绿色化学
合集下载
相关主题
- 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)。
2004-7-6
4. 绿色化学的研究内容
4.1 开发“原子经百度文库”反应 4.2 采用无毒、无害的原料 4.3 采用无毒 无害的催化剂 4.4 采用无毒、无害的溶剂 4.5 利用可再生的资源合成化学品 4.6 环境友好产品
2004-7-6
一、改变合成路线奖 1996 除草剂合成的催化工艺（孟山多） （非 HCN，低废物） 1997 布洛芬合成工艺（BHC） （由 6 步计量反应改为 3 步催化反应）
2004-7-6
绿色化学的核心内容
2004-7-6
原子经济反应
假如C是人们所要的目标产物 A+B→C+D E+F→C 非原子经济反应 原子经济反应
获得的目标产品的质量 原子经济性或原子利用率（%）= 反应中所使用全部反应物质量 × 100
化工生产中常用的产率或收率则用下式表示：
获得的目标产品的质量 × 100 产率或收率（%）= 理论上应获得的目标产 品质量
绿色化学的12条原则：
防止废物的生成比在其生成后再处理更好。 废物 设计的合成方法应使生产过程中采用的原料最大量地进入产品中 合成方法 设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均应对人 体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）。 无毒、无害 化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其毒性。 高效的功能 应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无 害的助剂。 害的助剂 合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗，最 降低能耗 好采用在常温常压下的合成方法。 在技术可行和经济合理的前提下，原料要采用可再生资源代替消耗性资源。 采用可再生资源 在可能的条件下，尽量不用不必要的衍生物，如限制性基团、保护/去保护 尽量不用不必要的衍生物 作用、临时调变物理/化学工艺。 合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学计量助剂更优越。 高选择性的催化剂 化工产品要设计成在其使用功能终结后，它不会永存于环境中，要能分解 成可降解的无害产物。 可降解 进一步发展分析方法，对危险性物质在生成前实行在线监测和控制。 发展分析方法 选择化学生产过程的物质，使化学意外事故（包括渗透、爆炸、火灾等） 的危险性降低到最小程度。 危险性降低到最小程度
第3讲 绿色化学
1. 2. 3. 4. 5. 绿色化学产生的背景 绿色化学的概念和内涵 绿色化学的任务和原则 绿色化学的研究内容 绿色化学的应用前景展望与产业革命
1. 绿色化学产生的背景
化学在造就更好的物质，创造更美好生活的同时，化学品 也带来了严重的污染。 自然界中从未发现过的人工合成化合物正在以高速度增加， 估计已有96000种化学物质进入人类环境，其中有许多是有毒 化学物质，通过各种可能的途径危害着人类。 废物控制、处理和埋放，环保监测、达标，事故责任赔偿 等费用使加工费用大幅度上升。 因此，从环保、经济和社会的要求看，化学工业不能再承 担使用和产生有毒、有害物质的费用。在严峻的现实面前，人 们开始大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。
2004-7-6
2. 绿色化学的概念和内涵
2.2 绿色化学的兴起
1990年美国颁布了污染防止法案，将污染防止确立为美国的国策。 在该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词，其定义为采用最少的 资源和能源消耗，并产生最小的排放的工艺过程；1996年美国政府设 立了“总统绿色化学挑战奖”， 1997年，德国联邦教育科学研究和技术部与化学工业在研究、技 术开发、教育和创新等方面建立了正常的对话，可持续发展的化学被 可持续发展的化学 确定为这一对话固定的主题之一。 在英国，绿色化学奖于2000年开始颁发。 绿色化学奖 荷兰利用税法条款等方法来推进清洁生产技术的开发和应用。 清洁生产技术 1995年中国科学院化学部组织了名为“《绿色化学与技术——推 进化工生产可持续发展的途径》”的院士咨询活动；1997将绿色化学 的基础研究作为《国家重点基础研究发展规划》项目支持的重要方向 之一。1998年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会；1999 第一届国际绿色化学高级研讨会 年 5月在成都举办了第二届国际绿色化学高级研讨会。 第二届国际绿色化学高级研讨会
2004-7-6
3. 绿色化学的任务和原则
组成一个化学过程的4个基本要素： 目标分子或最终产品 原材料或起始物 转换反应和试剂 反应条件。 绿色化学的任务： 是要求化学家进一步认识化学本身的科学规律，通过 对相关化学反应的热力学和动力学研究，探索新化学键的 形成和断裂的可能性及其选择性的调节与控制，发展新型 环境友好化学反应，推动化学学科的发展。 绿色化学的原则： 绿色化学的核心内容
原子经济性与产率或收率是两个不同的概念 只有选择原子经济反应才能达到不产生副产物或废物， 实现“零排放”的要求。若原子利用率无法达到100%，应尽量 减少反应步骤，使原子利用率提高。
2004-7-6
可再生资源
以植物为主的生物质资源将是人类未来的理想选择。 生物质：可理解为由光合作用产生的所有生物有机体的总 称，包括植物、农作物、林产物、林产废弃物、海产 物（各种海草）和城市废弃物（报纸、天然纤维）等。 生物质利用的两个方向： 将生物质制成石油、天然气、酒精、氢气等作为燃料 将它制成基础化工原料如1,3丙二醇、己二酸、乳酸等， 转化的方法有物理法、化学法和生物转化法。
美 国 总 统 绿 色 化 学 挑 战 奖
2004-7-6
1998 4－氨基二苯基苯胺的合成（孟山多） （非氯工艺） 1999 药物生产的生物催化(Lilly)(极少的废物和溶剂) 2000 强力抗病毒剂的合成（Roche Colorado） 步变 2 步） （6 二、取代溶剂／反应条件奖 1996 以 100%CO2 为发泡剂的聚苯乙烯泡沫板（Dow Chemical） 1997 干法成像系统（Imation） （非湿工艺） 1998 乳酸酯的新型膜工艺（Argonne） （非毒溶剂） 1999 ULTIMER：第一个水溶性聚合物分散剂（Nalco） 2000 双组分聚氨酯涂料（Bayer） 三、安全设计化学奖 1996 取代丁基锡的对环境友好的海洋防污涂料（Rohm and Haas） 1997 新型抗微生物化学(Albreght and Wilson) 1998 Bioside:新一类化学杀虫剂（Rohm and Haas） 1999 组织萎缩选择控制：用天然产物控制昆虫(Dow Agrosci) 四、小型商业奖 1996 热聚合天门冬氨酸树脂－生物可降解塑料）(Donlar) 1997 革命的清洁系统－光敏剂的清除(Legacy) 1998 生物可降解的灭火剂和冷冻液(Pyrocool) 1999 纤维素生物质转化为化学品(Biofine) 2000 玻璃容器的环境友好装饰（Rev Tech）
2004-7-6
2. 绿色化学的概念和内涵
2. 1 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。 清洁化学 是指设计和生产没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技 术上和经济上可行的化学品和化学过程。它是实现污染预防的 基本的和重要的科学手段。 绿色化学的理想在于不使用有毒有害的物质，不生产有 绿色化学的理想 毒有害的废弃物，不使用对环境有损害的落后化工生产工艺， 生产对环境无损害的绿色产品，使物质得到充分利用，实现有 害物质零排放，即把现有化学和化工生产的技术路线从“先污 零排放 染、后治理”改变为“从源头上根除污染”。 绿色化学不同于环境化学。环境化学是一门研究污染物 绿色化学不同于环境化学。 的分布、存在形式、运行、迁移及其对环境影响的科学。而绿 色化学研究污染的根源——污染的本质在哪里，而不是去对终 端或过程污染进行处理。
2004-7-6
环境友好产品
环境友好产品应具有的两个特征： 产品本身必须不会引起环境污染或健康问题，包 括不会对野生生物、有益昆虫或植物造成损害 当产品被使用后，应该能再循环或易于在环境中 降解成无害物质。
2004-7-6
4. 绿色化学的研究内容
4.1 开发“原子经百度文库”反应 4.2 采用无毒、无害的原料 4.3 采用无毒 无害的催化剂 4.4 采用无毒、无害的溶剂 4.5 利用可再生的资源合成化学品 4.6 环境友好产品
2004-7-6
一、改变合成路线奖 1996 除草剂合成的催化工艺（孟山多） （非 HCN，低废物） 1997 布洛芬合成工艺（BHC） （由 6 步计量反应改为 3 步催化反应）
2004-7-6
绿色化学的核心内容
2004-7-6
原子经济反应
假如C是人们所要的目标产物 A+B→C+D E+F→C 非原子经济反应 原子经济反应
获得的目标产品的质量 原子经济性或原子利用率（%）= 反应中所使用全部反应物质量 × 100
化工生产中常用的产率或收率则用下式表示：
获得的目标产品的质量 × 100 产率或收率（%）= 理论上应获得的目标产 品质量
绿色化学的12条原则：
防止废物的生成比在其生成后再处理更好。 废物 设计的合成方法应使生产过程中采用的原料最大量地进入产品中 合成方法 设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均应对人 体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）。 无毒、无害 化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其毒性。 高效的功能 应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无 害的助剂。 害的助剂 合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗，最 降低能耗 好采用在常温常压下的合成方法。 在技术可行和经济合理的前提下，原料要采用可再生资源代替消耗性资源。 采用可再生资源 在可能的条件下，尽量不用不必要的衍生物，如限制性基团、保护/去保护 尽量不用不必要的衍生物 作用、临时调变物理/化学工艺。 合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学计量助剂更优越。 高选择性的催化剂 化工产品要设计成在其使用功能终结后，它不会永存于环境中，要能分解 成可降解的无害产物。 可降解 进一步发展分析方法，对危险性物质在生成前实行在线监测和控制。 发展分析方法 选择化学生产过程的物质，使化学意外事故（包括渗透、爆炸、火灾等） 的危险性降低到最小程度。 危险性降低到最小程度
第3讲 绿色化学
1. 2. 3. 4. 5. 绿色化学产生的背景 绿色化学的概念和内涵 绿色化学的任务和原则 绿色化学的研究内容 绿色化学的应用前景展望与产业革命
1. 绿色化学产生的背景
化学在造就更好的物质，创造更美好生活的同时，化学品 也带来了严重的污染。 自然界中从未发现过的人工合成化合物正在以高速度增加， 估计已有96000种化学物质进入人类环境，其中有许多是有毒 化学物质，通过各种可能的途径危害着人类。 废物控制、处理和埋放，环保监测、达标，事故责任赔偿 等费用使加工费用大幅度上升。 因此，从环保、经济和社会的要求看，化学工业不能再承 担使用和产生有毒、有害物质的费用。在严峻的现实面前，人 们开始大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。
2004-7-6
2. 绿色化学的概念和内涵
2.2 绿色化学的兴起
1990年美国颁布了污染防止法案，将污染防止确立为美国的国策。 在该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词，其定义为采用最少的 资源和能源消耗，并产生最小的排放的工艺过程；1996年美国政府设 立了“总统绿色化学挑战奖”， 1997年，德国联邦教育科学研究和技术部与化学工业在研究、技 术开发、教育和创新等方面建立了正常的对话，可持续发展的化学被 可持续发展的化学 确定为这一对话固定的主题之一。 在英国，绿色化学奖于2000年开始颁发。 绿色化学奖 荷兰利用税法条款等方法来推进清洁生产技术的开发和应用。 清洁生产技术 1995年中国科学院化学部组织了名为“《绿色化学与技术——推 进化工生产可持续发展的途径》”的院士咨询活动；1997将绿色化学 的基础研究作为《国家重点基础研究发展规划》项目支持的重要方向 之一。1998年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会；1999 第一届国际绿色化学高级研讨会 年 5月在成都举办了第二届国际绿色化学高级研讨会。 第二届国际绿色化学高级研讨会
2004-7-6
3. 绿色化学的任务和原则
组成一个化学过程的4个基本要素： 目标分子或最终产品 原材料或起始物 转换反应和试剂 反应条件。 绿色化学的任务： 是要求化学家进一步认识化学本身的科学规律，通过 对相关化学反应的热力学和动力学研究，探索新化学键的 形成和断裂的可能性及其选择性的调节与控制，发展新型 环境友好化学反应，推动化学学科的发展。 绿色化学的原则： 绿色化学的核心内容
原子经济性与产率或收率是两个不同的概念 只有选择原子经济反应才能达到不产生副产物或废物， 实现“零排放”的要求。若原子利用率无法达到100%，应尽量 减少反应步骤，使原子利用率提高。
2004-7-6
可再生资源
以植物为主的生物质资源将是人类未来的理想选择。 生物质：可理解为由光合作用产生的所有生物有机体的总 称，包括植物、农作物、林产物、林产废弃物、海产 物（各种海草）和城市废弃物（报纸、天然纤维）等。 生物质利用的两个方向： 将生物质制成石油、天然气、酒精、氢气等作为燃料 将它制成基础化工原料如1,3丙二醇、己二酸、乳酸等， 转化的方法有物理法、化学法和生物转化法。
美 国 总 统 绿 色 化 学 挑 战 奖
2004-7-6
1998 4－氨基二苯基苯胺的合成（孟山多） （非氯工艺） 1999 药物生产的生物催化(Lilly)(极少的废物和溶剂) 2000 强力抗病毒剂的合成（Roche Colorado） 步变 2 步） （6 二、取代溶剂／反应条件奖 1996 以 100%CO2 为发泡剂的聚苯乙烯泡沫板（Dow Chemical） 1997 干法成像系统（Imation） （非湿工艺） 1998 乳酸酯的新型膜工艺（Argonne） （非毒溶剂） 1999 ULTIMER：第一个水溶性聚合物分散剂（Nalco） 2000 双组分聚氨酯涂料（Bayer） 三、安全设计化学奖 1996 取代丁基锡的对环境友好的海洋防污涂料（Rohm and Haas） 1997 新型抗微生物化学(Albreght and Wilson) 1998 Bioside:新一类化学杀虫剂（Rohm and Haas） 1999 组织萎缩选择控制：用天然产物控制昆虫(Dow Agrosci) 四、小型商业奖 1996 热聚合天门冬氨酸树脂－生物可降解塑料）(Donlar) 1997 革命的清洁系统－光敏剂的清除(Legacy) 1998 生物可降解的灭火剂和冷冻液(Pyrocool) 1999 纤维素生物质转化为化学品(Biofine) 2000 玻璃容器的环境友好装饰（Rev Tech）
2004-7-6
2. 绿色化学的概念和内涵
2. 1 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。 清洁化学 是指设计和生产没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技 术上和经济上可行的化学品和化学过程。它是实现污染预防的 基本的和重要的科学手段。 绿色化学的理想在于不使用有毒有害的物质，不生产有 绿色化学的理想 毒有害的废弃物，不使用对环境有损害的落后化工生产工艺， 生产对环境无损害的绿色产品，使物质得到充分利用，实现有 害物质零排放，即把现有化学和化工生产的技术路线从“先污 零排放 染、后治理”改变为“从源头上根除污染”。 绿色化学不同于环境化学。环境化学是一门研究污染物 绿色化学不同于环境化学。 的分布、存在形式、运行、迁移及其对环境影响的科学。而绿 色化学研究污染的根源——污染的本质在哪里，而不是去对终 端或过程污染进行处理。
2004-7-6
环境友好产品
环境友好产品应具有的两个特征： 产品本身必须不会引起环境污染或健康问题，包 括不会对野生生物、有益昆虫或植物造成损害 当产品被使用后，应该能再循环或易于在环境中 降解成无害物质。
2004-7-6