绿色化学教育及启示

绿色化学教育概况及启示

刘向昭200910140422

摘要：绿色化学是化学学科的新兴分支,是科学技术的前沿,是保护和改善环境,走可持续发展的必经之路。提高全民的环境保护意识,必须从学生抓起,从青少年抓起,使他们认识到加强绿色化学教育重要性和保护环境的责任。

作者单位：西华师范大学化学化工学院2009级4班

关键词：绿色化学环境友好原子经济

引言：人类正面临有史以来最严重的环境危机, 由于人口急剧增加, 资源消耗日益扩大, 人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少, 人口与资源的矛盾越来越尖锐; 此外, 在人类的物质生活随着工业化而不断改善的同时, 大量排放的生活污染物和工业污染物使人类的生存环境更加迅速恶化。这些都直接或间接与化学和化工产品的化学物质污染有关。因此, 从根本上治理环境污染的必由之路是大力发展绿色化学。

1 目前绿色化学中的一些问题

1．1研制对环境无害的和可以循环使用的新材料

工业化的发展为人类提供了许多新材料, 它们在不断改善人类物质生产生活的同时, 也带来了大量生活废物, 使人类的生存环境迅速恶化。为了既不降低人类的物质生活水平, 又不破坏环境, 我们必须研制对环境无害的和可以循环使用的新材料。以塑料为例, 据统计在1989 年仅美国公司在包装上使用的塑料就超过54143 亿kg (90 年代数量进一步上升) , 打开包装后即被抛弃, 这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题: 掩埋它们将永久留在土地中; 焚烧它们会放出剧毒。近年来, 美国转移污染, 把塑料废物运往第三世界国家, 近年在我国北京和上海发现并曝光的大量美国塑料垃圾就是一例。我国也大量使用塑料包装, 而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜, 造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料。目前国际上已有一些成功的方法, 例如光降解塑料和生物降解塑料,前者已有美国杜邦公司生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目, 目前已取得了一些进展。最近韩国一机构使用转基因方法, 高分子生产效率高的细菌中得到其遗传基因,将其转移到大肠杆菌中, 使之大量繁殖, 再从得到的大量的这类大肠杆菌中分离出高分子材料, 用于制造可自然分解的塑料。这类新型塑料目前的价格还较高, 若能进一步降低成本, 形成大规模生产, 可望普及。

1．2绿色化学中的石油化学

机动车燃烧汽油和柴油产生的废气是大气污染的一大根源。国外为保护环境, 对汽油和柴油的质量制定了严格的规格指标。例如1990 年“美国清洁空气法”(修正案) 规定, 将逐步推广使用含氧汽油和新配方汽油, 减少汽车排放一氧化碳和臭氧对空气的污染。汽油组成将发生深刻的变化, 它不仅要求限制汽油的蒸气压、苯含量、芳烃和烯烃含量等,还要求在汽油中加入相当数量的含氧化合物, 比如甲基叔丁基醚(M TBE)、甲基叔戊基醚(TAM E)。这种新配方汽油的质量要求已推动生产汽油的有关石油化学工业的发展。我国近期只能先推

广使用高辛烷值无铅汽油, 与此同时, 必须大力开展新配方汽油的研究。

柴油是另一重要的石油产品, 新的“环境友好”柴油要求硫含量不大于0105% , 芳烃含量不大于20% , 同时十六烷值不低于40。这就要求将推动现有柴油加氢处理技术、开发新催化剂、改革工艺等来达到上述目的。

1．3造纸工业中的绿色化学问题

造纸工业是国民经济不可缺少的重要领域。但是, 造纸工业是我国环境污染最严重的三大产业之一, 每年有毒有害废水的排放量高达50 亿t, 约占全国废水总量的1ö6, 其中制浆黑液和漂白废水的总负荷占90% 以上。制浆造纸工业的污染问题既不能依靠国内现有的技术和装备, 也不能仅仅通过简单地引进技术与装备得到解决。因此, 我国必须发展新的无(少) 污染制浆技术, 包括机械法制浆技术和生化法制浆技术。生化法制浆得率高、能耗低、污染很少。因此,生化法制浆近年来已成为生物学尖端技术, 国内外均在加速进行研究。这类方法是: 将生物技术用于制浆造纸, 即从众多的微生物中筛选出能高效、专一地分散纤维的菌种, 并经过生物技术处理使之适应工业化大规模生产的水平, 其中有浸渍法制浆和酶法制浆。浸渍法是将细菌直接接种于纤维原料中, 细菌在生长繁殖的同时分泌产生大量的酶, 在酶的催化作用下使纤维分散。该方法简单, 但需要大型发酵设备。酶法是在一定设备条件下培养某种细菌, 使其产生大量的酶, 经一定生物技术处理将酶浓缩后加到纤维原料中,

通过酶解作用使纤维分散。两种方法均有工业应用。生化法制浆目前离大规模生产还有一定距离。另外, 还存在占地面积大的缺点。无污染漂白的技术是用不含氯的物质如O 2、H2O 2、O 3 等作为漂白剂对纸浆在中高浓条件下进行漂白, 以代替目前我国造纸厂还在使用的严

重污染环境的低浓纸浆氯化漂白和次氯酸盐漂白。

1．4制革工业中的绿色化学

目前, 我国已跨入世界皮革出口大国行列, 世界皮革工业重心转移到我国。制革工业的迅速发展也对环境造成了严重的污染, 据不完全统计, 我国现有大小皮革厂2 万余家, 污染问题日趋严重, 已到了非治理不可的地步。制革工业的污染源, 一是由原料皮上除去的油脂、肉渣、毛和边角下料腐烂变质和化学水解造成的; 另外是由制革生产过程中加入的化工材料带来的。对于原料皮废弃物妥善回收利用, 如将边角蛋白质用于制造蛋白饲料、明胶、化妆品及提取胱胺酸、精胺酸等, 既能减轻或消除环境污染, 又能有效利用废弃物, 产生良好的经济效益; 对于制革过程中产生的废弃物, 多年来, 国内外不断研究和寻找无毒、少毒的化工辅料及工艺技术, 现已有产品问世和工艺技术推广应用。

1．5生产铅的绿色化学

迄今为止, 世界上的金属铅几乎全部是火法生产的, 火法炼铅具有较好的经济效益, 但该法严重污染大气, 散发的大量铅蒸气使操作工人严重铅中毒并污染附近环境、能耗高、能源利用率低; 同时对矿石要求高, 对一些低品位(铅含量< 45% ) 和含有多种元素的复杂矿不能处理, 资源不能充分利用。随着对环保要求日趋严格和能源的紧张, 火法炼铅面临困难。鉴于上述情况, 近百年来国内外冶金工作者进行了湿法炼铅研究, 试图彻底消除铅的污染, 先后研究出几种方法, 都没有实现工业化。自70 年代末开始, 中科院化冶所经过