浅谈绿色化学
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浅谈绿色化学学习体会
绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
绿色化学主张在通过化学转换获取新物质的过程中充分利用每个原子,具有“原子经济性”,因此它既能够充分利用资源,又能够实现防止污染。
很明显,绿色化学要求副作用尽可能小,是人们应该倾力追求的目标。
当今,可持续发展观是世人普遍认同的发展观,它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展,既要发展经济,又要保护自然资源和环境,使子孙后代能持续发展。
绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。
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。
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。
绿色化学是化学家对传统化学反思的结果,是从根本上治理环境污染的必由之路。
目前,绿色化学所取得的成果距绿色化学的目标还有相当的距离,人类还需要一个较长的探索、研究过程,任重而道远。
所以作为化学工作者要密切合作,努力探索一批构思独特、技术先进、经济合理的
绿色化学的新生点,经过努力尽快实现绿色化学的目标,为化学科学和化学工业的持续发展作出贡献。
参考文献:
沈玉龙,曹利滨,曹文华.绿色化学[M]北京:中国环境科学出版社,2005.。
浅谈绿色化学思想融入初中化学教学绿色化学是一种以环境保护为出发点的化学思想,强调在化学过程中减少对环境的污染和资源的浪费。
近几年来,国际上逐渐兴起了绿色化学的研究热潮,并在各个领域得到了广泛应用。
绿色化学思想的融入初中化学教学,不仅可以培养学生的环保意识,还能帮助学生更好地理解和应用化学知识。
绿色化学思想的融入能够培养学生的环保意识。
在学习化学知识的过程中,学生会接触到各种实验操作和化学反应。
绿色化学思想要求减少或消除对环境的污染,这就要求学生在进行实验操作时要注重环保和安全。
在进行酸碱中和实验时,可以鼓励学生使用天然酸碱溶液代替常用的酸碱试剂,降低对环境的污染。
通过这种方式,学生能够意识到自己在学习化学知识的同时也在保护环境。
绿色化学思想的融入能够帮助学生更好地理解和应用化学知识。
传统的化学教学注重知识的传授,学生往往只是机械地记忆和运用知识,缺乏对知识的实际理解和应用能力。
而绿色化学思想强调实践和应用,要求学生从实际问题出发,运用化学知识解决问题。
在讲解化学反应时,可以引导学生思考如何在减少对环境的污染的条件下进行反应,并对反应物的选择、反应条件的控制等方面进行讨论。
通过这种方式,学生能够更深入地理解化学知识,并学会将所学的知识应用到解决实际问题中。
绿色化学思想的融入还能够培养学生的创新能力和团队合作意识。
绿色化学思想鼓励学生寻找创新的方法解决化学问题,并追求更高效、更环保的化学过程。
在初中化学教学中,可以引导学生进行科学实验和课题研究,提出解决方案,并进行实践验证。
这样不仅能够培养学生的创新思维和实践能力,还能够培养学生的团队合作意识,在合作中互相学习、互相协作,达到共同目标。
将绿色化学思想融入初中化学教学,既有助于培养学生的环保意识,又能够帮助学生更好地理解和应用化学知识。
还能够培养学生的创新能力和团队合作意识。
我认为在初中化学教学中应该积极引入绿色化学思想,让学生在学习化学的同时也能为环境保护出一份力。
浅谈对绿色化学的认识与体会在本学期的选修课中,我选择了绿色化学这一课程。
在之前的学习生活中,很少有时机接触化学方面的科学知识,所以,对化学,尤其是绿色化学的概念比拟模糊。
在本学期短短九周时间的学习中,我对化学又有了更进一步的认识,对“绿色化学”这一概念又有了新的的了解。
学完课程后我也有很多感慨与体会。
学完这门课程后我知道,“绿色化学”这一名称最早出现在美国环保局的官方文件中用以突出化学对环境的友好。
后经各方面的努力,使得“绿色化学”这个名称广为传播。
“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念,它涉及影响到社会的方方面面,无论是工业、农业、新能源,还是我们的生活、环境,绿色化学都占据着举足轻重的地位。
绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”,绿色化学是近十年才产生和开展起来的,是一个“新化学婴儿”。
它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。
绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。
世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。
绿色化学作为一门前端且实用的科学,它的主要特点有: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响,以减少废物向环境排放;3.提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳,实现“零排放”;4.生产出有利于环境保护、社区平安和人体安康的环境友好的产品。
化学在为人类创造财富的同时,给人类也带来了危难。
而每一门科学的开展史上都充满着探索与进步,由于科学中的不确定性,化学家在研究过程中不可防止地会合成出性质的化合物,只有通过经过长期应用和研究才能熟知其性质,这时新物质可能已经对环境或人类生活造成了影响。
传统的'化学工业给环境带来的污染已十分严重,目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨~4亿吨,给环境造成危害,并威胁着人类的生存。
化学工业能否生产出对环境无害的化学品?甚至开发出不产生废物的工艺?有识之士提出了绿色化学的号召,并立即得到了全世界的积极响应。
什么是绿色化学如何发展绿色化学在当今社会,环境保护和可持续发展已经成为了全球性的重要议题。
而在化学领域,绿色化学的理念应运而生,为解决化学工业带来的环境问题提供了新的思路和方法。
那么,什么是绿色化学?又该如何发展绿色化学呢?绿色化学,简单来说,就是在化学研究、生产和应用过程中,减少或消除有害物质的使用和产生,从源头上防止污染,以实现环境友好和可持续发展的化学。
它不仅仅关注最终产物对环境的影响,更强调在整个化学过程中的每一个环节都要尽可能地降低对环境的危害。
绿色化学的核心原则包括以下几个方面:首先是预防污染。
传统的化学工业往往是在产生污染后再去治理,而绿色化学则主张在化学反应设计之初就考虑如何避免污染的产生。
通过选择合适的原料、催化剂和反应条件,使得反应过程尽可能地减少有害物质的生成。
其次是原子经济性。
这意味着在化学反应中,要尽可能地使反应物的原子全部转化为目标产物,减少副产物的生成。
这样不仅提高了原料的利用率,降低了成本,还减少了废弃物的排放。
再者是使用无害的溶剂和助剂。
许多传统的化学反应都需要使用有机溶剂,这些溶剂往往具有挥发性和毒性,对环境和人体健康造成危害。
绿色化学倡导使用水、超临界流体等绿色溶剂,或者在无溶剂条件下进行反应。
另外,设计更安全的化学品也是绿色化学的重要原则之一。
所设计的化学品应该具有低毒性、低挥发性和高稳定性,在使用、储存和运输过程中不会对环境和人类造成威胁。
那么,如何发展绿色化学呢?教育是推动绿色化学发展的基础。
在学校和科研机构中,加强对绿色化学理念和知识的教育,培养新一代具有绿色化学意识的化学工作者至关重要。
课程设置中应纳入绿色化学的相关内容,让学生在学习化学的早期阶段就了解绿色化学的重要性和方法。
科研创新是发展绿色化学的关键。
科研人员需要不断探索新的化学反应路径和技术,开发更加高效、环保的催化剂和溶剂,提高化学反应的选择性和原子经济性。
例如,近年来发展起来的酶催化反应、光催化反应等,都具有环境友好、反应条件温和等优点。
浅析绿色化学思想在初中化学教学中的应用观察随着人们对环境保护和可持续发展意识的增强,绿色化学思想逐渐成为了化学教学中的一个重要内容。
在初中化学教学中,如何引入和应用绿色化学思想,培养学生的环保意识和科学素养,是一个重要的课题。
本文将从绿色化学思想的内涵和特点出发,结合初中化学课程的教学特点,深入探讨绿色化学思想在初中化学教学中的应用观察。
一、绿色化学思想的内涵和特点绿色化学是指在化学的各个领域,强调在设计、制备、使用和处理化学品时,要尽量减少或避免对环境和人体的危害,节约资源,降低能耗,促进循环经济,实现可持续发展的一种化学思想和方法。
其内涵主要包括:避免有害物质的使用,减少废弃物的产生,降低使用能量和资源,促进循环利用,确保安全和健康。
其特点主要包括:关注环境和健康,节约资源和能源,推动创新和发展。
二、初中化学教学的特点和要求初中化学教学是在学生初步接触化学科学的阶段,其特点主要包括:化学基础知识的重要性,实验操作能力的培养,学科学方法的训练,环保意识和科学素养的培养。
其要求主要包括:重点突出基础知识的学习,注重实验探究的展开,培养学生的创新意识和实践能力,关注环保意识和可持续发展观念。
三、绿色化学思想在初中化学教学中的应用观察1. 引导学生了解绿色化学思想的内涵和特点在教学中,可以通过案例分析、实验探究、多媒体资源等方式,引导学生了解绿色化学思想的内涵和特点,使其从感性认识逐步转向理性认识,形成对绿色化学思想的初步认识和认同。
2. 强化学生的环保意识和节约观念在教学中,可以通过讲解案例、引导讨论、开展实践活动等方式,强化学生的环保意识和节约观念,使其在学习化学的过程中,能够时刻关注环境保护和资源利用的重要性,养成良好的生态意识和消费习惯。
3. 设计绿色实验,培养学生创新能力在教学中,可以通过开展绿色实验、设计环保项目等方式,培养学生的创新能力,使其在实践中体验绿色化学思想的魅力,主动参与环保行动,增强环保实践能力和社会责任感。
简述绿色化学的定义与特点《简述绿色化学的定义与特点》嘿,朋友们!今天咱们来聊聊绿色化学这个超有趣又特别重要的事儿。
首先呢,啥叫绿色化学?简单地说呀,绿色化学就像是化学界里的“环保小卫士”。
它的定义核心就在于从源头开始预防污染,而不是等污染产生了再去治理。
就好比咱们平时打扫房间,如果绿色化学是主人的话,它就不会让垃圾到处乱扔,而是从一开始就规划好东西怎么放,让这个“房间”——也就是化学的各个反应过程和产品制造啥的,保持干净整洁呢。
说到绿色化学的特点啊,可太有意思了。
第一个特点呢,就是原子经济性。
这就像咱们去超市买东西一样,最好是花一份钱能把所有需要的东西都带回家,别浪费。
在绿色化学中,原子经济性就是在化学反应里,要让参加反应的原子都尽可能多地变成我们想要的产品,而不是变成那些没用的废弃物在那占地方。
比如说,普通的反应就像做饭时切菜,好多边角料都扔掉了,而绿色化学就是把这些边角料也巧妙地用到新菜里,不造成太大的浪费。
再来说它的另一个特点,原料的绿色化。
这个就好比咱们做美味佳肴,当然要用新鲜、天然、没有污染的食材啦。
绿色化学的原料首选那些可再生、无毒无害的,像如果可以从植物里提取原料,就别整那些又危险又污染大的化学合成原料。
比如说,能用植物纤维做点啥就不用那些会释放有害气体的塑料原料。
还有哦,绿色化学强调反应的温和性。
这就类似我们人和人交往,要温和有礼貌,别大呼小叫的,化学反应也是这样。
不用特别极端的高温、高压或者剧烈的条件来反应,一来呢,这不得安全多了?就像是在正常的室温下,平缓地让反应进行,而不是像制造炸药似的,又是高温又是强压,随时可能爆炸,多吓人呀。
再说了,温和的反应条件还节约能源呢。
这就好比咱们平时走路,轻轻地迈步总是比大力跺脚要省力气得多。
而且呀,绿色化学还特别注重产品的环保性。
做出来的东西得是对环境友好的,不能本身就像个“小恶魔”,释放毒气,又不容易降解等。
比如说现在推崇的那些可降解的塑料产品,就是绿色化学在产品环保性方面的成果呀,不像以前那些传统塑料,几百年都分解不了,就一直那么在土地里、海洋里作恶。
绿色化学的理念一、绿色化学的概念绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,反应物的原子全部转化为期望的最终产物。
二、绿色化学的主要理念1. 预防污染- 传统化学注重在污染产生后进行治理,而绿色化学强调在化学反应和化学工艺过程中就预防污染的产生。
例如,在化工生产中,选择合适的反应原料、反应条件和反应路线,避免或减少副产物和废弃物的生成。
例如,在合成某种有机化合物时,如果有多种合成路线可供选择,应优先选择那些原子利用率高、产生废弃物少的路线。
2. 原子经济性- 原子经济性概念是绿色化学的核心内容之一。
原子经济性是指反应物中的原子有多少进入了产物中。
理想的原子经济性反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废弃物。
例如,加成反应一般具有较高的原子经济性,如乙烯与溴的加成反应CH_2 = CH_2+Br_2→CH_2BrCH_2Br,反应物的原子全部转化为产物。
而传统的以苯为原料生产苯胺的反应,经过多步反应,原子利用率低,产生大量废弃物。
3. 使用安全的反应物和反应条件- 在绿色化学中,尽量选择无毒或低毒的反应物。
例如,在涂料生产中,传统的有机溶剂型涂料含有大量挥发性有机化合物(VOCs),对环境和人体健康有害。
现在越来越多地采用水性涂料,其以水为溶剂,大大减少了对环境的污染和对人体健康的危害。
- 反应条件也应尽可能温和。
高温、高压、强酸碱等苛刻的反应条件不仅对设备要求高,而且容易产生安全隐患并造成环境污染。
例如,一些酶催化反应在常温常压下就能进行,且具有很高的选择性,是绿色化学中理想的反应类型。
4. 设计安全化学品- 设计出对人类健康和环境危害小的化学品。
例如,在农药研发方面,传统的有机氯农药如DDT,虽然在防治害虫方面有一定效果,但由于其化学性质稳定,在环境中难以降解,会通过食物链富集,对生态环境和人类健康造成严重危害。
浅谈“绿色”化学生活摘要:随着科学技术的发展,人类社会的进步,很多的物质经过化学变化而转化为人类有用的产品,而世界上化学工产品已达到7万多种,化学品极大地丰富了人类的物质生活也提高了生活质量,绿色化学的应用也越来越广泛了,我们更加的重视绿色化学生活来拯救社会生活污染的问题。
关键词:绿色化学化学品绿色化学生活一、“绿色化学”的内涵“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。
在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%(原子经济性)。
原子的利用率越高,意味着生产过程中废物的排放量越少,对环境的影响也越小。
二、化学与人们的衣、食、住、行(1)化学与人们的着装1.1化学在服装的使用生活中服装的种类多种多样,服装的各个方面都离不开化学。
服装材料有天然纤维、人造纤维、合成纤维、异形纤维、复合纤维等。
其中,天然纤维又包括植物纤维(如棉、麻等)和动物纤维(如羊毛、丝等)。
而其它的纤维都是通过人工合成的方法而制得的。
服装的染料按性能分类有直接染料、酸性染料、还原染料、阳离子染料、缩聚染料,按化学结构分类可分为:偶氮、蒽醌、硝基等染料。
服装的洗涤液的主要成分是表面活性剂,它是分子结构中含有亲水基和亲油基两部分的有机化合物。
1.2服装污染的主要来源及危害为提高服装质量、降低生产成本、简化工艺过程,在服装加工生产过程中用到纺丝、纺纱、印染等各种染料和染整助剂,但服装面料的安全也容易被忽视,对人体健康造成危害。
服装的染料绝大多数是从煤焦油中提取的芳香胺中合成的,芳香胺类染料具有明显的致癌性。
有害染料可通过服装等纺织品、防护品沾染到消费者的皮肤上或进入体内,特别是那些喜欢咬嚼衣服的婴幼儿更是容易随唾液将有害染料吞入体内。
这些芳香胺类偶氨染料进入人体肠道后,在细菌和酶的作用下极易还原或分解,进而转化为具有致癌的化合物。
为了防蛀、防霉一般还要使用杀虫剂和消毒剂。
它所含的各种重金属络合物有可能影响人们身体健康。
浅谈绿色化学摘要化学给人类带来巨大的贡献同时也给全球环境带来了十大问题。
大气污染;臭氧层破坏;全球变暖;海洋污染;淡水资源污染;生物多样性减少;环境公害;有毒化学和危险废物;土地退化和沙漠化;森林锐减。
其中前八项都是直接或间接与化工生产、化学物质污染有关,后两项也有间接关系。
我们急需一个方法来解决上述问题,毫无疑问,绿色化学是解决这些问题的最佳选择。
本文将阐述绿色化学的基本原则,研究内容和特点,基本方法等内容,帮助我们更好的认识绿色化学,更好的保护我们赖以生存的家园。
关键字绿色化学生态文明1 绿色化学的含义绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学[1-4,6,7,9]。
绿色化学即是用化学的技术和方法去消灭或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用,同时也要在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物和产品。
绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物。
从科学观点看,绿色化学是化学科学基础内容的更新;从环境观点看,它是从源头上消除污染;从经济观点看,它合理利用资源和能源,降低生产成本,符合经济可持续发展的要求[1,2,7]。
绿色化学具有丰富的内涵,并与生物学、物理学、计算机科学、材料科学和地学等学科有密切的联系,绿色化学的实施,需要这些学科的知识做基础。
而绿色化学的发展也将带动这些学科的发展,将成为21世纪化学发展的主流。
从传统化学向绿色化学的转变,可视为化学从“粗放型”向“集约型”的转变。
绿色化学是用化学预防污染,是进入成熟期的使人类和环境协调发展的更高层次的化学[4]。
2 绿色化学的原则绿色化学是近十几年才产生和发展起来的,它涉及化学的有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。
R.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12项原则:1、防止废物的生成比其生成后再处理更好;2、设计合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入产品之中;3、设计合成方法时,只要可能,不论原料、中间产物和最终产品,均应对人体健康和环境无毒、无害(包括极小毒性和无毒);4、化工产品设计时,必须使其具有高效的功能,同时也要减少其毒性;5、应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂,如不可避免,也要选用无毒无害的助剂;6、合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响,应设法降低能耗,最好采用在常温常压下的合成方法;7、在技术可行和经济合理的前提下,采用可再生资源代替消耗性资源;8、在可能的条件下,尽量不用不必要的衍生物,如限制性基团、保护/去保护作用、临时调变物理/化学工艺;9、合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学计量助剂更优越;10、化工产品要设计成在其使用功能终结后,它不会永存于环境中,要能分解成可降解的无产物;11、进一步发展分析方法,对危险物质在生成前实行在线监测和控制;12、要选择化学生产过程的物质使化学意外事故(包括渗透、爆炸、火灾等)的危险性降低到最小程度;这12条原则目前为国际化学界所公认,它也反映了近年来在绿色化学领域中所开展的多方面的研究工作内容,同时也指明了未来发展绿色化学的方向[1-3,5-9]。
3 绿色化学的研究内容和特点绿色化学是运用现代科学技术的原理和方法来减少或消除化学品的设计、生产和应用中有害物质的使用与产生,使所研究开发的化学产品和过程更加环境友好。
如何从源头上防止污染,从根本上减少或消除污染,实现零排放,提高“原子经济性”,这是绿色化学研究的首要目标。
因此,绿色化学的研究内容主要有:①改革现有工艺过程,实现清洁生产;②清洁合成,减少废物排放,目标是“零排放”;③安全化学品和绿色新材料的设计;④提高原材料和能源的利用率,大量使用可再生资源;⑤生物技术和生物质的应用;⑥新的分离技术;⑦评价环境效果的方法学和工具;⑧用绿色化学改革社会生活[5]。
绿色化学的特点是:绿色化学与传统化学的不同之处在于前者更多地考虑社会的可持续发展,促进人和自然关系的协调。
绿色化学与传统化学的另一重要不同之处是,绿色化学的研究以系统科学方法为基础,综合考虑与环境的关系。
绿色化学所关注的不仅是产品本身的小体系,而是从一个大的角度关注包括环境在内的大的封闭系统。
绿色化学与环境化学的不同之处在于前者是研究与环境友好的化学反应与技术,特别是新的催化技术、生物技术、膜技术、清洁合成技术等。
而环境化学则是研究影响环境的化学问题。
绿色化学与环境治理的不同之处在于前者是从源头阻止污染的生成,即污染预防;环境治理则是对已被污染的环境进行治理,即末端治理。
在某种意义上说,绿色化学是对化学工业乃至整个现代工业的革命[4,5]。
4 绿色化学的基本方法受到来自社会、技术、经济、环境、政治等多方面的推动力,根据Crystal Faraday 协会在2004 年提出的路线图中给出的8 个技术领域,即绿色产品设计、原料、反应、催化、溶剂、工艺改进、分离技术和实现技术。
在此基础上,作者提出了绿色化工产品设计、原料绿色化及新型原料平台、新型反应技术、催化剂制备的绿色化和新型催化技术、溶剂的绿色化及绿色溶剂、新型反应器及过程强化与耦合技术、新型分离技术、绿色化工过程系统集成、计算化学与绿色化学化工结合等9 个方面绿色化学和化工的发展趋势。
4.1 绿色化工产品设计绿色化工产品设计要求对环境的影响最小化,这包括设计过程中的生命周期分析和循环回收、回用设计等。
如果一个产品本身对环境有害,仅仅降低其成本和改进其生产工艺对环境的影响是不够的,化学工业需要思考更多的是产品全生命周期中的成本和收益,特别是要考虑社会和环境的成本。
在绿色化工产品设计时,要遵循全生命周期设计、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进行绿色化工产品的设计等原则[1,8]。
4.2 原料的绿色化及新型原料平台原料在化工产品的合成中极其重要,它影响了化工产品的制造、加工、生产和使用等过程。
选择原料时,应尽量使用对人体和环境无害的材料,避免使用枯竭或稀有的材料,尽量采用可回收再生原材料,采用易于提取、可循环利用的原材料,使用环境可降解的原材料。
另外,用于合成的传统原料的绿色化也得到广泛的研究。
在传统化工生产中,经常要使用到有毒、有刺激并对生态不利的用于合成的原料,对于这些原料的绿色化是提升化工工艺和技术绿色程度的重要手段[1,2,8]。
4.3 新型反应技术迄今为止,化学家构筑了大量的化学反应,已有十几年没有新的人名反应出现,因此仅从化学反应本身开发新的反应已经难上加难。
从绿色角度来看,由于很多传统有机合成反应用到有毒试剂和溶剂,这些有毒试剂和溶剂的绿色替代物的开发给这些传统反应的重新构筑提供了机遇。
另外反应与生物技术、分离技术、纳米技术等的结合使得开发新型反应路径仍有空间[8]。
4.4 催化剂制备的绿色化和新型催化技术催化剂在实现化工工艺与技术的绿色化方面举足轻重。
无论是改造催化剂,还是使用绿色原料和绿色溶剂等,均涉及到催化剂。
高效无害催化剂的设计和使用成为绿色化学研究的重要内容,选择性对于催化剂的评价和绿色程度的评价来说尤为重要,选择性的提高可开辟化学新领域,减少能量消耗和废物产生量。
目前有关绿色化学的研究中有相当的数量是应用新型催化剂对原有的化学反应过程进行绿色化改进,如均相催化剂的高效性、固相催化剂的易回收和反复使用等[1,2,8]。
4.5 溶剂的绿色化及绿色溶剂大量的与化学品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。
采用无毒无害的溶剂,代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向,在新工艺过程需要限制这些溶剂的使用,最好不用,或用环境友好的代替物替代环境不友好的溶剂。
对溶剂实现闭环循环,是解决溶剂对人类和环境影响的最终解决方法。
另外超临界流体和离子液体与生物催化的结合、水作为溶剂和无溶剂系统均是目前研究者关注的焦点[1,2,8]。
4.6 新型反应器及过程强化与耦合技术为了实现绿色化工技术,许多工艺的改进,如反应器的设计、单元过程的耦合强化,成为这些技术得以实现的基础,可极大地提高原子效率并降低能耗。
各种耦合技术对于化工技术开发的成功及工业化具有特别重要的作用。
反应与反应的耦合毫无疑可以大大简化操作过程[8]。
4.7 新型分离技术在美国各种分离过程耗费了工业所消耗能源总量的6%,它们占工厂花费的70%,因此研究新型分离技术对于国民经济来说非常重要。
分离追求的目标是节省能源、减少废物、避免废物盐的产生、减少循环、避免或减少有机溶剂的使用等。
目前超临界流体萃取、分子蒸馏以及膜的使用以及生物分子和大分子的分离是研究的焦点[1,8]。
4.8 绿色化工过程系统集成可持续发展给传统的过程系统工程提出了新的挑战,为此,必须研究绿色过程系统集成的理论及方法。
作为过程工业中的重要组成⎯⎯化学工业,绿色化工过程系统集成涉及的是一个“化学供应链”的问题,涵盖从分子→聚集体→颗粒→界面→单元→过程→工厂→工业园的全过程,主要研究与“化学供应链”相关的过程工程或产品工程的创造、模拟、优化、分析、合成/集成、设计和控制等问题,并将环境、健康和安全对过程或产品的影响作为约束条件或目标函数嵌入模型中,以多目标、多变量、非线性为重要特征,以全系统的经济、环境和资源的协调最优为最终目标[8]。
4.9 计算化学与绿色化学化工结合模拟化学的数值运算与计算机化学的逻辑运算结合起来进行“分子的理性设计”,将是21 世纪化学的特色之一。
完全顺应目前倍受化学界重视和倡导的绿色化学的思想,使化学成为与生态环境协调发展的、更高境界的化学。
在进行绿色化工工艺和技术的过程中,借助于量子化学计算的结果,可以更为精确地选择底物分子、催化剂、溶剂以及反应途径,这样可使用尽可能少的实验达到预期目标,大大减少了实验次数,从而在研发阶段从根本上减少了原料的消耗,使得对环境污染的排放也相应减少,大大提高研究效率。
模拟是绿色化工技术开发的重要工具,它是在计算机上快速建立试验模型,具有比实验室和工厂成本低和快速的特点。
随着计算机的不断进步及其应用越来越广泛,研究原料、反应器设计、过程开发、经济和商业模型模拟等复杂问题的解决将成为可能。
以后对绿色化工技术的成功应用,将需要开发更多的对原料、生产过程和商业过程集成的计算方法[8]。
5 展望目前世界各国无论是作为发达国家的美国,还是作为发展中国家的中国,都对绿色化学相当重视,在这方面做了大量的工作,并取得了瞩目的成就。
因为地球的生态环境、农业环境、大气环境等已经被人类污染、破坏到了一个相当严重的地步,人类正面临有史以来最严重的环境危机。
人口急剧增加,资源消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐年减少,人口与资源、环境的矛盾越来越尖锐,保护环境、减少污染已到了刻不容缓的地步,地球用了几十亿年形成的适宜人类及整个生物界生存的生态环境、大气结构已被人类破坏的千疮百孔。