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绿色化工论文
摘 要 :建立绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点出发,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转向治本。为此,工业、农业、日常生活等采用无毒、无害并可循环使用的物料,化学反应....
关键词:绿色化工;节约能源;防止污染;治本
绿色化学是对环境更友善的化学,这种绿色意识是人类追求自然界完美的一种高级表现。绿色化学与环境保护是属于两个不同层次的概念。它不把人看成是自然的主宰者,而是看着自然界中普通的一员,追求的是人对自然的尊重以及人与自然和谐的关系。它和通常讲的“环保意识”不同。通常讲的环保意识带有明显的被动状态,带有明显强的功利目的。当我们谈到污染,污染给人类带来多少疾病,多大经济损失的时候,实际上还是把人放在与自然相对立的位置上,是在以人为中心的基点上来处理人与自然的关系,在这种思想的指导下,人们可以去治理和解决一些急迫的污染问题,但对于眼下不对人产生危害而仅危害自然的行为反应就不那么积极了。只有在以绿色意识为核心谈环保意识的时候,才会有正确持续的作用。绿色化学是当今国际上化学学科研究的前沿。绿色化学是用化学的技术和方法,从源头上减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物的科学。绿色化学的目标是不使用有毒、有害的物质,不生产废物,不处理废物。它和“末端治理”不同,是一门“从源头上阻止污染”的化学,又称环境无害化学。
1 化学所面临的挑战
1.1 化学的形象正在被与其交叉的学科的巨大成功所埋没
化学是一门中心科学,化学与生命、材料等八大朝阳科学有非常密切的联系,产生了许多重要的交叉学科,但化学作为中心学科的形象反而被其交叉学科的巨大成就所埋没。化学这门重要的中心科学(central science)反而被社会看作是伴娘科学(bridesmaid science)而不受重视。
1.2 化学正被各种各样的环境污染问题所困扰
化学的发展在不断促进人类进步的同时,在客观上使环境污染成为可能,但是起决定性的是人的因素,最终要靠人们的认识不断提升来解决这个问题。一些著名的环境事件多数与化学有关,诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化等;另一方面把所有的环境问题都归结为化学的原因,显然是不公平的,比如森林锐减、沙尘暴和煤的燃烧等。这当然与化学没有树立好自己的品牌有关系,在最早的化学工艺流程里面,根本没有把废气和废渣的处理纳入考虑范围,因此很多化学工艺都是会带来环境污染的。现在,有些人把化学和化工当成了污染源。人们开始厌恶化学,进而对化学产生了莫名其妙的恐惧心理,结果造成凡是有“人工添加剂”的食品都不受欢迎,有些化妆品厂家也反复强调本产品不含有任何“化学物质”。事实上,这些是对化学的偏见,监测、分析和治理环境的却恰恰是化学家。
2 绿色化工是应对挑战的必然
2.1绿色化工的概念
绿色化学是指利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中消除或减少有毒有害物质的使用和产生,设计研究没有或只有尽可能少的环境副作用、在技术上和经济上可行的产品和化学过程,是在始端实现污染预防的科学手段。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,是一门从源头上阻止污染的化学,符合经济可持续发展的要求。 绿色化学是化学家对传统化学反思的结果,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,从根本上治理环境污染的必由之路是大力发展绿色化学。绿色化学是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,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,绿色化学及其带来的产业革命20世纪90年代刚刚在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。
2.2 绿色化学的产生及其背景
随着人们环境意识的日益增强,波及全球的绿色革命正在兴起。1972年的斯德哥尔摩“联合国人类环境会议”,使环境问题引起世界各国的重视,保护自然环境、维护生态平衡是全人类的呼声;1992年的巴西里约热内卢“联合国环境与发展大会”,提出了解决环境问题的根本途径,走可持续发展之路成为世界各国的共识;2002年在约翰内斯堡召开的“联合国世界可持续发展问题会议”进一步坚定了走可持续发展? 在国际化学化工领域兴起了绿色化学与绿色化工研究和开发的新浪潮,形成绿色化学这一新兴交叉学科,要求利用化学原理从源头上消除环境污染,而在其基础上发展起来的技术则称为绿色化工技术。 由于各国政府、企业、学术界的支持、合作及努力,进展十分迅速,已出现一大批绿色化工技术,并且还在进一步发展。近年来,在我国政府的积极倡导和大力支持下,有关企业 、科研院所和高等院校结合,在这一领域相继开展了一些重大的基础和应用基础及实用技术研究,取得了一批具有工业应用价值和应用前景的成果。绿色化工不仅将为传统化学工业带来革命性的变化,而且必将推动绿色制造工业、绿色能源工业和绿色农业等新兴领域的建立与发展。 2.3 绿色化学的原则与范围
R.T.Anastas和J.C.Waner曾提出绿色化学的12条原则: 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.讲原子经济——应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。
3.较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。
4.设计要使所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——尽量不同辅料(如溶剂或析出剂),当不得已使用时,尽可能应是无害的。
6.设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。合成程序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变坏。
8.尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。
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.特别是从化学反应的安全上防止事故发生——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。 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。
3 绿色化学前景
绿色化学具有广阔的发展前景,难以对其未来发展趋势与研究动向作出准确而全面的预测。正如化学在不断发展一样,绿色化学将通过不断的改进、发展与创新而日益接近环境无害的目标。虽然对绿色化学的发展难以准确地预测,但根据以上介绍,我们可以推断绿色化学在以下几个方面的研究会比较活跃:
1、合成新的,无毒无害的、高选择性的并使化学反应具有原子经济性的高效催化剂;
2、利用可再生生物质合成多种无污染的生物燃料;
3、开发无溶剂反应和无溶剂分离及提纯技术,如熔融态反应、等离子气体反应等;
4、发展可同时防止与解决污染问题的化学技术;
5、研究开发无害介质水中的化学反应;
6、超临界二氧化碳作为绿色溶剂的广泛利用;
7、对环境友好的绿色化学品设计中的计算机应用。利用大量实验数据进行综合分析,建立结构-活性相关联的分子模型,为绿色化学品的设计提供保障;
8、开发新的原子经济性反应及提高已存在反应的原子经济性,奠定实现“零排放”绿色化学的基础。我们有理由相信,绿色化学是有效的,也是有益的。
4 结束语
21世纪绿色化学的进步将会证明我们有能力为我们生存的地球负责;绿色化学是对人类健康和我们生存环境所做的正义事业。
参 考 文 献
[1] 王恩举.漫谈绿色化学.大学化学,2002,(4)
[2] 徐光宪.今日化学何去何从?.大学化学,2003,(1)
[3] 董昌耀,杨世忠.中学绿色化学教育实施策略探讨,化学教育. 2002, [4]《清洁生产》,席德立,第一版,重庆:重庆大学出版社,1995
[5]《中国环境保护21世纪议程》,国家环境保护局.第一版.北京:中国环境 科学出版社,1995
[6]《走向深层的环保》,杨通进, 第一版,成都,四川人民出版社:2000
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