化学与环境污染+第六章+预版化学与环境污染+第六章+预览版化学与环境污染+第六章+预览版化学与环境污染+第六章+预览版.ppt

第六章 绿色化学原理与技术 主讲：关伟 2010年xx月xx日 目录 第一节 绿色化学原理 第二节 绿色化学技术 第一节 绿色化学原理 一.人类与环境的关系 随着人类环境意识的觉醒和加强人类越来越重视自己赖以生存的环境。人类对于生产与环境之间关系的认识大致经历了以下几个阶段： 1.在自给自足的农业社会，生产力水平低下，人类的生产活动基本对环境没有造成影响； 2.进入工业社会以后，生产规模不断扩大，废水、废气、废渣等有毒、有害物质开始大量产生并被排入环境中，造成污染。这时的人们对环境污染带来的危害没有明确的认识，认为采用稀释的办法就可以解决污染的问题。 3.人们认识到污染的危害，制定了一系列的法规限制污染物的排放和对污染物进行处理。 4.在生产及消费的全过程控制污染，从根本上消除对环境的威胁。 在环境保护日益受到重视的今天，如何最大限度地降低生产对环境的危害成为具有现实意义和挑战性的工作。绿色化学这一概念由此产生。 二.绿色化学的定义、内容及意义 绿色化学（green chemistry）又被称为环境友好化学,是在源头上就防止污染的产生，并将防止污染的理念和行动贯穿于生产、消费全过程的一项行动纲领。 绿色化学的十二条原则可概括如下： 1.防止废物的产生重要于清除已生成的废物 2.设计将反应原料最大限度地转化为产物的合成方法 3.尽可能设计使原料、产品对人类健康和环境危害性最低的合成方法 4.设计化学安全、有效的化学产品 5.使用低毒的或避免使用辅助性试剂 6.节约能源，减少能源需求对环境和经济的影响 7.只要可能就使用可再生的原料 8.尽量避免不必要的衍生化步骤 9.催化性试剂优于化学计量的试剂 10.设计可降解成无毒物的化学品 11.更新分析手段，对有害物质进行实时分析与控制 12.避免化学事故的发生 绿色化学与环境的关系可如下图表示： 三.绿色化工中的原子经济性 在化工生产中人们已经习惯于用产率来衡量反应的成功与否，也就是生产者往往关心的是投入的原料与目标产品的产出比，而忽视生产中的副产物。如： 反应物1 ＋ 反应物2 产物 ＋ 副产物 反应物1和反应物2在一定条件下会生成目标产物，但同时也生成副产物，即并非所有组成反应物的原子都被带入产物中，有相当一部分被浪费掉了。大量的工作都集中在如何使平衡向正反应方向移动而使反应物的产率尽可能高的程度。但是产物的产率越高，生成的副产物也随之增加，绝大多数副产物都作为无用的废物排放掉，这样就对环境产生了危害。 如果将反应设计成： 反应物1 ＋ 反应物2 产物 在这个反应中所有反应物中的原子都被带入产物中而没有副产物生成即没有反应物的原子被浪费掉。从原子的角度出发对比两个反应，显然第二个反应对组成原料的原子利用的情况比第一个反应要好。 根据原子经济学说一个反应的经济性是用原子利用率来衡量的。原子利用率等于目标产物的分子质量与全部产物（目标产物＋副产物）的分子质量之比； 由于原子经济性能够在考虑到反应效率的同时兼顾反应对环境的影响，所以在绿色化学的领域中使用原子经济的概念是更恰当的。 目前主要从以下几方面提高反应的原子经济性：新路线、新工艺、新催化剂、新反应原料等。 四.绿色化工设计中的一般性原则 绿色化工生产是指在化工生产的全过程都是按绿色化学的标准组织、完成的,能够在最大程度上减少对环境系统的破坏，达到与环境协调发展的目的。所以在化工设计中要对生产全过程的每一环节可能对环境的影响作出评估，以达到所谓的清洁生产。绿色化工设计主要从以下几方面考虑： 1.使用来源于自然界且可再生的原料 符合绿色化学标准的原料是生物质原料，主要是植物及相关产物，少量为动物生物质。这些原料在消耗后会在相对短的时间内再生，再生过程主要利用光合作用将水、二氧化碳转变成有机物，不会对生态环境造成不利的影响，能够从根本上保证生产的持续进行。 2.采用绿色的生产技术 按照绿色化学的原则对生产的全过程进行分析。以原子经济性为考察重点，提高生产过程中原料的利用效率。使用新型、高效的催化剂以减少对能源的消耗。如反应必须使用介质则优先考虑绿色溶剂。在生产过程中尽量避免与外界进行物质、能量的交换，使反应在一个相对封闭的孤立体系中循环，无有毒物质的排放。 3.设计环境友好产品 高效、无毒、低残留（可降解）是绿色化学对化工产品的基本要求。化工产品具备基本的使用功能是远远不够的，在使用过程中其应该对环境和生物没有危害，在被使用之后应该容易地降解为能够融入环境的无害物或能够被回收利用。 另外，更新人们的思想观念也十分重要，必须认识到人类对自然环境的依赖，一定要改变以前征服自然、改造自然的狭隘