环境化学南开大学孙红文博导市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-1第八章 绿色化学基本原理和应用 Chapter 8.Fundamental Principles and Applications of Green Chemistry第1页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-2内容提要及关键点要求内容提要及关键点要求 本章介绍一个颇具生命力一门新兴交叉学科本章介绍一个颇具生命力一门新兴交叉学科绿色化绿色化学诞生和发展过程，讨论了绿色化学原理和应用。学诞生和发展过程，讨论了绿色化学原理和应用。学习中要充分了解和体会绿色化学主要学术意义和实用学习中要充分了解和体会绿色化学主要学术意义和实用价值；掌握绿色化学价值；掌握绿色化学1212条原理及其与绿色工程和工业生态学条原理及其与绿色工程和工业生态学原理相互联络；明确绿色化学主要研究方向，并从经典应用原理相互联络；明确绿色化学主要研究方向，并从经典应用实例中学习灵活利用绿色化学原理处理实际问题学术思绪，实例中学习灵活利用绿色化学原理处理实际问题学术思绪，认识绿色化学在保护生态环境、促进可连续发展战略方针落认识绿色化学在保护生态环境、促进可连续发展战略方针落实方面巨大作用。实方面巨大作用。第2页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-3第一节 绿色化学诞生和发展简史8.1 Emergence and Development of Green Chemistry一、一、绿色化学定义绿色化学定义 Definition of Green Chemistry二、二、关于绿色化学发展史介绍关于绿色化学发展史介绍 Introduction of Development of Green Chemistry第3页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-4一、绿色化学定义一、绿色化学定义一、绿色化学定义一、绿色化学定义 Definition of Green ChemistryDefinition of Green Chemistryn n在生态环境保护领域，20世纪末到二十一世纪初，工业和经济发达国家相继采取措施，使其工作重心从污染治理转向污染预防。n n长久以来，化学品开发、生产和应用为人类社会进步作出了不可磨灭巨大贡献，然而，许多事实表明有害化学品负面影响已给生态环境乃至人类健康造成现实或潜在巨大威胁。第4页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-5n n化学污染物问题只靠化学污染物问题只靠化学污染物问题只靠化学污染物问题只靠“点水止沸点水止沸点水止沸点水止沸”式治理是不行，式治理是不行，式治理是不行，式治理是不行，必须从化学品设计，生产过程着手进行必须从化学品设计，生产过程着手进行必须从化学品设计，生产过程着手进行必须从化学品设计，生产过程着手进行“釜底抽薪釜底抽薪釜底抽薪釜底抽薪”式革新来消除产生负面效应根源。式革新来消除产生负面效应根源。式革新来消除产生负面效应根源。式革新来消除产生负面效应根源。n n根本有力办法是把化学改革成可连续发展学科，为根本有力办法是把化学改革成可连续发展学科，为根本有力办法是把化学改革成可连续发展学科，为根本有力办法是把化学改革成可连续发展学科，为满足此种迫切需要，就产生了满足此种迫切需要，就产生了满足此种迫切需要，就产生了满足此种迫切需要，就产生了“绿色化学绿色化学绿色化学绿色化学”这一崭这一崭这一崭这一崭新学科。新学科。新学科。新学科。第5页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-6定义定义定义定义 绿绿绿绿色色色色化化化化学学学学（Green Green ChemistryChemistry），也也也也可可可可叫叫叫叫作作作作可可可可连连连连续续续续化化化化学学学学（Sustainable Sustainable Sustainable Sustainable ChemistryChemistryChemistryChemistry），它它它它是是是是一一一一个个个个概概概概括括括括性性性性概概概概念念念念：“化化化化学学学学是是是是一一一一个个个个给给给给予予予予能能能能力力力力或或或或可可可可操操操操作作作作科科科科学学学学，利利利利用用用用它它它它可可可可使使使使经经经经济济济济和和和和环环环环境境境境发发发发展展展展协协协协调调调调地地地地进进进进行行行行。”（Chemistry Chemistry is is an an enabling enabling science science that that will will allow allow economic economic progress progress and and environmental progress to proceed in harmonyenvironmental progress to proceed in harmony）。）。）。）。按按按按照照照照定定定定义义义义，绿绿绿绿色色色色化化化化学学学学就就就就是是是是研研研研究究究究利利利利用用用用一一一一套套套套原原原原理理理理在在在在化化化化学学学学产产产产品品品品设设设设计计计计、开开开开发发发发和和和和加加加加工工工工生生生生产产产产等等等等过过过过程程程程中中中中都都都都应应应应降降降降低低低低或或或或消消消消除除除除使使使使用用用用或或或或产生对人类健康和环境有害物质科学。产生对人类健康和环境有害物质科学。产生对人类健康和环境有害物质科学。产生对人类健康和环境有害物质科学。第6页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-7Green chemistry is the sustainable practice of chemical science and manufacturing within a framework of industrial ecology in a manner that is sustainable,safe,and non-polluting,consuming minimum amounts of energy and material resources while producing virtually no wastes.FromGreenChemistry&theTenCommandmentsofsustainability,2nded.ManahanSE.ChemCharResearch,Inc.9.第7页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-8Economic:At a high level of sophistication,green chemistry normally costs less in conventional economic terms(as well as environmental costs)than chemistry as it is traditionally practicedMaterials:By efficiently using materials,maximum recycling,and minimum use of virgin raw materials,green chemistry is sustainable with respect to materialsWaste:By reducing insofar as possible,or even totally eliminating their production,green chemistry is sustainable with respect to wastesGreen ChemistryGreen Chemistry“Sustainable”Sustainable”从从从从三方面三方面三方面三方面表达：表达：表达：表达：第8页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-9D D19871987年年联联合合国国提提出出关关于于“Our Our Common Common FutureFuture”汇汇报报，率率先先提提出出了了可可连连续续发发展展概概念念。随随之之，19921992年年在在巴巴西西里里约约举举行行联联合合国国环环境境与与发发展展大大会会上上受受到到百百余余国国家家元元首首一一致致必必定定。这这意意味味着着工工业业增增加加、经经济济发发展展必必须须既既符符合合当当代代社社会会需要并能为人类后代保护资源和环境。需要并能为人类后代保护资源和环境。D D19901990年年美美国国经经过过了了着着眼眼污污染染预预防防第第一一个个环环境境法法规规污污染防治法（染防治法（pollution prevention act of 1990pollution prevention act of 1990）。）。有一些主要事件促使了绿色化学诞生:第9页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-10第一节 绿色化学诞生和发展简史8.1 Emergence and Development of Green Chemistry一、一、绿色化学定义绿色化学定义 Definition of Green Chemistry二、二、关于绿色化学发展史介绍关于绿色化学发展史介绍 Introduction of Development of Green Chemistry第10页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-11 美国美国EPA于于1991年开始了绿色化学规划，当初在该局年开始了绿色化学规划，当初在该局污染预防和毒物办公室工作污染预防和毒物办公室工作Anastas 博士提出了绿色化学博士提出了绿色化学名词创意名词创意。已谢世已谢世Hancock 博士在其担任美国国家科学基金会化学博士在其担任美国国家科学基金会化学部主任期间与部主任期间与USEPA合作资助支持开展环境友好化学领域研合作资助支持开展环境友好化学领域研究工作。他强调化学家和化学学科不但在处理已存在环境问究工作。他强调化学家和化学学科不但在处理已存在环境问题中起作用，而且要在题中起作用，而且要在防治未来产生环境问题防治未来产生环境问题方面起更主要方面起更主要作用。作用。12二、关于绿色化学发展史介绍二、关于绿色化学发展史介绍 Introduction of Development of Green Chemistry第11页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-121994年8月美国化学学会（ACS）举行208th全国年会时，其环境化学分会主题命名为“为环境而设计：二十一世纪环境范例”，分组会主题包括：为环境设计化学合成和过程；在社区和工业中设计化学品安全性；有关决策设计信息工具和数据库；清洁生产国际展望；设计安全化学品；环境友好生产过程方法和案例；在二十一世纪中设计无铅儿童用品等。实际上，此次会议就是首次以绿色化学为主题国际学术研讨会。3第12页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-13 随即随即USEPA、学术界、工业界与相关政府部门协作，、学术界、工业界与相关政府部门协作，提出要以化学为基础开发新污染预防技术并提议设置提出要以化学为基础开发新污染预防技术并提议设置总统总统绿色化学挑战奖绿色化学挑战奖加以勉励。经当届美国总统加以勉励。经当届美国总统Clinton同意，同意，于于1995年设置了此种特殊奖励，要求每年于华盛顿举行绿年设置了此种特殊奖励，要求每年于华盛顿举行绿色化学与工程学术年会之际颁发一次。色化学与工程学术年会之际颁发一次。4第13页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-14 很快很快Anastas 博士和麻省大学博士和麻省大学Warner教授共同提出了教授共同提出了绿色化学绿色化学12条原理条原理，为该学科发展奠定了理论基础。，为该学科发展奠定了理论基础。1998年出版了首部专著年出版了首部专著绿色化学：理论和实践绿色化学：理论和实践。1997年建立了年建立了全球第一个绿色化学研究院全球第一个绿色化学研究院（green chemistry institute,GCI）56 1999年初，英国皇家化学会创办了年初，英国皇家化学会创办了国际性学术刊物国际性学术刊物“Green Chemistry”。7第14页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-15 同时，相关绿色化学同时，相关绿色化学教育工作教育工作也取得显著效果。如也取得显著效果。如USEPA与与ACS 协议，共同设计、发放教材，提供大学和独协议，共同设计、发放教材，提供大学和独立学院使用。意大利化学和环境科学校际联合体举行了绿色立学院使用。意大利化学和环境科学校际联合体举行了绿色化学国际硕士暑期学校。化学国际硕士暑期学校。ACS还邀请几所高校教师负责创办了绿色化学试验活动。如今在美国、英国、澳大利亚等国，不少高校都开设了绿色化学课程。美国麻省大学已培养出了绿色化学专业博士生。89第15页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-16我国也非常关注这一极富生命力新兴学科并开展了我国也非常关注这一极富生命力新兴学科并开展了不少工作不少工作 ：1995年中国科学院化学部院士们提出以“绿色化学与技术推进化工生产可持续发展途径”作为重要科研选题。1997年举办了以“可持续发展问题对科学挑战绿色化学”为主题香山科学会议。1999年底又在北京九华山庄举行了以“绿色化学基本科学问题”为主题二十一世纪核心科学问题论坛。1第16页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-17 与此同时，国家科技部将一些以绿色化学技术为关键内容申请课题列入国家重大项目。21998年以来分别在合肥、成都、广州和济南等地先后举行了几次绿色化学国际学术讨论会。3第17页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-18 中共中央关于制订国民经济和社会发展第十一个五年中共中央关于制订国民经济和社会发展第十一个五年规划提议规划提议中强调了要全方面落实落实科学发展观，要加紧中强调了要全方面落实落实科学发展观，要加紧建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济，加建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济，加大环境保护力度，切实保护好自然生态，认真处理影响经济大环境保护力度，切实保护好自然生态，认真处理影响经济社会发展尤其是严重危害人民健康突出环境问题，绿色化学社会发展尤其是严重危害人民健康突出环境问题，绿色化学教育和研究完全符合主要要求精神。教育和研究完全符合主要要求精神。4第18页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-19第二节 绿色化学基本原理 8.2 Fundamental Principles of Green Chemistry一、绿色化学一、绿色化学1212条基本原理条基本原理 Twelve Fundamental Principles of Green Chemistry二、绿色化学与绿色工程二、绿色化学与绿色工程 Green Chemistry and Green Engineering 三、工业生态学原理三、工业生态学原理 Principles of Industrial Ecology第19页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-20一、绿色化学一、绿色化学1212条基本原理条基本原理 Twelve Fundamental Principles of Green Twelve Fundamental Principles of Green ChemistryChemistry（1）预防（）预防（Prevention）。预防产生废物比在它）。预防产生废物比在它产生后再处理或去除更加好。产生后再处理或去除更加好。（2）原子经济性（）原子经济性（Atom Economy）。设计合成）。设计合成方法时，应尽可能使用于生产加工过程材料都方法时，应尽可能使用于生产加工过程材料都进入最终产品中。进入最终产品中。第20页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-21一、绿色化学一、绿色化学1212条基本原理条基本原理 （3）无害（或少害）化学合成（）无害（或少害）化学合成（Less Hazardous Chemsyntheses）。所设计合成方法应该使用和产）。所设计合成方法应该使用和产生对人类健康和环境毒性很小或没有毒性物质。生对人类健康和环境毒性很小或没有毒性物质。（4）设计无危险化学品（）设计无危险化学品（Design Safer Chemicals）。）。化学产品应该设计为能够有效地显示所期望功效而化学产品应该设计为能够有效地显示所期望功效而毒性最小。毒性最小。第21页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-22一、绿色化学一、绿色化学1212条基本原理条基本原理 （5）安全溶剂和助剂（）安全溶剂和助剂（Safer Solvents and Auxiliaries）。所使用辅助物质包含溶剂、分离试剂、）。所使用辅助物质包含溶剂、分离试剂、和其它物品当使用时都应是无害。和其它物品当使用时都应是无害。（6）设计要讲求能效（）设计要讲求能效（Design for Energy Efficiency）。）。化学加工过程能源要求应该考虑它们环境和经济影响化学加工过程能源要求应该考虑它们环境和经济影响并应尽可能节约。假如可能，合成方法应在室温和常并应尽可能节约。假如可能，合成方法应在室温和常压下进行。压下进行。第22页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-23一、绿色化学一、绿色化学1212条基本原理条基本原理（7 7）使用可再生原料（）使用可再生原料（Use Renewable FeedstocksUse Renewable Feedstocks）。）。当技术和经济上可行，原料和加工厂粗料都应可再当技术和经济上可行，原料和加工厂粗料都应可再生。生。（8 8）降低衍生物（）降低衍生物（Reduce DerivativesReduce Derivatives）。假如可能，）。假如可能，尽可能降低和防止利用衍生化反应。因为，此种步尽可能降低和防止利用衍生化反应。因为，此种步骤需要添加额外试剂而且可能产生废弃物。骤需要添加额外试剂而且可能产生废弃物。第23页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-24一、绿色化学一、绿色化学1212条基本原理条基本原理（9）催化作用（）催化作用（Catalysis）。采取含有高选择性催化剂比化）。采取含有高选择性催化剂比化学计量学助剂优越得多。学计量学助剂优越得多。（10）设计要考虑降解（）设计要考虑降解（Design for Degradation）。设计化）。设计化学产品应使它们在功效终了时，分解为无害降解产物并不学产品应使它们在功效终了时，分解为无害降解产物并不在环境中长久存在。在环境中长久存在。（11）为了预防污染进行实时分析（）为了预防污染进行实时分析（Real-Time Analysis for Pollution Prevention）。需要深入开发新分析方法，使其）。需要深入开发新分析方法，使其可进行实时生产过程监测并在有害物质形成之前给予控制。可进行实时生产过程监测并在有害物质形成之前给予控制。第24页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-25一、绿色化学一、绿色化学1212条基本原理条基本原理（12）预防事故发生固有安全化学（）预防事故发生固有安全化学（Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention）。在化学过程中使）。在化学过程中使用物质和物质形态选择，应使其尽可能地降低发生化学事故用物质和物质形态选择，应使其尽可能地降低发生化学事故潜在可能性，包含释放、爆炸以及着火等事故潜在可能性。潜在可能性，包含释放、爆炸以及着火等事故潜在可能性。12条原理实质上最关键条原理实质上最关键关键精神关键精神就是在化就是在化学品创造、应用乃至报废整个过程中做到少废、学品创造、应用乃至报废整个过程中做到少废、无废和无毒、无害。无废和无毒、无害。第25页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-26获取原料并将其转化为有用产品三个主要步骤。获取原料并将其转化为有用产品三个主要步骤。每个步骤均含有环境影响并能从绿色化学原理应用中受益。每个步骤均含有环境影响并能从绿色化学原理应用中受益。每个步骤均含有环境影响并能从绿色化学原理应用中受益。每个步骤均含有环境影响并能从绿色化学原理应用中受益。源源(寿命、方法和寿命、方法和提取环境影响提取环境影响)从废物或副产物中从废物或副产物中分离出分离出欲欲得到成份得到成份将单一原料将单一原料转化为欲得到产品转化为欲得到产品副产物和环境影响副产物和环境影响Fundamentals of Environmental Chemistry.ManahanSE.第26页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-27 仅就与这仅就与这1212条原理相关几个主条原理相关几个主要方面作些讨论：要方面作些讨论：1.非传统原材料非传统原材料 原材料选择在绿色化学决议过程中是很主要。过去在原材料选择在绿色化学决议过程中是很主要。过去在人工合成有机化学品中，绝大多数是从石化原料制备。人工合成有机化学品中，绝大多数是从石化原料制备。原油精炼要消耗大量能源，在使原油转化为有用化学品原油精炼要消耗大量能源，在使原油转化为有用化学品方法中，要经过氧化、加氧或类似过程。化学品生产中方法中，要经过氧化、加氧或类似过程。化学品生产中污染环境主要步骤之一即为此氧化过程。污染环境主要步骤之一即为此氧化过程。第27页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-28 仅就与这仅就与这1212条原理相关几个主条原理相关几个主要方面作些讨论：要方面作些讨论：化学合成工业如采取生物质（化学合成工业如采取生物质（biomass）代替石油作）代替石油作原料，即可节约石油这类不可再生资源，而且因为生物质原料，即可节约石油这类不可再生资源，而且因为生物质中都含有一定量氧，能够防止或降低以石油作原料时需要中都含有一定量氧，能够防止或降低以石油作原料时需要使用有毒试剂烃类加氧反应带来环境污染问题。使用有毒试剂烃类加氧反应带来环境污染问题。探索和开发非传统可再生原材料是绿色化学另一主要探索和开发非传统可再生原材料是绿色化学另一主要内容。内容。第28页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-29 仅就与这仅就与这1212条原理相关几个主条原理相关几个主要方面作些讨论：要方面作些讨论：2.非传统溶剂非传统溶剂 在传统有机合成反应中有机溶剂是最惯用反应介质。在传统有机合成反应中有机溶剂是最惯用反应介质。然而大量使用有机溶剂会有不少负面影响，比如挥发至然而大量使用有机溶剂会有不少负面影响，比如挥发至空气中，在日光下可与氮氧化物反应生成空气中，在日光下可与氮氧化物反应生成O3，还可引发，还可引发光化学烟雾。各种惯用多氯化有机溶剂有毒且易燃易爆。光化学烟雾。各种惯用多氯化有机溶剂有毒且易燃易爆。所以，开发选择环境友好反应介质是绿色化学研究一个所以，开发选择环境友好反应介质是绿色化学研究一个主要方面。主要方面。当前日益增多用于合成化学非传统溶剂：当前日益增多用于合成化学非传统溶剂：超临界流体超临界流体 离子液体离子液体 水作为溶剂水作为溶剂 第29页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-30当前已开发替换溶剂当前已开发替换溶剂SolventSubstituteCharacteristic of substituteBenzene Toluene Much less toxic than benzene because of the presence of a meta-bolically oxidizable methyl substituent group;produces hippuric acid metaboliten-hexane2,5-DimethylhexaneLack toxicity characteristics of n-hexane,significantly higher boiling point may be a disadvantageGlycol ethers1-Methoxyl-2-propanolLess toxic than the glycol ethers,but still effective as a solventVarious organic solventsSupercritical fluid carbon dioxideWidely available,good solvent for organic solutes,readily removed by evaporation,non-polluting,except as a greenhouse gas if allowed to escapeFundamentalsofEnvironmentalChemistry.ManahanSE.第30页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-31(1)用于合成化学非传统溶剂：用于合成化学非传统溶剂：超临界流体超临界流体 (1)超临界流体（超临界流体（Supercritical Fluids,SCF）在超临界条件下一些物质物理化学性质介于气在超临界条件下一些物质物理化学性质介于气 体和液体之间，兼具两种状态特点。如含有与液体相近体和液体之间，兼具两种状态特点。如含有与液体相近 溶解能力和传热系数，同时含有与气体相近黏度系数和扩散系数。溶解能力和传热系数，同时含有与气体相近黏度系数和扩散系数。较为经典并已应用广泛一个较为经典并已应用广泛一个SCF即是超临界二氧化碳：即是超临界二氧化碳：SCCO2。CO2无毒、不可燃、相对不活泼、起源丰富、价廉。处于超临界状态无毒、不可燃、相对不活泼、起源丰富、价廉。处于超临界状态（临界温度（临界温度31.1，临界压力，临界压力7.38MPa）CO2可作为溶可作为溶 剂，改变温度和压力可使其密度和溶剂能力发生改变。剂，改变温度和压力可使其密度和溶剂能力发生改变。第31页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-32(2)(2)新型工业去除溶液新型工业去除溶液离子液体（离子液体（Ionic LiquidsIonic Liquids）出现）出现和酶催化贡献和酶催化贡献 2020世世纪纪末末出出现现了了可可广广泛泛应应用用于于无无机机、有有机机和和高高分分子子化化合合物物优优良良溶溶剂剂，即即在在室室温温下下是是液液体体状状态态离离子子液液体体（Ionic Ionic LiquidsLiquids）。经经典典离离子子液液体体实实际际是是盐盐类类，由由含含氮氮有有机机阳阳离离子子和和无无机机阴阴离离子子组组成成。它它们们轻轻易易回回收收，不不可可燃燃，没有可检测蒸气压没有可检测蒸气压，比如：，比如：(2)用于合成化学非传统溶剂：用于合成化学非传统溶剂：离子液体离子液体第32页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-33室温下为液体几个磷酸聚铵盐室温下为液体几个磷酸聚铵盐Polyammonium phosphates are liquids at room temperature(2)用于合成化学非传统溶剂：离子液体用于合成化学非传统溶剂：离子液体 第33页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-34n n最最最最近近近近研研研研究究究究表表表表明明明明，能能能能够够够够在在在在离离离离子子子子液液液液体体体体中中中中进进进进行行行行酶酶酶酶催催催催化化化化和和和和其其其其它它它它类类类类型生物转化反应。型生物转化反应。型生物转化反应。型生物转化反应。n n美国匹兹堡大学，荷兰代尔夫特技术大学，北爱尔兰贝美国匹兹堡大学，荷兰代尔夫特技术大学，北爱尔兰贝美国匹兹堡大学，荷兰代尔夫特技术大学，北爱尔兰贝美国匹兹堡大学，荷兰代尔夫特技术大学，北爱尔兰贝尔法斯特女王大学等校科学家几乎同时实现了在离子液尔法斯特女王大学等校科学家几乎同时实现了在离子液尔法斯特女王大学等校科学家几乎同时实现了在离子液尔法斯特女王大学等校科学家几乎同时实现了在离子液体介质中进行酶催化反应。体介质中进行酶催化反应。体介质中进行酶催化反应。体介质中进行酶催化反应。n n以匹兹堡大学以匹兹堡大学以匹兹堡大学以匹兹堡大学ErbeldingerErbeldinger博士研究组工作为例，他们在博士研究组工作为例，他们在博士研究组工作为例，他们在博士研究组工作为例，他们在室温下于离子液体中用酶催化反应合成了甜味素天门冬室温下于离子液体中用酶催化反应合成了甜味素天门冬室温下于离子液体中用酶催化反应合成了甜味素天门冬室温下于离子液体中用酶催化反应合成了甜味素天门冬酰苯丙氨酸甲酯酰苯丙氨酸甲酯酰苯丙氨酸甲酯酰苯丙氨酸甲酯 （阿斯巴甜）。（阿斯巴甜）。（阿斯巴甜）。（阿斯巴甜）。(2)用于合成化学非传统溶剂：离子液体用于合成化学非传统溶剂：离子液体 第34页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-35Carbobenzoxy-L-aspartate(苄酯基苄酯基-L-天冬氨酸盐）天冬氨酸盐）L-phenylalanine methyl esterL-苯基丙氨酸甲酯苯基丙氨酸甲酯Thermolysin嗜热菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶Ionic liquidProtecting groupS-Aspartame,S-天门冬酰苯丙氨酸甲酯天门冬酰苯丙氨酸甲酯95%产率产率(2)用于合成化学非传统溶剂：离子液体用于合成化学非传统溶剂：离子液体 第35页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-36n n当当当当前前前前已已已已开开开开发发发发出出出出来来来来一一一一些些些些离离离离子子子子液液液液体体体体，作作作作用用用用与与与与有有有有机机机机溶溶溶溶剂剂剂剂相相相相同同同同，已已已已可可可可溶溶溶溶解解解解广广广广泛泛泛泛有有有有机机机机分分分分子子子子，包包包包含含含含原原原原油油油油、墨墨墨墨汁汁汁汁、塑塑塑塑料料料料，甚甚甚甚至至至至DNADNA。它它它它可帮助工业合成，在可帮助工业合成，在可帮助工业合成，在可帮助工业合成，在300300条件下有良好热稳定性。条件下有良好热稳定性。条件下有良好热稳定性。条件下有良好热稳定性。n n离子液体可溶解不带电荷共价键分子，比如非极性苯可离子液体可溶解不带电荷共价键分子，比如非极性苯可离子液体可溶解不带电荷共价键分子，比如非极性苯可离子液体可溶解不带电荷共价键分子，比如非极性苯可50%50%（V/VV/V）溶于）溶于）溶于）溶于AlClAlCl4 4-为基础离子液体。从理论上向化学家为基础离子液体。从理论上向化学家为基础离子液体。从理论上向化学家为基础离子液体。从理论上向化学家“拇指规则拇指规则拇指规则拇指规则”即即即即“like dissolves like”like dissolves like”（相同相溶）提出了挑（相同相溶）提出了挑（相同相溶）提出了挑（相同相溶）提出了挑战！战！战！战！n n也可用离子液体从水体中也可用离子液体从水体中也可用离子液体从水体中也可用离子液体从水体中去除有毒重金属去除有毒重金属去除有毒重金属去除有毒重金属，如，如，如，如汞汞汞汞：(2)(2)用于合成化学非传统溶剂：离子液体用于合成化学非传统溶剂：离子液体 第36页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-37 Hg2+Ionic liquids:an industrial cleanup solution，Renner R.Environ.Sci.Technol.,35:410A第37页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-38n n超超超超临临临临界界界界水水水水（374374，218 218 atmatm），它它它它可可可可在在在在存存存存在在在在（或或或或不不不不存存存存在在在在）OO2 2和和和和催催催催化化化化剂剂剂剂情情情情况况况况下下下下，分分分分解解解解有有有有机机机机废废废废物物物物。当当当当被被被被分分分分解解解解化化化化合合合合物物物物含含含含有有有有氯氯氯氯时时时时可可可可能能能能会会会会产产产产生生生生腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀问问问问题题题题，最最最最好好好好用用用用钛钛钛钛质质质质反反反反应应应应器器器器。NaNa2 2COCO3 3可可可可减减减减轻轻轻轻腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀。利利利利用用用用此此此此系系系系统统统统在在在在380380可可可可将将将将样样样样品品品品中中中中PCBsPCBs含量从含量从含量从含量从20 mg/L20 mg/L减至小于减至小于减至小于减至小于0.5 g/L0.5 g/L。n n三氯乙烯、三氯乙烯、三氯乙烯、三氯乙烯、1,1,1-1,1,1-三氯乙烷和三氯乙酸可在三氯乙烷和三氯乙酸可在三氯乙烷和三氯乙酸可在三氯乙烷和三氯乙酸可在450450使用使用使用使用1.5%H1.5%H2 2OO2 2和和和和NaHCONaHCO3 3条件下以条件下以条件下以条件下以99.96%99.96%效率被分解。效率被分解。效率被分解。效率被分解。1atm=101.325 kPa1atm=101.325 kPa(3)(3)用于合成化学非传统溶剂：用于合成化学非传统溶剂：“水水”溶剂溶剂 第38页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-39n n水水水水临临临临界界界界温温温温度度度度为为为为374374，对对对对大大大大部部部部分分分分机机机机化化化化合合合合物物物物而而而而言言言言温温温温度度度度过过过过高高高高，然然然然而而而而在靠近此种温度下已成功地开拓了不少工作。在靠近此种温度下已成功地开拓了不少工作。在靠近此种温度下已成功地开拓了不少工作。在靠近此种温度下已成功地开拓了不少工作。n n在在在在300300时水极性和密度靠近于室温下丙酮性质。如时水极性和密度靠近于室温下丙酮性质。如时水极性和密度靠近于室温下丙酮性质。如时水极性和密度靠近于室温下丙酮性质。如:(3)(3)用于合成化学非传统溶剂：用于合成化学非传统溶剂：“水水”溶剂溶剂 第39页环境化学环境化学 第八章第八章 绿色化学的基本原理与应用绿色化学的基本原理与应用8-40 仅就与这仅就与这1212条原理相关几个主要方面作些讨论：