第八章 生物基精细化学品
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生物炼制考试题回忆版中文名称、分子结构式(20分)填空题(20分)生物炼制中的转化反应式简答(20分)1、生物炼制:以可再生的生物质为原料,经过生物、化学、物理方法或这几种方法集成的方法,生产一系列化学品、材料与能源的新型工业模式。
2、生物催化化学催化物理方法……燃料生物质热、电化学品材料生物合成平台生物炼制的原料和产品生物炼制原料:木质纤维素(纤维素、半纤维素、木质素)糖基化学品(淀粉、单糖、多糖)生物基油脂蛋白基材料……生物炼制产品:生物能源:燃料乙醇、生物柴油、微藻能源、生物制氢生物基材料:纤维、塑料、橡胶生物基化学品:大宗平台化合物和精细化学品3、木质纤维素的化学组成半乳糖二酸(1)纤维素的糖化作用1819年,法国植物化学家Henri Braconnot 发现帆布水解可得到与淀粉水解相同的糖。
(2)草酸1829年,锯屑和类似原料与KOH共热,可得到草酸。
(3)木炸药和硝化纤维1833年,Braconnot硝酸处理木质纤维或淀粉可形成一种可燃性化合物(木炸药,xyloidin);1846年,瑞士巴塞尔的化学教授Christian Friedrich Schonbein开发了硝化纤维(火棉nitrocellulose)(4)纤维素1839年,法国糖厂经理Anselme Payen发现木材经硝酸和NaOH处理后可得到纤维素,并且在浓硫酸作用下可转换为D-葡萄糖。
(5)乙酰丙酸1840年,荷兰化学教授Gerardus Johannes Mulder 发现果糖和盐酸共沸可合成乙酰丙酸(Levulinic acid)。
(机理?)(8)木质纤维素1903年,英国科学家Edward John Bevan 和Charles Frederick Cross 认为木质纤维素为五大天然纤维素之一,木质素和纤维素之间通过化学键相连。
20世纪30年代末期出现了木质纤维原料一词(lignocellulose feedstock),1942年,美国的文献中开始使用木质纤维素这一术语。
生物基化学品的合成与应用研究在当今世界,随着对可持续发展和环境保护的日益重视,生物基化学品作为一种新型的绿色替代品,正逐渐引起人们的广泛关注。
生物基化学品是指利用生物质资源(如植物、微生物等)通过化学或生物转化过程合成的化学品。
与传统的基于化石燃料的化学品相比,生物基化学品具有可再生、低碳排放、环境友好等诸多优点,对于缓解能源危机、减少环境污染、实现化学工业的可持续发展具有重要意义。
生物基化学品的合成方法多种多样,其中最常见的包括生物发酵、生物催化和化学转化等。
生物发酵是利用微生物(如细菌、酵母等)在特定的条件下将生物质原料转化为目标化学品的过程。
例如,乙醇就是通过微生物发酵葡萄糖或淀粉等生物质原料生产的一种重要的生物基化学品。
乙醇不仅可以作为燃料,还可以用于合成其他化学品,如乙醛、乙酸乙酯等。
生物催化则是利用酶或微生物细胞作为催化剂,将生物质原料转化为目标化学品。
酶具有高效、专一的催化特性,能够在温和的条件下实现复杂的化学反应。
例如,利用脂肪酶催化油脂的水解和酯化反应,可以生产生物柴油等生物基化学品。
化学转化是通过化学方法将生物质原料转化为目标化学品。
例如,通过酸催化水解纤维素可以得到葡萄糖,进而通过化学合成可以生产乙二醇等化学品。
在生物基化学品的合成过程中,选择合适的生物质原料是至关重要的。
常见的生物质原料包括木质纤维素、淀粉、油脂、糖类等。
木质纤维素是地球上最丰富的生物质资源之一,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。
然而,由于木质纤维素的结构复杂,其转化利用存在一定的难度。
目前,研究人员正在致力于开发高效的预处理技术和催化体系,以提高木质纤维素的转化效率。
淀粉和糖类是较容易转化的生物质原料,可以通过发酵或化学转化等方法生产多种生物基化学品,如乙醇、乳酸、丁二酸等。
油脂则可以通过酯交换反应生产生物柴油,或者通过化学改性生产润滑油、表面活性剂等化学品。
生物基化学品的应用领域非常广泛。
在能源领域,生物柴油、生物乙醇等生物基燃料可以替代传统的石油燃料,减少温室气体排放,缓解能源危机。
精细化学品的概念和特点精细化学品的概念和特点精细化学品是指具有特定构造和性能的一类先进的分子结构材料,它们具有很高的功能性、工业性和应用前景。
精细化学品包括各种形式的有机物-无机化合物-复杂有机物以及生物分子等。
精细化学品的主要功能是作为活性助剂、有机合成原料、高分子纳米材料、润滑剂、溶剂和乳化剂,用于制造日用品、医药、农药、电子、电线电缆等产品。
一、精细化学品的概念精细化学品是指具有特定构造和性能的一类先进的分子结构材料,它们具有较高的功能性、工业性和应用前景。
最常见的精细化学品是有机物,它们可以根据用户的需要进行性能的调整和细胞结构的修改,它们的结构特点是分子结构中的多中心结构和分子表面上的特殊活性基团。
其他精细化学品还包括无机物、复杂有机物和生物分子等。
二、精细化学品的特点按其功能性的不同,精细化学品可分为活性助剂、有机合成原料、高分子纳米材料、润滑剂、溶剂和乳化剂等类别。
1、活性助剂活性助剂是一种具有活性的有机物,它们可以对各种有机物或无机物的反应过程进行协助,以提升产品的质量和性能。
活性助剂的主要功能是促进有机反应的进行,提高有机反应的活性,并可以调节细胞的合成速率、调节分子量和改善产品的性能。
2、有机合成原料有机合成原料是指以有机化合物为主要的有机物质,具有活性基团的多链烃。
有机合成原料具有反应性强、可控性好的特点,可用于复杂有机化合物的合成,如药物、染料、催化剂等。
3、高分子纳米材料高分子纳米材料是将高分子材料以纳米等级进行划分,并具有可控的分子表面特性的一类材料,它具有高结构密度、低吸湿性、高有机稳定性、低毒性等特点,可以用于医药、电子、电线电缆等领域。
4、润滑剂润滑剂是一种降低磨损和增加操作寿命的有机物,它具有极好的润滑性能、可控性好、无害性等特点,可以在传动设备、摩擦件和其他机械装备上使用。
5、溶剂溶剂是一种具有良好的溶解性和分散性的有机物,它可以用来处理各种有机物,如颜料、染料、涂料、塑料、橡胶、电子元器件、药物等。
《精细化学品化学》课程教学大纲课程名称: 精细化学品化学Fine Chemical一、课程内容理论部分:(一)绪论1.精细化学品与精细化工的概念2. 精细化学品与精细化工3. 精细化学品分类4. 精细化学品的生产特点及发展趋势(二)表面活性剂1. 表面活性剂简介2. 表面活性剂的作用原理3. 表面活性剂的功能与应用4. 常见表面活性剂简介(三)日用化学品1.护肤用化妆品2.美容用化妆品3.洗涤用化学品(四)食品添加剂1. 概述2. 食用色素3. 防腐剂4. 抗氧化剂5. 其它食品添加剂(五)香精与香料1.概述2.天然香料3.合成香料4.香精(六)染料与颜料1.概述2.染料3.功能染料4.有机颜料5.荧光增白剂(七)石油用化学品1. 概述2. 燃料油用添加剂3.开采石油用添加剂实验部分:实验一雪花膏的制备实验二十二烷基苯磺酸钠洗衣粉的制备二、大纲说明(一)课程的性质和任务《精细化学品化学》是应用化学专业本科生的选修课。
系统阐述各类精细化学品的定义, 分类, 制备方法, 构效关系等理论和方法的一门学科, 涉及有机合成, 无机材料, 分析分离技术, 物理化学, 生物学, 材料学等诸多学科专业, 具备学科的交叉及目标产品的商品化两大特征。
通过《精细化学品化学》这门课程的学习, 使学生基本掌握精细化工的范畴, 特点, 发展方向;了解部分常见精细化学品的分类、化学结构、合成化学、应用性能及范围;了解现代精细化工领域中所采用的新技术。
这门课程有助于学生学习和积累从事精细化工科研工作所需的知识和技能, 有助于培养学生综合运用知识、灵活解决实际问题的能力。
培养了能够从事精细化工教学、科研、生产应用等方面工作的专业人才。
(二)课程教学的基本要求通过本课程的教学工作, 使学生对精细化学工业的基本面貌、范畴、各系列主要产品、基本原理、性能、应用和发展趋势有一个比较全面的了解和掌握。
重点掌握典型的表面活性剂、化妆品、洗涤用品、香料香精、染料颜料、石油油田化学品的性质特点和制备工艺。
生物基精细化工政策的发展与展望
随着科技的进步和环保意识的提高,生物基精细化工产业已成为全球关注的焦点。
为了推动我国生物基精细化工产业的健康发展,政府制定了一系列相关政策。
一、政策背景
生物基精细化工是指以生物质资源为原料,通过生物技术和化学技术相结合的方式,生产高附加值、高性能的精细化学品。
这一领域的发展不仅可以缓解石油资源的压力,还可以降低环境污染,实现绿色可持续发展。
二、政策内容
1. 科技支持政策:国家鼓励科研机构和企业进行生物基精细化工的研发,提供资金支持和技术指导,推动科技创新。
2. 产业引导政策:政府通过调整产业结构,优化资源配置,引导和支持生物基精细化工产业的发展。
3. 环保监管政策:对生物基精细化工产品的生产和使用进行严格的环保监管,确保其在整个生命周期中的环境友好性。
4. 市场推广政策:政府通过各种方式推广生物基精细化工产品,提高其市场接受度。
三、政策效果
在政策的推动下,我国生物基精细化工产业取得了显著的成果。
许多科研项目取得突破,一批优秀的生物基精细化工企业崭露头角,产品的市场占有率逐年提升。
四、未来展望
随着全球对环保要求的不断提高,生物基精细化工产业将迎来更大的发展机遇。
我国政府将继续完善相关政策,进一步推动生物基精细化工产业的技术创新和市场拓展,使其成为我国经济发展的新动力。
总结,生物基精细化工是实现绿色可持续发展的重要途径,而政策的支持和引导则是推动其发展的重要保障。
我们期待在政策的引领下,我国的生物基精细化工产业能够取得更大的突破,为我国的经济社会发展做出更大的贡献。
第11章环境影响减缓对策和措施区域的开发建设势必会对区域内及其周边资源、环境产生一定的影响,因此在规划编制阶段应从宏观战略以及具体环境减缓措施两个方面提出环境保护要求,以预防环境问题的发生,使区域开发对环境的影响减小至最小,这也是规划环评所提倡的早期介入原则和预防原则的体现。
11.1环境保护对策和减缓措施建议11.1.1大气环境保护措施(1)采用集中供热,提高清洁能源利用率①采取措施,大力推广集中供热和清洁能源的使用,按期或早期完成园区规划远期集中供热率100%,燃气普及率100%的规划目标。
②在供热管网覆盖范围以外的锅炉、工业炉窑,推广使用天然气或电能等清洁能源;在金属加工等加工行业推广电窑炉。
③园区内禁止入驻燃煤锅炉、燃煤工业炉窑、煤气发生炉企业。
④鼓励利用公共建筑及工业园区屋顶等区域,推广应用分布式光伏发电系统;⑤积极推进城乡结合区天然气管网建设,实现取暖清洁化。
⑥在热力管网覆盖不到的地方,积极推广电供暖。
根据经济承受能力,推广使用蓄热式电锅炉、碳晶、发热电缆、电热膜、空气源热泵等电采暖设施,取代燃煤取暖。
⑦严格控制新增燃煤项目建设。
全面淘汰环保工艺简易、治污效果差的单一重力沉降室、旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器、生物除尘等除尘设施,水洗法、简易碱法、简易氨法、生物脱硫等脱硫设施,湿法脱硝、微生物法等脱硝设施。
(2)优化调整能源消费结构强化锅炉整治,实行超低排放、低氮改造,降低二氧化硫、氮氧化物的排放量。
推进能源结构优化,加大非石化能源利用率,鼓励各工业企业使用天然气等清洁能源。
(3)强化大气污染物排污许可管理及时完成排污许可证审核发放工作,严格按照排污许可要求,对排污单位开展执法检查,禁止排污单位通过偷排、篡改或者伪造监测数据、以逃避现场检查为目的进行临时停产、非紧急情况下开户应急排放通道、不正常运行大气污染防治设施等方式,逃避监管,违规超标排放大气污染物。
(4)强化工业企业污染治理•加快产业结构调整,严格按照国家《产业结构调整指导目录(2019年本)等相关政策要求,不断优化产业布局,推进产业升级,从严控制重点行业高排放、高污染项目。
生物质精细化学品近年来,化石资源日趋紧张、生态环境日益恶化的现实制约着现代工业化经济进程。
通过开发新的化学、生物方法,以可再生生物资源为基础原料生产化学品、材料与能源的新型工业模式--生物炼制产业,成为可持续的化学工业和能源经济转变的重要手段。
一、生物质精细化学品应用越来越广泛生物基化学品泛指以生物质为原料,通过生物或化学方法生产的化学品,是该中心的重点研究方向之一。
利用生物质资源,发展生物质化工产业,成为化学工业可持续发展的必然趋势。
目前生物质化工在全球刚刚起步,世界各国都很重视该产业的发展。
化学工业是21世纪全球最大的制造行业之一。
目前包括石化、能源、冶金和水泥在内的重化工工业是美国、日本和欧洲发达国家最主要的盈利或创汇的工业,仍将高速发展20年左右。
重化工工业的发展,使全球化学工业面临越来越大的资源和环境压力,化解这些压力,生物质化工无疑成为未来发展方向。
后化石经济时代的物质生产必须依赖生物质来替代化石资源。
美国已提出2020年50%的有机化学品和材料将产自生物质原料。
开发生物质化工平台技术,促进生物质的有效利用,成为资源综合利用领域的研发热点。
据介绍,生物质化工平台技术一般包含生物质酸/酶水解生成可发酵糖技术;将可发酵糖转化为C1-C6平台化合物的生物转化技术;再把C1-C6平台化合物转化成现代化工技术和产品工程的工业成熟技术。
目前生物质化工原料主要有淀粉质原料、糖蜜类原料和木质纤维素原料等。
生物质精细化学品由于具有生产过程环境友好和产品可降解等特性,正得到越来越广泛的应用。
生物质原料精细化学品经过20余年的培育和发展,目前正逐步形成产业集群。
生物资源为原料制备的精细化学品种类繁多,在世界范围受到关注、可规模生产的主要有糖基生物质精细化学品、淀粉类精细化学品等,纤维素/半纤维素精细化学品、木质素精细化学品和油脂类精细化学品等的发展也很快。
1 变性淀粉淀粉是多糖家族中产量最大的一种,由其制备的各种助剂广泛应用于造纸、纺织、食品、饲料、医药、日化、石油化工等行业。
生物基化学品的合成与应用在当今社会,随着对可持续发展的追求和对环境保护的重视,生物基化学品逐渐成为化学领域的研究热点。
生物基化学品是指利用生物质为原料,通过化学、生物或物理方法合成的化学品。
这些化学品在各个领域都有着广泛的应用,为解决能源危机、环境问题以及推动经济的可持续发展提供了新的途径。
生物质作为生物基化学品的原料来源,具有丰富性和可再生性的特点。
常见的生物质包括植物、农作物废弃物、木材以及微生物等。
与传统的化石资源相比,生物质的利用不仅能够减少对有限的化石燃料的依赖,还能够降低温室气体的排放,对缓解全球气候变化具有重要意义。
生物基化学品的合成方法多种多样,其中生物发酵和化学转化是两种主要的途径。
生物发酵是利用微生物的代谢过程将生物质转化为目标化学品。
例如,通过微生物发酵可以生产乙醇、丁醇等醇类物质,以及乳酸、琥珀酸等有机酸。
这种方法具有条件温和、选择性高的优点,但也存在着发酵周期长、产物浓度低等问题。
化学转化则是通过化学反应将生物质转化为化学品。
常见的化学转化方法包括水解、加氢、氧化等。
以纤维素为例,通过水解反应可以将其转化为葡萄糖,进一步通过化学催化可以合成一系列的化学品,如 5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸等。
化学转化方法通常具有反应速度快、产物收率高的优点,但往往需要较高的反应温度和压力,并且可能需要使用催化剂。
在生物基化学品的众多应用中,生物塑料是一个重要的领域。
传统的塑料大多来源于石油,不仅难以降解,造成严重的环境污染,而且其生产过程消耗大量的能源。
而生物基塑料,如聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等,具有良好的可降解性和生物相容性。
它们可以在自然环境中较快地分解,减少塑料垃圾的堆积。
此外,生物基塑料在性能上与传统塑料相当,甚至在某些方面更具优势,因此在包装、医疗、农业等领域有着广阔的应用前景。
生物基化学品在能源领域也发挥着重要作用。
生物柴油作为一种清洁的可再生能源,是由植物油或动物脂肪与醇类通过酯交换反应制得。