绿色化学概述

绿色化学概述
cmt U201010*** 应化1003班
摘要：绿色化学是实现经济、社会、环境协调发展的重要保障，如今发挥着越来越重要的作用。

本文将结合课程的学习，简要介绍绿色化学产生的必要、原则及其在实际中的应用。

关键词：绿色化学重要性原则应用实例
1 前言
目前,化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域, 达到了人人、事事、处处都离不开化学及其制品的程度，由此化学给人类带来了幸福。

然而随着自身欲望的不断膨胀，人类有意地利用化学工程或化学原料对大自然进行无情盘剥与掠夺。

化学化工也由于科学技术不断创新和经济不断发展无休止的需要而被用来残害自然、破坏生态。

化学化工的发展在为人类的生活改善提供源源不断的能源和物质基础的同时,又造成了很多的能源和环境问题:黑色的污水,黄色的烟尘,五颜六色的废渣和看不见的无色毒物威胁着人们的健康, 给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁。

人类也为自己的所为付出了惨重的代价，如：1986年11月的剧毒物污染莱茵河事件、1984年12月的印度博帕尔事件以及1953-1956年的水俣病事件。

当代全球十大环境问题是: (1) 大气污染; (2) 臭氧层破坏; (3) 全球变暖; (4) 海洋污染;( 5) 淡水资源紧张和污染; (6) 土地退化和沙漠化; (7) 森林锐减; (8) 生物多样性减少; (9) 环境公害; (10) 有毒化学品和危险废物。

它们都直接或间接地与化学物质污染有关。

由此可见，发展绿色化学尤为重要。

2 发展绿色化学的意义
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,即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、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。

绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。

绿色化学不同于环境保护,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动地防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。

治理污染的最好办法就是不产生污染源。

而绿色化学恰恰就是这样一门从源头上阻止污染的化学。

从科学观点看, 绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展; 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, 符合经济可持续发展的要求.
绿色化学综合考虑环境问题与发展问题，经济问题与社会问题，是联合布局之中较好且可为之法，涉及到预防污染、保护环境、平衡生态以及可持续发展的要求。

不仅如此，绿色化学还具有高效益性，在资源开发与转换过程中取得多方
面、多层次、多时效的最佳经济和社会的综合效益，同时考虑时空变化和条件变化，服从自然生态发展规律，维护生态平衡，减轻有限资源的迅速消耗和避免出现新的污染，促进人类的可持续发展。

传统经济发展是由资源到产品，中间外加污染排放的单向流动的模式，这促使人们无休止地向大自然索要资源和能源。

这种粗放和一次性的资源和能源利用无疑是浪费，而这种浪费带来更严重的结果是环境污染。

然而绿色化学能从根本解决这些问题。

从概念的角度来说，绿色化学是一门应时代需求而新兴的交叉学科。

中共十八大将生态文明写入党章，中国共产党领导人民建设生态文明。

着力建设资源节约型、环境友好型社会，形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式，为人民创造良好生产生活环境，实现中华民族永续发展。

而这一切是和绿色化学息息相关，密不可分的。

近年来,绿色化学与技术的发展证明,绿色化学是化学科学与化学工业可持续发展的必由之路。

美国化学会主席Ed Wasserman 在1999 年总统绿色化学挑战奖授奖庆典上指出:“绿色化学的进步将证明,我们有能力为我们生存的地球负责。

获奖成就只是绿色化学运动发展的一个缩影,但它们发出这样的信息:绿色化学是有效的、也是有益的。

绿色化学是对人类健康和生存环境所做的正义事业。

”
3 绿色化学的原则
目前, 国际化学界公认, R. T. Anastas 和J. C.Waner 提出的12 条原则是衡量一个化学反应、一条合成路线、一个生产过程、一种物质是不是绿色的标准，其内容如下：
1. 防止污染优于污染治理：防止废物的产生而不是产生后再来处理；
2. 提高原子经济性：合成过程应该最大程度地使用所用原料中的所有原子；
3. 尽量减少化学合成中的有毒原料、产物：只要可能，反应中使用和生成的物
质应对人类健康和环境无毒或毒性很小；
4.设计安全的化学品：设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒
或毒性很小；
5.使用无毒无害的溶剂和助剂：尽量不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂等），
如果一定要用，也应使用无毒物质；
6.设计提高能量利用率:综合考虑化学过程的环境和经济影响，其能量需求应
该被重新认识并最小化，如果可能的话尽量将反应设计为室温或常压。

7.原料应该可再生而非耗尽：只要技术上和经济上可行，使用的原材料应是能
再生的；
8.减少不必要的衍生化步骤：应尽量避免不必要的衍生过程（如基团的保护，
物理与化学过程的临时性修改等）
9.采用高选择性催化剂：尽量使用选择性高的催化剂，而不是提高反应物的
配料比；
10.产物应设计为发挥完作用后可分解为无毒降解产物：设计化学产品时，应
考虑当该物质完成自己的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产品；
11. 应进一步发展分析技术对污染物实行在线监测和控制：分析方法也需要进一
步研究开发，使之能做到实时、现场监控，以防有害物质的形成；
11.减少使用易燃易爆物质，降低事故隐患：化学过程中使用的物质或物质的形
态，应考虑尽量减少实验事故的潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。

4 绿色化学应用实例
4.1 布洛芬的绿色合成
布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用，适用于治疗风湿性关节炎、类风湿性关节炎、骨关节炎、强直性脊椎炎和神经炎等。

布洛芬的传统合成方法包含了6个化学计量合成步骤，步骤繁琐，原料利用率低，耗能大. 另外,有大量无机盐产生, 成品的精制也很繁杂, 生产成本高, 污染较严重.与传统合成方法相比,BHC法催化合成布络芬只包含3个催化步骤，是一个典型的原子经济性反应, 不但合成简单, 原料利用率高, 而且无需使用大量溶剂和避免产生大量废物, 对环境造成的污染小. 传统合成方法从原料到产物所经过的六步反应中的每步反应中的底物只有一部分进入产物, 所用原料中的原子只有40.03%进入最后产品中. 而BHC法只需三步反应即可得到产品布洛芬, 其原子经济性达到77. 44%. 也就是说新方法可少产废物37%. 如果考虑副产物乙酸的回收, BHC合成布洛芬工艺的原子有效利用率则高达99%。

由此可见，BHC法在绿色化学的多个原则均有所改进，符合绿色化学的要求。

4.2 曲舍林的绿色合成
曲舍林是左洛夏（郁乐夏）的主要成分，治疗抑郁症和强迫性精神障碍。

辉瑞公司开发了合成曲舍林的新工艺。

因为在新工艺还原过程中使用了高选择性的钯催化剂,副产物的生成大为减少,简化了产品的后续处理。

整个过程的产率和选择性都显著提高,一甲胺、四氢萘酮和苯基乙醇酸的用量分别下降了60 %、45 %和20 %。

此外,新工艺中使用溶解性更好的乙醇作溶剂,减少了原工艺中4 种溶剂(二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯、正己烷) 的使用量,省去了蒸馏、再生等工序。

合成中巧妙地利用可溶性差异使第一个反应的平衡向亚胺生成方向移动,这样难处理的TiCl4生成量减少140吨/年。

同时,这种改进使NaOH 用量、废物HCl 生成量分别减少50 %和35 % ,固态废物TiO2 减少440吨/年。

新工艺大大减少了污染,提高了工人和环境的安全性,在材料处理、节能、节水方面也颇有优势,并使总产量翻了一番。

由此可见，此新工艺在绿色化学的多个原则均有所改进，符合绿色化学的要求。

4.3 双氧水的绿色合成
双氧水是一种强氧化剂，用途广泛，可分医用、军用和工业用三种。

但传统生产双氧水的工艺复杂、价格昂贵、能耗高, 从而限制了它的使用。

在双氧水生产工艺中, 需要含多种有毒化学品的蒽醌反应液。

在催化剂作用下, 蒽醌被氢气还原生成氢醌, 然后氢醌再与氧反应生成双氧水。

从反应液中分离双氧水需要先经过能耗较大的汽提塔, 然后再经减压蒸馏来完成。

大部分反应液可以循环使用, 但在整个生产过程仍会产生含醌类副产物的废液, 这些废液必须经过无害化处理, 否则将会对环境造成污染。

HIT公司研制成功NxCatTM催化剂，这种催化剂可以将氢气和氧气直接催化合成双氧水,从而可以避免使用危险的生产条件和危险化学品, 同时水是该工艺唯一的副产品，从而也避免了对环境有害的副产品的产生。

由此摆脱了传统生产过程中废物排放、高生产成本等问题, 使生产双氧水的
过程效率更高、对环境更友好，在绿色化学的多个原则均有所改进，符合绿色化学的要求。

5 结语
绿色化学体现了化学学科、技术与社会的相互联系和相互作用，是化学学科高度发展以及社会对化学学科发展作用的产物，对化学本身而言也是一个新阶段的到来。

尽管绿色化学已得到学术界和工业界的认同，但目前的绿色化学还并不是完全的绿色化学，从现有技术来看，很多绿色化学反应仅仅是将污染尽可能地减少，并没有达到绿色化学理论所说的那样没有污染。

其次，很多反应的原子利用率也很低，几乎没有一个反应能同时满足美国化学会提出的绿色化学的12项准则。

因此，如何解决现行用于绿色化的工艺、技术及产品中存在的不绿或绿色程度不够等因素将是今后一个重要的研究领域和方向。

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