第二章绿色化学原理详解演示文稿
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第2章 绿色化学原理 [兼容模式]
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开发新一代苯与烯烃烷基化 无毒无害固体酸催化剂
加快已有基础的负载型杂多酸的开发 利用悬浮催化蒸馏等新工艺 力争开发具有中国特色的独特先进新催化 剂和工艺 继续研究纳米分子筛复合材料、离子液体 等新催化材料
12
2016/4/8
超临界二氧化碳代替有毒、有害 溶剂正在推广应用
挥发性有机溶剂有广泛用途
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绿色化学工程技术12条原则
设计的产品、工艺及所有系统应该是输出的“牵 引” 而不是靠输 物 和能量的“推动” 引”，而不是靠输入物质和能量的“推动”。 当设计选择再生、循环利用和其他有益的处理时， 应对内在的复杂性有充分的研究和认识。 设计方案的目标产物要强调耐久性，而不是永久 性。 设计方案应着重于满足需要，使过量最小化。
8
4
2016/4/8
不同工业部门生产中的废物排放量
工业部门 炼油 大宗化学品 精细化工 制药 每吨产品排放的废物（吨/吨） ~0 0.1 1 1~5 5~20 25~100
制药 精细化 ——更需开发原子经济反应 制药、精细化工 更需 发 济 应
大力开发医药等精细化工产品 “原子经 大力开发医药等精细化工产品 济”反应，力争实现废物 济” 反应，力争实现废物“零排放” “零排放”
医药、农药、功能化学品的研究
——绿色化学最活跃的前沿领域 • 大力研究原子经济反应和手性合成 等 • 医药、农药等产品要引进多种官能 团和调整化学结构，生产往往经过 多步反应 需要配套开发技术 才 多步反应，需要配套开发技术，才 能推向工业化
5
2016/4/8
绿色化学后12条原则
利物浦大学化学系Leverhulme催化创新 中心的Neil Winterton提出 从技术、经济和商业等角度出发 评估一个工艺过程的绿色化，并与其他 工艺相比较
第2章 绿色化学原理
利用和产生的物质对人类健康和环境无毒性或很 低毒性。
4. 设计安全化学品(Design safety of
chemicals ):应设计化工产品使其保留功效，但
降低毒性。
2
•5.安全的溶剂和助剂（Security solvents and additives ）： 应尽可能避免使用辅助物质（如溶剂、分离剂）， 如用时应是无毒的。 •6.能量效率设计(Energy Efficiency Design ):应考虑到能 源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能 源。如有可能合成应在常温和常压下进行。 •7.使用可再生原料(Use of renewable raw materials ):只要 技术和经济上可行，原料应是可再生的，而不是将 耗竭的。 •8.减少衍生步骤(Reduce the derived step ):应尽可能避 免不必要的衍生化（阻断基团，保护／脱保护，物 理和化学过程的暂时修饰）因为这些步骤需要添加 3 试剂并可能产生废物。
Байду номын сангаас
（8）创造超过已有的或占有绝对优势的工程实施方案，对工 艺的改进革新和发明都要符合“可持续发展”的原则。 （9）要使社会团体和资本占有者积极参与工程解决方案的设 计与开发。 绿色化学工程技术就是要把当前工艺技术的原则和实践转 变到促进可持续发展的原则和实践中来。绿色化学工程技术将 具体体现技术和经济可行产品、工艺和系统的开发与实施，提 高人类的福利，保护人类健康，并将提高生物圈的保护作为化 学工程技术解决方案的标准。为保证彻底实施绿色化学工程技 术解决方案，化工工程师需要使用如上所述的“绿色化学工程 技术九条附加原则”。 绿色化学和绿色化学工程技术原则，可作为开发和评估一 条合成路线、一个生产过程、一个化学工程工艺设计、一个实 验方案、一个化合物是不是环境友好的重要标准。
4. 设计安全化学品(Design safety of
chemicals ):应设计化工产品使其保留功效，但
降低毒性。
2
•5.安全的溶剂和助剂（Security solvents and additives ）： 应尽可能避免使用辅助物质（如溶剂、分离剂）， 如用时应是无毒的。 •6.能量效率设计(Energy Efficiency Design ):应考虑到能 源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能 源。如有可能合成应在常温和常压下进行。 •7.使用可再生原料(Use of renewable raw materials ):只要 技术和经济上可行，原料应是可再生的，而不是将 耗竭的。 •8.减少衍生步骤(Reduce the derived step ):应尽可能避 免不必要的衍生化（阻断基团，保护／脱保护，物 理和化学过程的暂时修饰）因为这些步骤需要添加 3 试剂并可能产生废物。
Байду номын сангаас
（8）创造超过已有的或占有绝对优势的工程实施方案，对工 艺的改进革新和发明都要符合“可持续发展”的原则。 （9）要使社会团体和资本占有者积极参与工程解决方案的设 计与开发。 绿色化学工程技术就是要把当前工艺技术的原则和实践转 变到促进可持续发展的原则和实践中来。绿色化学工程技术将 具体体现技术和经济可行产品、工艺和系统的开发与实施，提 高人类的福利，保护人类健康，并将提高生物圈的保护作为化 学工程技术解决方案的标准。为保证彻底实施绿色化学工程技 术解决方案，化工工程师需要使用如上所述的“绿色化学工程 技术九条附加原则”。 绿色化学和绿色化学工程技术原则，可作为开发和评估一 条合成路线、一个生产过程、一个化学工程工艺设计、一个实 验方案、一个化合物是不是环境友好的重要标准。
绿色化学第二章ppt课件
C2H4 + ½ O2 A g催 化 剂 C2H4O
5
精选ppt课件2021
6
解： （1）总包反应为
C2H4 + Cl2 + Ca（OH）2 →C2H4O+CaCl2+H2O
28 71 74
44
原子利用率=
44 10% 0 287174
=25.4%
（2）C2H4 + ½ O2 → C2H4O
28 16
44
原子利用率=
6
44 100% =100%
2 81 6 精选ppt课件2021
7
提倡和实施原子经济化的先驱-----侯得榜
20世纪中叶，国内外制碱的主要工艺是索尔
维法。它是以食盐、氨水和二氧化碳做原料，
反应后生成碳酸氢钠，加热后得到产品纯碱
（碳酸钠），其主要操作是：（1）在氨化的
饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳制得碳酸氢钠；
是化学反应的理想目标。
精选ppt课件2021
5
例题： 计算由乙烯制备环氧乙烷反应的
原子利用率。
（1）经典方法 二步法
CH2=CH2 + Cl2 + H2O → ClCH2CH2OH + HCl
ClCH2CH2OH + Ca（OH）2 +HCl → C2H4O + 2CaCl2+2H2O
（2）新方法 一步法
第二章 不产生三废的 原子经济反应
精选ppt课件2021
1
• 原子经济性的概念 • 几种常见反应的原
子经济性 • 原子经济性与环
境效益 • 提高化学反应原子
经济性的途径
2
精选ppt课件2021
第2章精细化工的绿色化2lcyy56
•水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新 的呈现高压高温状态的液体。
（2-1）超( 近) 临界水中的氧化反应 （2-2）超( 近) 临界水中的水解反应 （2-3）超( 近) 临界水中的聚合物的降解反应 （2-4）超( 近) 临界水中的无机化学反应
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第2章精细化工的绿色化2lcyy56
超临界状态下的极性处于正己烷和氯仿之间。 目前应用最广的超临界流体
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第2章精细化工的绿色化2lcyy56
应用范围
食品工业 植物油脂的提取、
脱色、脱臭等
超临界CO2
化学工业： 染色、清洗、脱沥、
废液的处理
化妆品工业： 原料的提取
医药工业： 生物活性物质、 天然药物提取 制备超细颗粒
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聚硅氧烷丙烯酸丁酯乳液
水性乙烯基PU ……. 避免固化过程中溶剂的挥发 对环境不会造成污染,
第2章精细化工的绿色化2lcyy56
由于超临界水的密度可在0~1. 0 g/cm3这个大范围内连续变化，因此，用它做溶剂时，很容易控制溶剂特性。
（2）超( 近) 临界水
当气压和温度达到一定值（近乎22MPa，374摄氏度）时， 因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气会形成一 种特殊物质——超临界水。
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第2章精细化工的绿色化2lcyy56
（6）生物质--人类未来的理想资源
植物资源的利用： 淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、油脂、 植物的其他成分.
动物资源的利用： 提炼药物（生物制药行业），甲壳素和壳聚糖
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其他废物的利用: 冶炼厂的炉渣，化工厂的三废， 还有很多使用过的废旧物品等的利用。
（2-1）超( 近) 临界水中的氧化反应 （2-2）超( 近) 临界水中的水解反应 （2-3）超( 近) 临界水中的聚合物的降解反应 （2-4）超( 近) 临界水中的无机化学反应
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第2章精细化工的绿色化2lcyy56
超临界状态下的极性处于正己烷和氯仿之间。 目前应用最广的超临界流体
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第2章精细化工的绿色化2lcyy56
应用范围
食品工业 植物油脂的提取、
脱色、脱臭等
超临界CO2
化学工业： 染色、清洗、脱沥、
废液的处理
化妆品工业： 原料的提取
医药工业： 生物活性物质、 天然药物提取 制备超细颗粒
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聚硅氧烷丙烯酸丁酯乳液
水性乙烯基PU ……. 避免固化过程中溶剂的挥发 对环境不会造成污染,
第2章精细化工的绿色化2lcyy56
由于超临界水的密度可在0~1. 0 g/cm3这个大范围内连续变化，因此，用它做溶剂时，很容易控制溶剂特性。
（2）超( 近) 临界水
当气压和温度达到一定值（近乎22MPa，374摄氏度）时， 因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气会形成一 种特殊物质——超临界水。
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第2章精细化工的绿色化2lcyy56
（6）生物质--人类未来的理想资源
植物资源的利用： 淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、油脂、 植物的其他成分.
动物资源的利用： 提炼药物（生物制药行业），甲壳素和壳聚糖
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其他废物的利用: 冶炼厂的炉渣，化工厂的三废， 还有很多使用过的废旧物品等的利用。
[工学]绿色化学第2章绿色化学
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2020/11/14
第二节 为什么要大力发展绿色化学
许多排放物能在环境中残留和积累 , 对环境造成破 坏。另外，化工生产中的偶然事故也会对人类和环境造 成突发性的影响，比如， 1983 年印度 Seveso 农药厂异 氰酸甲酯的泄漏造成 2000 人死亡， 30 万人中毒等。但 是，目前人类社会发展到今天已无法离开造成我们当前 物质文明的化学产品和化学工业而退回到更上一个世纪， 去过那种田园生活。尽管我们处在可怕的白色污染的包 围之中，但我们完全无法想像没有今天的高分子聚合物 产品，我们的日常生活还能否正常进行，尤其是在都市 中，这种情况更为突出。
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2020/11/14
第一节 什么是绿色化学
由于物质及人类活动本身有其内在的运动规律，因此， 任何物质和人类活动对人类本身及环境均会有或多或少 的影响，那是不是意味着“没有什么物质是友好的，我 们追求的完美无缺的绿色化学仅仅是一种理想状态而无 法实现的”呢？目前绿色化学领域取得的进展已经对此 作出了否定的回答。这方面取得的成果不仅解决了传统 方法造成的对环境、对人类健康的危害，同时在经济技 术指标、原料有效利、过程效益等方面均取得了良好效 果，因此，已成为市场驱动和利益驱动的技术。诚然， 要绝对区分哪一物质、哪一过程对环境更加无害是十分 困难的，很难构筑一张物质过程对环境危害的定量表。
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2020/11/14
第三节 化学反应的原子经济性
• 例如，由乙烯制备环氧乙烷，采用经典的氯化 乙醇法时，假定每一步反应的产率、选择性均 为 100% ，这条合成路线的原子利用率也只能 达到 25% ：
《绿色化学》PPT课件
O
C l
+
O
O O H
O
O
C l
+
O O H
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
2021/2/1
完整版课件ppt
24
环境友好催化剂
COCl
O
envirocat EPZG
OH
OH
OH
OH
OH OH
2021/2/1
完整版课件ppt
28
使用安全的化学品(1)
发展与应用对人和环境无毒且无危险性的试剂和溶剂 以及其他实用化学品是绿色化学的重要一环。
O 1.HCN
2.H2SO4
3.MeOH
H2SO4
O
MeO
原子利用率46%
+ (NH4)HSO4
H3CC
CH + CO + CH3OH
聚氨酯是一种热缩性树脂，1995年世界总消耗量为650万吨， 80%作泡沫塑料，广泛应用于建材、家具、汽车、制革、纤维等行 业。
7
工业化学品对生态环境的影响
类别
炼油产品 大宗化学品 精细化学品 药物
化工产品生产规模与环境因子
生产规模 /ｔ
106～ 108 104～ 106 102～ 104 10～ 103
环境因子 （ｋｇ副产物 /ｋｇ主产物）
< 0.1 <1～ 5
5～ 50 2 5～ 1 0 0以上
精细化工生产对生态环境造成的影响最为突出 。
绿色化学课件
中，而能降解为无害的物质； （11）分析方法必须进一步发展，以使在有害物质
生成前进行实时的和在线跟踪及控制； （12）在化学转换过程中，所选用的物质和物质形
态应尽可能地降低发生化学事故的可能性。
9
Twelve Principles of Green Chemistry
10
1: It is better to prevent waste than to treat or clean up waste after it is formed.
13
10: Chemical products should be designed so that at the end of their function they do not persist in the environment and break down into innocuous degradation products.
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.
生成前进行实时的和在线跟踪及控制； （12）在化学转换过程中，所选用的物质和物质形
态应尽可能地降低发生化学事故的可能性。
9
Twelve Principles of Green Chemistry
10
1: It is better to prevent waste than to treat or clean up waste after it is formed.
13
10: Chemical products should be designed so that at the end of their function they do not persist in the environment and break down into innocuous degradation products.
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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.
第二节 绿色化学的基本原理
第二节绿色化学的基本原理一绿色化学的12条原理及特点1预防prevention2原子经济性atomeconomy无害或少害的化学合成4设计无危险的化学品5安全的溶剂和助剂6设计要讲求能效第二节绿色化学的基本原理一绿色化学的12条原理及特点7使用可再生的原料8减少衍生物催化作用10设计要考虑降解11为了预防污染进行实时分析12防止事故发生的固有安全化学无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源原子经济反应高原子经济反应高选择性反应选择性反应环境友环境友好产品好产品无毒无害催无毒无害催无毒无害无毒无害溶剂溶剂第二节绿色化学的基本原理一绿色化学的12条原理及特点1非传统原材料12条原理的相关阐述可再生原料或能源太阳能风能地热能1非传统原材料生物质安全的代替有毒害的1非传统原材料美国shell公司用丙炔甲醇为原料钯催化体系存在下化合成甲基丙烯酸甲酯
4、全面改变反应条件
方法之一是使过去的分步操作变 为“一锅煮”。
方法之二是用水或超临界流体为反应介质取 代有挥发性的有毒有机溶剂。
三、绿色化学与绿色工程 绿色工程的12条原理：
（1）材料的输入和输出尽可能是无害的；
（2）预防比处理更好； （3）分离和纯化尽量减少能耗和材料的使用；
（4）尽量增大物质、能源、空间和时间的效率；
分子筛催化，直接把苯气相氧化成苯酚。 产率可达99%，副产物是无毒害的氮气。
ZSM-5分子筛催化
分子筛催化 如环氧丙烷的生产，传统工艺为：
以钛硅分子筛催化，丙烯与H2O2可一步反应生成:
由于生成的副产物是水，因此不会污染环境。
仿酶催化
开发人工酶已成为当代化学与仿生科技领 域的重要课题之一。
模拟酶：就是从天然酶中挑选出起主导作用的
择性可增高约750倍。
4、原子经济性
4、全面改变反应条件
方法之一是使过去的分步操作变 为“一锅煮”。
方法之二是用水或超临界流体为反应介质取 代有挥发性的有毒有机溶剂。
三、绿色化学与绿色工程 绿色工程的12条原理：
（1）材料的输入和输出尽可能是无害的；
（2）预防比处理更好； （3）分离和纯化尽量减少能耗和材料的使用；
（4）尽量增大物质、能源、空间和时间的效率；
分子筛催化，直接把苯气相氧化成苯酚。 产率可达99%，副产物是无毒害的氮气。
ZSM-5分子筛催化
分子筛催化 如环氧丙烷的生产，传统工艺为：
以钛硅分子筛催化，丙烯与H2O2可一步反应生成:
由于生成的副产物是水，因此不会污染环境。
仿酶催化
开发人工酶已成为当代化学与仿生科技领 域的重要课题之一。
模拟酶：就是从天然酶中挑选出起主导作用的
择性可增高约750倍。
4、原子经济性
最新绿色化学第1-3章课件课件PPT
13
第一章 化学
二、化学基础知识
2、共价键与离子键
➢ 离子组成的化学物质中存在离子键。
• 如氯化钠晶体中钠离子(Na+)与氯离子(Cl-)间的静电引 力。
➢ 与离子键相对应的是共价键。如苯(C6H6)。
H
C
HC
CH
HC
CH
C
14 H
第一章 化学
二、化学基础知识
3、同分异构、手性与药物
(1) 手性异构 ➢ 在化学中，对具有相同分子式而结构不同的现象，称
变暖的作用 中， CH4占5%以上。
24
第二章 绿色化学的兴起
一、可燃冰
2、甲烷及其水合物 ➢ 天然气水合物：水分子与甲烷，以及低分子量的烷
烃如乙烷、丙烷、丁烷，在低温高压环境下形成的 类似冰状的固态结晶物质。 ➢ 可燃冰：常温常压下，天然气水合物分解为水和甲 烷等烷烃，极易燃烧，俗称“可燃冰”。 ➢ 存在：海底和北极永久冻土层内，中国南海、东海 也有发现。
二、化学基础知识
4、化学反应式与反应方向
(1) 反应物、试剂、产物与条件 ➢ 对一个化学反应式的理解，需要注意区分反应物、试
剂、产物、条件等(尤其是有机化学的反应)。 • 举例如下。
2 H2 + O2
2 H2O
KMnO4
COOH COOH
副产物
18
第一章 化学
二、化学基础知识 4、化学反应式与反应方向
20
思考题
一、判断题 11、利用催化剂可以加快反应。 12、用箭头表示的化学方程式一定不可以用于计算。 二、选择题 1、化学物质由（）等组成。 A、分子 B、原子 C、离子 D、光子 2、化学与（）等很多的其他科学领域有关，对它们都有重
第一章 化学
二、化学基础知识
2、共价键与离子键
➢ 离子组成的化学物质中存在离子键。
• 如氯化钠晶体中钠离子(Na+)与氯离子(Cl-)间的静电引 力。
➢ 与离子键相对应的是共价键。如苯(C6H6)。
H
C
HC
CH
HC
CH
C
14 H
第一章 化学
二、化学基础知识
3、同分异构、手性与药物
(1) 手性异构 ➢ 在化学中，对具有相同分子式而结构不同的现象，称
变暖的作用 中， CH4占5%以上。
24
第二章 绿色化学的兴起
一、可燃冰
2、甲烷及其水合物 ➢ 天然气水合物：水分子与甲烷，以及低分子量的烷
烃如乙烷、丙烷、丁烷，在低温高压环境下形成的 类似冰状的固态结晶物质。 ➢ 可燃冰：常温常压下，天然气水合物分解为水和甲 烷等烷烃，极易燃烧，俗称“可燃冰”。 ➢ 存在：海底和北极永久冻土层内，中国南海、东海 也有发现。
二、化学基础知识
4、化学反应式与反应方向
(1) 反应物、试剂、产物与条件 ➢ 对一个化学反应式的理解，需要注意区分反应物、试
剂、产物、条件等(尤其是有机化学的反应)。 • 举例如下。
2 H2 + O2
2 H2O
KMnO4
COOH COOH
副产物
18
第一章 化学
二、化学基础知识 4、化学反应式与反应方向
20
思考题
一、判断题 11、利用催化剂可以加快反应。 12、用箭头表示的化学方程式一定不可以用于计算。 二、选择题 1、化学物质由（）等组成。 A、分子 B、原子 C、离子 D、光子 2、化学与（）等很多的其他科学领域有关，对它们都有重
原子利用率.ppt
•
E + F －→ C
这样，原料E、F中的所有原子都进入了目 标产物C中，反应的原子利用率达到了100％， 无副产物生成，不会造成污染。
• 3ROH + PX3 －→3 RX +H3PO3 • RX` + NaX－→ RX + NaX` • RCH＝CH2 + HX －→RX
化学反应类型与原子经济型
4 环境商
• 要更为精确地评价一种合成方法、一个化 工过程对环境的影响程度，必须同时考虑废
弃物排放量和废弃物的环境行为的综合表现，
这可用环境商（EQ）来描述：
•
EQ ＝ E × Q
• 式中：E为环境因子；Q为好程度。
如：将无毒的NaCl的Q值定为1，对于 有害的重金属离子的盐类、有机中间体 和含氟化合物等，根据其毒性大小，Q 的取值在100～1000。环境商值越大， 废弃物对环境的污染就越严重。因此， 可以按照EQ的大小来衡量或选择合理的 生产工艺路线，评估不同的生产方法。
44
• 目标产物量/g
44
• 废物量/g
0
•
• 原子利用率＝ 44 × 100％ ＝ 44 ×100％
•
28 + 16
44
•
＝ 100％
2 化学反应的原子经济性
如若C为需要的目标产物，传统合成方法为：
•
A + B －→ C + D
这一方法必然有废物D产生，不可避免地
会造成副产物污染和资源浪费。这就要求重 新设计该反应，使反应变成为：
摩尔质量/(g/mol)28 71 74
44
111 18
• 目标产物量/g
44
• 废物量/g
(苏教版化学选修2)6.2《绿色化学与可持续发展》ppt课件(22页)
的溶剂也应是 无毒、 无害的；生产过程的能耗 要低,最|好
能在 常温常压下实现；选择化学生产过程中需要的物质 ,应
尽量使发生 化学意外事的故几率和 危降害低性到最|低程度 ,得
到的产品在不能使用后要可
成降无解害物质 .
自主探究
精要解读
1.原料绿色化 现代的许多有机合成工艺使用不可再生的 石油炼制产品 为原
料 ,在生产过程中 ,尤其在各种氧化反响阶段 ,存在较多的污染 严重的反响 .化学家研究发现可以使用 农业、性 生物原性材料
等 可再资生源代替石油产品来制备有机化合物 ,从而防止生产
过程中 污染严的重反响 ,同时解决
资源枯的竭问题 .
自主探究
精要解读
2．催化剂绿色化
催化剂的使用提高了 反响速率、生产效率 .化学家研究并利
自主探究
精要解读
【例1】 以下做法中不符合 "绿色化学〞思想的是 ( ) . A．以水性涂料代替油性涂料 B．以无磷洗涤剂代替含磷洗涤剂 C．实验后的有毒有害物质应分类收集 ,统一处理 D．在通风橱中制取氯气时不用NaOH溶液吸收尾气
自主探究
精要解读
解析 A．关于水溶性涂料和油性涂料问题：水性涂料水为稀释 剂 ,油性涂料就会以甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等有机溶剂为稀释 剂 ,二者用途不同 ,比方 ,用在工业建筑大楼 ,办公大楼内外墙 ,就 用水性的较好；如用在金属机件上 ,管道 ,罐体会用到防腐隔热 的油性涂料 ,但是后者由于用到有机溶剂来溶解稀释 ,会污染环 境 .B.含磷洗涤剂会导致水体富营养化；D.在通风橱中制取氯 气 ,多余氯气仍然会排入大气中 ,因此要进行尾气处理 . 答案 D
占有重要的地位 .
自主探究
精要解读
绿色化学方法演示文稿
固体酸烷基化：用安全的固体酸替代HF和H2SO4的催化技术的工
业化。
第十页，共1化：化学催化和生物催化相结合生产精细化学品和
医药品的广泛应用，能部分实现。 膜催化技术：催化膜反应器广泛工业规模的应用； 石油化工催化：直接将烷烃官能团化用于工业生产； 环境催化：CO2应用于化学品生产； 催化剂制备技术：分子标记技术应用于普通和高选择性催化剂的 制备。
第十一页，共136页。
（3）2040年之前 外场作用下的催化技术：光催化作用普遍应用于氢和化学品的生
产；
医疗催化技术：小分子催化剂用作医疗治疗剂； 生物催化工程：通过微生物和植物工程途径生产化学品和材 料； 材料科学：无级高聚物取代金属和合金；如：聚甲醛、聚二氧 化碳 人工酶催化：合成酶催化剂应用于工业生产。
Na2CO3
合成甲醇 CuO-ZnO-Al2O3
Cu(NO3) 2 Zn (NO3) 2
Al (NO3) 3 溶液
PH中性
第十九页，共136页。
三元混合氧 化物沉淀
浸渍法
• 将载体放进含有活性物质的液体中浸渍
载体（如Al2O3）的沉淀 洗涤干燥 载体的成型 用活性组份浸渍 干燥
焙烧分解
第二十页，共136页。
Ag/Al2O3
Ni
O2过氧化物
Cr2O3·SiO2 ·Al2O3 or MO3·Al2O3
ZieglerNatta 催化剂
Ru手性膦 配合物
520
520
420~4 50
420~4 50
373
0.1013 0.1013 202.6
3.1 0.1013
气固
气固
气
气液 固
气液 固
气、 液
相同反应物， 不同催化剂作 用下得到不同 立体规整结构 的产物，催化 剂控制了产物 的立体规整结 构
业化。
第十页，共1化：化学催化和生物催化相结合生产精细化学品和
医药品的广泛应用，能部分实现。 膜催化技术：催化膜反应器广泛工业规模的应用； 石油化工催化：直接将烷烃官能团化用于工业生产； 环境催化：CO2应用于化学品生产； 催化剂制备技术：分子标记技术应用于普通和高选择性催化剂的 制备。
第十一页，共136页。
（3）2040年之前 外场作用下的催化技术：光催化作用普遍应用于氢和化学品的生
产；
医疗催化技术：小分子催化剂用作医疗治疗剂； 生物催化工程：通过微生物和植物工程途径生产化学品和材 料； 材料科学：无级高聚物取代金属和合金；如：聚甲醛、聚二氧 化碳 人工酶催化：合成酶催化剂应用于工业生产。
Na2CO3
合成甲醇 CuO-ZnO-Al2O3
Cu(NO3) 2 Zn (NO3) 2
Al (NO3) 3 溶液
PH中性
第十九页，共136页。
三元混合氧 化物沉淀
浸渍法
• 将载体放进含有活性物质的液体中浸渍
载体（如Al2O3）的沉淀 洗涤干燥 载体的成型 用活性组份浸渍 干燥
焙烧分解
第二十页，共136页。
Ag/Al2O3
Ni
O2过氧化物
Cr2O3·SiO2 ·Al2O3 or MO3·Al2O3
ZieglerNatta 催化剂
Ru手性膦 配合物
520
520
420~4 50
420~4 50
373
0.1013 0.1013 202.6
3.1 0.1013
气固
气固
气
气液 固
气液 固
气、 液
相同反应物， 不同催化剂作 用下得到不同 立体规整结构 的产物，催化 剂控制了产物 的立体规整结 构
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传统方法（Traditional way）
CH3CH=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2
42 71
74
C3H6O + CaCl2 + H2O
58
111 18
58 111+ 18 = 129
58
58
=
╳ 100% =
╳ 100% = 31%
111+ 18 + 58
42+ 71 + 74
绿色化学方法（New greener way）
Pd(OAc)2
原子经济性反应
传统反应： A + B
C +D
原子经济性反应：E + F
C
常见有机反应类的原子经济性：
重排反应、加成反应、取代反应、消除反应
100% 100% <100% <100%
2.3 绿色化学合成
❖ 有机合成原料 光气（COCl2） 氰化物（HCN、KCN、NaCN） 硫酸二甲酯[(CH3)2SO4]
28+16
44
Silver catalyst（银催化剂） is used to convert ethylene directly to the target molecule by using oxygen as the oxidant, which gives 100% atom utilization.
44
111 18
44
111+ 18 = 129
44
44
=
╳ 100% =
╳ 100% = 25%
111+ 18 + 44
28+ 71 + 74
绿色化学方法（New greener way）
CH2=CH2 + 1/2O2
28
16
C2H4O 44
44 0
=
44
╳ 100% =
44
╳ 100% = 100%
❖ 原子经济性
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，达到零排放，即不产生副 产物或废弃物。
❖原子利用率（atom utilization）
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
=
各反应物的量之和
╳ 100%
Examples
报，并尽可能地使之最小化。
2.1 防止污染优于污染治理
❖ 传统环境污染的治理方法——末端治理 ❖ 绿色化学的方法——污染预防
开发以“原子经济性”为基本原则的新化学反 应过程。
改进现有化学工业过程，减少和消除污染。
2.2 原子经济性 Atom Economy of Chemical Reaction
Direct oxidation catalyzed by titania-silica （钛-硅）
CH3CH=CH2 + H2O2 42 34
The amount of target product formed
Titania- sillica molecular sieve
C3H6O + H2O
Example 1 ：The preparation of epoxy-
ethane(环氧乙烷) from ethylene more
Example 2：The preparation of epoxy-propane
(环氧丙烷) more
Example 3：The synthesis of methyl acrylate(丙
安全。 预测其他潜在的质量和能源的传输限制及规律。
绿色化学十二条附加原则
与化学或化工工程人员协作。 要考虑全部生成过程对化学选择性的影响。 帮助开发和支持使用可持续发展的测量。 使用的全部产品及其他输入要尽量定量和最小化。 要充分认识到操作者的安全和废物最小化之间可能
存在矛盾的事实。 对试验或工艺过程向环境中排放的废物要监视、呈
第二章绿色化学原理详解演示文稿
优选第二章绿色化学原理
绿色化学十二条原则
利用可再生资源合成化学品 减少不必要的衍射化步骤 采用高选择性的催化剂 设计可降解化学品 进行预防污染的现场实时分析 使用安全工艺
绿色化学十二条附加原则
鉴别副产品，尽可能地定量描述。 报告转化率、选择性和产率。 在生产过程中进行完整的质量平衡计算。 定量核算生成过程中催化剂和溶剂的损失。 充分研究基本的热化学，特别是放热规律，以保证
❖ 绿色化学要求化学合成中不使用、不产生有毒、 有害物质。
替代光气的绿色原料
光气(phosgene) 异氰酸酯(isocyanate) 聚氨酯(polyurethane) 聚碳酸酯(polycarbonate)
替代光气的绿色原料
❖ 异氰酸酯传统合成方法
RNH2 + COCl2
❖ 新方法：
RNCO + 2HCl RNHCO2R1
58 27 32
98
100
115
100 115
=
100
╳ 100% =
100
100+115
58+27+32+98
╳ 100% A=A 46A%A
绿色化学方法（New greener way）
Using palladium acetate Pd(OAc)2 as the catalyst，developed in 90’s
RNH2 + CO2
RNCO + H2O RNHCO2R1
替代光气的绿色原料
碳酸二甲酯传统 合成方法：
2CH3OH + COCl2
新的方法：
CH3OOCOOCH3 + 2HCl
Catalyst
2CH3OH + CO + ½ O2
CH3OOCOOCH3 + H2O
Thermodynamics, Catalyst, Reaction conditions: temperature/pressure
58
18
58
18
58
58
=
╳ 100% =
3; 34
传统方法（Traditional way）
CH3COCH3 + HCN
CH3C(CN)(OH) CH3
CH3OH, H2SO4
CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
CH3COCH3+ HCN + CH3OH + H2SO4 AA CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
烯酸甲酯) more
传统方法（Traditional way）
CH2=CH2 + Cl2 +
CHl2COH2CH2OH + Ca(OH)2 + HCl
ClCH2CH2OH + HCl C2H4O + CaCl2 + 2H2O
CH2=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 28 71 74
C2H4O + CaCl2 + H2O