绿色化学——第二章绿色化学研究内容及评价标准.ppt

绿色化学研究内容 从科 学 的 观点看，绿色化学是化学和化工科学基础内容的更新，是基于环境友好约束下化学和化工的融合和拓展 从环境观点看，它是从源头上消除污染 从经济观点看，它要求合理地利用资源和能源、降低生产成本，符合经济可持续发展的要求 绿色化学研究内容 CrystalFaraday协会在2004年提出8个技术领域 绿色产品设计 原料 反应 催化 溶剂 工艺改进 分离技术 实现技术 绿色化学研究内容 绿色产品设计 原则 全生命周期设计、再循环和再使用设计、降低原料和能量消耗设计以及利用计算机技术设计 问题 只考虑自己直接控制的产品生命周期部分，造成化工产品全生命周期的想法尚不能深入化学工业界 绿色化设计的积极性急需提升，企业被大环境所逼而致 绿色化设计的标准和方法尚未建立 绿色化学研究内容 绿色产品设计步骤 建立一个已知的有机合成反应尽可能全的资料库 确定目标产物，找出一切可产生目标产物的反应 将这些反应的原料作为中间目标产物找出一切可产生它们的反应 依此类推下去，直到得出一些反应路线正好使用预定的原料 在有哪些信誉好的足球投注网站过程中，计算机按评估方法自动比较所有可能的反应途径，随时排出不适合的，以便最终找出价廉物美、不浪费资源、不污染环境的最佳途径 绿色化学研究内容 原料的绿色化 利用可再生资源做为原料 如超临界二氧化碳加氢生成甲酸 采用低毒或无毒无害的原料代替高毒原料 如在羰基化反应中用碳酸二甲酯（DMC）代替剧毒的光气(COCl2) 绿色氧化剂如氧气、双氧水因最终的氧化产物为水，已经在多类反应过程中替代传统的氧化剂，反应条件更加温和，选择性更高 酶反应大多条件温和，设备简单，选择性好，副反应少，产品性质优良，不产生新的污染，酶将取代许多现在使用的化学催化剂 绿色化学研究内容 绿色催化剂 生物催化剂 在生物细胞中形成可加速体内化学反应的物质。以酶为主，具有反应步骤少、催化效率高、副产物少和产物易分离纯化等优点。用于有机酸、氨基酸、核苷酸、抗生素和甾体激素等化合物的工业化生产 固体酸碱催化剂 有效地减少甚至避免对环境的污染，同时也容易回收。如日本东京技术研究院合成硫酸基团密度较高的碳基同体酸催化剂，可有效催化水解、酯化、烷基化、水合以及重排等，易于从反应产物中移除，避免无机酸带来的废水处理问题 绿色化学研究内容 绿色溶剂 离子液体 没有电中心分子，且完全由阳离子和阴离子组成的液态物质，熔点通常低于100一150℃。 特点：几乎没有蒸气压，不挥发，无色，无嗅；具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；通过阴阳离子的设计可调节其对有机物、水、有机物及聚合物的溶解性，酸度可调至超强酸 无溶剂有机反应 反应的发生起源于两个反应物分子的扩散接触，接着发生反应，生成产物分子。此时生成的产物分子作为一种杂质和缺陷分散在母体反应物中，当产物分子聚集到一定大小，出现产物的晶核，并逐步长大至少立晶相。微波与无溶剂反应技术相结合，具有安全、快速、易操作、选择性好的特点 绿色化学研究内容 绿色溶剂 超临界流体 温度和压力处于临界条件以上的流体，密度接近液体而粘度却接近气体，扩散系数比液体大10倍左右。 固定化溶剂 用聚合物充当溶剂，这类聚合物与常规用于化学合成、分离和清除等过程中的溶剂有类似的溶剂化性能。既可以保持溶解性，又不挥发，避免溶剂的挥发性对人和环境的影响。可将溶剂分子束缚在固定载体上，或者直接将溶剂分子键在聚合物链上作固体化溶剂。 绿色化学研究内容09 绿色合成工艺 利用绿色能源 再生能源如太阳能、风能等 资源再生和循环使用技术 自然界的资源自限，回收、再生和循环使用各种化学品也是绿色化学研究的一个重要领域。如回收废弃塑料，再生或再生产其他化学品、燃料油或焚烧发电供气；设计合理的工业生产流程，使每一个反应所产生的废物成为另一个反应的原料，以实现废物”零排放”的目的。 绿色化学研究内容 过程强化与耦合技术 在常规化学反应基础上，采用新技术进行过程强化，可使反应得以强化。 微波应用于有机反应，能大大加快化学反应的速度，缩短反应时间，具有产物易于分离、产率高等优点 超声波能加快反应速度、缩短反应时间、提高产率和反应选择性、反应条件温和等特点，广泛应用于有机合成。 紫外光和可见光对于某些材料，如二氧化钛、半导体等，具有激发其介电子的某些能带的作用，光源本身及受光源激发的材料具有良好的氧化性能，已广泛用于氧化反应、污染物处理等 绿色化学研究内容 过程强化与耦合技术 反应与分离的耦合使反应与分离在同一区域完成，且彼此性能更佳：如反应物的不断动态移走使反应平衡发生移动，而反应的顺利进行有利于分离效率的进一步提高。反应与分离的耦合可缩短整个反应时间，减少中间产物与反应体系之间的分离和提纯，充分有效利用反应器，减少