绿色化工研究进展.ppt
绿色化工环保技术的发展现状与展望
5
总之，随着全球环境问题的日 益严重和人们对环境保护意识 的不断提高，绿色化工环保技 术将迎来更加广阔的发展前景
6
未来需要不断加强技术创新、 政策支持和企业合作等方面 的工作，推动绿色化工环保
技术的快速发展和应用
绿色化工环保技术的研发和应用需要投入大量资金 因此其成本相对较高。对于一些小型化工企业来说 色化工技术可能会增加其生产成本，影响其经济效
PART 3 展望
1 技术创新
2 政策支持
未来随着科技的不断进步， 绿色化工环保技术将不断 取得新的突破。例如，通 过基因编辑技术等手段， 可以实现化工产品的个性 化定制和高效生产；通过 大数据和人工智能等技术 手段，可以对化工生产过 程进行实时监控和优化控
越来越多的企业开始认识到绿色化工环保技术的重要性，纷纷投入资金和人力进行相关技术的研发 和应用。例如，一些大型化工企业开始采用先进的生产工艺和设备，提高资源利用率和减少环境污 染
PART 2 面临的问题
虽然绿色化工环保技术取得了显著进展，但仍存在一些技术 难题需要解决。例如，一些复杂的化学反应过程难以实现绿 色化，需要进一步研究和探索
制
各国政府将继续加大对绿 色化工环保技术的支持力 度。例如，制定更加严格 的环保法规和标准；加大 对绿色化工项目的投资力 度；提供更加优惠的税收
政策等Βιβλιοθήκη 3 企业合作未来跨国企业之间的合作 将更加紧密，共同推动绿 色化工环保技术的发展。 例如，通过技术交流和合 作研发等方式，可以共同 解决一些技术难题；通过 产业链整合和资源共享等 方式，可以提高资源利用
随着科技的不断进步，绿色化工环保技术得到了快速发展。例如， 采用先进的催化剂、优化生产工艺、提高设备效率等手段，可以显 著降低化工生产过程中的能耗和排放
绿色化工概论
绿色化工
1.1-3产业系统
产业系统或产业体系：在国民经济体系中，相互关联
结合起来的所有生产系统，构成了社会总的产业系统。
产业系统，作为各种生产活动的“集合”，是国民经 济的载体，对人类社会的经济发展、满足人们的消费需
求发挥着直接贡献作用。
我国三次产业划分： 第一产业：农业（包括林业、牧业、渔业等） 第二产业：工业（包括采掘业、制造业、自来水、电力、蒸汽、
环境保护工作应是发展进程中的一个整体组成部分
各国应当减少和消除不能持续的生产和消费方式
绿色化工作为实施可持续发展战略的关键措施正式 写入实施可持续发展战略行动纲领《21世纪议程》
在联合国的大力推动下，绿色化工逐渐为各国企业
和政府所认可，绿色化工进入了一个快速发展时期
绿色化工
（4）联合国工业发展组织和联合国环境署（UNIDO/U
是指对于产品生产、使用和最终处理处置所产生的
污染，要最大限度地并尽可能地靠近源头削减，使其
达到最小化。 荷兰，绿色化工是在污染防治的意义下使用 污染防治是减少源头、实行再生利用或减少对环境 有害的物质总量入手，避免或尽量减少废物和排放物
的产生。
污染防治涵盖的技术包括：改进管理、改进工艺过程、 改变原材料、实施循环利用、改进产品。
煤气）和建筑业
第三产业：除第一、第二产业以外的其他各行业
绿色化工
1.1-4传统生产模式的环境经济特征
资源 产品 污染物排放
生态系统
经济社会系统
能量 资源
生产系统
消费系统
废 弃 物
末端治理弊端
①工业污染物种类多、控制与治理要求严格，企业的治理费用不断提高，经济负担不断 加重 ②治理技术有限，难以彻底消除污染，存在污染物在不同介质中转移，如有毒有害物质 ③不仅投资增加，而且可回收的资源没有得到有效的利用，使企业原材料消耗增高、产 品成本增加、经济效益下降，企业治污积极性下降
绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究
绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究绿色化工技术是指以环境友好、资源节约和高效利用为原则，致力于绿色化学产品的生产及加工的一种化学工艺技术。
绿色化工技术已经成为当今化学工程与工艺领域的研究热点，其在实际应用中具有广阔的前景和重要的经济意义。
本文将从绿色化工技术的背景和意义、在化学工程与工艺中的应用研究以及存在的问题和展望等方面进行阐述。
一、绿色化工技术的背景和意义随着人类对环境保护和资源利用的重视程度不断提高，传统的化工生产模式已经不能满足当今社会的需求。
环境污染、资源浪费和能源消耗等问题成为困扰人类的主要障碍。
作为应对这些挑战的技术手段之一，绿色化工技术应运而生。
绿色化工技术以实现绿色生产和可持续发展为目标，注重降低环境影响、节约资源和提高产品质量。
1. 绿色催化剂的研发与应用以金属有机框架材料（MOF）等为代表的新型催化剂已经成为绿色催化剂研究的热点。
MOF是一类由金属离子和有机配体组成的多孔结构材料，具有独特的表面积和孔径特征，能够提高催化反应的效率和选择性。
通过合理设计和构建MOF的结构，可以实现对酸碱性、导电性和孔隙性等性质的调控，从而实现对催化反应的精准控制。
MOF在有机合成、催化转化和环境净化等方面都表现出了良好的应用潜力。
除了MOF，生物催化剂也是绿色催化剂中的一大亮点。
生物催化剂以微生物和酶为代表，具有高效、高选择性和可再生的特点，已经成为化工生产中的重要催化剂。
通过遗传工程和表面修饰等手段，可以提高生物催化剂的稳定性和活性，实现对复杂有机废水的生物降解和有机合成反应的催化转化。
2. 生物技术在绿色化工技术中的应用生物技术是绿色化工技术中的另一大重要组成部分，主要包括生物法处理废水、生物质能源生产和生物基合成材料等方面。
生物技术可以利用微生物、酶和甲烷发酵等手段，实现对有机废水、废水和固体废弃物的高效处理和资源化利用。
生物技术还可以通过生物转化和发酵等过程，生产生物柴油、生物醇和生物聚合物等生物基产品，为化学工程与工艺提供了可替代的绿色合成方案。
绿色化学 (Green Chemistry)
《寂静的春天》这本书第一次对人类长期流行于全世界 的口号——“向大自然宣战”、“征服大自然”的绝对正 确性提出了质疑。她指出，化学杀虫剂的生产和应用， 会殃及很多有益生物，连人类自己也不能幸免。 尽管当时的工业界特别是化学工业界对她发起了猛烈 的抨击，而当时的美国政府也没有及时给予卡逊应有的 支持，使卡逊在《寂静的春天》出版两年后，因癌症和 遭受空前的诋毁、攻击而与世长辞，然而卡逊惊世骇俗 的预言，像是黑暗寂静中的一声呐喊，终于唤醒了人类 。科学家和生态学家得出结论，使用滴滴涕弊多利少。 1971年，美国环保署成立，1972年正式立法宣布禁止 使用DDT 。 Rachel Carson 被誉为人类环保事业的“普罗米修斯 ”。
世界八大公害事件
事件 污染 物 发生时 间、地点 致害原因 中毒症状 公害 成因
米糠油 多氯 事件 联苯
食用含多氯联 生产中 1968年日本 苯的米糠油、 多氯联 九州艾知县 全身起红疙瘩、 苯进入 等23个府县 呕吐、恶心、 米糠油 肌肉通
1972年3月 日本富山 关节、神经、 炼锌厂 全身骨痛、骨 含镉废 骼萎缩、食含 水 镉的米、水
氨氮 重金属
有机物 油 类 氰化物
电镀厂、冶炼厂等
农药厂、染料厂、食品加工厂 石油炼制厂、石化厂 煤气厂、有机合成厂、石化厂、
酚、醛、 煤气厂、石化厂、炼油厂、农药厂、氯碱厂 有机氯等 硫化物 石化厂、氯碱厂、染料厂、煤气厂、染料厂
化学工业的主要污染物──废渣
污染物 硫铁矿渣 主 要 来 源 硫酸厂 化工厂、氯碱厂
富山 骨痛面着火
发生时间、地点
～1970年 美国俄亥俄州 Cuyahoga河 1984年印度 Bhopal化工厂
致害原因及严重后果
严重化学污染引起河面 着火 甲基异氰酸大量泄漏致 死约4000人，伤者无数。
绿色化工
Engineering 3 (2017) 283–284/10.1016/J.ENG.2017.03.0252095-8099/© 2017 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of the Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (/licenses/by-nc-nd/4.0/).Topic InsightsGreen Chemical EngineeringJian-Feng ChenState Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China1. IntroductionGreen chemical engineering is regarded as one of the most effi-cient means of achieving sustainable development in chemical in-dustrial processes. It can be divided into two main categories:• Green product engineering. Examples include the develop-ment of new catalysts and the development and use of renewa-ble resources (e.g., solar energy and biomass).• Green process engineering. This category includes process intensification, new reaction media, energy conservation, CO 2 emission reduction, novel reactors, new separation techniques, and so forth.Promising approaches toward cleaner, more energy-efficient, and more cost-effective processes, including catalysts, reaction media, reactors, and separators, have been developed to meet the increas-ing needs of both society and the environment. This special issue on green chemical engineering covers the latest developments in green product engineering and green process engineering. The aim of this issue is to assist in proposing strategies to address the needs of the green chemical industries and in conducting further studies on new technologies and processes.2. Green product engineeringGreen product engineering refers to the engineering design, devel-opment, and transition to manufacturing of green chemical products, or to the manufacturing of products through green production man-ufacturing processes. Green product engineering usually entails deal-ing with issues related to cost, producibility, quality, performance, reliability, serviceability, intended lifespan, and user features.For example, carbon dioxide (CO 2) emissions from human activi-ties have continuously risen in recent years, and the hydrogenation of CO 2 is considered to be a promising route for the conversion of CO 2 into valuable chemicals and fuel. Current research focusing on high-performance catalysts for this process is reported in the ar-ticle titled “Effects of potassium and manganese promoters on nitrogen-doped carbon nanotube-supported iron catalysts for CO 2 hydrogenation” by Kangvansura et al. Solar-powered CO 2-to-fuel conversion is another attractive method for mitigating CO 2 emis-sions and meeting the growing global energy demand; this process is addressed in “Harnessing the beneficial attributes of ceria and titania in a mixed-oxide support for nickel-catalyzed photothermal CO 2 methanation” by Kho et al.Solar energy, as a clean, renewable, and abundant energy re-source, is one of the most promising candidates to substitute for fos-sil fuels. Photocatalytic water splitting, which directly converts solar energy into hydrogen, is one of the most desirable solar-energy- conversion approaches. The article titled “Tantalum (oxy)nitride: Narrow bandgap photocatalysts for solar hydrogen generation” by Xiao et al. reviews the use of tantalum (oxy)nitride-based photocat-alysts for photocatalytic water splitting, and describes how to better design these materials to further improve their water-reduction capability. Dang et al. present another example of a photocatalytic solar-to-fuel device in their article titled “Improved oxygen evo-lution kinetics and surface states passivation of Ni-B i co-catalyst for a hematite photoanode.” This work describes the combinational surface kinetics enhancement and surface states passivation of a nickel-borate (Ni-B i ) co-catalyst for an Fe 2O 3 photoanode.As the most important nanoporous materials, zeolites with in-tricate micropores have been widely applied in industrial catalytic processes. The use of organic templates in the hydrothermal synthe-sis of zeolites is environmentally unfriendly and costly, due to the formation of harmful gases and the pollution of water.Research efforts into the production of alternative fuels from bioresources are underway, driven by the current irrational use of fossil fuels and the effects of greenhouse gases on the environment. In “A technological overview of biogas production from biowaste,” Achinas et al. review the issues of biogas production from lignocel-lulosic biowaste, the current problems and barriers affecting the dif-ferent pathways, and potential issues and trends in biotechnological conversion performance.Cadaverine is becoming an important industrial chemical, and exhibits broad prospects for various applications. In particular, it serves as a key monomer for bio-based polyamides. In “Advances in cadaverine bacterial production and its applications,” Ma et al. summarize recent findings on the biosynthesis, metabolism, and physiological function of cadaverine in bacteria; recent advances in cadaverine production; and the application of cadaverine in the syn-thesis of bio-based polyamides.In another article, Wang et al. report on the “Facile and scalable preparation of fluorescent carbon dots for multifunctional appli-cations.” Fluorescent carbon dots that are obtained via a one-pot reaction have been successfully used as internalized fluorescentprobes for bioimaging and patterning, and exhibit a good prospectContents lists available at ScienceDirectj our na l h om epa ge: w w /locate/engEngineering284J.-F. Chen / Engineering 3 (2017) 283–284for solid-state fluorescent sensing, security labeling, and wearable optoelectronics.3. Green process engineeringGreen process engineering focuses on the design, operation, control, optimization, and intensification of chemical, physical, and biological processes for sustainable development. Researchers in this field strive to solve key scientific problems in resource-efficient conversion and process upgrades in order to create innovative and original technology platforms for the development of clean industri-al processes.Caprolactam, the monomer for the nylon-6 fiber and for engi-neering plastics, is an important basic organic chemical. A green caprolactam production technology has been successfully developed in China, and has a global market share that exceeds 50%. Zong et al. present a review of this technology in “Green production technology of the monomer of nylon-6: Caprolactam.”Photosynthetic microorganisms are important bioresources for the production of desirable and environmentally benign products, and photobioreactors play an important role in these processes. The article titled “Design of photobioreactors for mass cultivation of photosynthetic organisms” by Huang et al. presents a critical over-view of the key parameters in photobioreactor design, which include light, mixing, mass transfer, temperature, pH, capital, and operating costs. Bioreactor lifespan and the costs of cleaning and temperature control are also analyzed in terms of commercial exploitation.Wastewater treatment is a process that is vital for the protec-tion of both the environment and human health. In “Fluidized-bed bioreactor applications for biological wastewater treatment: A review of research and developments,” Nelson et al. summarize the circulating fluidized-bed bioreactor technology for treating wastewater. The excellent mixing and mass transfer characteristics that are inherent to fluidization make this process very effective in treating both municipal and industrial wastewater. In “Optimi-zation, kinetics, and equilibrium studies on the removal of lead(II) from an aqueous solution using banana pseudostem as an adsor-bent,” Bagali et al. attempt to utilize banana pseudostem powder as an adsorbent material to remove lead(II) from an aqueous solu-tion in a batch mode.Municipal solid waste (MSW) has become a major environmental concern across the globe due to its huge volume and severe environ-mental pollution. The study titled “Thermodynamic analysis of the gasification of municipal solid waste” by Xu et al. reports the gasifi-cation performance of MSW by thermodynamic analysis for differ-ent types of MSWs across a large range of temperature and steam-to-MSW ratio.Improving the efficiency of reaction and separation processes and reducing the energy consumption of such processes are es-sential to easing energy, resource, and environmental problems. In “Membrane engineering for green process engineering,” Macedonio and Drioli present an overview of membrane applications and their perspectives in strategic industrial sectors such as water treatment, energy production, and raw materials extraction. Regarding more traditional crystallization processes, in “Recent developments in the crystallization process: Toward the pharmaceutical industry,” Gao et al. review crystal engineering and crystallization process design and control, and present an overview of new types of crystals such as co-crystals, polymorphs, and solvates. Finally, in the review titled “Progress of pharmaceutical continuous crystallization,” Zhang et al. thoroughly summarize the advantages and disadvantages of differ-ent types of continuous crystallization processes.Engineering 2 (2016) xxx–xxxTopic InsightsContents lists available at ScienceDirectj our na l h om epa ge: w w /locate/engEngineering绿色化工陈建峰State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China1. 引言绿色化工是化学工业实现可持续发展的有效途径，主要可分为两大发展方向：• 绿色产品工程，如开发新型催化剂，或者开发利用可再生资源(太阳能、生物质能等)产品；• 绿色过程工程，包括化工过程强化、新型反应介质、节能降耗、二氧化碳减排、新型反应器和新型分离等过程技术。
绿色化学合成技术在化工领域中的应用研究
绿色化学合成技术在化工领域中的应用研究【绿色化学合成技术在化工领域中的应用研究】第一章绿色化学合成技术的概述绿色化学合成技术是一种注重环境友好、资源高效利用的化学合成策略。
它强调减少或消除有害物质的生成和使用，降低废物排放以及利用可再生能源等方面的原则。
绿色化学合成技术在化工领域中的应用日益广泛，极大地推动了化工产业的可持续发展。
第二章绿色溶剂的应用研究传统的化工合成过程中常使用的溶剂往往对环境和人体健康有一定的危害。
绿色溶剂的应用研究成果丰硕，例如超临界流体技术、水作为溶剂的研究等。
这些研究成果能够有效减少有机溶剂的使用，降低对环境的污染。
第三章绿色催化剂的应用研究绿色催化剂是指在化学合成过程中能够高效催化反应，同时具有环境友好特性的催化剂。
传统催化剂中常使用的是贵金属等昂贵或稀缺的材料，导致成本高昂。
绿色催化剂的研究致力于发展价格低廉且高效催化的材料，例如非金属催化剂、生物催化剂等。
这些催化剂的广泛应用极大地降低了合成过程中的能耗和废物排放。
第四章绿色合成反应的应用研究绿色合成反应是指采用环境友好的反应条件、高选择性反应的方法进行化学合成。
例如基于微波加热、超声波辅助、电化学反应等技术的研究，可以降低反应温度和时间，提高产物纯度。
此外，废物利用也是绿色合成反应的重要研究方向，通过将废物转化为有用化合物，实现化工过程的循环利用。
第五章绿色药物合成的应用研究药物合成一直是化学领域的重要研究方向。
但传统的药物合成过程中常涉及使用有害物质，产生大量废物。
绿色药物合成技术的发展使得药物合成更加环境友好。
例如，通过生物催化合成、可持续原料的利用等研究，提高了药物合成的效率和可持续性。
第六章绿色化工流程的应用研究绿色化工流程是指利用环保型的工艺方法和系统实现化工过程的可持续发展。
绿色化工流程的研究方向包括废气净化技术、废水处理技术、废弃物综合利用等。
这些研究方向的发展，不仅降低了化工过程对环境的影响，也提高了生产效率和质量。
我国绿色化学的研究进展
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 ，是一门从源头上阻止污染 的化学。
在橡胶 合成领域 ，随着全球低碳 经济 的兴起 ， “ 绿 色制 造”已经成为我 国橡胶工业可 持续 发展 的战略方针 之一 。开发 杜仲橡胶 、反式异戊橡胶 、集成橡胶 和炭黑
第４ 期
９
２ ． ２ 催 化 剂 绿 色 化
道 ，而强酸性可使催 化剂在较低温度下就 具有较高 的催
催化 剂 的绿 色化主要表现在催 化剂 的高效 。催 化领 化活性 。刘秉智 以活性炭负载磷 钼钨杂多酸为催化剂 ， 域常被称 为绿色化学 的基础 台柱 。催化 反应能 降低 反应 用 ３ ０ ％ 双氧水催化氧化苯 甲醇合成苯 甲醛 ，苯甲醛收率 能垒 、增 加反应选择性 以及减少分 离步骤 ，减少 大量 有 可达 ７ ４ ． ８ ％。与 国内同类 产 品的生产 工艺相 比，其具有 毒试剂 的使用并使得 可再生资源 能进 入主流反应研 究。 催 化活性好 ，反应 条件温和 ，生产 成本低廉 ，催化剂可 下面就分 子筛 、杂 多酸 、固体酸等新 型绿色催化剂 的研 重复使用 ，对设备 无腐蚀性 ，不污 染环境 ，是一种优 良
绿色化工催化剂研究进展
绿色化学化工催化剂研究进展系别：专业名称：学生姓名：学号：指导教师姓名：完成日期 2010年10月17日绿色化学化工催化剂研究进展摘要：对绿色化工中催化剂的研究进展进行了综合叙述，主要介绍了固体酸催化剂、固体碱催化剂和金属催化剂的研究现状，并对其应用和发展前景作了总结和评述.关键词：绿色化工催化剂；同体酸催化剂；同体碱催化剂；金属催化剂Advance in Green Chcmistry CatalystAbstract:Advances in research and development of new-calalyst were reviewed in this paper Researches in solid acid catalyst 、solid base catalyst and metal catalyst and their prospect of application were discussed.Key words: green chemistry catalyst； solid acid catalyst ；solid base catalyst；metal catalyst目录1引言 (1)2 固体酸催化剂的研究进展 (1)2.1金属氧化物催化剂 (1)2.2金属盐催化剂 (1)2.3分子筛 (1)2.4杂多酸催化剂 (2)3 固体碱催化剂的研究进展 (3)4金属催化剂的研究进展 (3)5 结语 (4)参考文献 (4)1引言随着近年地球环境的不断恶化，世界各国日益重视可持续发展战略，绿色化学和化工将给化学工业和环境工程带来革命性变化，要实现环境友好的绿色化工，研究开发新的催化剂及催化方法成为当前关注的重要课题之一。
绿色化工催化剂主要包括固体酸催化剂、固体碱催化剂、金属催化剂等，这些催化剂不仅具有较高活性和选择性，而且催化剂和反应体系易于分离，新型绿色化工催化已成为实现化学工业从低污染向无污染方向转变的关键。
绿色化工技术的研究进展
４ ． 绿 色 化 工 当前 存 在 的 问题 和解 决措 施
当前我 国绿色化工技术在化工业 的到 了推广 ． 但技 术上还不够纯 熟． 传统 的化工 体系制约着绿 色化工技术 的发展 ． 另一方面人们对 绿
色化工产品半信半疑 ． 都直接或间接的制 约着绿 色化 工的发展。那么 我们应该如何解决这些问题呢？ 首先要采 用分 子设计技术设计所需要 的化工新产 品， 做 到从源头 上控制化工污染 的发生 ． 还可以利用国际上流行的提供持定分子理论 合成 路线的几种计算机软件协助新产 品合 成路 线的设计 ， 其次要采用 产出有 利于环境保护 、 社 区安全和人体健康的环境友好 的产 品。 利用各种高新技术 化学工业对环境 的污染越来越 引起人们 的关 注， 人 们已经深刻认 化工新 产品生命周期全过程 的绿色化控制的策略 ． 识到， 化工生产造成环境污染 的根本原 因在于人们的环境社会意识 和 把握住原料 的绿色化 、 化学反 应绿色化获得 绿色化工 产品（ 即采用绿 化工工艺 的落后 。在这种形 势下， 人类 要求得 自身的生存与可持续 发 色化的原料 、 在绿 色化的催化剂 、 绿色化 的溶剂 和绿色化的助剂作 用 展， 就必须综合考 虑环保 、 经济 、 社会 以及化学工业本身发展 的要求 ， 大 下． 进行最优化的反应。 使原料分子 中的原子百分之百地转变成所需 要 力开发。 的绿色化工产品， 达到转化率 、 选择性和收率为 １ ０ ０％、 不产生副产物 、 近二十年来 ． 随着全球性环境 污染的加剧 、 能源的匮乏和社会公 废水 、 废渣 和废气 。 实现 废物 的／ 零排放 为零 ， 以致使 用或废 弃后 的 回 众对环境保护及人类可持续发展 的 日 益关注 ． 人们开始对造成环境 与 收 、 再利用及处理各个 阶段。 改革传统化工产 品体 系， 寻求新的无污染 生态恶化的主要元凶——化学和化学工业 的重要性提出了质疑 人类 的新产 品或替代 品， 满 足经济发展 、 环境保护 的需要利 用可再生 资源 的生存和发展是利用和消耗 自然 资源的过程 这个过程 的科学基础就 和生物 化工方法生产绿色化工产 品， 是化工行业可持 续发展的重要途 是化学学科 。化学工业是人类文 明和社会发展的基石 随着世界人 口 径． 要把绿色化 工作 为一个重要 的研究 内容， 将绿 色化工 的思想贯穿 的剧增 、 人类消费的 日益增加 ． 我们越来越感 受到了来 自大 自然 的 巨 于整个化学化工 的教学活动 中。 通过一系列绿色化学化工 的教学， 使广 大压力 ， 其 中最主要的是人 １ ： ３、 能源和环境 三大 问题 。 化学化工 的发展 大化 工类沉重认识 到化工科技 、 自然和社 会的统一性 ， 认识 到绿色化 为人类 的生活 的改善提供了源源不断的能源 和物质基础 ． 但 同时又是 工技术在人类和化工行业可持续 发展 中的重要作用 从而培养 出具 有 造成 能源和环境 问题 的罪魁祸首之一。很长时间里 ， 人们一直觉得发 绿色环境意识 和国际竞争力 的新一代化工高级人才 展化工业一定会造成环 境的污染和能源 浪费 ． 因此 ． 化学和化工工业 ５ ． 结论 又倍受人们 的质疑 绿色化学的 出现 ． 为人类最终从化学 的角度解决 总之绿色化学” 已被公认 为是 ２ １ 世 纪最重 要的科 学领域之一 ． 是 环境和能源问题带来 了新希望 实现污染预 防最 基本的科学手 段 ． 具有光 明的前景 ． 我们需 要的就是 ３ ． 绿 色 化 工 技 术 的应 用 不断 的发展 和研 究绿色化工 技术 ． 生产绿 色化工产品 ． 提 高我们生活 绿色化工技术 的应用正在不断增多 ， 这些应用包括原料 、 溶剂 、 催 质量 ， 从而保护我们的生存环境。 化剂 、 多元醇等及使用 低能耗 的工艺 。发 展环保型产 品 ， 采用先进 技
绿色化工
绿色化工与清洁生产绿色化学又称环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry）、环境友好化学（En vironmentally 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。
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%[1]。
而在1995年香港为打捞4765.6吨海上垃圾，耗资1 200万港币。
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。
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”。
1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30亿磅。
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。
绿色化学课件
21
2 离子液体
完全由一种正离子和一种负离子组成，在室温下呈液态 的化合物，称之为室温离子液体。
离子之间作用力降低，晶格能下降，熔点下降，所以在 室温下呈液态。室温离子液体的特性：
1Байду номын сангаас 蒸汽压极小。
12
7: A raw material or feed stock should be renewable rather than depleting, wherever technically and economically practicable. 8: Unnecessary derivations should be avoided whenever possible. 9: Catalytic reagent (as selective as possible) are superior to stoichiometric reagents
11
4: Chemical products should be designed to preserve efficacy of function while reducing toxicity 5: The use of auxiliary substances(e.g. solvents, separation agents) should be made unnecessary wherever possible and innocuous when used. 6: Energy requirements should be recognized for their environmental and economical impacts and should be minimized.
绿色化学的贡献
一、绿色化学化工基本问题的发展及研究进展1984 年美国环保局首先提出“废物最小化”，初步体现绿色化学的思想。
而到1989 年美国环保局提出“污染预防”——绿色化学思想才初步形成，1990 年美国联邦政府通过“防止污染行动”的法令，将污染的防止确立为国策之后，才第一次出现“绿色化学”这个词汇。
尽管这个词出现至今已近17年，但其含义，也即其定义却也在不断的发展和变化。
刚出现时，它更多的是代表一种理念、一种愿望。
但随着时间的流逝，它本身在不断的发展变化中逐步趋于实际应用，且其发展与化工密切相关。
实际上，绿色化学代表了化学和化工学科的共同发展趋势和目标之一，即无论是化学还是化工，不仅要面对社会发展对环境、健康和能源等方面日益严格的要求，而且还要面临来自其他新兴学科前所未有的挑战。
而绿色化学在连接化学与化工中所起的桥梁作用就体现得越来越明显。
二、绿色化学和化工的发展趋势按照技术领域作者提出了绿色化工产品设计、新型反应技术、溶剂的绿色化及绿色溶剂等几个方面绿色化学和化工的发展趋势。
1.绿色化工产品设计绿色化工产品设计要求对环境的影响最小化，这包括设计过程中的生命周期分析和循环回收、回用设计等。
如果一个产品本身对环境有害，仅仅降低其成本和改进其生产工艺对环境的影响是不够的，化学工业需要思考更多的是产品全生命周期中的成本和收益，特别是要考虑社会和环境的成本。
因此，国家在这方面的法律法规对于产品设计的绿色化具有很大的影响。
其中发达国家对于化工产品“绿色化”的要求，以及发展中国家受到“绿色壁垒”的限制，使得化工产品设计的绿色化成为必然趋势。
在绿色化工产品设计时，要遵循全生命周期设计、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进行绿色化工产品的设计等原则。
由于大多数人只考虑到他们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。
另外，化工产品设计的绿色化并没有成为企业发展的机遇，而更多的是企业被大环境所逼而致的。
绿色合成化学研究进展
绿色合成化学研究进展随着全球环保意识的提高，绿色化学也逐渐受到了广泛关注。
绿色化学是指在化学合成中，优先从绿色环保的角度考虑，尽量不使用有害物质，不产生有害物质和废物，从而实现高效、可持续、环境友好的实验过程。
而绿色合成化学则是绿色化学的重要分支之一，它研究的是通过环境友好的方法合成新化合物，并提高其合成效率，不产生废物，减少污染。
目前，绿色合成化学已成为有机合成化学研究的热点之一。
研究者们通过不断探索和实验，不断开发绿色合成的新方法和新技术，推动着绿色合成化学的发展。
在这篇文章中，我们将介绍绿色合成化学方面的一些进展。
1. 微波辅助合成技术微波辅助合成技术是一种常用的绿色合成化学方法。
它通过微波辐射的加热作用使反应溶液在短时间内达到高温状态，从而促进反应速率，降低反应温度和反应时间。
与传统合成方法相比，微波辅助合成技术具有反应速率快、温度低、耗能少等优点。
因此，微波辅助合成技术已被广泛运用于有机合成、材料合成和生物医药领域。
2. 催化剂的开发和研究催化剂是绿色合成化学的核心之一。
它能够在反应过程中加速反应速率、提高反应选择性和降低反应温度。
研究人员通过不断地开发和研究新型催化剂，有效地实现了绿色合成化学的重大突破。
目前，研究人员已经开发了一系列各种各样的催化剂，其中一些催化剂在绿色合成化学中的研究得到了广泛应用。
比如；金属有机框架催化剂、离子液体催化剂、生物催化剂等等。
这些催化剂不仅具有高效、选择性好、廉价，而且能够回收利用，大大减少了废弃物的产生，达成了绿色合成的目的。
3. 可再生资源的应用可再生资源的应用是绿色合成化学的另一个重要研究方向，它主要通过利用可再生资源替代传统的合成原料，比如石油和天然气，从而减少对可再生资源的消耗，降低清洁能源的成本。
在可再生资源的应用方面，生物质固体酸催化技术和生物质热解技术都是比较成熟和广泛应用的方法。
生物质固体酸催化技术主要是有机废弃物的降解和转化，而生物质热解技术则是利用热能将生物质转化为化工原料。
- 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)。
• 1.3 金属催化剂的研究进展
•
针对有机金属络合物催化剂对金属反应器有腐
蚀、稳定性差以及催化剂分离、回收困难等问题，
将有机金属络合物固定在高分子化合物上，形成负
载型金属催化剂成为近年来金属催化剂的研究热点，
研究表明，负载型金属催化剂基本上兼具无机物非
均相催化剂和金属有机配合物均相催化剂的优点，
具有较高活性和选择性，腐蚀性小，稳定性好，且
(3)分子筛
•
分子筛是具有均匀微孔，其孔径与一般分子大小
相当的薄膜类物质，是由SiO2、Al2O3和碱金属或碱
土金属组成的无机微孔材料。近年来，以表面活性剂
作模板剂，合成MGM-41、HMS 等中孔分子筛的研究 十分活跃，这类新型材料具有较大的、可调变孔径，
较好的热稳定性，高表面积和大吸附容量，使其在吸
附、分离和催化转化大分子等方面有着广泛的应用前
景。
(4)杂多酸催化剂 杂多酸是两种或两种以上无机含氧酸盐缩合而成的
多元酸的总称，是一类含氧桥的多酸配合物，具有高质 子酸性、低温高活性、热稳定性好等优点，而且杂多酸 独特的”假液相”使其具有更高的催化活性和选择性。 目前用作催化剂主要是分子式为HnAB12O40·xH2O的 Keggin 型杂多酸， 如十二磷钨酸(H3PW12O40 · H2O) 、十 二硅钨酸(H4SiW12O40·xH2O)、十二磷铝酸 (H3PMO12O40·xH2O)等。
1.1 固体酸催化剂的研究进展 (1)金属氧化物催化剂
第四副族和第五副族或稀土金属元素的氧化物用硫酸改 性后形成的固体酸催化剂，其酸性大于100%浓硫酸，酸强度 Ho<11.9，催化活性更高，所选用的金属氧化物一般为Al2O3、 ZrO2、SiO2、TiO2、WO3 和MoO3 等。Satoshi 等制备了SO42/ZrO2 催化剂，用于甲醇醚催化反应，研究发现该催化剂具有 很强的酸性，并可在低于甲醇沸点的温度下使用。程广斌等 制备了一系列钨锆物质的量比不同的SO42-/WO3-ZrO2固体酸催 化剂，以代替浓硫酸作为氯苯硝化反应的催化剂，研究发现， 当钨锆物质的量比为0.15 时，催化反应显示出良好的对位选 择性。
虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善， 但大多数催化剂仍停留在实验阶段，催化剂性能 不稳定，制备过程复杂，性价比低是制约其工业 化应用的主要原因，但从长远角度考虑，采用绿 色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势 ，也是当前催化领域研究的重点。绿色化工催化 剂的深入研究，必将促进催化科学的发展，具有 重要的社会效益和环保效益。
1.2 固体碱催化剂的研究进展 固体碱催化剂具有无腐蚀、选择性高、催化活性高、产
物易分离、可在高温甚至气相反应中进行等优点，但由于固 体碱催化剂(特别是超强固体碱催化剂)制备工艺复杂、成本高、 强度较差、极易被大气中的CO2、H2O等杂质污染等原因，研 究关注程度较固体酸要少。
•
中国科学院山西煤炭化学研究所发明了一种合成碳酸二
滑石催化氧化仲胺和叔胺，研究发现，季丁醇负离子重构的
水滑石具有很高的催化活性，在催化氧化N-甲基吗啉时催化
活性甚至高于强腐蚀性的NaOH、季丁醇钾等均相催化剂。
目前，以ZrO2 为载体的固体碱催化剂研究不 多，但ZrO2 表面同时具有酸、碱位以及氧化-还原 性质可作为优良的新型载体，具有较大的发展潜力。 李向召介绍在ZrO2上负载KNO3、K2CO3或 KHCO3的固体碱，其碱强度可由原来的15.0提高 到26.5。
绿色化工的研究 进展
我国传统的化学工艺对污染的治理是被动、滞后的“末 端”治理，不仅成本很高，而且治标不治本——不能根除污 染，如烟气脱硫、除尘，虽净化了气体，但污染物却转移为 废水和废渣。绿色化学工艺则是清洁生产、零排放工艺，是 从化学反应的“始端”着手，控制和防止污染的产生。理想 的绿色化学工艺不采用有毒有害的原料、催化剂和溶剂，追 求“原子经济”反应，不产生副产品，实现三废(废水、废 气、废渣)的零排放，并充分应用清洁技术，生产环境友好 型产品，这是从产品设计到生产过程的一场“绿色革 命”。——这在我们上次讲座中已详细讨论，本次主要是介
绍目前绿色化工的研究进展。
绿色催化剂、绿色溶剂、生物技术、膜技术和采用可再 生原料等都是绿色化工的关键技术。
1 绿色催化剂
要实现环境友好的绿色化工，研究开 发新的催化剂及催化方法成为当前关注的 重要课题。绿色化工催化剂主要包括固体 酸、固体碱、金属等，这些催化剂不仅具 有较高活性和选择性，而且催化剂和反应 体系易于分离，新型绿色化工催化已成为 实现化学工业从低污染向阻止污染方向转 变的关键。
(2)金属盐催化剂 Zhang 等以Fe(SO4)3·xH2O为非均相催化剂，利用醛制
备偕-二羧酸酯，催化剂无需任何活化作用即可回收再利用。 MM等利用分子长度的中性表面活性剂、C6-C10烃，经强亲 水性超分子模板机理合成具有六角形微孔结构的磷酸铌， 应用到液态H2O2 与苯酚的羟基化反应中，可以高选择性地 (95.3%)生成邻苯二性质几乎没有催化活性，而将
其负载在Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO等氧化物上可提高催 化性能，杨沂凤等将制备的一系列WO3负载的金属催化剂 应用到苯和甲苯加氢反应中，研究表明WO3负载的金属催 化剂对苯和甲苯发生加氢反应有明显的促进作用，较金属 催化剂的活性大大提高。Bai 等研究发现，在气相碱金属二氧化硅催化下，酚类(如苯甲酚)烷氧化反应很容易发生 ，选择性可高达99%，催化剂的活性随着碱金属量及其金 属活性(Cs>K>Na>Li)的增强而增大，在Cs-SiO2催化下的 烷氧化反应，产物收率高达94%。
甲酯的固体碱催化剂制备方法；用该方法制得的催化剂稳定
性优良，不易被CO2、H2O等杂质污染，催化剂易于产品分
离，可重复使用。李为民等用焙烧后的Mg-Al 水滑石为催化
剂进行菜籽油的酯交换反应，脂肪酸甲酯的收率为95.7%，
得到的生物柴油低温流动性能好，氧化稳定性好，主要性能
指标符合0#柴油标准。Choudary 等用不同阴离子重构的水