第一部分绿色化学的基本内涵与主要内容
第一章绿色化学精品教育文档
化学催化过程：实现高原子经济反应的重要途径
CH2=CH2
1.Cl2 2.Ca(OH)2
O
H2C
CH2
原子相对质量：
44
原子利用度 = 44/173 =25%
+ CaCl2 + H2O 111 18
催化剂 2CH2=CH2 + O2
O
H2C
CH2
CH3 N CH3
8步 ， 总 收 率 8%
Cl
H
N N
如合成树脂、合成橡 胶、合成纤维、表面 活性剂等
Ⅲ 精细化学品
如中间体、医药和农 药的原药等
Ⅳ 专用化学品
如医药成药、农药配 剂、各种助剂、水处 理剂等
低
科 技 开 发 投 资
高
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工业化学品的特征
特征 生产周期 生产规模 生产范围 产品价格 产品差别 服务差别 附加值 R&D重点
细化工中的应用）； 生物质化学化工（可再生资源的结构与性能，改性方法，生物质资源在精
细化工中应用）。
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第一章绿色化学和绿色化工
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3
化工产品的c.kline分类
大 固 定 资 产 投 资
小
无差别产品
Ⅰ 通用化学品
如硫酸、碳酸钠、 烯烃、芳烃等
有差别产品
Ⅱ 有差别的通用 化学品
3-氯过氧化苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废物 绿色工艺
O + H2O2
O
O + H2O
锡/β-沸石
负载锡的沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%，副产物只有水
高中化学 6.2 绿色化学与可持续发展文字素材 苏教版选修2
绿色化学与可持续发展近年来，随着世界人口增长和经济的迅猛发展，世界资源的巨大消耗以及由此而产生的环境污染和人类生态平衡问题越来越引起了人们的重视和关注，许多国家提出了人类长期可持续发展的战略性问题，从而出现了发展绿色经济、开发绿色科技的热潮。
由于化学在人类经济发展中的重大作用以及它在资源利用和对人类生存环境所产生的巨大影响，发展绿色化学成为了贯彻可持续发展的一个重要方向。
一、"绿色化学"的提出与内涵"绿色化学"这个名称最早出现在美国环保局的官方文件中，以突出化学对环境的友好。
1995年，美国总统克林顿、副总统戈尔专设了"总统绿色化学挑战奖"，以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究，鼓励支持重大的创造性的科学技术突破，从根本上减少乃至杜绝化学污染源。
由于上述原因，使得"绿色化学"这个名称广为传播。
绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
绿色化学即是从源头上用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。
它是实现污染预防的基本的和重要的科学手段，包括许多化学领域，如合成、催化、工艺、分离和分析监测等。
可以看出绿色化学是发展生态经济和工业的关键，是实现可持续发展战略的重要组成部分。
二、"绿色化学"的作用过去的一个世纪中，化学对农业的发展产生了巨大的影响。
然而，人工合成的化学物质多数不具备环境相容性，地球缺乏对它们的"自净能力"，随着它们在环境中的残留物越来越多，空气污染、气候变化、臭氧层损耗、淡水资源枯竭、水污染、森林锐减、水土流失、沙漠化、物种的灭绝、生物多样性锐减等严峻问题日益出现，危害了生物和人类以及人类赖以生存的生态环境。
因此，研究高效低毒的化学技术是绿色化学近期的紧迫任务。
绿色化学的定义及其核心内容_概述及解释说明
绿色化学的定义及其核心内容概述及解释说明1. 引言：1.1 概述绿色化学作为一种新兴的科学理念和方法，旨在通过最小化或消除对环境的危害，实现高效、可持续的化学反应和过程。
它注重资源的有效利用和废物的减少，以及对人类健康和生态系统安全的保护。
绿色化学关注的不仅是产品开发过程中各个环节的绿色改进，更重要的是将这种理念贯穿于整个化学产业链中。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行论述，首先介绍了引言部分，接着阐述了绿色化学的定义及其背景起源。
接下来将详细讨论绿色化学的核心内容，包括原料选择与设计、反应条件优化与改进以及废物处理与资源回收利用等方面。
然后会探讨绿色化学在不同领域中的应用情况，包括化工行业、能源领域以及材料科学与工程领域。
最后，在结论部分总结了绿色化学的重要性和影响力，并对未来发展方向和挑战进行了展望。
1.3 目的本文旨在介绍和解释绿色化学的定义及其核心内容，并探讨其在不同领域中的应用情况。
通过对绿色化学的深入了解，可以更好地认识到它对环境保护和可持续发展的重要性，以及在实践中所面临的挑战。
同时，本文也希望能够为各个领域从事研究和应用的人员提供一定的参考和借鉴，促进绿色化学理念在工业界的广泛推广与应用。
2. 绿色化学的定义2.1 定义解释绿色化学是一种以最大限度减少环境污染、降低对可持续资源的需求、提高产品能源效率和安全性为目标的新型化学范式。
它旨在通过设计和开发环境友好型化学反应、原料和产品，推动可持续发展和生态平衡。
绿色化学强调的是整个生命周期的可持续性，包括原材料选择、合成过程优化、废物处理与资源回收利用。
2.2 背景和起源绿色化学的概念最早于1990年由美国化学家Paul T. Anastas和John C. Warner提出，并于2001年正式被美国化学会（ACS）采纳并广泛传播。
绿色化学的起源是为了回应传统化工行业带来的巨大环境压力及其对人类健康和生态系统造成的威胁。
这一新颖理念促使科学家们重新思考传统有机合成方法，优先考虑可再生资源利用、无毒无害物质使用以及工艺条件优化。
绿色化学的基本内容与实例
比如，由硝基苯合成对苯二胺，可以选择如下4条合成路线： (1)
NO2 NH2 NHCOCH3 NHCOCH3
+3Fe+6HCl 3FeCl22H2O
NH2
+(CH3O)2O 3CH3COOH
HNO3/H2SO4 H2 O
NH2
NO2
H2O/H+ CH3COOH
+3Fe+6HCl 3FeCl22H2O
(4)
NO2 +
CONH2 1 - O2/OH+2 -H2O
O N H
NO2
NH3/CH3OH CONH2
NH2
NH2
骨架镍催化氢化 -H2O
NO2
NH2
NO2
NH2
+1/2O2 +NH3 +3H2
+3H2O
NH2
反应物中原子利用率的相对质量之总和为162，而目标产 物仅为108，即每生产108g对苯二胺就会产生54g废物， 反应的原子利用率为67%。
二、绿色化学的特点——从注重产率到注重原子经济性 传统上，描述某一合成方法的有效性和效率的概念是产率。
产率
实际产量 预期产量
100%
可以用一个传统的例子，即Witting反应来说明计算产率方 法的缺点。
Ph3P
CH2
O
CH2
Ph3P=O 废物 278
98
需求 276(总）
产物 96(总)
第二部分方兴未艾的绿色化学—— 绿色化学的基本内容与实例
第三章绿色化学的基本概念
第一节 绿色化学的诞生
1991年，美国著名有机化学家Trost在Science上提出了“原 子经济性(原子利用率)”的概念。 1992年，荷兰有机化学家Sheldon提出了“E因子”的概念。 这两个重要的绿色化学的基本概念的提出，引起了化学界的 极大关注，也标志这绿色化学开始萌芽。
绿色化学概述
第一章绿色化学概述1.1 20世纪化学工业的贡献及其带来的环境污染20世纪是化学工业蓬勃发展的世纪，也是人们逐步认识其对人类健康、社区安全、生态环境也有危害的世纪。
1913年合成氨化学肥料的生产，1941年主要杀虫剂DDT进入市场，这些成就为粮食、蔬菜等食品的丰收起到重要作用，减轻了人口增长对食品需求的压力。
1930年开始生产聚氯乙烯，1938年生产出化纤尼龙，1939~1945年第二次世界大战期间，开始生产顺丁橡胶，这些都是化纤、塑料、橡胶开拓的先例。
由于廉价的石油、天然气大量供应，导致石化行业的蓬勃发展，许多石油化工产品如合成纤维、合成橡胶、合成塑料以及洗涤剂、涂料、粘合剂等渗入到人类生活的各个方面，遍及衣食住行。
1928年第一个抗生素——盘尼西林（Penicillin）的发现，开创了一系列抗生类药物开发的先河。
1953年又发现了DNA的双螺旋结构（double-helix structure），为研制基因工程药物奠定了基础。
这些成就在减轻人类病痛、预防疾病、保障健康、延长寿命方面起到十分重要的作用。
展望21世纪，化学工业还将在衣食住行、保健和娱乐等方面更高层次上继续发展，为满足人类日益增长的物质需求服务。
然而，从20世纪50年代起，由于化学品产量的剧增，化学产品种类的增多，其对人类健康的危害性和对环境、生态的破坏也逐渐暴露出来，特别是几件重大事故的发生，更引起政府和社会的警觉。
例如1961年，在欧洲引起了对一起药物Thalidomide 的恐慌，妇女在孕期为了减轻恶心和呕吐而服用这一药物，却发现所生的小孩带有严重的缺陷，最严重的情况，会产生缺胳膊少腿或严重畸形，估计由此生下的小孩全世界有10000人，其中德国既有5000人。
这一悲剧导致在新药上市时，政府部门要对新药进行严格的致畸性药理试验，也引起社会关注合成化学品作为药物时对人类产生的影响。
1962年女海洋生物学家Rachael Carson所著的《寂静的春天》出版，书中详细地叙述了DDT和其它杀虫剂对各种鸟类所产蛋的影响。
绿色化学
一.选择最佳反应途径, 提高原子利用率
美国著名有机化学家T rost 在1991年首先提出了原子经济 性的概念, 认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分 子的每一个原子, 使之结合到目标分子中(如完全的加成反 应:A + B + = C ) , 达到零排放。原子经济性可用原子利用 率来衡量。我们把原子利用率定义为: 原子利用率= (期望产品的摩尔质量ö化学方程式中计量所 得物质的摩尔质量) ×100% 由原子利用率可看出, 原子经济性的反应有两个显著优点: 一是最大限度地利用了原料; 二是最大限度地减少了废物 的排放, 适应了社会的要求, 是合成方法发展的趋势。
绿色化学的核心内容之二，其内涵主要体现在五个 “R”上
第一是Reduction一一“减量”，即减少“三废”排放；
第二是Reuse——“重复使用”，诸如化学工业过程中的催化剂、载体 等，这是降低成本和减废的需要；
第三是Recycling——“回收”，可以有效实现“省资源、少污染、减成 本”的要求； 第四是Regeneration——“再生”，即变废为宝，节省资源、能源，减 少污染的有效途径；
• END
“绿色化学”已被公认为是21 世纪最重要的科学领域之 一,是实现污染预防最基本的科学手段. 尽管现在还很难对 其未来发展趋势做出准确而全面的预测,但根据现在的研究 进展可以断定,绿色化学在一些具体研究领域既具有科学研 究价值,又将产生重要的社会和经济效益。 绿色化学从原理和方法上给传统的化学工业带来了革 命性的变化,在设计新的化学工艺方法和设计新的环境友好 产品两个方面,通过使用原子经济反应,无毒无害原料、催 化剂和溶(助) 剂等来实现化学工艺的清洁生产,通过加工、 使用新的绿色化学品使其对人身健康、社区安全和生态环 境无害化。
绿色化学与中学化学绿色化学教育
绿色化学与中学化学绿色化学教育绿色化学是一门新诞生的前沿学科，世界上各国都在进行绿色化学的研究，并且注意它的发展与教育。
我国对绿色化学的研究虽然起步不久，但从1996年起，初具雏形的绿色化学就在具有中学“指挥棒”作用的高考等重要考试中得到垂青，而现行的中学化学教材中也融入了绿色化学，使其作为一个崭新的课题成为中学化学教育教学的重要组成部分。
因此，我们必须认识到：绿色化学教育是21世纪中学化学教育教学的新挑战。
一、绿色化学的内涵绿色化学（Green Chemistry）又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学、原子经济学。
其核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和生产有害物质。
绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学，它的过程为零排放和零污染。
简要概括，绿色化学基本内涵体现在“5R”原则上。
1、减量（Reduction），即节省资源，减少“三废”的排放。
2、重复使用（Reuse），既是降低成本的需要，又是减废的需要，诸如化学过程中催化剂、载体等。
3、回收（Recycling），可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求，如回收未反应原料、回收副产物、回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。
4、再生（Regeneration），即变废为宝，节省资源、能源，减少污染，如离子交换树脂、磺化煤等。
5、拒用（Rejection），指对一些无法代替，又无法回收、再生和重复使用、有毒副作用、污染作用的原料，拒绝在化学过程中使用。
二、现行中学化学教材中融入的绿色化学内容举例《化学》（全一册，九年义务教育教材）1、[实验2-1]碘的受热与冷却，该实验就体现了“减量、重复使用”的绿色化学要求。
2、[实验5-11]CO还原CuO的实验改进中对尾气的处理，增强了学生的环保意识，由此激发学生在实验过程中对尾气、废液等的处理问题的探究。
3、第六章选学内容“金属元素与人体健康的关系”体现了绿色化学的理念。
《化学》（必修，第一册）1、[实验4-5]实验室制取氯气的实验中，多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收，防止了尾气对环境的影响。
化学常识：绿色化学的现代内涵
化学常识：绿色化学的现代内涵化学常识：绿色化学的现代内涵一、化学常识：绿色化学的现代内涵绿色化学，又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
绿色化学内涵是什么呢？绿色化学概念从一提出来，就明确了它的现代内涵，是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度地节约能源，在各环节都实现净化和无污染的反应途径。
它的主要特点是：①充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；②在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；③提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；④生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。
它的具体内涵体现在五“R”上。
减量——Raduction “减量”是从省资源、无污染、零排放角度提出的，包括二层意思：（1）利用最少的能源和消耗最少的原材料，获得最多的产品产量，理想的转化过程是“原子经济反应”，即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”。
如何减少资源用量，有效途径之一是提高原料转化率，提高能源利用率，减少“原子”损失率；（2）减少“三废”排放量，主要是减少废气、废水及废渣的排放量，目前情况下，“三废”排放量必须降低到一定标准以下，努力实现“三废”的“零料代替当前广泛使用的石油，把废旧物质转化成动物饲料、工业化学品和燃料等。
拒用——Rejection 拒绝使用是实现生产、生活绿色化的最根本办法。
一方面，是指拒绝使用非绿色化的工业产品、食品、生活用品等，另一方面是指对一些有毒、有害，无法替代，又无法回收、再生和重复使用的原料及辅助原料等，拒绝在生产过程中使用。
二、高考化学必备知识点：绿色化学的现代内涵1、什么是绿色化学?绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。
理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的"零排放"过程。
第一部分 绿色化学的基本内涵和主要内容
CH3CH=CH2 + 1/2 O2
C 3H 6O 丙醛 丙烯醛
CH3CH=CH2 + 1/2 O2 CH3CH=CH2 + 1/2 O2
E因子（环境因子）
相对于每种化工产品而言，期望产品以外的任何 东西都是废物。 1992年，荷兰有机化学家Roger A.Sheldon 提出 环境因子的概念，表示一个产品生产过程中对环 境造成的影响。
若将无害的氯化钠和硫酸胺的Q值定为1，则重金属【如铜、
NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
绿色化学的理想——零排放
如果根本没有废物排放，则E因子为0，EQ 值必然为0，这就是零排放，它是绿色化学 最根本的特征，也是绿色化学的最终理想
因此，绿色化学在理论上是一个新的观念； 在实践上，更多地是一个过程，即绿色化 过程
1. 原子利用率只能达到 25%, 即生产1公 斤环氧乙烷（目标产物）就会产生3公斤的 副产物（废物） 2. 使用有毒有害 Cl2 作为原料，这就需要 特殊的设备和保护措施，以防泄漏.
3. 为了得到产品还需要分离和提纯过程
新方法——催化氧化法
CH2=CH2 + 1/2O2 28 16
ashsska ashsska
E因子定义为每生产1kg期望产品同时产生的废物 的量
NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
如果原子利用率 =100%，则 E=0
The larger E 废物越多，污染越严 重
E因子
E因子=
废物质量 产品质量
不同化工部门的E因子
工业部门 炼油
基本化工 精细化工
产量/t 106 ~ 108 104 ~10 6 102 ~ 1 04 10 ~ 103
化工总控工高级技师论文
篇一：化工总控工高级技师论文浅论“绿色”化学摘要:在中学阶段进行绿色化学理念的教育,是培养具有绿色意识和环保能力的高素质人才的根本途径,也是解决环境问题的根本途径。
本文提出了几点在中学化学教育过程中渗透实施绿色化学教育的设想,使更多的教育工作者投入这项工作,共同努力,使中学绿色化学教育成为可能。
关键词:绿色化学化学教育绿色化学教育环境与发展问题,已成了当代世界共同面临的两难选择,成了对21世纪人类最严峻的挑战,人类不得不面临新的环境问题。
为了从根本上预防和治理环境污染,必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学(Green Chemisty)。
一、“绿色化学”的提出和内涵“绿色化学”这个名称最早出现在美国环保局的官方文件中,以突出化学对环境的友好。
19xx 年,美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。
由于上述原因,使得“绿色化学”这个名称广为传播。
“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。
在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。
原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。
把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中,便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分,这是中学化学教育的崭新课题。
二、“绿色化学”在中学化学中的渗透1、立足课堂,渗透绿色知识。
化学课堂是教学的主阵地,也是向学生传授环保知识的好场所。
而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。
在实施环境教育过程中,要向学生阐明绿色化学的观点、要求,使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。
化学教师要充分挖掘和利用教材中的环保知识内容,采取渗透的方式,在介绍某种物质或操作方法时自然地引入相关的环保知识,让学生增长环保知识。
高中化学详解 环境保护与绿色化学
循环利用材料：可循环利用的合成材 料，如热塑性弹性体（TPE）等。
光降解材料：在光照条件下能够发生 降解反应，如光降解塑料等。
这些绿色合成材料具有环保、可持续 、可循环利用等特点，有助于减少对 环境的污染和资源的浪费。
农业活动
农药、化肥的使用以及畜禽养 殖等农业活动产生的氨气、甲 烷等污染物。
对生态环境的危害
酸雨、温室效应、臭氧层破坏 等。
大气污染防治技术手段
清洁能源替代
发展太阳能、风能等清 洁能源，替代化石燃料
。
废气处理技术
采用脱硫、脱硝、除尘 等技术，减少废气中的
有害物质排放。
交通尾气控制
提高汽车尾气排放标准 ，推广电动汽车等环保
化学处理法
如混凝、氧化等，去除溶 解性有机物、无机物等。
生物处理法
利用微生物降解有机物， 如活性污泥法、生物膜法 等。
典型案例分析：某城市黑臭水体治理重污染，发黑发臭 ，影响居民生活。
水体质量明显改善，黑臭现象基本消 除，生态环境得到提升。
治理措施
采用控源截污、内源治理、生态修复 等技术手段进行治理。
土壤污染与修复途
04
径
土壤污染现状和原因剖析
工业污染
工业废水、废气、废渣等未经处 理直接排放，导致土壤受到重金
属、有机物等污染。
农业污染
农药、化肥等过量使用，导致土壤 受到农药残留、硝酸盐等污染。
生活污染
生活垃圾、污水等未经处理直接排 放，导致土壤受到病原微生物、有 机物等污染。
土壤修复技术原理及实践案例
01
化学教学中的绿色化学理念
化学教学中的绿色化学理念在当今社会，环境保护和可持续发展已经成为全球关注的焦点。
化学作为一门与人类生活和环境密切相关的科学，在教学中融入绿色化学理念具有重要的意义。
绿色化学理念旨在从源头上减少或消除化学污染，实现化学过程的零排放和资源的最大化利用。
这不仅有助于培养学生的环保意识和社会责任感，还能为他们未来从事化学相关领域的工作奠定坚实的基础。
一、绿色化学理念的内涵绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
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。
绿色化学的理想是使反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现“零排放”。
这意味着在化学过程中，要尽可能减少有害物质的使用和产生，提高原子的利用率，降低能源消耗，并采用可再生的原料。
例如，传统的有机合成方法可能会使用有毒有害的溶剂和试剂，产生大量的废弃物。
而绿色化学则倡导使用无毒无害的溶剂，如超临界二氧化碳、水等，或者采用无溶剂反应；在催化剂的选择上，倾向于使用高效、可重复使用的绿色催化剂，而非传统的重金属催化剂。
二、绿色化学理念在化学教学中的重要性1、培养学生的环保意识在化学教学中引入绿色化学理念，可以让学生深刻认识到化学与环境的关系，了解化学物质的不当使用和排放对环境造成的危害。
从而增强他们的环保意识，使他们在日常生活和未来的工作中能够自觉地采取环保行动。
2、促进化学学科的发展绿色化学理念的融入有助于推动化学学科的创新和发展。
学生在接受绿色化学教育的过程中，会激发他们对新的化学方法和技术的探索欲望，培养他们的创新思维和实践能力，为解决化学领域的环境问题提供新的思路和方法。
3、适应社会发展的需求随着社会对环境保护的要求越来越高，具备绿色化学理念和知识的人才将更受欢迎。
在化学教学中贯彻绿色化学理念，能够使学生更好地适应未来社会的发展需求，提高他们的就业竞争力。
三、在化学教学中融入绿色化学理念的方法1、教材内容的整合教师可以对现有的化学教材进行深入研究，挖掘其中与绿色化学相关的内容，并加以整合和拓展。
绿色化学第一章课件.doc
绿色化学第一章课件.doc一绪论化学与社会化学与坏境可持续发展与绿色化学现代化工在国民经济中的地位V化工是强大的传统基础产业之一乂是战略产业（从1970, s开始化工及其产站在全球经济战略中一直扮演重要角色）V 也是当代高科技的基础同时与人类的衣食住行用有着密切的关系化学与8大公害事件痛痛病事件多诺拉事件马斯河谷事件伦敦烟雾事件洛杉矶光化学烟雾四FI市哮喘事件米糠油事件水俣病事件环境污染类型的划分：按污染物性质可分为生物污染、化学污染和物理污染；化学污染占80-90%可持续发展绿色化学技术绿色化学，又称“可持续发展化学”，上要是为了减少或消除化学反应对环境的污染和生态的破坏，研究新的化学反应体系，包括新的合成方法和路线，探索新的反应条件，寻求新的包括工物资源在内的化学原料，开发能够代替挥发性有机溶剂的溶剂、无毒无害的高效催化剂、减少副产物产生的合成方法，设计和研究新的绿色化学品等。
二绿色化学的基本概念V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V绿色化学奖简介绿色化学的理论基础（1）1991年，美国著名有机化学家Trost在《Science》上提出了“原子经济性（原子利用率）"的概念；（2）1992年，荷兰有机化学家Sheldon提出了“E■因子”的概念。
这两个重要的绿色化学基本概念的提出，引起了人们极大的关注，也标志着绿色化学的萌芽。
>1994年8月于美国华盛顿市召开的208届美国化学会全国年会环境化学分会，首次以“绿色化学” 为主题。
>Paul T. ANASTAS 1995 年编辑岀版《绿色化学》（Green Chemistry ）。
>1996年6月，克林顿颁发了美国首届“总统绿色化学挑战奖”。
>1999年初，英国皇家化学会创办了国际性的“Gwen Chemistry”学术刊物。
——这儿个重大事件，正式宣告了绿色化学的诞牛。
绿色化学定义V绿色化学就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、生态环境冇害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。
2024年绿色化学
绿色化学绿色化学：可持续发展的重要途径一、引言绿色化学，又称环境友好化学、可持续发展化学，是指在化学产品的研究、设计、制造、应用和废弃处理等各个环节中，从源头上减少或消除对人类健康和环境的危害，实现资源的有效利用和循环利用。
随着全球环境污染、资源枯竭等问题日益严重，绿色化学已成为各国政府和科学界关注的焦点。
本文将从绿色化学的定义、原则、实践和挑战等方面进行探讨。
二、绿色化学的定义和原则1.定义绿色化学是在化学领域内，以环境保护和资源可持续利用为目标，通过改进化学产品、过程和系统的设计，减少对环境和人类健康的负面影响，实现化学与环境的和谐共生。
2.原则（1）预防原则：从源头上避免污染的产生，优于治理已产生的污染。
（2）原子经济性：提高原子利用率，使反应物中的原子尽可能转化为期望的产品，减少废物排放。
（3）低毒性：使用无毒或低毒的原料、溶剂和催化剂，减少对环境和人体的危害。
（4）可再生：优先使用可再生资源，减少对非可再生资源的依赖。
（5）能量效率：提高化学反应的能量效率，减少能源消耗。
（6）环境友好：研发和生产对环境无害或低害的化学产品。
三、绿色化学的实践1.绿色合成绿色合成是指采用无毒、无害的原料、溶剂和催化剂，通过高选择性、高原子经济性的化学反应，实现目标产物的合成。
绿色合成技术包括：（1）催化合成：利用高效催化剂，提高反应的选择性和原子经济性。
（2）微波合成：利用微波加热，提高反应速率和能量利用率。
（3）超声波合成：利用超声波产生的空化作用，提高反应速率和选择性。
2.绿色溶剂绿色溶剂是指对环境无害或低害的溶剂，如水、超临界流体、离子液体等。
绿色溶剂的应用可以减少挥发性有机化合物（VOCs）的排放，降低环境污染。
3.绿色生产绿色生产是指在化学产品生产过程中，采用环境友好的工艺和技术，减少废物和污染物的产生。
绿色生产技术包括：（1）封闭循环：实现原料、溶剂和催化剂的循环利用，减少废物排放。
（2）清洁生产：采用低能耗、低污染的生产工艺，减少废弃物产生。
“绿色化学”的提出和内涵
“绿色化学”的提出和内涵环境与发展问题，已成了当代世界共同面临的两难选择，成了对21世纪人类最严峻的挑战，人类不得不面临新的环境问题。
为了从根本上预防和治理环境污染，必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学一、“绿色化学”的提出和内涵“绿色化学”这个名称最早出现在美国××局的官方文件中，以突出化学对环境的友好。
2021年，美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”，以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究，鼓励支持重大的创造性的科学技术突破，从根本上减少乃至杜绝化学污染源。
由于上述原因，使得“绿色化学”这个名称广为传播。
“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。
在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%（原子经济性）。
原子的利用率越高，意味着生产过程中废物的排放量越少，对环境的影响也越小。
把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中，便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分，这是中学化学教育的崭新课题。
二、“绿色化学”在中学化学中的渗透1、立足课堂，渗透绿色知识。
化学课堂是教学的主阵地，也是向学生传授环保知识的好场所。
而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。
在实施环境教育过程中，要向学生阐明绿色化学的观点、要求，使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。
化学教师要充分挖掘和利用教材中的环保知识内容，采取渗透的方式，在介绍某种物质或操作方法时自然地引入相关的环保知识，让学生增长环保知识。
如讲二氧化硫时，我就向学生说明它是一种主要的大气污染物，它和氮氧化合物都是形成酸雨的主要物质，空气中二氧化硫70%来源于工业燃料，12%来源于工业燃油，其余则来源于生活燃煤等。
它既直接危害人的身体健康，又可以导致水质酸化，水生动物减少或绝迹，树木、庄稼枯死，还能腐蚀建筑物和文物。
最后让学生讨论：如何防止和减少二氧化硫的污染。
绿色化学
绿色化学一、绿色化学的核心绿色化学的核心是利用化学知识和技术预防污染，从源头消除污染。
发达国家对环境的治理，已开始从治标(从末端治理污染)转向治本(开发清洁工艺技术，减少污染源头，生产环境友好产品)。
从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革现有的生产工艺和流程，并发展可持续发展的科学技术。
鉴于人类面临的十大环境污染问题中的绝大多数都与化学物质的污染直接相关，化学工作者面临的任务尤为重大。
传统的化学虽然为人类提供了大量的新物质，但在许多场合却未有效地利用资源，并且产生大量废物，造成严重的环境污染。
绿色化学是更高层次的化学，以“原子经济性”为基本原则，在获取新物质的过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，不仅充分利用资源。
而且不产生污染。
二、绿色化学的战略任务150年前，大多数工业有机化学物品都是来自植物提供的生物质，少数来自动物物质。
后来煤被用作化学原料。
在发明了从地下抽取石油的便宜方法之后，石油又成了主要的化学原料。
今天95％以上的有机化学物品来自石油。
但是地球上的煤和石油储量是有限的，而且从20世纪60年代末以来，人类已经逐渐认识到煤和石油化学工业对环境的负面影响。
因此绿色化学的战略任务是：用生物质作化工原料。
三、绿色化学的目标用绿色化学原理重新审视，改造现有的工业化学的同时，为满足人类对新生物物质、新功能物质和新材料的日益增长的要求，还应积极研究新的绿色化学合成途径和合成技术。
如电化学是合成新药物和其他有机物的有效手段；无机水热合成条件温和，污染少，可用于合成新型分子筛和其他环境友好催化剂。
绿色化学化工的目标是寻找充分利用原材料和能源的在各个环节中都净化和无污染的反应途径和工艺。
对于生产过程，绿色化学包括节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，在生产过程排放废物之前减少废物的数量和毒性；对产品，绿色化学减少从原材料的提炼到产品的最终处置的全周期的不利影响。
绿色化学不仅将给传统的化学工业带来革命性的变化，而且必将推进绿色能源工业、绿色农业的建立和发展。
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ashsska 18 asha
58
58
=
58 + 18
╳ 100% =
╳ 100% = 76% a
42 + 34
新方法的优点
假定该反应的选择性为100％：
☺ 高的原子利用率 (76 %) ☺ 唯一的副产物---water. ☺ 与氯气相比，双氧水对人和环境相对安
全
Problem?
CH3CH=CH2 + 1/2 O2
44
44
=
╳ 100% =
╳ 100% = 25%
111+ 18 + 44
28+ 71 + 74
传统方法的缺点
假定每一步反应的产率100％：
1. 原子利用率只能达到 25%, 即生产1公斤 环氧乙烷（目标产物）就会产生3公斤的副 产物（废物）
2. 使用有毒有害 Cl2 作为原料，这就需要特 殊的设备和保护措施，以防泄漏.
❖因此，绿色化学在理论上是一个新的观念； 在实践上，更多地是一个过程，即绿色化 过程
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绿色化学的任务
设计安全有效的目标分子 寻找安全有效的反应原料 寻找安全有效的合成路线
寻找新的转化方法 寻找安全有效的反应条件
Greener, Safer
❖ 可持续发展战略思想的提出 ❖ 面对这些挑战，化学怎么办？ ❖ 在思考过程中，人们使用了环境无害化学、环境
友好化学、清洁化学、原子经济和无害设计化学 等来描述迎接人类未来挑战的化学
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世界部分矿物耗竭年限预测
300 250 200 150 100
3. 需要额外的分离和提纯过程
新方法——Pb(OAc)2一步催化法
该方法利用石脑油裂解的副产物丙炔为原料
新方法的优点
假定该反应的选择性为100％：
☺ 高的原子利用率 (100 %)
☺ 与HCN相比，CO和甲醇相对安全. ☺ 没有废物产生
小结
❖ 原子利用率达到100%的反应有两个最大的 特点：
C3H6O 丙醛 丙烯醛
E因子（环境因子）
❖ 相对于每种化工产品而言，期望产品以外的任何 东西都是废物。
❖1992年，荷兰有机化学家Roger A.Sheldon 提 出环境因子的概念，表示一个产品生产过程中对 环境造成的影响。
❖ E因子定义为每生产1kg期望产品同时产生的废物 的量
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3. 为了得到产品还需ห้องสมุดไป่ตู้分离和提纯过程
新方法——催化氧化法
CH2=CH2 + 1/2O2 ashsska C2H4O
28
16 ashsska 44
44 0
44 = ashsska
28+16
╳ 100%
=
44
ashsska
44
过程中使用银作为催化剂
╳ 100% = 100%
新方法的优点
假定该反应的选择性为100％：
3.为了得到产品还需要分离和提纯过程
新方法——催化氧化法
使用催化剂：钛硅分子筛
CH3CH=CH2
+ H2O2
AshsTitsaknaia- sillica
molecular sieve
42 34
The amount of target
ka
product formed asha
ashsska
C3H6O + H2O 58 asha 18 58
▪ 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（理论上可以达到 零废物排放），因为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
化学反应的原子经济性
1991，Barry M. Trost
获得1998年美国“总统绿色化学挑战奖”的学术奖
杜艳 南京工业大学环境学院
Nanjing University of Technology
人类面临着挑战
❖ 化学是一门“核心、实用、创造性”的科学，可 以说，人类的衣、食、住、行、用以及保持健康 等无一项可以离开化学
❖ 随着人类社会的发展，人类正面临着严峻的挑战： 环境问题、资源问题、人类健康问题等
❖ 绿色化学的主要特点就是原子经济性，即在获得 新物质的化学过程中充分利用每个原料原子，实 现零排放
❖ 原子经济性在数值上用E因子、原子利用率来衡量
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原子利用率
原子利用率 =
目标产物的量
╳ 100%
按化学计量式所得所有产物的量之和
目标产物的量
设计安全有效的目标分子
❖ 从源头上消除污染，必须保证我们需要的 物质分子——目标分子是安全有效的。
❖ 1983年，美国华盛顿召开专题学术讨论提 出设计安全化学品的概念
❖ 设计安全化学品就是“利用分子结构与性 能的关系和分子控制方法，获得最佳所需 功能的分子，且分子的毒性最低”
❖ 我们有超过1800万个化合物，且每年还要 增加约60万个。
❖Q值：根据废物在环境中的行为给出的对环 境不友好度
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环境商值（EQ）
其综合表现为 EQ＝E×Q
环境商值（EQ）是以化工产品生产过程中产生的废物量
的多少、物理、化学性质及其在环境中的毒性行为等综合评价 指标来衡量合成反应对环境造成的影响 E-----E因子 Q-----对环境不友好度
产品的生产规模越小，E因子越大
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环境商值（EQ）
❖E因子仅仅体现了废物与目标产物的相对比 例
❖废物排放到环境后，其对环境的影响和污 染程度还与相应废物的性质以及废物在环 境中的毒性行为有关。
❖精确评价一种合成方法、一个过程对环境 的好坏，必须同时考虑废物排放量和废物 的环境行为本质的综合表现。
设计安全有效分子的传统方法
实际需要 合成
合成 试验性质
试验性质
反复试验
设计安全有效分子的新方法—计算机模拟
实际需要 通过分子结构性能关系
合成
试验性质
理论指导
设计安全有效的目标分子
三位一体新的化学实验室： 实验台+计算机+通风橱
寻找安全有效的反应原料
用无毒无害原料取代有毒有害原料
❖ 1992年，荷兰有机化学家Sheldon提出“E因子” 概念
❖ 1996.6，克林顿颁发美国首届“总统绿色化学挑 战奖”
❖ 1999年，世界第一本《绿色化学》杂质在英国创 办
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绿色化学的目的——预防优于治理
❖绿色化学的根本目的是从节约资源和防止 污染的观点出发，重新审视和改革传统化 学，使对环境的治理从治标转向治本。
AA 100
115
100
=
100 ╳ 100% =
100
100+115
58+27+32+98
115 AA a
╳ 100% A=A 46A%A
传统方法的缺点
假定每一步反应的产率、选择性均为100％： 1. 原子利用率为 46%, 即生产 1kg的目标
产物可产生 1.15kg 废物.
2. 反应物 HCN 为剧毒物质
18
asha 58
111+ 18 = 129
58
58
=
╳ 100% =
╳ 100% = 31%
111+ 18 + 58
42+ 71 + 74
传统方法的缺点
假定每一步反应的产率100％：
1.原子利用率只能达到 31%,即生产1kg 的 目标产物会产生2公斤的废物.
2. 反应物 Cl2 对人是有害的，还可以损坏设 备，所以需要特殊的设备和保护措施.
定义： 原子经济性是指反应物中有多少进入了产物，
一个理想的原子经济性的反应，就是反应物中 的所有原子进入目标产物的反应，也就是原子 利用率为100%的反应，这就要求目标产物就 是反应物原子的结合
原子经济反应：
不饱和键的简单加成反应 无机化学中的元素与元素作用生成化合物的反应
? 如何设计原子经济反应
held
CH3COCH3 + HCN Ahs ska CH3C(CN)(OH) CH3
CH3OH, H2SO4
CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
CH3COCH3+ HCN + CH3OH + H2SO4 AaA CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
58 27 32
98
☺ 高的原子利用率 (100%) ☺ 反应物氧气对人以及环境都是安全的 ☺ 不需要分离和提纯过程
Example 2 环氧丙烷的制备
传统方法——氯醇法
CH3CH=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 ka C3H6O + CaCl2 + H2O
42
71 asha 74 ashsska
asha
58 asha 111
▪ 防止废物的产生优于在其生成后再进行处理或 清理，——“预防优于治理”
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绿色化学的特点——从注重产率到注重
原子经济性
❖ 传统上，描述某一合成方法的有效性和效率的概 念主要是——产率