绿色化学工艺
绿色化学工艺对环境污染的控制与改善
绿色化学工艺对环境污染的控制与改善随着工业化进程的加速和全球经济的发展，环境污染成为了一个世界性的难题。
在污染源中，化学工艺的排放对环境造成的危害不可忽视。
然而，传统的化学工艺往往会产生大量的废气、废水和固废，对水、空气和土壤等环境要素造成严重破坏。
因此，绿色化学工艺的应用成为了解决环境污染问题的关键途径之一。
一、绿色化学工艺的定义与原则绿色化学工艺，又称为可持续发展的化学工艺，是指通过设计与改良化学合成过程来减少或消除环境污染物的产生，最大限度地提高资源利用率。
它的基本原则包括原料的可再生性、降低污染排放和废物的可回收利用。
首先，绿色化学工艺强调使用可再生原料。
传统的化学工业通常使用石油和天然气等有限资源作为原料，而这些资源并不可再生。
绿色化学工艺倡导使用可再生的资源，例如农作物废弃物、纤维素等天然产物，以减少对有限资源的依赖。
其次，绿色化学工艺注重减少污染排放。
在传统化学工业生产过程中，废气、废水和固废等均会产生大量的污染物，给环境带来严重的危害。
绿色化学工艺通过改良合成方法和设备，减少了有害气体的排放，降低了对水资源的污染，同时也减少了固体废物的产生。
另外，绿色化学工艺强调废物的可回收利用。
在传统的化学工业中，大部分废物往往被认为是无用的，直接被排放到环境中，导致资源的浪费和环境的恶化。
而绿色化学工艺则致力于废物的再利用和资源回收。
通过合理的处理和回收工艺，废物可以转化为有价值的物质，这不仅减少了污染，还有助于实现资源的有效利用。
二、绿色化学工艺的应用与发展近年来，绿色化学工艺在各个领域中得到了广泛的应用与发展。
特别是在精细化工、农业和材料科学等领域，绿色化学工艺正发挥着越来越重要的作用。
在精细化工领域，绿色化学工艺的应用主要体现在有机合成过程中。
传统的有机合成往往需要使用大量的溶剂和催化剂，造成很高的能源消耗和环境污染。
而绿色化学工艺则通过设计新的合成路线和优化反应条件，实现了原料的高效利用和废物的循环利用。
无机化工过程中的绿色化学与工艺
无机化工过程中的绿色化学与工艺在无机化工领域，绿色化学与工艺的概念是指通过最小化或消除对环境的负面影响，从而实现可持续发展和环境友好的生产过程。
1.催化剂的应用：催化剂的引入可以降低反应温度和压力要求，减少能源消耗，并且能选择性地促进所需产品的生成。
绿色化学与工艺中的催化剂通常是高效且可再生的。
2.原料的选择：绿色化学与工艺中优先考虑环境可持续的原料。
例如，选择可再生资源作为原料，或利用废弃物和副产品作为起始原料，可以减少对自然资源的依赖并减少废物的产生。
3.溶剂的选择：选择环境友好且具有较低毒性的溶剂，可以减少对工人和环境的伤害。
此外，选择高效的溶剂也可以提高反应效率。
4.节能与废物利用：绿色化学与工艺中，节能也是一个重要的考虑因素。
通过改进反应条件、优化反应过程、进行废热回收等手段，可以减少能源消耗。
此外，废物利用也是绿色化学与工艺中的关键内容，可以通过废物的再生利用或转化为有价值的产物，减少对环境的影响。
5.绿色合成方法：绿色化学与工艺中，采用更环境友好的合成方法也是一个重要方面。
例如，选择具有较低环境风险的反应条件、减少副反应的生成、实施无排放合成方法等。
此外，精确控制反应条件和中间体生成路径，以提高反应的选择性和产率也是绿色合成的重要内容。
通过上述的绿色化学与工艺方法，无机化工过程中可以实现对环境影响的最小化。
这种绿色化学与工艺的应用不仅可以降低生产过程中的环境风险，还可以改善工人的劳动条件，并提高产品的竞争力。
然而，要实现无机化工过程的绿色化学与工艺，仍然面临一些挑战。
首先，绿色化学与工艺的应用需要与传统工艺相比，具有可接受的经济效益，这需要在技术和经济方面进行综合考虑。
其次，在一些特定的无机化学反应中，寻找环境友好的替代方法可能非常困难。
此外，改善催化剂的性能和开发更环境友好的催化剂也是一个具有挑战性的任务。
综上所述，无机化工过程中的绿色化学与工艺是实现可持续发展和环境友好的生产过程的重要手段。
绿色化学工艺绿色无机化学工艺1
几种无机产品的绿色化学工艺 先驱物法绿色化学工艺 水热法绿色化学工艺 溶胶-凝胶法绿色化学工艺 低热固相反应
1
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
无机化工产品的原料主要来源于矿产资源， 而各种矿产品的有用元素含量又很低，通常要 采取煅烧、焙烧、烧结及熔融等处理在经过转 化，方可获得相应的无机化工产品。
传统无机化工产品生产工艺比较落后，原
材料能源等消耗较大，生产劳动条件差，对环
境污染严重，这些已经成为制约无机化学工业
可持续发展的关键因素之一。因此必须改革传
统生产工艺，解决生产过程排放的废弃物，并
设法将之变成有用的化学产品，已达到资源和
能源的充分利用、产品对环境有好、生产工艺
2
清洁的目的。
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
2
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
氯碱生产废水处理
将各个段废水集中送入配水槽经沉降除砂，经 油水分离除油污后进入调节池，并在调节池内进行 酸碱中和反应。
3
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
盐泥综合利用
对盐泥的综合利用主要是回收氧化镁制 成轻质氧化镁，以作为油漆、橡胶、造纸工 业填充剂，或做镁砖、坩埚等优质耐火材料 之用。
过去工艺缺点：转化率低、成本及能耗高、 产量低、环境污染严重等
6
绿色化学工艺—— 绿色无机化学工艺
碳化硅晶须连续生产绿色化学工艺
绿色化学工艺的原则对碳化硅生产进行重新设 计，用工业硅酸钠和盐酸，采用独特的操作工艺， 制得活性高、粒度细、SiO2-C混合均匀、疏松性好 的SiC晶须原料。改连续化绿色生产新工艺的特点在 于生成硅胶沉淀物过滤、洗涤性能优良，易通过洗 涤除去杂质；能耗和成本低，环境保护好；在原料 制备、连续进出料、合成气氛、催化剂及生长空间 等方面具有绿色特性。气体和固体物料在反应器内 逆流接触，气体封闭循环使用，实现了有毒气体零 排放，保证了生产过程绿色化。
绿色化学工程与工艺对化学工业的促进作用
绿色化学工程与工艺对化学工业的促进作用
绿色化学工程与工艺是指在化学工业生产过程中，通过优化反应条件、设计高效催化剂、开发新型反应体系等手段，实现资源的高效利用、废弃物的减少和有害物质的降解，从而降低化学工业对环境的污染，减少能源消耗，并提高产品的质量和附加值。
1. 节约资源：绿色化学工程与工艺通过优化反应条件，提高反应的效率，减少反应废物的生成和排放。
催化剂的设计和应用可以提高反应速率和选择性，减少催化剂的使用量；反应溶剂的选择和循环利用可以降低溶剂的消耗和废弃物的排放；反应废气的收集与处理可以减少有毒气体的排放。
这些措施可以大大节约资源的消耗，提高资源的利用效率。
2. 减少废弃物：绿色化学工程与工艺通过开发新型反应体系，使废弃物能够得到有效利用或降解，从而减少废弃物对环境的污染。
废水的处理可以采用生物处理、膜分离等技术，将有机物降解为无害物质，减少水体的污染；废气中的有害气体可以通过吸附、催化氧化等方法转化为无害气体，减少大气污染。
3. 降低能源消耗：绿色化学工程与工艺通过设计反应条件，减少能量的消耗，提高能量利用效率。
调整反应温度和压力，优化物料热力学参数，可以降低反应的能量要求，减少能源的消耗；采用废热回收和再利用技术，可以提高能量的综合利用效率。
4. 提高产品质量和附加值：绿色化学工程与工艺通过优化反应条件和选择合适的催化剂，可以提高反应的选择性和产率，提高产品的质量和纯度。
有机合成中的手性催化剂可以实现对产物手性结构的控制，提高产物的立体选择性；新型催化剂的应用可以提高反应的转化率和选择性，提高产品的产率和纯度。
这些措施可以提高产品的附加值，增加经济效益。
化学工艺学-第9章绿色化学化工概论
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第９章 绿色化学化工概论 章 化学工业出版社 主要内容 ９．１ 绿色化学化工的基本概念 ９．１．１ 绿色化学化工的定义及特点 ９．１．２ 绿色化工过程 ９．１．３ 绿色化学原则 ？ ９．２ 绿色化学工艺的途径及实例 ９．２．１ 绿色化学工艺的途径 ９．２．２ 绿色化工过程实例 ９．１ 绿色化学化工的基本概念 当代全球环境十大问题：大气污染；臭氧层破坏；全球变暖；海洋污 当代全球环境十大问题：大气污染；臭氧层破坏；全球变暖； 全球环境十大问题 淡水资源紧张和污染；生物多样性减少；环境公害； 染；淡水资源紧张和污染；生物多样性减少；环境公害；有毒化学品 和危险废物；土地退化和沙漠化；森林锐减。
和危险废物；土地退化和沙漠化；森林锐减。
这些问题有的直接与化 学化工有关；有的间接相关。
学化工有关；有的间接相关。
？ 化学工业的可持续发展之路在于：在建立与资源能源集约化相适应的 化学工业的可持续发展之路在于： 可持续发展之路在于 化工技术体系的基础上，通过制定合理的产业政策和技术路线， 化工技术体系的基础上，通过制定合理的产业政策和技术路线，发展 清洁生产和资源综合利用，以达到节约资源、能源、保护环境， 清洁生产和资源综合利用，以达到节约资源、能源、保护环境，提高 产业综合效益的目的。
产业综合效益的目的。
？ 绿色化学与化工是 世纪化学工业可持续发展的科学基础，其目的是 绿色化学与化工是２１世纪化学工业可持续发展的科学基础 世纪化学工业可持续发展的科学基础， 目的是 将现有化工生产的技术路线从“先污染，后治理”改变为“ 将现有化工生产的技术路线从“先污染，后治理”改变为“从源头上 根治污染” 根治污染”。
化学科学与工程的发展也必须走绿色化道路 ？ 中国化学科学与工程的发展也必须走绿色化道路，实现由分子水平去 中国化学科学与工程的发展也必须走绿色化道路， 研究、设计、创造新的有用物质， 研究、设计、创造新的有用物质，直至完成其工业制造与转化过程的 全程目标，最终实现资源的生态化利用，建立生态工业园区， 全程目标，最终实现资源的生态化利用，建立生态工业园区，实现循 环经济，促进并保证经济发展与资源、能和环境相协调。
浅谈绿色化学工程工艺对化学工程节能的促进作用
技术与检测Һ㊀浅谈绿色化学工程工艺对化学工程节能的促进作用乔㊀宁摘㊀要：近年来，我国化学工业的进展有了新的超越，人们对化学工业有了新的标准与要求，所以要满足节约资源减少污染物的排放，就要主动表现出化学工程的绿色㊁节能，对化工原料㊁废弃物等进行合理的处置，以免化工材料对生态环境造成破坏㊂论文结合具体工作经验，首先对绿色化学工程与工艺的进步与发展进行阐述，并且对绿色化学工程与工艺对化学工业节约能源的促进作用进行探究，最终提出了绿色化工化学的发展优势㊂关键词：绿色化工工程；化工工业；节能；促进作用一㊁绿色化学工程与工艺发展分析（一）运用无毒害化学原料化学原料是化学工程实验的前提，原材料是不是环保直接关系到制成的产品是不是能够达到环保的标准㊂为了符合绿色化学工程工艺的标准，首先应该从原材料掌控开始，从开始控制污染问题㊂绿色环保不仅仅表现在化学原材料的正确运用中，还表现在化学原料的可回收利用里，在挑选材料时可以用自然可再生或者可以降解的材料㊂（二）强化化学反应选择在石油化工业生产里有些化学材料具有剧烈的放热反应，但是因为这些化学材料的稳定性太弱，非常容易被氧化，氧化之后就会再一次进行化学反应，产生二氧化碳和水㊂因此，这些稳定性比较差的化学材料很少被应用，经常见到的如烃类原料，这类材料还会在合成时分异结构，最后不能出现化学工艺生产的相关效果㊂在化学生产的过程中，为了促进烃类原料稳定地进行相关化学反应，经常加入试剂来加大它的稳定性，因此，进行这方面的探究应该拥有比较强的实用性，如加入一些抗氧能力比较强的新型催化剂，进而加快烃类物质发生反应㊂（三）使用无毒无害化学催化剂催化剂是化学工程每个行业工艺生产里不能缺少的元素，如果想要达到绿色化学工程的标准，就要主动推动无毒无害的催化剂的运用与生产㊂对于无公害化学催化剂的探究，我国有关研发单位也做了非常多的努力，这些研发也加快了绿色化学的进一步发展㊂二㊁绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用（一）合理应用清洁生产技术清洁生产技术的正确运用有很大的影响，对于化学原料进行无毒无害处置，希望可以完成预期的生产目标㊂清洁生产功能的运用可以使原材料得到高效的运用，进而提高了原材料的利用率，清洁生产技术里比较常见的是脱硫技术等，化学生产的加工不能避免地会有一些废气的排放，要想高效率地降低废气对于空气质量的破坏，应该按时进行脱硫的处置㊂（二）生物技术有机结合在可持续发展的观念下，生物技术也得到了很大的进步，而生物技术也可以理解成生物工程，包含生物化工与仿生学这两个方面㊂生物技术指的是运用生物科技进行生产与加工，如经常见的是生物酶技术，生物酶是一种具有催化功能的有机物，这种有机物有很高的利用价值，并且产生的污染物也很少，所以，得到了各个行业的喜爱㊂（三）环境友好型产品的加工生产环境友好型产品指的是整个生命周期里的环境友好生产产品㊂环境友好型产品的污染比较小，环保系数比较高，因此，也被称为环境无害化产品，环保无污染建筑材料等㊂环境友好型产品的制作可以提高化学工程节约能源的效率，所以提倡推动环境友好型产品的制作与加工，对于打造节能绿色环保型社会有很重要的影响㊂三㊁绿色化工化学的发展优势（一）有利于节约生态资源把社会经济收益水准作为化学化工研究工作的重要位置，是原有化学化工工程探究工作的中心管理观念，但是对于生态环境的保护则没那么重视㊂与传统化学生产工业相比较，当今绿色化工化学工业的探究与生产都围绕着绿色发展的观念进行，经过运用更加专业的生产技术㊁运用污染比较小的原材料，来高效率降低生产给环境带来的破坏㊂与此同时，企业本质上还是被成本效益约束着，因为有关技术工作人员在生产与探究绿色化工化学时，要尽可能地完成有关化学材料本身运用价值的最大限度㊂（二）有利于实现化学工业资源的合理利用在这个过程里，不但不会对客观生态环境有污染和破坏，一些绿色化工化学材料的有效循环运用还可以保护生态环境㊂绿色化工化学工业对于化学工业资源的正确运用，不但减少了化学企业的生产成本，而且也减少了对环境的污染和破坏，有机物可持续发展，并且实现最终目标㊂我们应该以保护环境为宗旨，进行的所有工作都应该建立在环境保护上，这是我们共同生存的大家园，不可以遭受到破坏㊂（三）有利于减少化学工业废物的排放量当代绿色化工化学对于这个问题，对相关的化学反应正确运用的工作流程进行了改良管理，让它可以在化学物质产生反应时，就对有关化学物质的构成进行分解与重组㊂在不破坏化学原材料的基本性质的基础上，全方面地修缮其中可能会对环境有污染的部分，经过化学重新组成的绿色化工化学生产原材料比原来带有污染成分的化学材料更有利用率㊂这样，经过一系列绿色研发与生产的工作流程以后，被排泄在外的化学原料数量就会大量减少㊂四㊁结语总的来说，绿色化学工程与工艺的进步是国家工业科研进步的重大体现，是完成节约能源的重要方法，把它运用在化学工程里，很大程度上提升了资源的再次利用，同时也保护了环境㊂所以，在真正的化学工业中，要不断地加强绿色化学工程与工艺的投资，给国家稳定发展打下坚实的基础㊂参考文献：［１］刘森，罗泽鹏，都颖，等．绿色化学工程工艺对化学工程节能的促进作用分析［Ｊ］．黑龙江科技信息，２０１６（２）：７５．［２］王超群．论绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用［Ｊ］．化工管理，２０１４（２）：１７３．作者简介：乔宁，男，汉族，河北石家庄人，研究方向：化学工程㊂５７１。
绿色化学工艺
案例：ClO2合成及消毒过程 的绿色化学与工艺
1.——ClO2合成的绿色化学工艺 2.——制取ClO2的工艺及存在的问题 3.——工艺改革使ClO2合成实现绿色化 4.——ClO2 的合成呈三大趋势 5.——ClO2消毒过程的绿色化学与工艺 6.——ClO2对饮用水消毒的绿色工艺
1.ClO2合成的绿色化学工艺
1 .可把水中少量的S2- 、SO3-2 、SnO2-2 、AsO32 、SbO3-2 、NO2- 和CN- 等有毒有害的还原性 酸根氧化去除。如ClO2可将氰化物氧化成无毒 无害的二氧化碳和氮: 2ClO2+ 2CN- = 2CO2 ↑ + N2 ↑ + 2Cl2. 可把水中常见还原态金属阳离子氧化去除。如 把二价锰氧化成不溶于水的二氧化锰: 2ClO2+ 5Mn2+ + 6H2O= 5MnO2 ↓ + 12H+ + 2Cl-
• 原水→投加ClO2→混凝澄清→ 过滤→投加氯 气→清水池
• ClO2在混凝前与混凝剂同时投加, 不仅可
通过氧化作用去除水中能产生三卤甲烷 的前体物( 如腐殖酸和黄腐酸等) , 还可改 善胶体颗粒带电性能, 从而达到助凝作用, 使沉淀、过滤的处理效率得到提高。预 氧化投加ClO2的量一般控制在0. 5~ 1. 0x 10- 6 g／mL。滤后投加少量氯气作为消 毒剂,用来控制水中的细菌学指标。这样 不仅最大程度减少了水中三卤甲烷的形 成量, 也能保证水中余氯持续杀菌活力, 操作检测简单, 运行费用低。
氯酸钠+ 盐酸 ( 复合型ClO2 发生器)
亚氯酸钠+ 盐酸 ( 高纯ClO2 发生器） 电解食盐水 (ClO2 协同消毒发生器)
3.工艺改革使ClO2合成实现绿色化
绿色化学工程与工艺应用化学工业生产所取得的主要成果
绿色化学工程与工艺应用化学工业生产所取得的主要成
果
绿色化学工程与工艺在化学工业生产中取得了显著的应用成果，具体表现在以下几个方面：
1. 原子经济性：绿色化学工程与工艺的核心目标是实现原子经济性，即原料分子中的原子尽可能多地转化为产品，而不是产生副产物或废物。
通过优化化学反应路径和提高反应效率，可以减少不必要的消耗和环境污染。
2. 清洁生产：绿色化学工程与工艺致力于实现清洁生产，即在生产过程中尽可能地减少或消除对环境的负面影响。
通过采用高效、环保的工艺和技术，以及优化生产过程的能源和资源利用，可以实现化工生产的低排放甚至零排放。
3. 生物技术的应用：生物技术在绿色化学工程与工艺中得到了广泛应用。
例如，生物催化剂可以替代传统的化学催化剂，减少对环境的污染。
同时，生物技术还可以用于废物的生物降解和资源化利用。
4. 绿色合成方法：绿色合成方法是绿色化学工程与工艺的重要组成部分。
通过开发高效、环保的合成方法，可以减少化学合成的环境影响。
例如，采用无毒或低毒性的原料、催化剂和溶剂，优化反应条件和过程等。
5. 循环经济：循环经济是绿色化学工程与工艺的重要应用方向。
通过实现资源的循环利用和废弃物的减量化、资源化，可以降低化工生产的环境负担，同时提高经济效益。
6. 节能减排：绿色化学工程与工艺注重节能减排，通过采用先进的节能技术和设备，优化生产过程的能源利用，降低化工生产的能耗和温室气体排放。
7. 环境保护：绿色化学工程与工艺在环境保护方面发挥了重要作用。
通过减少污染物排放和加强废物处理处置，可以有效降低化工生产对环境的影响，同时促进生态环境的恢复和改善。
15绿色化学工艺——绿色产品
绿色化学工艺——绿色产品
1.降解诱导期
降解塑料保持其性能稳定的时间，超过这 段时间后，材料性能迅速恶化。
从理论上讲 ，任何塑料都会受到周围环境 影响而降解。
周期过长，十年，数十年——无意义 过短，加工贮存使用过程中即降解则无法 表现其作为塑料制品的价值。
绿色化学工艺——绿色产品
性能变化
A——诱导期（性能稳定 B——快速降解期 C——后期降解（直至生成CO2、H2O)
从生产到使用，乃至到回收的整个过程都符合特 定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少， 以及利用资源再生或回收循环再用的产品。
绿色化学工艺——绿色产品
绿色产品的特征 绿色产品与传统产品一样具有以下三个特征： ①核心产品成功地符合消费者的主要需求——
—于消费者的有用性； ②技术和质量合格，产品满足各种技术及质量
纯塑料一般来说是很稳定的，而含有某些 “杂质”，如羰基，催化剂中残存的金属离子， 过氧化物时，这些杂质将吸收太阳辐射，引发光 降解反应。
在塑料中引入“杂质”，根据引入杂质的方式 不同，分为：聚合型光降解塑料 、添加型光降 解塑料
绿色化学工艺——绿色产品
聚合型光降解塑料 将CO或其他含有羰基的光敏基团和乙烯进
A
B
C
时间
绿色化学工艺——绿色产品
2.降解塑料的分类
光降解塑料 在太阳光作用下，经可控诱导期后，聚合物
发生降解作用，材料性能迅速劣化，最终分解为 低分子物质。 生物降解塑料
通过自然界存在的微生物（如真菌，霉菌 和藻类）的作用，经过一段适当的时间完成降解 的塑料 。
绿色化学工艺——绿色产品
3.光降解塑料设计思路：
绿色化学工艺——绿色产品
德国的绿色产品基本类型：
绿色化学工艺及其应用
绿色化学工艺及其应用随着环保意识的不断提高，人们对于环保化学工艺的要求也越来越高。
绿色化学工艺，作为环保化工发展的一种新趋势，已得到广泛应用。
本文将介绍绿色化学工艺及其应用。
一、绿色化学工艺的概念绿色化学工艺又称为“可持续发展化学工艺”，它是应对环境污染问题的先进化工技术，强调通过最小化废弃物、节约能源、使用环保原材料等方式来实现环保化学生产。
该工艺可以减少废物的产生，节约能源，减少环境污染。
绿色化学工艺的核心理念是“12项原则”，这些原则包括：预防性原则、原子经济原则、设计安全性、设计具有效率、使用环保试剂、避免废弃物、设计低能耗、优化反应条件、避免毒性、使用可维修的催化剂、减少环境风险、关注产品设计。
二、绿色化学工艺的应用1、绿色合成新材料绿色化学工艺是制备新材料的理想选择，该工艺可以减少废弃物的产生，并且可以节约能源。
例如，绿色制备纳米材料可以避免传统合成方法中产生的银、汞等有毒废物。
近年来，氧化石墨烯的制备也采用了绿色化学合成方法。
2、绿色溶剂溶剂在化工生产中起着重要的作用，传统的溶剂往往会产生环境污染。
绿色溶剂是使用绿色化学原理制备的溶剂，不会对环境产生污染。
绿色溶剂可以用于金属离子的还原、氧化反应和化学催化等领域。
3、绿色催化剂催化剂是化工生产中必不可少的工具，传统的催化剂往往会关系到对环境的污染。
借鉴绿色化学的思想，绿色催化剂的设计强调废弃物和环境的友好性。
绿色催化剂可以帮助降低化工生产中消耗的能源，减少“手拉手”化学反应的发生。
4、绿色节能传统的化学反应往往需要高温、高压等条件，这导致能源的浪费，同时也带来了强烈的环境污染。
绿色化学倡导通过提高化学反应的效率来节约能源。
减少温度和压力可以减少化学反应中产生的废物，从而实现绿色生产。
三、绿色化学工艺的发展前景绿色化学工艺是整个化学工业向着可持续发展的方向发展的必然结果。
未来，绿色化学工艺将成为化学工业重要的发展趋势。
同时，随着环保意识的不断提高，绿色化学工艺的应用也将愈加广泛。
绿色化学化工技术
绿色化学化工技术一、引言随着社会经济的发展和人类生活水平的提高，化学化工技术在人类生活中发挥着越来越重要的作用。
然而，传统的化学化工技术在生产过程中会产生大量的废气、废水和固废，对环境造成严重的污染。
为了解决这一问题，绿色化学化工技术应运而生。
本文将对绿色化学化工技术的核心概念、应用领域和发展前景进行深入探讨。
二、绿色化学化工技术的核心概念绿色化学化工技术是一种基于绿色化学原理的化工技术，旨在实现化学品和能源的生产、使用和废弃过程中对人类和环境无害化。
其核心概念包括以下几个方面：原子经济性：绿色化学追求在化学反应中充分利用原料中的每一个原子，以减少废物和副产品的产生。
环境友好性：绿色化学化工技术力求在整个生产过程中最小化对环境的负面影响，实现零排放。
可再生资源：绿色化学化工技术优先使用可再生资源，以替代有限的化石资源。
高选择性：绿色化学化工技术通过高效的催化剂和反应条件，提高化学反应的选择性和产率。
节能减排：绿色化学化工技术注重节能和减排，降低能耗和资源消耗，提高生产效率。
三、绿色化学化工技术的应用领域清洁生产技术：绿色化学化工技术在生产过程中采用无毒或低毒的原料、溶剂和催化剂，通过改进生产工艺、优化反应条件等方式，实现清洁生产和零排放。
生物化工：生物化工是利用生物催化剂（酶）替代传统的化学催化剂，实现高效、环保的化学品生产。
生物化工在制药、食品、环保等领域具有广泛的应用前景。
微反应器技术：微反应器是一种新型的反应技术，通过精细的流体力学控制和高效的传热传质，实现高选择性、高安全性的化学反应。
微反应器在药物合成、精细化学品合成等领域具有广泛的应用。
绿色溶剂：传统溶剂在生产和应用过程中会产生大量的废水和废气，对环境造成严重污染。
绿色溶剂如离子液体、水基溶剂等具有环境友好、可再生等优点，在许多领域替代传统溶剂。
可持续能源开发：绿色化学化工技术在可持续能源开发方面发挥着重要作用，如太阳能电池、燃料电池、生物质能等的开发和利用。
金属冶炼中的绿色化学与工艺技术
绿色化学的应用： 绿色化学在金属 冶炼中的应用包 括使用环保材料、 减少废物产生、 提高能源效率等。
绿色化学的发展： 绿色化学在金属 冶炼中的应用正 在不断发展，未 来有望实现更加 环保、高效的金
属冶炼过程。
金属冶炼中的绿色化学应用
减少污染：采 用绿色化学技 术，减少废气、 废水、废渣等
污染物排放
工艺技术：通过优化工艺流程、提高生产效率、降低能耗和污染，实现绿色生产
结合：绿色化学与工艺技术的结合，可以实现对金属冶炼过程的优化，降低能耗和污 染，提高生产效率 应用：绿色化学与工艺技术的结合，可以应用于金属冶炼的各个阶段，如原料预处理、 冶炼过程、废料处理等
金属冶炼中绿色化学与工艺技术的结合方式
绿色工艺技术的发展趋势
环保要求：更加 注重环保，减少 污染排放
技术进步：不断 研发新技术，提 高生产效率
资源利用：更加 注重资源的循环 利用，减少浪费
智能化：引入智 能化技术，提高 生产自动化程度
Part Four
金属冶炼中的绿色 化学与工艺技术的
结合
绿色化学与工艺技术的关系
绿色化学：以环保、安全、高效为目标，通过化学反应和工艺设计实现对环境的最小影响
Part One
单击添加章节标题
Part Two
金属冶炼中的绿色 化学
绿色化学的定义与原则
绿色化学的定义： 绿色化学是指在 化学过程中，通 过使用环保材料、 减少废物产生、 提高能源效率等 手段，实现对环 境的最小影响。
绿色化学的原则： 绿色化学的原则 包括减少废物产 生、提高能源效 率、使用环保材 料、减少环境污
减少环境污染：采用绿色化学与工艺技术，可以减少金属冶炼过程中的 环境污染，提高环保水平。
绿色化学工艺的新方法
绿色化学工艺的新方法随着全球对环境保护意识的不断提高，绿色化学逐渐成为一种新兴的发展趋势。
绿色化学旨在通过选择更加环保、高效、低成本的方法和工艺来实现资源的可持续利用。
近年来，随着技术的不断提升，绿色化学工艺的发展也取得了长足的进步。
本文介绍了几种绿色化学工艺的新方法。
一、微波辅助催化微波辅助催化是一种新型的绿色化学反应技术。
微波反应技术具有能耗低、反应速率快、选择性好、收率高等优点。
通过微波能量来激发反应物分子内部的振动，使得化学反应速率非常快，一般只需几分钟或几秒钟即可完成反应。
这种反应过程具有绿色环保的特点，没有其他污染物的产生。
同时，由于反应时间短，可以有效降低能量成本。
二、静态密闭反应静态密闭反应是一种不需要温度梯度和液相浓度差别的绿色化学反应方法。
该方法主要是利用静态密闭条件下反应物的自由扩散和自收缩，使化学反应发生，也可在温度恒定的条件下进行反应。
该方法可以有效降低溶剂的使用量，同时减小对环境的污染。
三、离子液体催化离子液体是一种新型的绿色溶剂，具有良好的溶解性和热性能，对环境的影响较小。
离子液体催化技术可以有效地提高有机化合物的反应速率和选择性，同时还能够减小反应物对环境的污染，具有非常好的应用前景。
四、前体设计前体设计是指通过有机合成的方法来合成一些具有特殊结构的化合物，这些化合物可以用来制备新的药物、功能材料等。
这种方法可以有效的降低反应过程中对环境的污染，提高反应产品的纯度，同时还可以提高反应的选择性和效率。
总之，绿色化学工艺是一个非常重要的方向，可以有效减少对环境的影响，提高能源的利用效率。
微波辅助催化、静态密闭反应、离子液体催化和前体设计等方法都是绿色化学工艺的新思路，将在未来的发展中发挥越来越重要的作用，值得深入研究。
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
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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。
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绿色化学工艺考试习题及答案
1 什么是绿色化学及其主要特点是什么又称环境无害化学（Green Begin Chemistry ）,是指利用化学原理，从根本上减少化学工业及其他过程工业中有害物质的使用和产生对环境的污染。
其手段是采用高选择性化学反应、原子经济反应和过程密集化新技术，减少废物的产生，实现生产的“零排放”。
主要特点：采用无毒、无害的原料在无毒、无害的反应条件（催化剂、溶剂）下进行反应具有“原子经济性”，即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原子，选择性极高，无副产品，实现“零排放”产品是环境友好的2 绿色化学工艺的定义在绿色化学基础上发展的化学生产技术，又称环境友好工艺（Environmental Friendly Technology ）或清洁工艺（Clean Technology ）。
绿色化学工艺是一种新的创造性的思想（或理念），该思想将整体预防的环境战略应用于化工生产过程、产品和服务中，以增加生态效益，减少对人类、生物及环境的危险。
对化工（或相关的过程工业）生产过程，要求节约原料和能源，淘汰有害原料，降低废弃物产生的数量和毒性；对产品，要求减少从原料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。
3 绿色化工实现途径？化学反应的绿色化原料的绿色化溶剂绿色化催化剂绿色化 无毒无害原料可再生原料原子经济反应高选择性反应环境友好产品无毒无害催化剂无毒无害溶剂产品的绿色化化工生产的绿色化4 清洁生产内涵？早期定义:清洁生产（clean production）是20世纪80年代发展并逐渐成熟起来的全新概念，它是指在产品生产过程和预期消费中，既要合理利用自然资源，把人类和环境的危害减至最小，又要能够充分满足人类需要，使社会、经济效益最大化的一种生产模式。
清洁生产是一种创造性的思想，指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品及服务中，以增加生态效率和减少对人类和环境的危害风险内涵：重点强调：清洁能源清洁生产过程清洁产品目的：通过低消耗、低污染、高产出的途径，实现经济效益、社会效益和环境效应相统一的21世纪化学工业生产的基本模式。
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绿色化学工艺的开发和应用摘要开发和应用绿色化学工艺，是现代化学工业的发展趋势和前沿技术。
生产化学品的原料、催化剂、溶剂的绿色化和“原子经济”反应以及生物技术等清洁生产方法的开发和应用，对维护人类健康，保护生态环境，实现化学工业的可持续发展具有重要意义。
关键词化学工艺绿色化开发应用1 引言化学与化工对人类做出了巨大贡献。
人类生活的各个方面，从衣、食、住、行的生活必需品到汽车、电视、洗衣机等高档耐用消费品，无不同化学和化工有关。
高科技的发展更是离不开化学和化工的有力支持。
可以说化学和化工改变了人类的生活方式，提高了人类的生活水平。
但化学和化工的这些巨大贡献伴随着一定的代价，那就是制造、使用与处理这些合成化学物质对人类健康及生活环境造成的负面影响。
[1]美国TRI(Toxics Release Inventory) 1994 年的统计结果表明，化学工业为最大的有害物质释放工业,超过排在前10 名的其他9 个行业的总和。
可见化学工业在环境污染中的特殊地位，这就对化学与化工研究者提出了挑战，同时也带来了巨大的研究与发展机遇。
化学物质对环境的影响只有在近期才得到广泛的重视。
在二次世界大战以前及其随后的一段时期里，很少有人谈到化学物质的制造、使用及处理方式对环境的影响。
只有到了20 世纪50 年代末60 年代初期，人们才开始关心化学物质如何对人类健康与环境造成危害这一问题，认识到化学物质的使用可能导致意想不到的负作用。
因此，有害化学物质的处理及环境保护受到了重视，并成为重要的研究方向之一。
随着对环境污染认识的深入及知识水平的提高，人们提出了绿色化学(Green Chemistry) 的概念，并将其作为防止环境污染的根本途径。
绿色化学的研究内容为：寻找一个基本的方法来改变某一产品或过程的内在本质，以降低或消除其对人类健康及环境的影响。
绿色化学工艺即是以绿色化学为基础的化学工艺，体现在化学品的生产过程中，充分利用资源和能源，减少或避免有毒有害物质的使用与产生，实现废物的零排放，使产品与环境和生态友好。
因此，绿色化学工艺是开发从源头解决污染的一门科学，对环境保护及社会的可持续发展具有极其重要的意义。
本文将对绿色化学工艺的开发和应用等进行较为详细的介绍。
2 绿色化学工艺的开发[2]化工过程设计可用“洋葱模型”表示，见图。
由图可知，反应器是化工过程的心脏，通常设计是先从反应器开始的，反应器的设计提出了分离问题，即分离系统的设计紧随反应器设计之后，该两者规定了过程的加热和冷却负荷，所以第三个要考虑的是热回收网络设计，过程中回收的热负荷尚不满足要求，就需要外部的公用工程，即第四个要考虑的是公用工程系统的选择和设计。
在化工过程中，以上各阶段都有机会产生废料，其中反应和分离在很大程度上决定了能否有效地减少或完全消除那些对环境有害的排放物或需作进一步处理的物流。
因此，要真正实现化工生产的绿色化，一方面要从源头上尽量减少甚至杜绝污染，实现废物的零排放，这是绿色化学的研究范畴；另一方面，由于绿色化学还有相当的路要走，必须从工艺和设备两方面着手，大力研究与开发从整个工程链中减少或消除污染的绿色工程技术，并在此基础上进行过程系统综合，降低能耗，实现废物最小化和环境影响最小化。
2．1 开发“原子经济”反应在有机化学中，合成反应的选择性和产品的收率通常是化学家们主要关心的问题，而反应物分子中原子的有效利用率问题常常被忽视。
例如，witting成烯反应是一个应用非常广泛的有机反应，被广泛地用于合成带烯键的天然有机化合物和药物，但从绿色化学的角度来看，它生成了等量的废物，三苯基氧膦副产物。
1991年，斯坦福大学的BarryM.T rost教授在提出了原子经济性(Atomc Economy )的概念，即高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每个原子，使之结合到目标分子中，以实现最低排放甚至零排放。
[3]原子经济性可以用反应的原子利用率来衡量，即目标产物的分子量与反应物质的原子量总和的比率。
原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越少。
某些有机产品的生产，如甲醇碳化制醋酸、丙烯腈甲酰化制丁醛、乙烯氧化生产环氧乙烷、己二腈合成等，都属于原子经济反应。
这些原子经济性反应的特点是最大限度地利用原料和最大限度地减少废物的排放。
原子经济性反应是现代有机合成中应当遵循的基本原则之一。
因此，提高反应的原子利用率成为有机合成中的挑战性课题之一。
2．2 反应的选择性一个化学反应若同时可生多种产物，其中某一种产物是最希望获得的，则这一种产物产率的大小代表了这反应选择性的好坏。
例如将萘氧化制苯酐，同时会生成二氧化碳和碳，后二者都是不希望得到的产物。
萘转化为苯酐的份额愈高，则反应的选择性也愈好。
反应选择性是评价一个反应效率高低的重要标志。
提高反应的选择性，其意义在于减少分离和纯化产品的难度，并且节约资源，降低生产成本，减少环境危害和废弃物负担。
在这方面已有不少研发成果，一是根据不同的烃类氧化反应，开发选择性好、载氧能力强的新型催化剂；二是根据催化剂的反应特点，开发相应的反应器及其工艺。
[4]如：苯乙烯常用的生产方法是乙苯脱氢，Dow 公司开发了以丁二烯为原料的苯乙烯工艺代替乙苯工艺，该工艺的中间产物乙烯基环己烯的转化率为90% ，所用催化剂将中间体氧化成苯乙烯单体的选择性超过92%。
2．3 采用无毒无害的催化剂目前，约90%以上的化学反应要实现工业化生产，必须采用催化剂提高其反应速率。
开发新型高效、无毒无害的催化剂是绿色化学工艺的方向之一。
绿色化学工艺要求催化剂自身应该是无毒的，特别杜绝催化剂在高温下分解，产生有毒气体，催化反应的后序分离过程也应该是环境友好操作，比如萃取操作萃取剂的选择。
同时要达到经济性原则，必须保证催化剂具有低廉的造价，稳定的化学性质，较好的活性等特点。
下面介绍一下几种主要的新型的绿色催化剂。
2．3．1 新型酸碱催化剂新型酸碱催化剂主要有超强酸固体催化剂、超强碱固体催化剂、杂多酸催化剂。
上海石化研究院开发的合成丙二醇醚固体酸催化剂及其工艺，具有产品收率高，物耗、能耗低，腐蚀、污染小等优点。
这种催化剂可以代替氢氟酸或硫酸等液体酸催化剂应用于异丁烷与丁烯烷基化生产工业异辛烷。
2.3.2 沸石分子筛催化剂沸石分子筛是一种多孔固体颗粒，具有均一的孔结构，能在分子水平筛分物质。
具有提供催化活性中心、吸附载体、择定向反应等效果。
[5]如在石油和液化煤的提炼过程中，所利用的主要是催化氢化和氢气裂解( HC) 反应。
其工业上最常用的催化剂是以ϒ-Al2O3为载体，Co 或Ni 为促进剂的Mo 或W 的硫化物。
我们通过将硼加入到Ni-Mo/ϒ-Al 2O3 催化剂中，使活性金属Ni 和Mo 在催化剂表面的分散性提高，其相对浓度增大，从而使二苯基硫纯加氢脱硫的活性增加。
超稳定Y型沸石为载体的Ni-Mo 硫化物催化剂的活性明显高于普通催化剂。
2.3.3 酶和仿酶催化剂在生物化工中以活性酶为催化剂代替传统化工使用的化学催化剂，具有反应条件温和、能耗低、选择性强、事故隐患小、能利用可再生资源等优点。
2.3.4 相转移催化剂多相反应中，存在相界面，极大阻碍了反应物的接触，使化学反应几乎不能进行。
采用添加少量特殊表面活性剂的办法，使反应变得容易进行。
作为相转移催化剂的表面活性剂，必须能与某一相中的反应物结合，并把反应物带进另一相中去进行化学反应，反应结束后又返回到原相中，继续和反应物结合，周而复始的在两相间运输反应物，而自身不发生变化。
[6]我校膜科学与工程研究中心已经采用苄基三乙基氯化铵( TEBA) 作为相转移催化剂( PTC) 合成了2，4-二硝基苯甲醚，实验结果表明，TEBA 能大大加快合成反应的进行。
2.4 采用无毒无害的原料为了从源头上防止环境污染，应选用可再生的自然物质如生物质(包括农作物、野生植物)作原料。
将农副产品的废弃物(如稻草、麦秸、蔗渣) 或野生纤维植物(如树枝、木屑、芦苇)加工为酸、酮、醇类化学品和糠醛；将木质素氧化转换为苯醌；用糖作物生产乙酰丙酸或乳酸；用生物质气化制造氢气等，都是绿色原料的典型例子。
而用谷物和糖作物制得的葡萄糖，更是化学品优良的替代原料。
如己二酸的生产，传统原料是苯(致癌物)，改用葡萄糖作原料，利用的是微生物转化途径，大大提高了合成反应的绿色化程度。
生物质还是理想的石油品替代原料，生物质炼制可减少或避免石油化学炼制中污染严重的氧化过程，而且产品具有环保功能。
如在我国绝大部分地区都能生长的油料林木——黄连木，其种籽含油量达42. 46% ，是制造生物柴油(绿色能源)的理想原料，且来源广泛，目前我国江南和华北地区已开始在大面积种植和开发。
2．5 采用无毒无害的溶剂化工生产中，常用到各种各样的溶剂，甚至是危险化学溶剂。
安全性是溶剂选择必须考虑的因素，包括毒性和易燃、易爆、易挥发性。
工业上大量使用的溶剂是挥发性有机溶剂，既有使用风险又会带来环境污染。
更多地采用无毒无害溶剂也是绿色化学工艺的方向之一。
应提倡使用更安全的传统溶剂(比如水)或替代品，尽量用无毒或低毒物替代剧毒物，用不燃或可燃物替代易燃物，例如用甲苯替代苯，用煤油替代汽油等。
正在开发的超临界流体CO2，具有液体的密度、气体的粘度等特性，其溶解度可通过变化压力和温度来调节。
采用超临界CO2作溶剂，最大的优点是无毒、不可燃，其临界温度为31摄氏度(接近室温)，既安全又环保，而且价廉易得。
将其作为表面清洗剂替代氯化物清洗剂，或将其替代有机溶剂作油漆、涂料的喷雾剂，泡沫塑料的发泡剂，已在工业上应用。
水是最理想的环境无害溶剂。
因此开发超临界水替代传统溶剂的研究近年来十分活跃。
另外，开发无溶剂反应如熔融态反应，也是绿色化学在溶剂研究方面的一个重要内容。
3 绿色化学工艺的应用目前，绿色化学工艺应用到大规模化工生产的还不多。
因此，进一步推广应用生物技术等清洁生产方法，推动化学工业的绿色化进程势在必行。
3. 1 生物技术的应用生物技术包括基因、细胞、酶、微生物技术等。
生物技术应用于化工领域主要是生物化工和化学仿生学。
生物酶催化剂效率高，选择性好，在生物合成中有着广泛应用前景，化学仿生学的研究前沿主要是膜化学。
采用生物技术从可再生资源合成化学品，是绿色化学工艺发展的方向之一。
最早的有机化合物的原料大多来源于生物资源即植物与动物，后来才利用煤炭和石油等矿物资源作原料。
煤和石油、天然气是不可再生资源，所以回归到以酶为催化剂，以生物质为原料生产有机化合物，可缓解矿物资源枯竭的压力，又减少化学物质对环境的危害。
生物技术中的化学反应，大都以自然界中的酶或工业酶为催化剂。
利用酶取代化学催化剂，具有反应条件温和，无化学污染，产品性质优良等优点。