1、 题 目：建立绿色化学，减少环境污染学生姓名： 班 级： 学 号： 专 业：计算机科学与技术指导教师： 东 华 理 工 大 学 信 息 工 程 学 院二 零 年 月 2目录摘要 .3一、绿色化学的概念 .31.1 绿色化学的定义 .31.2 绿色化学的主要特点 .41.3 绿色化学研究的问题(12 项原则) .4二、建立绿色化学的必要性 .52.1 温室效应 .52.2 臭氧层遭到破坏 .52.3 酸雨 .6三、 建立绿色化学，采用可循环使用的新物料 .63.1 原料选择 .63.2 溶剂的选择 .73.2.1 固相反应 .73.2.2 以水为溶剂的反应 .73.2.3 超临界流体作为有机溶剂
2、 .73.3 催化剂的选择 .83.4 化学反应的绿色化 .83.5 生物技术的应用 .8四、绿色化学对环境保护的积极意义 .9结语 .9参考文献 .103建立绿色化学，减少环境污染摘要 传统化学为人类创造了大量物质财富，也使生活质量、生活水平有了很大的提高，但同时也造成了有史以来最严重的环境污染，当今重大的环境污染问题几乎都与化学品的生产有着直接或间接的关系。化学如何才能在创造财富的同时不污染环境，在提高生活质量和生活水平的同时不危害健康。环境问题的解决途径在哪里?保护环境持续发展，这是人类社会生存与发展的唯一选择。20世纪90年代出现的化学新领域绿色化学，就是为了从根本上防止和治理环境污染
3、，从治标转向治本。绿色化学的中心内容是利用化学原理，在化学品的设汁、生产和应用时都能做到无污染、无毒害或极少。把化学知识、化学技术和化学办法应用于所有化学品和化学过程中，以做到：(1)采用的原料是无毒无害的；(2)反应条件(包括催化剂和溶剂)也是无毒无害的；(3)反应具有高选择性，尽可能不产生毒副产品，最好能实现“零排放”，具有原子经济性；(4)产品对人体的健康没有影响，对环境不产生污染。关键词：绿色化学、环境保护、环境问题一、绿色化学的概念1.1 绿色化学的定义绿色化学指什么?它可以诠释为环境友好化学，其核心内涵是利用化学原理，在反应过程和化工生产中，从源头上减少或彻底消除使用和生产有害物质
4、。减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，理想的化工生产方式是，反应物的原子全部转化为期望的最终产物。哪个国家最先提出这个口号?绿色化学是20世纪90年代出现的一个多学科交叉的研究领域，给化学家提出了一项新的挑战，国际上对此很重视。绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国。1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991年，“绿色化学”由美4国化学会(ACS)提出并成为美国环保署(EPA)的中心口号。1996年，美国设立了“绿色化学挑战奖”，以表彰那些在绿色化学领域中做出杰出成就的企业和科学家。经过十多年的研究和探索，绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则，
5、这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准。1.2 绿色化学的主要特点（1）充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；（2）在无毒、无害的条件下进行反应，以减少向环境排放废物；（3）提高原子的利用率，尽量使所有作为原料的原子都被产品所消耗，实现“零排放”；（4）生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。1.3 绿色化学研究的问题(12 项原则)应该着眼于当前和发展未来并重，就目前来说，主要研究问题共有12个方面。（1）防止防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。（2）原子经济设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料
6、能最大限度地进到终极产物中。（3）较少有危害性地合成反应设计合成工艺只选用或产生对人体或环境毒性小、最好是无毒的物质。（4）生成的化学产品是安全的设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。（5）溶剂和辅料是较安全的尽量不用辅料(如溶剂或析出剂)，当不得以使用时，尽可能是无害的。（6）能量的使用要讲效率尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境的影响和经济效益。合成过程尽可能在大气环境的温度和压强下进行。（7）用可以回收的原料只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之废弃。（8）尽量减少派生物应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基地5或取消保护和短暂改变物理、化学
7、工程)，因为进行这些步骤需添加一些反应物，同时也产生废弃物。（9）催化作用催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。（10）要设计降解按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。（11）防止污染进程能进行实时分析需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。（12）防止事故发生在化学过程中，反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。 二、建立绿色化学的必要性当前，人类面临着一系列重大而又紧迫的全球性环境问题。其中，“温室效应”、臭氧层破坏和酸雨是人们最为关注
8、的重大环境问题。2.1 温室效应近几十年来，由于人类消耗的能源急剧增加，森林遭到破坏，大气中CO 2的浓度不断上升。CO 2就像温室的玻璃一样，并不影响太阳对地球表面的辐射，但却能阻碍地面反射回高空的红外辐射，这就像给地球罩上了一层保温膜，使地球表面气温增高，产生 “温室效应”。近年来，全球地表温度持续升高。有人认为，全球变暖将可能导致两极的冰川融化，海平面升高，淹没许多城市。虽然这样的灾难还未发生，但是两极常年冰冻区的冰川确实有融化的迹象。2.2 臭氧层遭到破坏在大气的平流层中，有一个厚度约20km、含量相对较高的臭氧层。它像个巨大的过滤网，吸收和滤掉太阳光中过量的紫外线问题，有效地保护着地
9、球上生物的生存。但近几十年来，臭氧层逐渐受到人类生产生活所排放出的一些污染物，如：冰箱、空调等设备制冷剂的氟氯烃类化合物以及其他用途的氟溴烃类化合物6的破坏，臭氧迅速耗减甚至出现了“臭氧层空洞”。臭氧层中臭氧含量减少，将使到达地面的紫外线辐射大量增加，这将严重损害动植物的基本结构，降低农作物产量、危害海洋生命、使气候和生态环境发生变异，特别是人和地球上的生物会因此遭受极大伤害。2.3 酸雨顾名思义，酸雨就是酸性的雨水。从广义上讲，酸雨是指pH小于5.6的雨、雪、霜、雹等大气降水，形成原因主要是二氧化硫和氮氧化合物在氧气和水的共同作用下会形成酸雾，随着雨水降下就成为酸雨。酸雨能直接毁坏农作物、森
10、林和草原，使土壤酸性增强，湖泊酸化造成鱼类死亡，加速建筑物、桥梁等的腐蚀，危害极大。上述这些重大的环境问题，几乎都与化学用品的生产有着直接或间接的关系。大量人工制取的有毒化合物进入环境后，会在环境中扩散、迁移、累积和转化，不断地恶化环境，严重威胁人类和其他生物的生存，而且环境污染造成的损害是全面的、长期的、严重的、不可弥补的。如何保护环境，保护环境对化学提出了什么样的要求成为化学和化学家面临的前所未有的挑战。三、 建立绿色化学，采用可循环使用的新物料3.1 原料选择工业化的发展为人类提供了许多新物料，它们在不断改善人类物质生活的同时，也带来大量生活废物，使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人
11、类的生活水平，又不破坏环境，我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。以塑料为例，据统计，到 1989 年美国在包装上使用的塑料就超过 55.43 亿kg（20 世纪 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里中；焚烧它们会放出剧毒。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。前者已经投入生产8。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关
12、的一个重大项目，已取得一些进展。73.2 溶剂的选择大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质，分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中，有机溶剂是最常用的反应介质，这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此，在无溶剂存在下进行的有机反应，用水作反应介质，以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。3.2.1 固相反应固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应，有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究
13、动向。3.2.2 以水为溶剂的反应由于大多数有机化合物在水中的溶解性差，而且许多试剂在水中会分解，因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性，因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”，价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的，有时可提高反应速率和选择性，更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。水相有机合成在有机金属类反应，水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中，开发利用以水作溶剂是大有可为的。3.2.3 超临界流体作为有机溶剂超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体，是一种介于气态与液态之间的流体。在无
14、毒无害溶剂的研究中，最活跃的研究项目是开发超临界流（SCF），特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界（31.1，7477.79KPa）以上的CO2流体。它通常具有流体的密度，因而有常规常态溶剂的溶解度；在相同条件下，它又具有气体的粘度，因而又具有很高的传质速度。而且，由于具有很大的可压缩性，流体的密度，溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。83.3 催化剂的选择许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸作催化剂，这些液体酸催化剂的共同缺点是：对设备腐蚀严重，对人身危害和产生
15、废渣污染环境。为了保护环境，多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手，大力开发固体酸作为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟，这种催化剂选择性高，乙苯收率超过99.6%，而且催化剂寿命长。3.4 化学反应的绿色化为了节约资源和减少污染，合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面，一是选择性（化学区域、非对映体和对映体选择性），另一个就是原子经济性，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物，理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物，不产生副产物或废弃物，实现废物的“零排放”。为此，化学化工工作者在设计合成路线时，要减少“中
16、转”、增加“直快”、“特快”，更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子，减少中间产物的形成，少用或不用保护基或离去基，避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多，在些不作赘述。3.5 生物技术的应用 生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分，生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一，它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发，它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般
17、化工技术难以实现的化工过程，其产品常常又具有特殊性能。因此，生物技术的研究和应用倍受青睐。绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学，从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。9四、绿色化学对环境保护的积极意义绿色化学与普通意义上的“环境保护”不同，它们属于两个不同层次的概念，环境保护实际上带有一种被动的色彩，是在已经对环境造成破坏的前提下，迫使人们去反思，是一种不得已而为之的被动行为。而且，人们通常只去治理和解决一些急迫的污染问题，而对于那些眼下不对人产生危害而只对自然产生影响的问题，就显得不太积极了，绿色化学不是被动的治理环境
18、污染，而是主动的防止化学污染，是从根本上切断污染源，所以绿色化学符合人们所追求的可持续发展战略要求，它不但具有重大的社会、环境和经济效益，而且说明化学的负作用是可以避免的。因此，人们必须转换思想，以“绿色”为核心谈环保，这才是可持续的行为。结语化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质，但是在许多场合中却既未有效地利用资源，又产生大量排放物，造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学，它的主要特点是“原子经济性”，即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，因此既可以充分利用资源，又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变
19、可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝，可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起，它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。10参考文献1毛文永。环境战略的新发展。 环境科学，2006，15（4）：142解振华。我国环境保护面临的形势和挑战。环境科学动态，2008，2：18 3徐 峻。气侯变化的新认识。世界环境，2000，1：22254田广生。中国气候变化影响研究概况。环境科学研究，2000，13（1）：36395吕学都。我国气候变化研究的主要进展。中国人口?资源与环境，2000，10（2）： 3538 6朱清时，化学的绿色化和绿色植物的化学转化，绿色化学，中国科学技术大学出版社，2009
