绿色化学第三章课件.doc

第三章 绿色化学的主要内容 第三章 绿色溶剂 一、溶剂及其危害 二、溶剂绿色化 三、绿色溶剂的应用——涂料 挥发性有机物 （Volatile Organic Compounds,简称VOCs) 常温下饱和蒸气压大于约70Pa，常压下沸点小于260oC的液体或固体有机化合物。 炭原子数小于12的大多数有机物都是VOCs。 室内空气中每立方米的VOCs含量应小于0.6mg VOCs种类 分 类 VOCs 烷烃类 乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、环己烷 烯烃类 乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、环戊烯 芳香烃及其衍生物 苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、苯乙烯、苯酚 醛和酮类 甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、甲基丙酮、乙基丙酮 脂肪烃 丙烯酸甲脂、邻苯二甲酸二丁脂、醋酸乙烯 醇 甲醇、乙醇、异戊二醇、丁醇、戊醇 乙二醇衍生物 甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲氧基丙醇 酸和酸酐 乙酸、丙酸、丁酸、乙二酸、邻苯二甲酸酐 胺和酰胺 苯胺、二甲基甲酰胺 VOCs产生原因 石油、煤炭、天然气等的开采、加工、贮运过程中，部分有机物料进入空气 煤、石油、石油制品、天然气、木材燃烧时的不完全燃烧产物进入空气 作为溶剂的有机物使用时挥发到空气中的，油漆、喷漆中的溶剂挥发有机农药、消毒剂、防腐剂加工与使用时，使部分有机物进入空气 各种合成材料、有机黏合剂及其他有机制品遇到高温时氧化与裂解，产生部分低分子有机污染物进入空气 淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类等氧化与分解时产生部分有机物进入空气 VOCs的危害 （1）大多数有毒，部分有致癌性； （2）大气中的氮氧化物、VOCs与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾。 （3）卤烃类VOCs可破坏臭氧层。 7. 致癌作用 苯是目前公认的致癌物 8. 致畸作用 溶剂绿色化 目前研究的有效方法有： （一）、超临界流体（二）、离子溶液（三）、无溶剂化（四）、水溶液系统 （一）超临界流体 超临界流体定义 超临界流体的性质 超临界流体的应用 超临界流体的优点和局限 超临界流体（SCF）是指物质的温度和压力分别处在其临界温度和临界压力之上时的一种特殊的流体状态。 CO2 的相图 高于临界温度和临界压力而接近临界点状态，称为超临界状态 处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨。 常见临界点 超临界二氧化碳，其临界温度为31.06℃，临界压力为7.38Mp 超临界水的临界点为374℃，22Mpa 超临界甲醇为239℃，8.1Mpa 超临界流体的性质 SCF传递特性与气体，液体的特征比较 物理 特征 密度 (g/cm3) 粘度 (g/cm/s) 扩散系数 (cm2/s) 气体 (0.2-2)×10-3 (1-4)×10-4 0.1-0.4 液体 0.6-1.6 (0.2-3)×10-2 (0.2-2)×10-5 SCF 0.2-0.9 (1-9)×10-4 (0.2-0.7)×10-3 超临界流体的主要特性 密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密度显著变化 压力和温度的变化均可改变相变 粘度, 扩散系数接近于气体,具有很强传递性能和运动速度 介电常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显的差别 超临界流体的应用 超临界流体对化学反应几种效应 1 可降低某些温度较高的氧化反应温度 2 提高或维持非均相催化剂的活性 3 提高反应速率, 改变反应历程 4 使反应得以在均相中进行,并创造有利于产物从反 应区移去的条件, 实现反应与分离的一体化 采用无毒害的超临界流体为溶剂, 既有效的利用资源,又达到对环境友好的目的 超临界二氧化碳作为溶剂的优点 二氧化碳是超临界流体技术中最常用的溶剂，它的临界温度为31.5℃,可在室温下实现超临界操作；临界压力为7.37Mpa，也不算高，设备加工并不困难，能耗也较小。 超临界二氧化碳对多数物质具有较大的溶解度，而水在二氧化碳中的溶解度却很小，这些性质使得在近临界或超临界二氧化碳中分离有机物和水十分方便。 二氧化碳还具有不可燃、无毒、化学性质稳定、价廉易得等优点。 超临界流体用作化学反应溶剂的优点 超临界二氧化碳的另一个优点是，二氧化碳不可能再被氧化，因而是理想的氧化反应的溶剂。 利用超临界二氧化碳中二氧化碳浓度高这一性质，使二氧化碳作为反应物的反应在超临界二氧化碳中进行，从而提高反应速度、甚至开发出新的反应. 超临界二氧化碳作化学反应溶剂的局限 不能用超临界二氧化碳作离子间反应的溶剂，也不能用超临界二氧化碳作用离子作催化剂的反应。 ——由于盐类不溶于超临界二氧化碳中 因此，要克服这一限制，可采用螯合剂、相转移剂