浅谈绿色化学的研究进展与前景

试论绿色化学的研究进展与前景

【摘要】：本文对新型的化学学科——绿色化学进行了详细的阐述，使人们了解绿色化学对解决现有环境问题的重要作用，并按照目前通用的分类方法从原料的绿色化、催化剂的绿色化、溶剂的绿色化、合成方法的绿色化、产品的绿色化等几个方面探讨了现有绿色化学技术的现状以及研究进展情况。

【关键词】：绿色化学研究进展前景

引言:

化学在国民的生活生产中占据着重要的地位，它在保证和提高人类生活质量、保护自然环境以及增强化学工业的竞争力方面均起着关键作用，可以说人们的生产和生活处处体现着化学的重要作用。但另一方面，随着化学工业的不断发展，人们又看到我们的周围环境污染的日益严重，不但影响着一个国家的经济发展、对环境造成的危害，而且对人类自身的健康甚至是生存都造成了严重的威胁。目前我们人类正面临的十大环境问题是：(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；(1O)有毒化学品和危险废物，应当说这十个问题都直接或间接地与化学物质污染有一定关系。解决问题的办法初期主要以治理为主，但这些办法效果有限，而且费用昂贵。在积累了三十几年治理污染的经验后，人们提出了污染预防这一新的概念——绿色化学。绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用，是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用的产物，是根本上或源头上治理环境污染的必由之路，对化学本身而言也是一个新阶段的到来。

一、绿色化学的起源和发展概况

随着对化学工业对环境影响认识的加深，人们开始关注环境问题。发达国家在废物控制、处理，环境监测、达标，事故责任赔偿等方面的费用大量提升。1984年美国环保局(EPA)提出“废物最小化”，基本思想是通过减少产生废物和回收利用废物以达到废物最少，这是绿色化学的最初思想。。1990年美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令，将污染的防止确立为国策，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，并产生最小排放的工艺过程。1992年美国环保局又发布了“污染预防战略”。这些活动推动了绿色化学在美国的迅速兴起和发展，并引起全世界的极大关注。同时日本也制定了新阳光计划，其主要内容为能源和环境的研究开发，该计划提出“简单化学”概

念，即采用最大程度节约能源、资源和减少排放的生产工艺来实现未来的化学工业，为地球环境而变革现有技术，并指出绿色化学就是化学与可持续发展相结合，其方向是化学的发展适应于改善人类健康和环境保护的要求。1997年底，德同联邦政府正式通过了一个名为”为环境而研究”的计划，主要包括三个主题：区域性和全球性环境工程、实施可持续发展的经济及进行环境教育．计划的年度预算达6亿美元，其中将实施可持续发展经济的部分内容交给了化学工业。此外，德国联邦教育科学研究和技术部还与化学工业在研究、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确定为这一对话固定的主题之一。

在我国1995年中国科学院化学部组织的“绿色化学与技术——推进化工生产可持续发展的途径”院士咨询活动，结合国内情况，提出了发展绿色化学与技术、消灭和减少环境污染源的7条建议。1997年由国家自然科学基金委和中国石油化工总公司联合资助的“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”正式启动，同年，为迎接新世纪挑战的需要而制定的《国家重点基础研究发展规划》，亦将绿色化学的基础研究项目作为支持的重要方向之一。此外， 一些院校也纷纷成立了绿色化学研究机构，如中国科学技术大学绿色科技研究与开发巾心、四川大学绿色化学与技术研究中心等 ，为解决现有生产工艺存在的环境问题奠定基础。

二、绿色化学的概念及特点

绿色化学又称环境无害化学（(Environmentally BenignChemistry）、环境友好化学（Environmentally FriendlyChemistry）、清洁化学（Clean Chemistry)）。它是治本、治根，是从根本上消除污染的对策。绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿学科之一，是一门具有明确社会需求和科学目标的新型交叉学科。

（一） 绿色化学的定义

绿色化学即是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。它主张在反应过程和化工生产中就对环境友好，从根本上也即生产源头上消除污染。

（二）绿色化学的原则

在二十世纪九十年代美国科学家、绿色化学的倡导者们就出绿色化学的12条原则，这些原则在许多论述中被多次引用，经过不断修正发展，这些原则可作为化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准：

(1)防止废物的生成比在其生成后处理更好。(2)设计的合成方法应使生产过程中所采用的

原料最大量地进入产品之中。(3)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。(4)设计的化学产品应在保持原有功效的同时，尽量无毒或毒性很小。(5)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。(6)合成方法必须考虑反应过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗．最好采用在常温常压下的合成方法。(7)在技术可行和经济合理的前提下，采用可再生资源代替消耗性资源。(8)在可能的条件下，尽量不用不必要的衍生物。

(9)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。(10)化工产品要设计成在终结其使用功能后．不会永存于环境中，要能分解成可降解的无害物质。(11)进一步发展分析方法，对危险物质在生成前施行在线监测和控制。(12)一个化学过程中使用的物质或物质的形态，应考虑尽量减小实验事故的潜在危险．如气体释放，爆炸和着火等。 这12条原则目前为国际化学界所公认．反映了近年来在绿色化学领域开展的多方面研究工作的内容．同时也指明了未来发展绿色化学的方向。

（三）绿色化学的特点

从绿色化学的定义和原则来看，绿色化学在科学的观点上，是对传统化学思维方式的更新和新发展；从环境观点看，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。绿色化学的最大特点存于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。它研究污染的根源、污染的本质在哪里，它不是去对终端或过程污染进行控制或进行处理。绿色化学关注在现今科技手段和条件下能降低对人类健康和环境有负面影响的各个方面和各种类型的化学过程，绿色化学主张在通过化学转换获取新物质的过程中充分利用每个原子具有原子经济性，因此它既能够充分利用资源，又能够实现防止污染。

三、绿色化学的研究进展和实现途径

如何实现绿色化学的目标，是当前化学、化工界的热点问题。近年来，绿色化学的研究主要是围绕原料、化学反应、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展。

（一）采用原料的绿色化

1.利用可再生资源作为原料

目前的有机化学品及化学工业主要是基于不可更新的化石燃料——石油的基础上的。石油工业的基础很好且效率较高，相对而言，可更新资源作为原料的工业基础远未建立、且效率不尽如人意。但从长远的角度而言，寻找可更新的用于取代化石燃料的资源势在必行。目前，相关的研究主要集中在农业生物质和二氧化碳等等．这些可更新资源的一个显