第三章 无机合成反应的绿色化技术
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绿色化学在无机合成中的应用摘要:绿色化学又称环境无害化学,是一门从源头上阻止污染的化学。
它的核心内涵是在化学反应过程和化工生产中, 不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物。
其研究内容主要是围绕化学原料、催化剂、溶剂、化学反应过程及工艺和产品的绿色化展开的。
近年来,由于化学工业向大气、水和土壤等排放大量有毒、有害的物质, 因而大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学是必不可少的,因此可以说21世纪的化学及化学工业必将以实现绿色化学为中心和目标。
而作为一个多学科交叉的研究领域,绿色化学中有许多科学问题需要深入研究。
在这里仅就我较熟悉的绿色化学在一般无机合成中的应用谈一下我的看法。
关键字:绿色化学无机合成应用一、催化还原SO2到元素硫SO2是危害最为严重的大气污染物之一。
因此,许多国家对SO2排放量的限制都有严格规定,很多专家学者在从事脱硫基础与技术研究。
Makansi等对已经工业化和正在被研究的烟气脱硫过程进行了综述。
其中大多数是基于碱金属和碱土金属的碱性化合物作为吸收剂,与烟气中的SO2反应生成硫酸盐(如CaSO4),此过程的缺点是处理工艺繁复,处理设备占地面积大,烟气中的硫没有回收利用,尤其存在二次污染问题;直接催化氧化SO2到SO3,再吸收制稀硫酸是一种可以选择的方法(包括目前烟气脱氮脱硫一体化工艺的氧化脱硫部分),但这种方法最终是液体产物,势必给操作运输带来不便,而且最大的缺点是消耗大量的资金去浓缩稀硫酸并存在严重腐蚀问题;其它以吸附再生为基础的脱除技术也正在开发之中,可是对于这些技术来说,要设计一整套过程来处理脱附时释放出来的SO2。
最好的处理SO2方法是将SO2选择性还原为元素硫,可以克服上述方法的缺点。
根据所使用还原剂的不同,可分为H2、炭、烃类(主要是CH4)、CO和NH3还原法。
1、H2还原法H 2作为还原剂还原SO2到元素硫所用的催化剂有V2O5,铝矾土,Ru/Al2O3等。
化学合成过程中的绿色化技术随着环境污染问题的日益严重,绿色化学越来越受到人们的重视。
而在化学合成过程中,绿色化技术的应用可以减少有害气体和固体废弃物的产生,保护环境,达到可持续发展的目标。
本文将从催化剂、溶剂、反应条件、废品利用等方面来介绍化学合成中的绿色化技术。
一、催化剂的绿色化催化剂在化学合成中起到了至关重要的作用,但传统催化剂通常使用的是有毒、有害、难回收等性质。
针对这一问题,绿色催化剂的研究得到了广泛的关注。
1. 天然产物催化剂如利用天然产物提取的纤维素、蛋白质、氨基酸等作为催化剂,具有环境友好、高选择性、易回收等特点,能够有效提升合成反应的绿色性。
2. 金属有机框架催化剂金属有机框架催化剂(MOF)由金属离子和有机基团组成,具有高活性、可控性强、选择性高、循环使用性好等优点,逐渐成为新型绿色催化剂的研究热点。
二、溶剂的绿色化传统合成过程中大量使用有机溶剂,由于一些有害的挥发性有机物质和副产物有害于环境和人身健康,绿色化学合成需要降低有机溶剂的使用量。
1. 水水是一种绿色的天然溶剂,广泛应用于化学合成中,具有化学条件温和,溶解性好,且对环境无害等优点。
2. 通用性溶剂使用具有通用性的溶剂,如乙醇、乙醚等可调节极性,使其具有和传统有机溶剂相当甚至更好的性质。
同时,其易蒸发,能够减少溶剂残留。
三、反应条件的绿色化仿生化学和微反应器技术是目前绿色化合成研究的热点,近年来是比较前沿和有用的研究方向。
1. 仿生化学仿生化学是以自然界中存在的生化反应为蓝本,在合成过程中模拟它们的反应机理,并利用这些模拟反应合成目标化合物。
这种方法可以达到降低温度、使用环境友好的剂、生产环保废料等减少制备过程中的对环境的负面影响的目标,具有很好的实用性。
2. 微反应器技术微反应器是一种非常小、便于控制反应的实验舱。
其在反应温度、反应时间、溶液浓度、反应物的流量和反应物的混合程度等方面都可以得到精确控制,能有效提高反应的产率、选择性和反应速率等绿色化目标。
无机化工过程中的绿色化学与工艺摘要:简述了绿色化学工程和工艺,分析了绿色化学工艺推动无机化工发展的意义,提出了绿色化学工艺的开发要点和水平提升策略,预测了绿色化学工艺的发展方向。
希望有效应用化学工艺,将无机化工生产发展推向一个更高的层次,让无机化工产品更好地为人类服务。
关键词:绿色化学工艺;无机化工;促进作用引言随着雾霾等现象的不断加剧,人们的环境保护意识不断强化。
造成环境污染的一个重要因素便是无机化工生产废弃物和有毒气体的排放,因此,必须重视绿色化学工艺研究,这是解决当前环境问题的重要手段。
1.绿色化学工程和工艺为了提升绿色化学工艺的利用率,必须深入了解以下方面的内容:(1)绿色化学工程和工艺在保护环境、推动企业发展中具有重要作用,其低能耗优势落实了国家倡导的可持续发展战略,适应了低碳经济发展形势;(2)通过分析、研究绿色化学工程和工艺,为无机化工的有序发展提供了支持;(3)基于绿色化学工程和工艺的指导,提高了化学工艺技术,提升了自身的市场竞争力,并以最低的成本获得了最大的效益。
2.绿色化学工艺在推动无机化工发展方面的意义2.1 节省能源绿色化学工艺的发展在提升能源利用率方面发挥着巨大作用,可降低化工企业能耗实现节能的目的。
当前广泛使用的节能措施是生物技术,将其应用于企业生产的各个环节,可以将能耗控制在较低范围内,实现能源利用效率的最大化。
2.2 减少有害物质的排放量无机化工生产以能源为原料,一些在高温环境下才能发生反应的原料对煤炭资源的需求量很大,而煤炭燃烧会产生二氧化碳等温室气体和一氧化碳等有毒气体。
因此,降低煤炭燃烧对环境的影响,必须通过两个方面来完成:(1)整合各种方式提升煤炭利用率,达到减轻环境污染和减少气体排放的目的;(2)利用脱硫技术,将煤炭燃烧中出现的有害物质分离出来,减少有害气体的排放量。
2.3 推动无机化工的可持续发展(1)绿色化学工艺以绿色原料、绿色催化剂的应用为主,通过减少污染物来达到降低对环境影响的目的。
在化工产品生产过程中,涉及到了许多的化学反应,伴随此过程中还会产生许多的污染物,如二氧化硫、氮氧化物、固体废弃物等,如果不能对其进行妥善处理,势必会影响到区域生态环境的稳定性。
绿色化学的应用,在满足污染物处理要求的基础上,能够减少资源的浪费。
基于此,进行绿色化学的具体应用研究,对于加快社会经济绿色可持续发展有着积极的意义。
一、绿色化学与工艺相关内容论述1.基本定义。
所谓绿色化学,即原子经济理念下的绿色化学。
原子经济理念提出的时间较早,其含义主要是在化工生产的过程中,将化工原料中的分子最大化地转化为目标产物,无机化工具备着较高的生产效率,因此在实际化工生产过程中应用较为普遍,极大地推动了社会经济的发展。
化工产业在发展的过程中不断对生产工艺进行探究,在实际的生产与研发过程中通过实验与研究,充分发挥原子经济理念的作用,最大限度地将化工原材料转化为目标产物,从而有效降低化工生产对环境以及人体健康的影响,即绿色化学。
2.应用特点。
绿色化学在实际应用中,具备以下应用特点:第一,无污染性,绿色化学的最终目的是借助恰当地处理工艺,将化工原料最大限度化为目标产物,减少了化工生产中其他副产物的生成,避免了副产物对周围环境的污染。
第二,覆盖面广,现阶段,绿色化学正处于快速发展阶段,其覆盖面也在技术体系不断成熟的背景下快速扩大,从最初的工业废水处理,再到现阶段生产过程干预,其参与度也在不断提升,这对资源利用率的提升有着积极地帮助。
第三,实用性强,在我国可持续发展背景下,减少污染物生成、减少污染物排放,已经成为化工企业生产过程中需要考虑的核心问题。
目前生产中使用到的绿色化学工艺针对性较强,能够对某一类污染物进行针对性处理,提高了污染物的处理效率。
二、绿色化学与工艺的具体应用1.含汞废液处理。
在化工生产过程中,含汞废液属于常见的污染物类型,很对化工产品的生产过程中,会使用到汞作为催化剂或反应原料,化学反应完成后,便会出现含汞废液。
化学合成中的绿色化学技术随着环境污染问题的加剧和可持续发展理念的兴起,绿色化学技术在化学合成过程中的应用逐渐受到关注。
绿色化学技术以环境友好、经济可行和社会可持续为目标,致力于减少或消除对环境的危害,并提高化学合成效率。
本文将介绍几种常见的绿色化学技术及其在化学合成中的应用。
1. 水溶液合成水是一种环境友好的溶剂,在化学合成中的应用广泛。
传统的有机合成过程中常使用有机溶剂,但这些溶剂通常具有挥发性和毒性,对环境和人体健康造成潜在风险。
与之相比,水溶液合成具有许多优点。
首先,水是一种广泛存在的溶剂,其成本低廉且易得。
其次,水是一种安全的溶剂,对环境和人体健康无害。
另外,水溶液合成还具有反应温和、催化活性高和反应速率快的特点。
2. 生物催化合成生物催化合成是利用生物体内的酶催化剂来促进化学反应的进行。
与传统合成方法相比,生物催化合成不需要高温、高压和有毒物质,反应条件温和,产物纯度高。
此外,酶具有良好的催化特性和高度的立体选择性,可以直接合成特异性的手性产物,从而节约能源和原料,并减少废物产生。
3. 微波辅助合成微波辅助合成利用微波辐射加热样品,从而促进化学反应的进行。
相比传统加热方式,微波辅助合成具有加热速度快、反应时间短和能源利用高的优点。
此外,微波辐射对于某些化学反应具有选择性,可以提高产物收率和选择性。
微波辅助合成在有机合成中得到了广泛应用,特别是在有机合成中的大分子化合物的制备方面,取得了显著的成效。
4. 可再生原料合成可再生原料合成是通过利用生物质、废弃物和可再生能源来合成化学品。
传统化学合成常依赖于石油等有限资源,而可再生原料合成则提供了一种替代方法,以减少对有限资源的依赖。
可再生原料合成不仅可以减轻环境污染,还可以降低化学合成的成本。
总结起来,绿色化学技术在化学合成中具有重要的应用前景。
水溶液合成、生物催化合成、微波辅助合成和可再生原料合成都是绿色化学技术的重要组成部分。
通过引入这些绿色化学技术,我们能够实现化学合成的绿色化,并为可持续发展做出贡献。