环境化学课件-南开大学 孙红文博导 必威体育精装版版本201408 第八章.pptVIP

8-* 发展和应用对人和环境无毒、无危险性的试剂和溶剂，特别是开发以水或超临界流体为反应介质的化学反应。 新型分离技术。 2 大力开发新型环境友好催化剂。 3 4 8-* 第三节 绿色化学的应用 8.3 Applications of Green Chemistry 一、绿色化学的主要研究方向 The Major Aspects of Green Chemistry 二、绿色化学的应用 Applications of Green Chemistry 8-* 二、绿色化学的应用  Applications of Green Chemistry (1）选用新合成原料提高反应的原子经济性 如重要有机化工原料甲基丙烯酸甲酯的工业生产，多年沿用丙酮－氰醇法。该工艺中包含要用剧毒的氢氰酸和强腐蚀性的硫酸，对环境和人体健康会产生毒害且原子经济性也不高。 近年来，Shell公司用甲基乙炔和甲醇为原料，在一个均相钯催化剂体系存在下，于60℃，6MPa，仅用约10 min即可进行羰基化反应一步制得甲基丙烯酸甲酯，原料全部转化为产品，达到100%原子经济性，且属于环境友好反应。 1 1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例 8-* (1）选用新合成原料提高反应的原子经济性 二、绿色化学的应用 ： 1 1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例 旧工艺 新工艺 丙酮 丙酮-氰醇 甲基丙烯酸甲酯 甲基乙炔 100%原子经济性 8-* 二、绿色化学的应用 改变反应途径和条件 利用立体化学手性对映体的原理进行不对称合成，提高反应选择性和原子经济性。 2000年美国匹兹堡大学Erbeldinger教授的研究组在离子液体中，用酶催化成功合成了甜味素阿斯巴甜。 2 1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例 8-* 二、绿色化学的应用 example 8-* 二、绿色化学的应用 利用新催化剂 环氧丙烷是一种重要基本有机合成化工原料，旧工艺是需要两步的氯醇法要消耗氯气和石灰，存在环境污染和设备腐蚀问题，且原子经济性仅为30%。新工艺采用钛硅沸石分子筛（TS-1）催化剂，用过氧化氢直接氧化丙烯合成环氧丙烷，原子利用率达到76.32%，且无污染，低能耗。 3 1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例 8-* 二、绿色化学的应用 利用新催化剂 环氧丙烷合成旧工艺： 新工艺： 3 1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例 8-* 二、绿色化学的应用 超临界流体 a. 超临界CO2它可适用于多种化学反应条件，作为介质可进行氧化还原、光化学、加成、自由基、高分子聚合以及酶催化等反应。 例如，在SCCO2介质中有催化剂存在进行加氢反应，可达接近100%的原子经济性。 1 2. 发展无毒无害的反应介质 SCCO2的缺点是对极性的、离子型的、有机金属的或高相对分子质量的化合物溶解度很差。 8-* 二、绿色化学的应用 超临界流体 b. 超临界二氧化碳 （SCCO2） 美国匹兹堡大学化学工程教授Beckmann研制出无氟共聚体的“亲CO2”添加剂，使SCCO2成为更加有用的绿色溶剂。他们制备的聚醚碳酸盐共聚体可在较低压力的情况下与CO2共溶，且是无毒可降解的。此新产品扩大了SCCO2的应用范围。因此，他获得了2002年度“美国总统绿色化学挑战奖”的学术奖。 1 2. 发展无毒无害的反应介质 8-* 二、绿色化学的应用 超临界流体 c.超临界水 超临界水作为溶剂具有经济、安全、容易控制等特点。另外，在临界温度附近，其氢键强度很弱，水的双聚体、单聚体部分可能分解生成质子而显酸催化功能。 例如，在工业上采用环已酮肟的重排反应制备ε-己内酰胺，但此反应须用硫酸为催化剂，并有副产物硫酸铵。若利用超临界水作介质则不需要催化剂。 此外，还可利用超临界水氧化技术降解大多数有毒有害的废弃物，故可用以处理含有机物的废水。 1 2. 发展无毒无害的反应介质 超临界水，无催化剂 8-* 二、绿色化学的应用： 离子液体（ILs） ILs对无机物、有机物和聚合物都有一定的溶解性，近年来已被用来替代有机溶剂作有机合成和催化反应的介质，可进行多种类型反应。此外，它也是新型的清洁反应溶剂，在石油精炼、精细化工、聚合、烷基化、有机物分解、萃取水环境中痕量金属污染物以及电化学中作为电解质等广泛应用。 2 2. 发展无毒