济性在⼯业规模上合成得到。
2024年绿色溶剂市场调研报告
2024年绿色溶剂市场调研报告1. 引言绿色溶剂是一种环境友好、低毒、可再生的溶剂，逐渐取代了传统的有机溶剂。
随着环保意识的提高和环境法规的加强，绿色溶剂市场呈现出快速增长的趋势。
本报告旨在对绿色溶剂市场进行深入调研和分析，以便了解其市场现状和未来发展趋势。
2. 绿色溶剂的定义和分类绿色溶剂是指那些相对于传统有机溶剂来说更加环保、安全、可持续的溶剂。
根据其来源和性质，绿色溶剂可分为可再生绿色溶剂和生物基绿色溶剂。
2.1 可再生绿色溶剂可再生绿色溶剂是指利用可再生资源生产的溶剂，如乙醇、二甲醚等。
这些溶剂具有良好的可再生性和低碳排放特点，对环境影响较小。
2.2 生物基绿色溶剂生物基绿色溶剂是指利用植物油或其他生物质来源的溶剂。
生物基绿色溶剂具有更低的挥发性和毒性，对人体和环境更加友好。
3. 绿色溶剂市场现状绿色溶剂市场在过去几年持续增长，受到政府政策和消费者环保意识的推动。
以下是绿色溶剂市场的几个关键特点：3.1 市场规模扩大随着环保法规的加强和消费者对绿色产品的需求增加，绿色溶剂市场规模不断扩大。
预计未来几年，绿色溶剂市场将保持稳定增长。
3.2 应用领域广泛绿色溶剂在涂料、清洁剂、粘合剂等多个领域有广泛应用。
特别是在汽车、建筑和化妆品等行业，绿色溶剂的需求迅速增长。
3.3 市场竞争激烈绿色溶剂市场竞争激烈，有多个国内外厂商提供产品。
这些厂商通过技术创新、产品品质和价格竞争来争夺市场份额。
4. 绿色溶剂市场发展趋势绿色溶剂市场未来将呈现以下几个发展趋势：4.1 技术创新随着科技的进步，新型绿色溶剂的研发和应用将不断推动市场发展。
例如，利用天然气等可再生资源生产的绿色溶剂具有巨大的潜力。
4.2 标准化和监管加强随着环境法规的加强，绿色溶剂市场将面临更加严格的标准和监管。
这将促使企业加大绿色溶剂研发和应用的力度。
4.3 战略合作加强绿色溶剂市场竞争激烈，企业将通过战略合作来提升市场竞争力。
例如，合作开展研发、共享资源和市场渠道等。
- 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)。
4.2.3高分子聚合反应
在高分子科学领域,超临界CO2一方面被用做各类聚合反应的介质,另 一方面利用它对高聚物的溶解和熔胀能力及其随压力的可调节性而用于高 聚物分级、成型和共混。
4.2.4 超临界流体萃取（SCFE）
应用范围 食品工业 医药、生化工业 化妆品香料工业
2009
应用类别 啤酒花、动植物油、咖啡因、植物色素的提取 中草药有效成分的提取、分离，药品原料的浓缩、 精制；生物制药；手性药物拆分等。 天然香料、合成香料的分离和精制，化妆品原料的 萃取
2009
4.5.2 离子液体的合成、结构和性能
1 离子液体的合成 ①直接合成法 ：通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成 离子液体 ②两步合成法 ：通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐 ( [阳离子]X型离子液体) ;然后用目标阴离子Y- 置换出X- 离 子或加入Lewis酸MXy来得到目标离子液体。
液体
1 10-3 10-5
超临界流体
0.1～0.5 10-4 ～10-5 10-3
气体
10-3 10-5 10-1
2009
一些常用超临界流体的性质
流体 临界温度Tc/K 临界压力Pc/atm （1atm=101325Pa）
乙烯（C2H2 三氯甲烷(CHF3)
二氧化碳(CO2) 丙烷(C3H8) 丙酮(CH3COCH3) 甲醇(CH3OH) 乙醇(C2H5OH) 水(H2O)
2009
4.2.2 超临界流体的酶催化反应
超临界CO2应用于酶催化反应具有许多优点: ① ② ③ ④ 可加快传质控制的反应; 可简化产品的分离和回收; 温和的反应温度适合于酶催化反应，产物不会分解; 不存在反应产物中的溶剂残留的问题.
在超临界CO2流体介质中进行酶催化反应比传统有机溶剂 中反应速率高得多。这可能是在超临界CO2介质中，传质速率 的提高、有机物溶解度的增加以及底物在酶分子上的局部簇的 形成，造成酶分子区域性反应物浓度上升等因素.此外，近室 温的反应温度，有利于酶的催化反应，这些因素使其表现出优 于有机溶剂介质的酶催化反应。
CH O
O C O C
2009
CH O
O O O O O
O
亲双烯试剂
O CH
O C O C O 马来酐
O C OR
丙烯醛
丙烯酸酯
利用超临界流体 , 通过其条件的改变 ( 温度，压力, 等),可增加其 反应速率，改变反应的选择性.
O OCH3 异戊间二烯 丙烯酸甲酯 ScCO2 50℃ A 常压下： 99.5% 73.5atm: 38.9% 203atm: 85.9%
•加快受扩散速率控制的均相反应速率； •克服界面阻力，增加反应物的溶解度； •实现反应和分离的耦合； •延长固体催化剂的寿命； •在超临界介质中的压力对反应速率常数的影响增强； •酶催化反应的影响增强 。 超临界流体、液体、气体性质比较
性质/流体
密度/(gcm-3) 粘度/(Pa s) 扩散系数/cm2s-1)
2009
超临界CO2代替传统的氯氟烃发泡剂制备泡沫塑料：
聚苯乙烯+发泡剂→聚苯乙烯泡沫塑料→快餐饭盒、包装、减震、保温材料。
Dow化学公司开发出一种用液态二氧化碳完全替代有机发 泡剂生产聚苯乙烯泡沫塑料的新技术，可生产厚度小于1.27cm 的泡沫塑料食品包装板，每年可减少1500吨以上的二氟二氯甲 烷或二氟一氯甲烷的排放。为此，该技术获得了 1996 年美国 “总统绿色化学挑战奖”的变更溶剂/反应条件奖。
88%
其他加氢反应
可提高光学纯度
H CH3
COOH CH3
H H2 Ru 催化剂 ScCO2 ，100℃ H CH3
COOH H CH3
S体，光学纯度89%
H
COOCH3 NHCOCH3 H2 Ru 催化剂 ScCO2 ，40℃
H H
COOCH3 H NHCOCH3
R体，光学纯度99%
2009
非对称烯烃加氢时得到一对旋光对映异构体，而合成的目标只是其中 一个。临床上，旋光性药物往往一种对映体有效，另一种无效甚至有毒。 所以，合成出消旋的药物不但原子利用率低，而且由于对映体的物理、化 学性质非常接近，其分离、提纯非常困难。由此，旋光选择性在制药工业 中显得特别重要。 Burk小组以超临界CO2 作溶剂，提高不对称氢化的选择性。
2009
O OCH3
O OCH3
B 0.5% 61.1% 14.1%
CO2加氢合成有机化合物对于CO2资源的有效利用和环境保护有重要 意义。
CO2
H2
Ru 催化剂 ScCO2, N（C2H5）3 ,50℃
Ru 催化剂
ScCO2 ， N（C2H5）3 80℃
HCOOH
O H
O
CO2
H2
CH3OH
C
OCH3
N
吡啶基
咪唑基
② 组成固定：如[emim]BF4 ，BF4-、PF6-，也有TA-(CF3COO-) 、HB(C3F7COO-)、TfO-(CF3SO3-)、NfO-(C4F9SO3-) 、Tf2N-(CF3SO2)2N-）、Beti(C2F5SO2)2N-）、SbF6- 、AsF6- 、CB11H12-（及其取代物）、NO2- 等。
2009
超临界CO2作为反应溶剂的优点： • 溶解能力可通过控制压力来调节，因而有可能提高某些反 应的选择性。 • 具有很好的惰性，以它作为氧化反应的溶剂非常理想。 • 超临界状态容易达到，设备投资不超高。
聚苯乙烯+发泡剂→聚苯乙烯泡沫塑料→快餐饭盒、包装、减震、保温材料。 Dow化学公司开发出一种用液态二氧化碳完全替代有机发泡剂生产聚苯 乙烯泡沫塑料的新技术，可生产厚度小于 1.27cm的泡沫塑料食品包装板， 每年可减少 1500 吨以上的二氟二氯甲烷或二氟一氯甲烷的排放。为此，该 技术获得了1996年美国“总统绿色化学挑战奖”的变更溶剂/反应条件奖。
2009
4.2超临界流体的应用
4.2.1 超临界CO2用作有机合成的溶剂
在超临界 1,1- 二氟乙烷流体中的 α - 氯苯甲醚的热分解反应同 有机溶剂中的反应相比,其反应速率大一个数量级以上.
O CH3 O Cl ScCHF2CH3 H CH3Cl
在超临界CO2中，甲醇与邻苯二甲酸酐的酯化反应速率常数随压力变化。
4.5.4 离子液体的应用
化学反应
在分离过程中的应用
2009
在电化学中的应用
β -胡萝卜素的提取 烟草中尼古丁的脱除
2009
4.2.5 超临界CO2在超细微粒置备中的应用
在超临界状态下，可通过控制压力等来控制过饱和率，从而控制 结晶过程，达到控制微细粒子的粒径。 超临界溶液快速膨胀过程（RESS） 气体抗溶剂结晶过程（GAS）
2009
4.5 离子液体
1914年 EtNNO3的合成. 1940年 以氯化铝负离子为阴离子的离子液体被合成.
2009
离子液体的突出优点：
♦液体状态温度范围广，(-100℃～200℃) 300℃ ♦蒸汽压低，不易挥发；
♦对有机物、无机物都有良好的溶解性；
♦密度大，与许多溶剂不互溶； ♦具有较大的可调控性，包括液体的溶解性、液体状态范围、 酸度等物化性能； ♦离子液体作为电解质具有较大的电化学窗口、良好的导电 性、热稳定性和极好的抗氧化性； ♦具有一定的催化或助催化作用。
2009
组成：
按正离子分
烷基季胺离子----[NRXH4-X]+等 烷基季磷离子----[PRXH4-X]+等 烷基取代的咪唑离子------ [R1R2IM]+，[BMIM]+， [R1R2R3IM]+， [MMPIM]+等 N-烷基取代的吡啶离子-----[RPY]+等。
N
N
按负离子分两类：
① 含AlCl3的卤化盐：有可变的组成。如[bmim]Cl-AlCl3 等。
4 绿色溶剂
4.1 常规溶剂的应用和危害 卤代烃：CH2Cl2；CHCl3；CCl4等。 致癌剂，环境中难降解，臭氧层破坏，
导致温室效应
芳香烃：苯，甲苯等。致癌剂 酯类：醋酸乙酯等。 醇类：甲醇，乙醇等。 水：废水处理困难 此外，常规有机溶剂存在挥发性，易燃，后处理困难及 成本高，能耗高
2009
4 绿色溶剂
O O O 压力/atm 96 164 CH3OH ScCO2 50℃ O 速率常数/（Lmol-1min-1） 3.48× 10-2 1.38 × 10-3 O OCH3 OH
2009
代尔斯-奥尔德（ Diels-Alders）双烯合成
含有一个活泼的双键或三键的烯或炔类和二烯或多烯共轭体系发生 1,4-加成,产物通常为六员环状化合物,这个反应称为Diels-Alders双烯 合成.
溶剂的绿色化途径
1、使用安全的传统溶剂：如醇类，酯类，水； 2、开发性溶剂：如超临界流体，离子液体； 3、通过工艺改革，完全不使用溶剂：无溶剂合成。
2009
4 绿色溶剂
4.2 超临界流体的特性 超临界流体； 临界点； 临界温度；临界压力； 密度；粘度；扩散系数。
2009
超临界流体作为反应介质具有以下特性： 高溶解能力； 高扩散系数； 有效控制反应活性和选择性； 无毒性和不燃性。 在超临界条件下化学反应具有如下特点：
H2O
CO22 ， 80℃
H
C
N（CH3）2
H2O
1991年Rathke等报道了在CO2超临界流体中,以Co2(CO)8为催化剂进行 丙烯加氢甲酰化反应的结果:
Co2(CO)8 H2/CO ScCO2 80℃
2009
CHO
CHO
p(H2)=56.1atm p(CO)=56.1atm
2009
1-CO2气源；2-咖啡萃取塔；3-水喷淋塔；4-反渗透装置