绿色化学原理与绿色产品设计
第2章_绿色产品的评价体系与方法(绿色化学原理与绿色产
2.2.1 LCA的概念及内涵
LCA通常是指Life Cycle Assessment。在欧洲和日本， 用“Ecobalance”来代替LCA表示相同的意思。LCA翻译 为生命周期评价、寿命周期评价、寿命周期评估，也意 译为环境协调评价。LCA是随着环保意识的不断发展而 发展起来的产品评价方法，并且它所包括内容非常复杂， 评价的目标不尽相同，因此LCA的定义也在不断修改和 完善中。但随着研究的深入发展，特别是ISO进行的标 准化工作，使得LCA方法已经逐步明确并定型。
2.2.1 LCA的概念及内涵
③ 实施LCA的目的
不同的LCA实施主体，其进行LCA评价或引用LCA 评价结论可能具有不同的目的。
在如SE企T业A在C进和行IS对O某的一文产件品中的列LC举A评了价一时些可L能C是A为方了法改的善作 用：①该提产供品产的环品境系影统响与状环况境，之也可间能相是互为作了用制尽定企可业能今完后整的的 概貌；发②展促方进向；全面和正确地理解产品系统造成的环境影 响；③国为家关采注用L产C品A方或法受对产许品多影行业响的的评相价关可方以(为in国te家re在st制ed定 party)经之济间政进策行时交提流供很和好对地话依奠据定。基础；④向决策者提供 关于环境的有益的决策信息，包括估计可能造成的环境 影响、寻找改善环境表现的时机与途径、为产品和技术 选择提供判据等。
2.1.2 绿色产品的特点
•绿色性 • 技术先进性 • 经济性 • 生命周期性
2.1.2 绿色产品的特点
① 绿色性
产品从设计、生产、使用、废弃、 回收、处理处置的各个环节都对环 境无害或危害甚小 。
绿色性
环境友好性 绿色产品应尽量减少产品使用量，
减少使用产品的种类，特别是稀有 昂贵产品及有毒、有害产品 。
绿色化学原理与绿色产品设计第5章 绿色纤维与纺织品
绿色纤维的定义、标准与分类
所谓绿色纤维至少应具备以下特征中的一项或多项： （1）生产纤维的原料主要来自于再生资源或可利用废弃物， 不会造成生态平衡的失调和掠夺性资源的开发； （2）纤维在生产或生产过程中未受污染，特别指原料种植过 程中农药、化肥的污染或生产中的一些有毒化工原料的污染； （3）纤维在生产过程中不会对环境造成污染； （4）纤维制成品用后可回收或能自然降解，不会对生态环境 造成危害； （5）纤维及其制成品对人体具有某种或多种保健功能。
绿色纤维简介
NMMO，H2O
纤维素浆粕
混合
NMMO，H2O
溶解
排放废水
洗涤 漂白 上油 干燥
过滤
纺丝
纺丝浴
NMMO回收
Lyocell
绿色纤维简介
Modal（莫代尔）纤维
Modal纤维是高湿模量的纤维素再生纤维，是从高质量的木桨 纤维中提炼后纺制而成的一种特殊的粘胶纤维。原料采用欧洲的榉 木。因该产品原料全部为天然材料，是100%的天然纤维，对人体 无害，并能够自然分解，对环境无害。Modal纤维的产品特点包括： 以天然原木为原料，柔软、顺滑、丝质感，穿着舒适、顺滑的质地、 真丝一般的光泽，频繁水洗后依然柔顺，极好的吸湿性和透气性， 富有亮丽的色彩，不会产生原纤化，是改善织物性能理想的混纺纤 维。
绿色纤维简介
目前，天然彩棉色谱不全，主要有棕色和绿色两种。与白色 常规棉相比，仍存在产量潜力不高的缺点。从棉花纤维品质方面 来看，无论是棕色还是绿色彩棉，与常规白色棉相比，纤维品质 性状仍较低，主要表现在纤维长度短，不利于纺精梳纱和高支纱。 纤维比强度低，形成的产品耐劳度不够，易损坏和变形。
绿色纤维简介
绿色纤维简介
山羊毛
绒毛山羊和普通山羊身上取下的粗毛和死毛统称为山羊毛， 山羊的毛发分为内外两层。内层为柔软、纤细、滑糯、短而卷曲 的绒毛，称山羊绒；外层为粗长而无卷曲的粗毛，即为山羊毛。 山羊毛由鳞片层、皮质层和髓质层组成，髓质层占纤维直径的一 半。山羊毛的平均直径为50～200μm，细并离散较大，长度束齐 度较差，皮质层多呈皮芯结构，其正皮质细胞主要集中在毛的中 心，而偏皮质细胞分布在周围，故山羊毛粗长而无卷曲。山羊毛 特定的结构使其具有粗、长、刚硬的外形，光滑、明亮、卷曲少、 摩擦系数小等特性，因而纤维间的抱合力小，可纺性差，末经处 理不能纺织加工。
绿色化学的定义及特点
绿色化学的定义及特点
绿色化学是一种以最小化或消除对环境和人类健康的危害为目
标的化学方法和原则。
它强调通过减少或消除有毒、有害的化学物质的使用，改进化学过程，以及促进资源的可持续利用来降低对环境的负面影响。
绿色化学的特点包括以下几个方面：
1. 原料的选择：绿色化学更倾向于使用可再生原料，如植物提取物和可持续资源。
与传统的化学方法相比，绿色化学更加注重原料的可再生性和资源的可持续性，以减少资源的消耗和环境的破坏。
2. 反应条件的优化：绿色化学强调在反应过程中减少能量和溶剂的使用。
通过合理设计反应条件，如降低温度和压力，可以降低对能源的需求并减少废弃物的生成。
3. 废物的减少：绿色化学追求最小化或消除废物的生成。
通过合理设计反应过程，可以减少副产物的生成，并优化催化剂的选择和再生，以最大程度地减少废物的排放。
4. 可再生能源的利用：绿色化学鼓励使用可再生能源，如太阳能和风能，以替代传统化学工艺中常用的化石燃料。
这有助于减少温室气
体的排放和对有限资源的依赖。
5. 产品的设计：绿色化学考虑产品的整个生命周期，从设计、制造、使用到废弃，以最大程度地降低对环境的影响。
它鼓励开发可再生、可降解和可回收利用的产品，以减少对环境的负面影响。
通过采用绿色化学原则，我们可以实现创新的化学过程和产品，减少环境和人类健康的风险，实现可持续发展。
绿色化学在各个领域都有应用，包括制药、农业、能源和材料等，它是实现可持续发展的关键之一。
简述绿色化学的主要研究内容
简述绿色化学的主要研究内容绿色化学是一门旨在减少或消除对环境和健康的有害影响的化学领域。
它的主要研究内容包括改进化学合成过程，设计更环保的化学产品，以及促进可持续发展。
下面将分别介绍绿色化学的主要研究内容。
1. 绿色合成技术绿色合成技术旨在减少或避免使用有毒物质和生成有害副产物。
这包括采用温和的条件、催化剂和溶剂的选择，以及优化反应路径等方面的研究。
通过绿色合成技术，可以降低化学合成过程对环境的影响，减少废物产生，并提高化学反应的效率和选择性。
2. 可持续化学产品设计绿色化学致力于设计更环保的化学产品，包括药品、化妆品、洗涤剂、塑料等。
这需要考虑产品的整个生命周期，从原料的选择、生产过程、使用阶段到废弃处理。
绿色化学产品设计的目标是减少对环境和健康的不利影响，提高产品的性能和可持续性。
3. 绿色催化剂的研究催化剂在化学合成和工业生产中起着至关重要的作用。
绿色化学致力于开发更环保和高效的催化剂，包括生物催化剂、金属有机框架催化剂、离子液体催化剂等。
这些绿色催化剂可以降低反应温度、提高反应选择性，并减少废物产生，从而实现更可持续的化学反应过程。
4. 绿色溶剂的研究传统的有机溶剂往往具有毒性、易燃性和挥发性大的特点，对环境和健康造成危害。
绿色化学致力于寻找替代溶剂，如水、离子液体、超临界流体等，以减少对环境的负面影响。
绿色溶剂的研究不仅可以提高化学反应的安全性和可持续性，还可以降低生产成本。
5. 循环经济与废物利用绿色化学还包括循环经济和废物利用的研究。
通过将废弃物转化为有用的化学品或能源，实现资源的循环利用和减少废物排放。
循环经济的理念是将废物视为资源，通过创新的技术和策略实现资源的最大化利用，从而实现经济、社会和环境的可持续发展。
总的来说，绿色化学是一门以可持续发展为目标的化学领域，旨在减少对环境和健康的不利影响，促进资源的有效利用和循环利用。
通过改进化学合成过程、设计更环保的化学产品、研究绿色催化剂和溶剂，以及推动循环经济和废物利用，绿色化学为建设清洁、健康和可持续的社会做出了重要贡献。
简述绿色化学的12条原理
简述绿色化学的12条原理
绿色化学是一种环境友好型化学，旨在减少和消除化学物质对环境和人类健康的负面影响。
绿色化学的12条原则如下：
1. 预防：预防污染比治理污染更重要。
2. 原子经济：最大限度地利用原材料和最小化废物。
3. 合成设计：尽可能设计出环境友好型的合成路线。
4. 无毒性：化学物质应该设计为无毒性或低毒性。
5. 低能耗：化学反应应该尽可能地使用低能耗的方法。
6. 可再生材料：使用可再生的原材料和资源。
7. 可降解：化学物质应该可降解为无害的物质。
8. 催化剂：使用催化剂可以减少化学反应的能量消耗。
9. 简化操作：尽可能简化化学反应和操作流程。
10. 安全性：化学反应和产品应该设计为最小化对人类健康和环境的危害。
11. 分析方法：开发环境友好型的分析方法。
12. 实时分析：在化学反应中应用实时分析技术可以提高反应的效率和减少废物产生。
绿色化学的理念
绿色化学的理念一、绿色化学的概念绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它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。
二、绿色化学的主要理念1. 预防污染- 传统化学注重在污染产生后进行治理，而绿色化学强调在化学反应和化学工艺过程中就预防污染的产生。
例如，在化工生产中，选择合适的反应原料、反应条件和反应路线，避免或减少副产物和废弃物的生成。
例如，在合成某种有机化合物时，如果有多种合成路线可供选择，应优先选择那些原子利用率高、产生废弃物少的路线。
2. 原子经济性- 原子经济性概念是绿色化学的核心内容之一。
原子经济性是指反应物中的原子有多少进入了产物中。
理想的原子经济性反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废弃物。
例如，加成反应一般具有较高的原子经济性，如乙烯与溴的加成反应CH_2 = CH_2+Br_2→CH_2BrCH_2Br，反应物的原子全部转化为产物。
而传统的以苯为原料生产苯胺的反应，经过多步反应，原子利用率低，产生大量废弃物。
3. 使用安全的反应物和反应条件- 在绿色化学中，尽量选择无毒或低毒的反应物。
例如，在涂料生产中，传统的有机溶剂型涂料含有大量挥发性有机化合物（VOCs），对环境和人体健康有害。
现在越来越多地采用水性涂料，其以水为溶剂，大大减少了对环境的污染和对人体健康的危害。
- 反应条件也应尽可能温和。
高温、高压、强酸碱等苛刻的反应条件不仅对设备要求高，而且容易产生安全隐患并造成环境污染。
例如，一些酶催化反应在常温常压下就能进行，且具有很高的选择性，是绿色化学中理想的反应类型。
4. 设计安全化学品- 设计出对人类健康和环境危害小的化学品。
例如，在农药研发方面，传统的有机氯农药如DDT，虽然在防治害虫方面有一定效果，但由于其化学性质稳定，在环境中难以降解，会通过食物链富集，对生态环境和人类健康造成严重危害。
绿色化学第3章安全无毒化学品的设计
各国对于化学品的安全标准和管理规定存在差异，这给安全无毒化 学加强基础研究
技术创新与突破
未来需要加强在安全无毒化学品设计方面 的理论基础研究，建立更为完善的理论体 系。
通过技术创新，突破当前存在的技术难题 ，实现更为安全、环保的化学品设计和生 产。
提高产品的可回收性
总结词
通过设计可回收的化学品，可以降低对环境的影响，同时节 约资源。
详细描述
可回收的化学品能够在使用后进行有效的回收和处理，降低 对环境的污染。此外，回收再利用还能够节约资源，降低生 产成本，符合可持续发展的要求。
降低能源消耗和减少废弃物产生
总结词
降低能源消耗和减少废弃物产生是化学品设计的重要原则，有助于降低生产成本和减少对环境的负担 。
详细描述
有毒有害物质的使用不仅对人类健康和环境造成威胁，还可能引发一系列的安 全问题。因此，在化学品设计阶段，应充分考虑原料和试剂的安全性，优先选 择无毒或低毒的物质。
优化化学反应过程
总结词
通过优化化学反应过程，可以降低能 耗、减少废弃物产生，同时提高产品 的质量和产量。
详细描述
在化学品合成过程中，应采用高效的 反应条件和优化反应参数，以降低能 耗和减少废弃物的产生。此外，优化 反应过程还可以提高产品的质量和产 量，降低生产成本。
发展趋势
开发新型绿色染料和颜 料、提高染色性能、拓
展应用领域。
05 结论与展望
当前研究的局限性和挑战
数据支持不足
目前对于安全无毒化学品设计的理论基础和实践数据尚不充足， 需要更多的实验和实际应用来验证和补充。
技术难题
在实现化学品无毒化的过程中，存在一些技术难题，如难以完全去 除某些化学品的毒性或难以找到合适的替代品。
绿色化学的四个特点
绿色化学的四个特点绿色化学是一个以可持续发展为基础的新兴学科，旨在通过最小化或消除对人类健康和环境的负面影响，为化学产业的发展提供方向和策略。
绿色化学的概念包含了许多方面，下面将介绍四个绿色化学的主要特点。
1.原料选择：绿色化学强调使用可再生原料和可回收原料来取代有毒或非可再生的原料。
这种以可再生或可回收原料为基础的选择不仅能降低对非可再生资源的依赖性，而且还可以减少废弃物和减少对环境的负面影响。
绿色化学鼓励使用生物基原料，如植物提取物、生物质和可再生能源，以及从废弃物流中回收的物质。
通过合理利用原料，绿色化学可以在不牺牲产品质量和性能的前提下，为企业和消费者提供更可持续的解决方案。
2.反应过程设计：绿色化学旨在优化化学反应过程，使其更加高效、可控和环境友好。
这需要考虑诸如能量效率、废物生成、化学品使用和安全性等因素。
绿色化学鼓励使用温和的反应条件，例如较低的温度和压力，可以降低能源消耗和减少化学废物的生成。
此外，绿色化学还推崇使用催化剂来提高反应速率，并减少废物和副产品的产生。
通过改变传统的化学工艺条件和采用更环境友好的方法，绿色化学能够使反应过程更加可持续和经济。
3.产品设计：绿色化学强调在产品设计阶段就考虑环境影响。
传统上，许多化学产品在设计上忽视了在使用和废弃阶段对环境的潜在负面影响。
绿色化学致力于在产品设计中考虑循环经济原则，例如可降解性、可回收性和可再利用性。
产品设计应该推动材料的使用效率，并在产品的整个生命周期内最小化对环境资源和能源的需求。
通过这种方式，绿色化学可以减少对环境的不可逆转性影响，并提供更可持续的产品解决方案。
4.废物管理：绿色化学强调最小化废物生成和有效管理废物。
化学工业是一个潜在的产生大量废物的行业，这些废物对环境和人类健康都构成了潜在的威胁。
绿色化学通过改变生产流程，减少废物生成和最大限度地回收和再利用废物来解决这个问题。
绿色化学还鼓励开发和采用新的废物转化技术，例如催化剂的使用和生物降解等方法，以减少对环境的负面影响。
绿色化学产品的设计和开发研究
绿色化学产品的设计和开发研究一、概述随着人们环保意识的逐渐增强，绿色化学已经逐渐成为了一种新型的设计和开发方式。
绿色化学是指在生产和使用过程中尽可能减少、甚至避免对环境和人类健康的负面影响，同时满足人们的生产和生活需求。
在这样的背景下，如何设计和开发绿色化学产品，成为了目前一个重要的课题。
以下是本文将要探讨的几个方面。
二、设计和开发绿色化学产品的标准设计和开发绿色化学产品需要有一定的标准，以下是一些常用的标准：1. 降低环境污染：产品的生产过程不能对环境造成过大的污染，产品本身不应当对环境有害。
2. 无毒害性：产品不应当对人体有毒害作用，或者不应当使用可能对人体健康有害的化学物质。
3. 节能降耗：生产过程需要尽可能地节约能源和原材料。
4. 可再生与可降解：产品应当避免使用不可再生的原材料，生产过程中应当避免产生难以降解的污染物，同时产品本身应当易于降解。
在设计和开发绿色化学产品时，需要考虑以上标准，从而实现对环境和人类健康的保护。
三、绿色化学产品的优缺点绿色化学产品相对于传统化学产品具有以下优点：1. 环保：使用绿色化学产品可以降低对环境的污染。
2. 安全：绿色化学产品对人类健康无害。
3. 经济：绿色化学产品的生产过程可以提高资源的利用率，降低生产成本。
但是，绿色化学产品也存在以下缺点：1. 生产过程技术难度大：绿色化学产品在生产制造过程中会面临一些技术难题，从而增加了生产成本。
2. 性能受限：在生产环节中，由于需要考虑环保和安全等因素，会对产品的性能产生一定的影响。
四、绿色化学产品的应用领域绿色化学产品的广泛应用可以涉及多个领域。
以下是其中一些常见的应用领域。
1. 医药领域: 绿色化学产品被广泛应用于医药领域，例如医用胶水、药物制剂中的激光染料、糖尿病药物、激素药物等。
2. 日化领域: 绿色化学产品被广泛应用于日化用品，例如洗发水、洗涤剂、口腔清洁剂等。
3. 农业领域: 在农药、肥料等农业领域也可以使用绿色化学产品，从而减少污染对土壤和作物的影响。
绿色化学原理与绿色产品设计第5章 绿色纤维与纺织品
绿色纤维简介
竹纤维由于分子结构的特点，其细度、白度与普通粘胶纤维接 近，结晶度较普通粘胶纤维高，强力较好，染色吸收、渗透性强， 韧性、耐磨性较高。竹纤维表面光滑，横截面接近圆形，纵向呈 多条较浅的凹槽孔隙，这些凹槽孔隙能够产生毛细管效应，使得 竹纤维具有优良的吸湿、放湿性能。竹纤维的干强大于湿强，伸 长率在干、湿状态下相差较大，弹性回复率较好，且湿态弹性回 复率较干态大，因而具有一定的抗皱性能。竹纤维的不足之处是 耐酸、耐碱性较差，由于竹纤维中纤维素分子对酸的稳定性较差， 在高温下酸对纤维有较强的破坏作用。此外，由于竹纤维多孔隙 的结构，又使其在碱中的膨润和溶解作用较为强烈，因而竹浆粕 纤维对酸碱的耐受能力均较低。
第五章 绿色纤维与纺织品
根据国际生态纺织品标准Oko-Tex Standard l00，对纺织品 中的禁用染料、有机氯载体、甲醛残留量、防腐剂、可溶性重金 属残留物、农药（杀虫剂）残留量、织物酸碱度（pH值）、染 色牢度和特殊气味（如霉味、恶臭味、鱼腥味或其他异味）等都 提出了检测标准。只有通过这种检测并合格后才能挂生态纺织品 标签，在国际市场上才能通行无阻。因此，绿色纺织品已成为当 今世界纺织品开发的主旋律。
棉花在栽培中，会受到农药杀虫剂、除草剂以及化肥的严重 污染。棉花中含有大约35种杀虫和除草剂，一些国家棉花作物一 季喷洒农药30~40次，这些对人体健康和生态环境有害的物质会残 留在纤维内，成为潜在的健康危害。因此，在棉花种植过程中， 应采用有机耕作，多施有机农肥，对棉铃虫害采用生态防治方法， 尽量少用或不用农药和化肥，以保证收获的棉花是不含毒害物质 的绿色有机棉纤维。
绿色化学电子课件——第五章
第五章 绿色纤维与纺织品
➢ 绿色纤维 ➢ 绿色纺织印染助剂 ➢ 绿色染料 ➢ 绿色纺织品 ➢ 绿色纺织品清洁化生产工艺
绿色化学的原理
绿色化学的原理
绿色化学是一种以最小化对环境和人类健康的危害为目标的化学方法。
它的原理在于减少或完全消除对有毒化学品的使用，最大限度地提高化学反应的效率和产物的可持续性。
绿色化学的设计基于以下原则：
1. 原子经济性：绿色化学鼓励最大限度地利用化学反应中的原子，减少废物的产生。
2. 使用可再生材料：优先选择可再生资源，如植物提取物或生物可降解聚合物，以减少对有限资源的依赖。
3. 使用无毒或低毒物质：避免使用有害的化学物质，使用对人体和环境影响较小的替代品。
4. 节能减排：采用低温、低压和非有害溶剂等条件，减少能源消耗和废气排放。
5. 设计环境友好的反应条件：通过调整反应条件，如温度、压力和催化剂的选择，最大限度地提高反应的选择性和产率。
6. 减少废物产生：优化反应路径和产品回收技术，以最大限度地减少废物生成并最大程度地回收和循环利用废物。
7. 生物降解性：设计可生物降解的产物，减少对环境的持久性影响。
通过应用绿色化学的原理，化学家们可以设计出更加环境友好和可持续的化学过程和产品，从而减少对环境的破坏并保护人类健康。
绿色化学原理及应用
绿色化学原理及应用绿色化学是一种注重可持续发展的理念和方法，旨在通过减少或消除对环境和健康的不良影响，促进化学行业的可持续发展。
它包括了绿色化学原理和应用两个方面。
绿色化学的原理是在化学品设计、合成、使用和处理的每个阶段中，尽量减少对环境和人体健康的危害。
具体来说，它包括以下几个方面：第一，预防污染。
绿色化学通过对化学品和过程的设计进行优化，减少或避免对环境和人体健康的影响。
例如，选择低毒、可再生和可降解的原料，并降低废物和污染物的产生。
第二，最大限度地利用原料。
绿色化学倡导高效利用原料，减少浪费。
通过合理设计反应路线和选择优化催化剂，可以提高产物的收率和选择性，减少副产物的生成，从而减少资源的消耗和环境的负担。
第三，减少能量消耗。
绿色化学通过降低化学合成过程中的能量需求，促进可持续发展。
例如，采用低温、低压和环境友好的反应条件，以及使用可再生能源作为能源来源。
第四，降低风险和环境影响。
绿色化学致力于减少和消除对环境和人体健康的危害。
它提倡提供更安全、更可靠的替代品和技术，以及减少有害废物和污染物的产生。
绿色化学在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个例子：第一，可再生能源。
绿色化学可以促进可再生能源的开发和利用。
例如，通过设计和合成高效催化剂，可以提高太阳能和风能的转化效率，从而实现清洁能源的可持续利用。
第二，清洗和消毒剂。
绿色化学可以提供更环境友好和健康的清洗和消毒产品。
通过选用更安全、更可持续的原料，并减少或消除有害物质，可以降低对水和土壤的污染风险。
第三，农药和肥料。
绿色化学可以推动农业的可持续发展。
通过设计和合成更安全、更高效的农药和肥料，并结合农业管理实践，可以减少农药和肥料对环境和人体健康的影响。
第四，药物合成。
绿色化学可以改进药物合成过程，减少对环境的影响。
例如，通过设计更可持续、更环保的反应路线和合成方法，可以提高药物的产率和纯度，减少有害副产品的生成。
总之，绿色化学作为一种可持续发展的理念和方法，致力于减少或消除对环境和人体健康的不良影响，促进化学行业的可持续发展。
绿色化学理念在工业生产中的实践
绿色化学理念在工业生产中的实践在当今时代，工业生产对于社会的发展和人们的生活有着举足轻重的作用。
然而，传统的工业生产方式在带来丰富物质产品的同时，也引发了一系列严重的环境问题和资源消耗。
为了实现可持续发展，绿色化学理念应运而生，并逐渐在工业生产中得到广泛的实践和应用。
绿色化学，又称为环境无害化学、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。
这一理念强调在化学产品的设计、生产和应用过程中，尽可能减少有害物质的使用和产生，提高原子利用率，降低能源消耗，实现“零排放”。
在工业生产中，绿色化学理念的实践首先体现在原材料的选择上。
传统的工业生产往往依赖于不可再生的化石资源，这些资源的开采和加工不仅对环境造成巨大压力，而且其储量有限。
绿色化学则倡导使用可再生的生物质资源作为原材料。
例如，利用农作物废弃物、木材废料等生产生物燃料和生物基化学品，不仅减少了对化石燃料的依赖，还降低了温室气体排放。
此外，选择无毒、无害、低危险性的原材料也是绿色化学的重要原则。
这样可以避免在生产过程中产生有毒有害物质，降低对环境和人体健康的潜在威胁。
化学反应的设计和优化是绿色化学理念实践的关键环节。
传统的化学反应往往存在转化率低、选择性差、副产物多等问题，导致资源浪费和环境污染。
绿色化学通过采用新型的催化技术、优化反应条件等手段，提高化学反应的选择性和转化率，减少副产物的生成。
例如，在有机合成中，使用高效的均相或多相催化剂，可以在较温和的条件下实现高选择性的反应，降低能源消耗和废弃物的产生。
此外，利用微通道反应技术、超临界流体反应技术等新型反应技术，也能够提高反应效率，减少环境污染。
溶剂在工业生产中广泛应用，但传统的有机溶剂往往具有挥发性、毒性和易燃性等缺点，对环境和人体健康不利。
绿色化学倡导使用绿色溶剂，如超临界二氧化碳、离子液体、水等。
超临界二氧化碳具有良好的溶解性和传质性能，在萃取、反应等过程中具有广阔的应用前景。
绿色化学的原理和应用
绿色化学的原理和应用随着环境问题越来越受到关注，绿色化学也逐渐成为了一个热门话题。
绿色化学是指在生产和使用化学品过程中尽可能减少对环境和人类健康的影响，同时确保产品质量和效益。
绿色化学的核心原则是最大化原始资源的有效利用，最小化废弃物和污染的排放。
那么绿色化学的原理和应用是什么呢？一、绿色化学原理1. 原子经济性：亦称为“有效性”，是指过程中循环利用原子的多减少废弃物的生成。
这一原则要求在化学反应中，力求不生成废弃物或少生成废弃物。
2. 考虑来源：指从石油开采到化学品生产，再到环境污染处理等全过程，逐环节捕捉碳足迹，优化使用过程，尽量降低环境污染的同时降低碳排放的数量。
3. 精准化设计：精准化设计要求在产品和过程设计时考虑真正需要的功能，调整化学反应、工艺流程等，以减少步骤和耗费的时间和原材料。
从而减少对环境的污染和对人体健康的危害。
4. 生物可降解性：生物可降解性是指化学品在大自然中被自然微生物分解成无害的物质，而不是堆积在环境中。
绿色化学中使用的化学品应该具备良好的生物可降解性，避免环境污染。
5. 无毒性：绿色化学要求使用无毒性、低毒性的化学品，减少或消除对健康和环境的危害。
二、绿色化学应用1. 替代性物质：绿色化学使得可替代性物质越来越流行。
例如，用植物酯替代有害溶剂。
同时绿色化学技术改进了对金属的提取和分离方法，使得电子行业中有害物的使用量减少了。
2. 高效利用资源：生物质资源是绿色化学需要运用的一个积极的从来。
例如，制备可生物降解塑料的纤维素。
生物质包括农业副产品（如废弃物、食品加工副产物等）和纤维素等。
这些资源可以高效利用，减少对自然资源的开发。
3. 环保催化剂：绿色化学的另一个应用方面是环保催化剂。
催化剂是一种增加反应速率和选择性的物质，使得反应可进行和减少废弃物，避免对环境的污染。
4. 真空技术：在提取、分离过程中，使用绿色化学的真空技术。
使用真空技术可以使提取和分离的过程减少，减少对环境的损害。
第八章绿色化学的基本原理及应用
1 第八章 绿色化学的基本原理与应用一、简答题1. 什么是绿色化学？答：亦称可持续的化学，是研究在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除对人类健康和环境有害物质的科学。
2. 当前绿色化学的研究方向主要有哪些？答：主要有：①探索利用化学反应的选择性来提高化学反应的原子经济性，降低产品不良的生态效应，增强对环境的友好程度；②发展和应用对环境和人类无毒无害的试剂和溶剂，特别是开发以超临界流体、离子液体和水为反应介质的化学反应；③大力开发新型环境友好催化剂以提高反应的选择性和效率；④采用新型的分离技术等。
3. 绿色化学的12条原理。
答：(1) 预防：防止产生废弃物比在它产生后再处理或清除更好。
(2) 原子经济性：设计合成方法时，应尽可能使，用于生产加工过程的材料都进入最后产品中。
(3) 无害(或少害)的化学合成： 所设计的合成方法应对人类健康和环境具有小的或没有毒性。
(4) 设计无危险的化学品：应该设计为使其有效地显示所期望的功能而毒性最小。
(5) 安全的溶剂和助剂： 所使用的辅助物质包括溶剂、分离试剂和其他物品，使用时都应是无害的。
(6) 设计要讲究能效： 化学加工过程的能源，要考虑它们环境的和经济的影响并应尽量节省。
如果可能，合成方法应在室温和常压下进行。
(7) 使用可再生的原料： 当技术和经济上可行，原料和加工厂粗料都应可再生。
(8) 减少衍生物： 尽量减少和避免利用衍生化反应。
因此种步骤需要添加额外的试剂并且可能产生废弃物。
(9) 催化作用： 采用具有高选择性的催化剂比化学计量学的助剂要优越得多。
(10) 设计要考虑降解： 设计化学产品应使它们在功能终了时，分解为无害的产物并不在环境中长期存在。
(11) 为了预防污染进行实时分析： 需要进一步开发新的分析方法，使其可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成之前予以控制。
(12) 防止事故发生的固有安全化学： 在化学过程中使用的物质和物质形态的选择，应使其尽可能地减少发生包括释放、爆炸以及着火等化学事故的潜在可能性。
绿色化学原理与绿色产品设计第7章 绿色化工产品
第七章 绿色化工产品
➢ 绿色催化剂 ➢ 绿色无机化工产品 ➢ 绿色精细化学品 ➢ 绿色生物化工产品 ➢ 绿色能源材料
第七章 绿色化工产品
绿色化工产品是指产品本身对人类健康和环境无毒害，
包括不会对野生生物、有益昆虫或植物造成损害，同时当产品被 使用后，能在环境中降解为无害物质，或是作为产品的原料循环， 或是作为无毒的物质留在环境。由于对环境绿色化的要求，绿色 化工产品受到越来越多的关注，“绿色、高效”几乎是所有商品 未来发展的方向和目标。
O O Si O
O
硅氧四面体
硅氧四面体立体图
（平面图） （ 表示硅， 表示氧）
分子筛的结构特征
每个硅原子和四个氧原子相连接，氧原子必须和两个硅共用电 子对才能得到稳定。相邻硅氧四面体的连接是必须的。各个四面 体经氧桥连接成链状、环状和三维立体骨架。硅氧四面体中，有 时也可被铝原子所取代，形成铝氧四面体，由于铝的氧化数为+3， 当周围为四个氧原子时，就不能保持电中性，因此在铝氧四面体 的附近有一个带正电荷的阳离子，分子筛组成中金属离子就是起 这个作用。合成沸石中一般为钠离子。
分子筛的发展及应用
进入21世纪，为保证人类生存空间的洁净，包括沸石分子筛 在内的各种催化剂及工艺仍将是炼油和石化工艺的开发重点。陆 续开发的如ITQ-1等层状沸石、MCM-41等中孔多孔材料及纳米尺 寸的沸石晶体以及现有沸石催化剂进行骨架元素置换等改性后的 催化剂都具有独特的催化性能，正进行工业生产过程的应用试验。 沸石分子筛无毒无害的特性以及独有的择形吸附/催化性能适应了 环境保护发展的趋势，必将获得越来越广泛的应用。
分子筛的结构特征
分子筛的结构特征
氧环通过氧桥相互联结，形成具有三维空间的中空多面体。 这种多面体叫做晶穴，或称孔穴、空腔、笼。各种各样的多面 体是分子筛结构的第三个层次。笼是分子筛结构的重要特征。 笼分为α笼，八面沸石笼，β笼和γ笼等。
第1章_绪论(绿色化学原理与绿色产品设计-李群)
1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略 （8）酸雨成灾
通常认为pH小于5.6的降水即为酸雨。酸雨形 成的主要原因是SO2和NOx的排放量大量增加。当 降水的pH小于5时，生态平衡就会遭到破坏，例如 地表水（河流、湖泊）的酸度增加，影响鱼类的生 存；树木枯萎甚至死亡，农作物产量大幅度降低直 至绝收；侵蚀金属制品、油漆、皮革、建筑物、道 路和桥梁。
每年由于水污染 380 2000' 2001' 造成
腾格里沙漠遭污染
2007年太湖蓝藻 2010 年 滇池蓝藻 2010 年6月 5 日，福建龙岩上杭县紫 金山铜矿选矿废水泄露汀江。
19
1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略 （4）垃圾围城
城市生活固体废物 主要指在城市日常生活 中或者为城市日常生活 提供服务的活动中产生 的固体废物，即城市生 活垃圾，主要包括居民 生活垃圾、医疗垃圾、 商业垃圾、建筑垃圾。 一般来说，城市每人每 天的垃圾量为1-2kg。
每年排放量/亿吨
1.6 0.5 3.59
二氧化碳
碳氢化合物
CO2
5.7
土壤灰尘、花粉、煤灰等有害的粉尘直接污染空气。
18
1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略 （3）水污染
水是地球上一切生命存在最
神州见不到青山绿水 世界水总量/亿 海水97%
500
淡水3% 0.42
民众喝不到干净甜水
时间/年
1830 1930
世界人口数量/亿
10 20
1960
1975 1987 1999 2004 2015 2050
30
40 50 60 63.96 72.83 93
1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略 （2）大气污染
绿色化学原理与绿色产品设计第3章 绿色产品的设计原理
设计安全化学品使化学家在设计时有了新的考虑角度，
即发展和应用对人类健康和环境无毒、无危险性的试剂、溶剂
及其它实用化学品。
3.1.3.2 设计安全化学品所考虑的诸因素
通常设计化学品时希望其最好不能进入生物有机体，或者即使
进入生物体，也不会对生物体的生化和生理过程产生不利的影响。 化学家必须掌握设计安全化学品知识，建立判别化学结构与生
评价某种原料可否用于绿色生产的指标：
（1）原料的起源：主要是指原料的来源，原料是来自天然产物的 或是由人工合成的等。 （2）原料的可更新性：原料分为可更新资源和不可更新资源，其 中可更新资源如水、电、沼气、作物等作为能源和原料有充足的来 源，并当其有效作用完成后可以分解为无害的产物。 （3）原料的危害性：指对人类和生态环境的危害，这种危害或称 为毒性不一定是当时便能显现出来的，其有毒性也可能无法通过循 环系统排出体系外而在体系内部慢慢积累起来。 （4）原料选择的下游影响：对原料本身的影响的分析仅是原料分 析的一部分，对原料的下游产品的分析也是基于以上步骤进行的。
3.1.4其他绿色化工工艺设计思路
3.1.4.1使用安全溶剂和助剂
在传统的有机反应中，有机溶剂是最常用的反应介质，因为它 们能很好地溶解有机化合物，使其能够在液相中进行反应合成。助 剂是为了克服合成中的一些障碍，如分离用助剂。溶剂和助剂被用
得非常广泛，以至于很少有人评估其是否有使用的必要。
常用的溶剂中有卤化物溶剂如CH2Cl2、CHCl3、CCl4等，以及 芳香烃溶剂如苯等，由于它们良好的溶解性，其应用相当广泛。20 世纪氟里昂作为清洗剂、推进剂、发泡剂等被广泛应用。溶剂和助 剂的广泛使用往往会对人类健康和环境产生一些问题。最著名例子
3.1.3.3 设计安全化学品的方法
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绿色化学原理与绿色产品设计及其发展趋势史文华 2140420102 指导老师：杭教授[摘要]论述了绿色化学理念和基本原理以及主要介绍绿色产品设计的概念, 重点探讨了绿色化学理念在化学化工过程中的实施，即不断开发新的化学催化过程, 提高反应的原子经济性, 选用新的合成原料；采用不对称催化剂、分子筛固体酸碱催化剂和生物催化剂等高选择性、高活性的催化剂；采用水、超临界流体、离子液体、氟碳相等无毒无害溶剂和固态反应；重视生物质的利用和化学产品的绿色化等。
绿色产品设计主要研究从产品需求、设计、制造到销售、使用、废弃与回收再生的广义产品生命周期设计，并行地考虑产品生命周期中每一个阶段产品对人和环境的影响。
木文主要介绍绿色产品设计的概念、关键技术及其发展趋势。
[关键词]绿色化学；绿色化学理念；绿色产品设计；前言绿色化学理念其内涵是一种思想认识观念。
绿色化学理念同样是人们在社会发展、生产建设、科学研究、生态保护等实践中产生和形成的一种全新的思想认识、发展观念、实践精神及超前意识。
绿色化学理念具有导向性、协调和评鉴功能，它引导着人类生产活动的方向，影响着人类的生存与生产环境，也决定着人类社会的可持续发展决定着人类生产活动的效益和人们的生活质鼠绿色化学理念是一个实践的过程作为一种理念，它既是社会的产物，又对社会实践具有指导和能动作用。
绿色化学理念具有与时俱进的品格，它必然在社会发展中不断充实新的内容，以满足人类社会不断发展的要求人类在生产力不断发展，物质文明不断丰富的今天，而临着人口的急剧增加、资源的缺短、环境的恶化和生态危机等一系列世界性的难题，如何合理开发和利用资源，怎样保护好环境和维持生态的平衡，如何从源头和根本上解决好环境和资源问题，在这种情况下，绿色化学理念便应运而生。
绿色化学，又称环境友好化学或清洁化学。
绿色化学的日标要求任何一个化学活动包括使用的化学原料、化学和化工过程以及最终的产品，对人类的健康和环境都是友好的。
绿色化学的研究成果，对解决环境问题，对化学科学和化工生产的持续发展都有着十分重要的意义。
绿色化学作为可持续发展的战略之一，随着技术的进步，将为企业界注入新的活力并创造出巨人的经济效益和社会效益。
随着公众环保意识的提高，对那些在生产、使用和废弃过程中直接或间接地引起环境污染的产品将会产生抵触。
这些新的发展趋势使产品的生产厂家在产品成本和市场竞争力上面临巨大的压力，它迫使生产厂家重新思考一个基本的问题：应该生产什么样的产品，如何设计这些产品。
由此可见，这种压力首先对产品设计产生冲击，面临新的挑战必须有新的设计方法学与其相适应，产品的设计不能只考虑功能、美学以及市场等方面的需求，它还必须考虑环境的因素。
1 绿色化学的基本原理绿色化学的基本原理包括以下几个方面：(1)防比污染的产生优于治理已产生的污染；(2)原子经济性反应；(3)尽量选用无毒或毒性小的化学合成路线；(4)化学产品的设计，在保证其应具有的高效功能的同时也要尽量减小其毒性；(5)尽可能避免使用溶剂、分离试剂等辅助物质，如果不可避免，也要选用无毒无害的；(6)应考虑能源消耗对环境和经济的影响，设法降低能耗，最好在常温常压下操作；(7)原料应尽量用可再生的，而不是耗竭性的；(8)尽量避免不必要的衍生化步骤，如限制性基团、保护去保护作用和物理化学过程的瞬时改良剂等；(9)尽量选用高选择性催化剂；(10)化学品在完成其使用功能后，不应水存于环境之中，而应能降解为无害物质；(11)进一步发展改进分析方法，以便在有害物质生成前进行及时预测并能在线跟踪及控制；(12)在化学过程中，所选用的物质形式，应尽可能降低发生化学事故的可能性。
这12条原则是世界化学界所公认的绿色化学的基本原理。
绿色化学是当今化学科学研究的前沿，它吸收了当代化学、物理、生物、材料、信息等科学的最高理论和技术，是具有明确的社会需要和科学日标的新兴交义学科。
从科学的观点来看，它要求化学家从一个崭新的角度去审视传统的化学研究和化工过程，是化学学科基础内容的实践；从环境观点看，它是从源头上消除污染；从经济观点看，它合理利用资源和能源、降低生产成本。
绿色化学的核心内容是“原子经济性反应，”和“高选择性，高效反应”。
“原子经济性”的观点认为高效的有机合成反应应最人限度地利用原料分子的每一个原子，使它结合在日标分子中，不产生副产物或废物，实现废弃物的“零排放”，原子经济}N}可以用原子利用率来衡量：原子利用率(%)=(预期产物的分子量/反应物的原子量总和)X 100%也可以用Sheldon提出的E-因子(即生产每千克产品所产生的废弃物的量)的方法来衡量化工过程的排废量。
2绿色产品设计理论国内外研究状况2.1国外研究状况自丹麦学者L. Aping首先提出而向产品生命周期设计(LCD. Life CycleDe-sign的思想以来}，人们逐步认识到产品生命周期设计实现的关键是使用后产品的处理。
虽然回收工作在不断加强，但仍有大量产品零部件被废弃，造成环境污染，同时也是造成有用资源的浪费。
随着工业产品需求的不断增加，人们己经逐渐考虑到产品从设计、制造、使用、回收对环境的影响，绿色产品设计(Green Product Design)思想日益受到重视。
而对废旧产品造成日益严重的环境污染，欧美、日木等国己制订了有关回收的法律法规，引起了企业界的高度重视，即生产企业必须对自己产品负责回收或支付废旧产品的回收费用。
美国环境保护委员会(EPA )、德国政府和日木汽车制造协会(JAMA)对汽车行业分别制订了相应的促进资源重用的法规，同时美国福特、德国大众和日木丰田等世界著名的汽车公司相继成立了汽车回收技术开发部，进行不断的探索。
其中福特汽车公司1991年9月在COLONG。
成立了拆卸厂，研究经费的一部分作为分析产品的结构、重量、材料和拆卸时间，主要是为了选择经济、可行的回收处理的绿色产品设计方法。
此外，通过研究产品的回收和拆卸策略，开发了具有处理60万台电冰箱的回收系统以及相应的拆卸流水线，有效地减少环境污染，也减轻了工人的劳动强度。
基于绿色产品设计思想，使产品设计师能考虑到产品生命周期的全过程，明显降低废旧产品的处置成本。
美、日、德等国己经在汽车、家电行业应用绿色产品设计思想，并取得了良好的经济效益。
2.2国内研究状况在我国，绿色产品设计理论的研究处于起步阶段。
我国于1993年8月25日。
正式确定环境保护标志图案，1995年制订了中国21世纪议程一中国21世纪人口、环境与发展白皮书，从而在法规上己初步实施对固体废弃物的排放量进行限制。
国内一些大学己在绿色产品设计理论上，对中国小汽车、家用冰箱冰柜产品提出了适合我国国情的绿色产品设计和回收策略，同时在产品结构可拆卸性、可经济回收的评估理论力一而作了更深的研究工作。
美国Ford汽车公司的一项研究课题就是调查小汽车在中国的回收状况，然后对汽车结构进行可回收性设计。
上海环境研究科学院机械研究室也正在对上海市家用大件的回收处置工少一作可行性论证。
3绿色产品的设计原理3.1绿色产品设计过程绿色产品设计的基本定义是从产品的概念设计阶段到详细设计阶段的过程中，应用并行工程的思想，考虑产品全生命周期的所有阶段，包括用户需求、设计、生产、销售、使用以及回收、处理。
绿色产品设计是并行工程思想的深化，从广义的产品生命周期的角度来看，对环境问题的考虑不能分阶段的独立考虑和解决，由于一旦产品的设计方案被选定后，其在整个产品生命周期内对环境的影响己基本上固定了，因此，必须在设计的同时并行地考虑制造、使用等其他阶段的相关因素，也就是说，必须而向产品生命周期以确定优选的设计方案。
3.2绿色产品设计原理面向产品生命周期的绿色产品设计策略作为一种指导原则已被广泛的认可，但如何把其基本思想贯彻到日常的产品设计开发过程中，以便形成一个切实可行的绿色产品设计过程的总体框架是绿色产品设计得以普遍接受应用的关键。
下而介绍初始倡导者之一，丹麦著名学者L. Aping提出的绿色产品设计过程的总体框架，他从四个层次规范绿色产品设计过程：a．产品的功能从产品的功能上考虑绿色产品设计主要是为了使产品的功能更加合理，其基本思想是详细地分析产品的功能以确定什么是最基木的功能特性，进而评价是否这些功能的实现消耗了比较少的材料和能源，对环境造成了比较小的负荷。
b．产品的结构从产品的结构上考虑绿色产品设计主要是为了使产品的结构更加合理。
在这个层次上，首先认可基木的产品概念，并在其框架下考虑如何改进产品对环境的影响。
在设计过程中既要分析产品的功能结构也要分析产品的材料结构。
c.产品的生命周期从产品的生命周期上考虑绿色产品设计主要是为了得到产品在整个产品生命周期内资源消耗、环境负荷和工作环境影响的总体描述。
d.．产品的零部件从产品的零部件上考虑绿色产品设计主要是为了描述产品的零部件在制造过程中的环境问题，即使对有问题的零部件考虑多种可行的制造工艺，同时考虑是否通过合理化产品的功能和结构可以去除这些零部件，达到消除环境污染的可行的处理技术和成本。
4绿色产品的评价体系与方法4.1 绿色产品的评价体系绿色产品的评价是多目标问题。
但目前主要是针对产品的某一方面提出的, 很少从技术、经济和环境全方位的角度进行绿色产品评价。
我们认为绿色产品的评价指标体系必须系统地反映绿色产品的技术先进性、绿色性和经济性，如图 1 所示。
4.1.1技术先进性指标由于绿色产品强调从整个寿命循环来分析问题, 因此, 其技术先进性应包括生产过程各项技术先进性(如可靠性、简单易行性、冗余度、柔性以及各技术之间的协调性等)、产品功能和使用性能的先进性(如产品应具有的功能及其主要部件应具有的分功能、总体及各部分的性能参数等) 、回收处理及再利用阶段技术的先进性(如拆卸的可靠性、拆卸的方便性、回收利用技术的可靠性等)。
有关技术先进性的评价研究已有很多相关报道, 这里不再赘述。
4.1.2绿色产品的绿色性指标绿色产品的绿色性是实现经济、环境和社会协调持续发展的基础。
因此, 绿色性是绿色产品评价中一个必不可少的因素。
产品的绿色性是指产品在其寿命周期中节省资源、节省能源、保护环境、保护劳动者健康的程度, 包括产品寿命周期各阶段和总体的能源属性指标、资源属性指标、环境属性指标、劳动保护指标等。
能源指标能源短缺已严重制约着国民经济的发展和人民生活水平的进一步提高, 因此提高产品的节能性或优化利用能源的性能, 对解决和延缓能源短缺问题十分重要。
绿色产品的能源指标包括: 产品寿命周期各阶段及总体所用能源类型( 清洁型、污染型等) 、能源消耗量、利用率、回收率、能源的获取形式, 如一次能源( 风能、太阳能、水能) 、二次能源( 电能、汽油、煤油) , 以及能源自身的绿色性等。