绿色化学GreenChemistry绿色化学绿色化学市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

绿色化学讲座绿色化学讲座（Green Chemistry）济源职业技术学院冶金化工系济源职业技术学院冶金化工系第1页一、绿色化学产生背景领域领域领域领域年代年代年代年代主要成就主要成就主要成就主要成就作用作用作用作用生物生物生物生物医药医药医药医药19281928年年年年 发觉第一个抗生素：发觉第一个抗生素：盘尼西林盘尼西林减轻疼痛减轻疼痛减轻疼痛减轻疼痛预防疾病预防疾病预防疾病预防疾病保健益寿保健益寿保健益寿保健益寿19531953年年年年 发觉发觉DNADNA双螺旋结双螺旋结构构化工化工化工化工化肥化肥化肥化肥农药农药农药农药 1919 合成氨化肥生产合成氨化肥生产 减轻人减轻人口增加、口增加、对食品对食品需求压需求压力力19411941年年年年主要杀虫剂主要杀虫剂主要杀虫剂主要杀虫剂DDTDDT进进进进入市场增产粮食、蔬入市场增产粮食、蔬入市场增产粮食、蔬入市场增产粮食、蔬菜菜菜菜20世纪化学工业贡献世纪化学工业贡献第2页领领领领域域域域年代年代年代年代主要成就主要成就主要成就主要成就作用作用作用作用石石石石油油油油工工工工业业业业 1919天然气、氢烃蒸气裂天然气、氢烃蒸气裂天然气、氢烃蒸气裂天然气、氢烃蒸气裂解制造乙烯解制造乙烯解制造乙烯解制造乙烯奠定石油工业奠定石油工业奠定石油工业奠定石油工业发展基础发展基础发展基础发展基础19301930年年年年开始生产聚氯乙烯开始生产聚氯乙烯开始生产聚氯乙烯开始生产聚氯乙烯 成功开发石成功开发石化产品：合化产品：合成纤维、橡成纤维、橡胶、塑料、胶、塑料、洗涤剂、涂洗涤剂、涂料、粘合剂料、粘合剂家电部件、家电部件、遍布衣食遍布衣食住行住行19381938年年年年生产出化纤尼龙生产出化纤尼龙生产出化纤尼龙生产出化纤尼龙193919394545年年年年开始生产顺丁橡胶开始生产顺丁橡胶开始生产顺丁橡胶开始生产顺丁橡胶第3页化学工业主要污染物化学工业主要污染物废气废气污染物污染物 主要起源主要起源硫氧化物硫氧化物氮氧化物氮氧化物硫酸厂、硝酸厂、染料厂、石硫酸厂、硝酸厂、染料厂、石化厂、化纤厂化厂、化纤厂卤化物卤化物氯碱厂氯碱厂、制冷剂厂制冷剂厂、有机合成厂有机合成厂有机类废气有机类废气 石化厂、有机合成厂石化厂、有机合成厂固体悬浮物固体悬浮物 发电厂、焦化厂发电厂、焦化厂硫化氢硫化氢硫醇硫醇石化厂、煤气厂、染料厂石化厂、煤气厂、染料厂第4页化学工业主要污染物化学工业主要污染物废液废液污污污污 染染染染 物物物物主主主主 要要要要 来来来来 源源源源酸、碱类酸、碱类酸、碱类酸、碱类 硫酸厂硫酸厂硫酸厂硫酸厂、硝酸厂硝酸厂硝酸厂硝酸厂、磷肥厂磷肥厂磷肥厂磷肥厂、纯碱厂纯碱厂纯碱厂纯碱厂、石化厂石化厂石化厂石化厂氨氨氨氨 氮氮氮氮煤气厂、氮肥厂、化工厂煤气厂、氮肥厂、化工厂煤气厂、氮肥厂、化工厂煤气厂、氮肥厂、化工厂重金属重金属重金属重金属电镀厂、冶炼厂等电镀厂、冶炼厂等电镀厂、冶炼厂等电镀厂、冶炼厂等有机物有机物有机物有机物农药厂、染料厂、食品加工厂农药厂、染料厂、食品加工厂农药厂、染料厂、食品加工厂农药厂、染料厂、食品加工厂油油油油 类类类类石油炼制厂、石化厂石油炼制厂、石化厂石油炼制厂、石化厂石油炼制厂、石化厂氰化物氰化物氰化物氰化物煤气厂、有机合成厂、石化厂、煤气厂、有机合成厂、石化厂、煤气厂、有机合成厂、石化厂、煤气厂、有机合成厂、石化厂、酚、醛、酚、醛、酚、醛、酚、醛、有机氯等有机氯等有机氯等有机氯等煤气厂煤气厂煤气厂煤气厂、石化厂石化厂石化厂石化厂、炼油厂炼油厂炼油厂炼油厂、农药厂农药厂农药厂农药厂、氯碱厂氯碱厂氯碱厂氯碱厂硫化物硫化物硫化物硫化物石化厂石化厂石化厂石化厂、氯碱厂氯碱厂氯碱厂氯碱厂、染料厂染料厂染料厂染料厂、煤气厂煤气厂煤气厂煤气厂、染料厂染料厂染料厂染料厂第5页化学工业主要污染物化学工业主要污染物废渣废渣污污污污 染染染染 物物物物主主主主 要要要要 来来来来 源源源源硫铁矿渣硫铁矿渣硫铁矿渣硫铁矿渣硫酸厂硫酸厂硫酸厂硫酸厂电石渣、盐泥电石渣、盐泥电石渣、盐泥电石渣、盐泥化工厂化工厂化工厂化工厂、氯碱厂氯碱厂氯碱厂氯碱厂磷石膏磷石膏磷石膏磷石膏磷肥厂磷肥厂磷肥厂磷肥厂碱碱碱碱 渣渣渣渣炼油厂炼油厂炼油厂炼油厂煤渣煤渣煤渣煤渣小氮肥厂、合成氨厂小氮肥厂、合成氨厂小氮肥厂、合成氨厂小氮肥厂、合成氨厂铬渣铬渣铬渣铬渣含铬产品厂含铬产品厂含铬产品厂含铬产品厂硼镁渣硼镁渣硼镁渣硼镁渣硼砂厂硼砂厂硼砂厂硼砂厂 提取化工产品后矿物提取化工产品后矿物各类化工厂各类化工厂各类化工厂各类化工厂第6页第7页全球十大环境问题：全球十大环境问题：大气污染大气污染臭氧层破坏、臭氧层破坏、全球变暖、全球变暖、海洋污染、海洋污染、淡水资源担心和污染、淡水资源担心和污染、土地退化和沙漠化、土地退化和沙漠化、森林锐减、森林锐减、生物多样性降低、生物多样性降低、环境公害、环境公害、有害化学品和危险废物有害化学品和危险废物”。第8页化工生产与环境问题化工生产与环境问题全球十大环境问题：全球十大环境问题：其中七个问题与化学物质污染相关，其中七个问题与化学物质污染相关，另外三个问题与化学污染有间接关系。另外三个问题与化学污染有间接关系。对环境污染，化学品及其生产过程问题对环境污染，化学品及其生产过程问题是比较严重。是比较严重。第9页20世纪化学工业带来污染世纪化学工业带来污染(世界八大公害事件世界八大公害事件)事件事件事件事件污染污染污染污染物物物物发生时发生时发生时发生时间、地点间、地点间、地点间、地点致害原因致害原因致害原因致害原因中毒症状中毒症状中毒症状中毒症状公害公害成因成因马斯河马斯河马斯河马斯河谷烟雾谷烟雾谷烟雾谷烟雾二氧二氧二氧二氧化硫化硫化硫化硫烟尘烟尘烟尘烟尘19301930年年年年1212月月月月比利时马斯河比利时马斯河比利时马斯河比利时马斯河谷谷谷谷SOSO2 2SOSO33 肺部、咳嗽肺部、咳嗽肺部、咳嗽肺部、咳嗽1.1.工厂工厂工厂工厂多工业多工业多工业多工业污染物污染物污染物污染物积聚积聚积聚积聚2.2.遇雾遇雾遇雾遇雾天天天天多诺拉多诺拉多诺拉多诺拉烟雾烟雾烟雾烟雾19481948年年年年1010月月月月美国多诺拉美国多诺拉美国多诺拉美国多诺拉SOSO2 2+烟尘烟尘烟尘烟尘硫酸硫酸硫酸硫酸肺部、肺部、肺部、肺部、咳嗽、胸闷、咳嗽、胸闷、咳嗽、胸闷、咳嗽、胸闷、喉痛、呕吐喉痛、呕吐喉痛、呕吐喉痛、呕吐伦敦烟伦敦烟伦敦烟伦敦烟雾雾雾雾19521952年年年年1212月月月月英国伦敦英国伦敦英国伦敦英国伦敦第10页世界八大公害事件世界八大公害事件事件事件事件事件污染污染污染污染物物物物发生时发生时发生时发生时间、地点间、地点间、地点间、地点致害原因致害原因致害原因致害原因中毒症状中毒症状中毒症状中毒症状公害公害公害公害成因成因成因成因洛杉矶洛杉矶洛杉矶洛杉矶光化学光化学光化学光化学烟雾烟雾烟雾烟雾光化光化光化光化学烟学烟学烟学烟雾雾雾雾1943.5-121943.5-12月月月月美国洛杉矶美国洛杉矶美国洛杉矶美国洛杉矶石油工业石油工业石油工业石油工业、汽汽汽汽车尾气车尾气车尾气车尾气/紫外紫外紫外紫外线作用线作用线作用线作用、眼病眼病眼病眼病喉头炎喉头炎喉头炎喉头炎氮氧氮氧氮氧氮氧、碳碳碳碳氢化物氢化物氢化物氢化物大气大气大气大气水俣水俣水俣水俣事件事件事件事件甲基甲基甲基甲基汞汞汞汞19431943年年年年日本九州日本九州日本九州日本九州鱼吃甲基汞、鱼吃甲基汞、鱼吃甲基汞、鱼吃甲基汞、人吃鱼人吃鱼人吃鱼人吃鱼失常失常失常失常氮肥生产氮肥生产氮肥生产氮肥生产催化剂催化剂催化剂催化剂四日四日四日四日事件事件事件事件哮喘病哮喘病哮喘病哮喘病SOSO2 2煤尘煤尘煤尘煤尘19551955年年年年3 3月月月月日本四日市日本四日市日本四日市日本四日市重金属微粒重金属微粒重金属微粒重金属微粒SOSO22肺部肺部肺部肺部,支气管哮喘支气管哮喘支气管哮喘支气管哮喘Co/Mn/Co/Mn/TiTi粉尘粉尘粉尘粉尘SOSO2 2第11页世界八大公害事件世界八大公害事件事件事件事件事件污染污染污染污染物物物物发生时发生时发生时发生时间、地点间、地点间、地点间、地点致害原因致害原因致害原因致害原因中毒症状中毒症状中毒症状中毒症状公害公害公害公害成因成因成因成因米糠油米糠油米糠油米糠油事件事件事件事件多氯多氯多氯多氯联苯联苯联苯联苯19681968年日本年日本年日本年日本九州艾知县九州艾知县九州艾知县九州艾知县等等等等2323个府县个府县个府县个府县 食用含多氯食用含多氯联苯米糠油、联苯米糠油、全身起红疙全身起红疙瘩、呕吐、瘩、呕吐、恶心、肌肉恶心、肌肉通通生产中生产中生产中生产中多氯联多氯联多氯联多氯联苯进入苯进入苯进入苯进入米糠油米糠油米糠油米糠油富山富山富山富山骨痛病骨痛病骨痛病骨痛病镉镉镉镉19721972年年年年3 3月月月月日本富山日本富山日本富山日本富山 关节、神经、关节、神经、全身骨痛、全身骨痛、骨骼萎缩、骨骼萎缩、食含镉米、食含镉米、水水炼锌厂炼锌厂炼锌厂炼锌厂含镉废含镉废含镉废含镉废水水水水第12页其它化学污染其它化学污染事件事件事件事件发生时间、地点发生时间、地点发生时间、地点发生时间、地点致害原因及严重后果致害原因及严重后果致害原因及严重后果致害原因及严重后果河面着火河面着火河面着火河面着火19701970年年年年美国俄亥俄州美国俄亥俄州美国俄亥俄州美国俄亥俄州CuyahogaCuyahoga河河河河 严重化学污染引发河严重化学污染引发河面着火面着火化学中毒化学中毒化学中毒化学中毒19841984年印度年印度年印度年印度BhopalBhopal化工厂化工厂化工厂化工厂甲基异氰酸大量泄漏致甲基异氰酸大量泄漏致甲基异氰酸大量泄漏致甲基异氰酸大量泄漏致死约死约死约死约40004000人，伤者无数。人，伤者无数。人，伤者无数。人，伤者无数。皮癌增多皮癌增多皮癌增多皮癌增多19801980年以后探明年以后探明年以后探明年以后探明氟氯烃对大气臭氧层破氟氯烃对大气臭氧层破氟氯烃对大气臭氧层破氟氯烃对大气臭氧层破坏，紫外光透过大气层坏，紫外光透过大气层坏，紫外光透过大气层坏，紫外光透过大气层第13页问题提出问题提出事件提升了人类对化学品对生态环事件提升了人类对化学品对生态环境、人身健康、小区安全影响普遍关注。境、人身健康、小区安全影响普遍关注。美国政府提出相关要求：美国政府提出相关要求：19001960年年制订了制订了16项环境保护法规项环境保护法规19601995年间年间制订了制订了100项环境保护项环境保护法律。法律。第14页问题提出问题提出经过几十年努力，这些污染控制、经过几十年努力，这些污染控制、治理和研究已取得了巨大成绩，创造了治理和研究已取得了巨大成绩，创造了处理废弃物方法，治理了危险污染点，处理废弃物方法，治理了危险污染点，降低了废弃物排放。降低了废弃物排放。但各国生产使用化学产品产量巨大，但各国生产使用化学产品产量巨大，如美国每年约排放如美国每年约排放3109t，化学废弃物，化学废弃物进入环境，用于控制治理或掩埋废弃物进入环境，用于控制治理或掩埋废弃物花费巨大。美国化学工业每年要花花费巨大。美国化学工业每年要花1500亿美元去控制、处理或掩埋这些废弃物。亿美元去控制、处理或掩埋这些废弃物。第15页问题提出问题提出我国我国我国我国政府和地方政府投入了政府和地方政府投入了3500亿人亿人民币用于治理环境污染，民币用于治理环境污染，“十五十五”期间期间将投入将投入7000亿元人民币治理环境污染，亿元人民币治理环境污染，给国家、企业、消费者带来了沉重负袒，给国家、企业、消费者带来了沉重负袒，而且这些环境治理并没有从根本上预防而且这些环境治理并没有从根本上预防和处理环境问题。和处理环境问题。第16页经济发展中粗放型经济增加模式实践经济发展中粗放型经济增加模式实践表达在企业生产中表现为高投入、表达在企业生产中表现为高投入、高消耗、低产出、低效益和高污染高消耗、低产出、低效益和高污染相关统计资料显示：相关统计资料显示：指指标标我我国国状状况况人均资源拥有量人均资源拥有量我国我国1/2世界平均水平世界平均水平资源消耗资源消耗、能耗指标能耗指标 我国大大高于国际平均水平我国大大高于国际平均水平1 单位国民生产总单位国民生产总值消耗矿物资源值消耗矿物资源我国我国=(24)发达国家发达国家2能源消耗能源消耗我国我国=(34)发达国家发达国家第17页环境保护运动呼唤绿色化学环境保护运动呼唤绿色化学 环境保护警世之作寂静春天1962年，美国女科学家Rachel Carson所著Silent Spring出版，书中详细地叙述了DDT等杀虫剂对各种鸟蛋影响，使鸟类数量急剧降低，使原来花红叶绿、百鸟歌唱春天变得“一片寂静”。DDT(双对氯苯基三氯乙烷),1939年被创造，1941年上市。昆虫一碰到它，便因神经系统麻痹而被杀死。将它喷酒在农作物上，或喷酒在带菌昆虫赖以繁殖沼泽类地域 将它喷酒在农作物上，或喷酒在带菌昆虫赖以繁殖沼泽类地域，会收到良好灭虫效果。第18页在以后30年间，千百万吨滴滴涕在全世界被使用。在非洲，它可能拯救了几百万人性命。毁灭了虫害，农民收成剧增。但很快以后，人们发觉有些昆虫对滴滴涕产生了抗药性，药效不如从前那样显著了，动物在吃了喷过滴滴涕植物后，滴滴涕能在其体内积累。因为滴滴涕在动物体内未被降解，这使人担心它会经过食物链传递下去。对滴滴涕积聚最初警告信号是来自对鸟类研究。Rachel Carson发觉鸟类从吃下昆虫那里吸收了滴滴涕，从而使产下蛋壳变薄。薄蛋壳很轻易破碎，致使幼鸟死去。既然滴滴涕能影响鸟类，莫非它不会影响人类吗？第19页 寂静春天这本书第一次对人类长久流行于全世界口号“向大自然宣战”、“征服大自然”绝对正确性提出了质疑。她指出，化学杀虫剂生产和应用，会殃及很多有益生物，连人类自己也不能幸免。尽管当初工业界尤其是化学工业界对她发起了猛烈抨击，而当初美国政府也没有及时给予卡逊应有支持，使卡逊在寂静春天出版两年后，因癌症和遭受空前诋毁、攻击而与世长辞，然而卡逊惊世骇俗预言，像是黑暗寂静中一声呐喊，终于唤醒了人类。科学家和生态学家得出结论，使用滴滴涕弊多利少。1971年，美国环境保护署成立，1972年正式立法宣告禁止使用DDT。Rachel Carson被誉为人类环境保护事业“普罗米修斯”。第20页 环境保护经历三个时期环境保护经历三个时期 (1)20世纪中期以前稀释废物来防治污染时期 在20世纪中期以前，因为对化学物质长久毒性、生物积累乃至致癌性缺乏足够认识，认为只要充分降低某一化学物质在特定介质中浓度就足以减轻其最终影响，人们是将化学品直接排放到大气、水体和土壤中作为其最终处理方法。应该说自然生态系统对一些外来化学物质是有一定抵抗和净化能力（称为环境自净能力），但这种能力是有一定程度，当污染物超出环境自净能力时，就会对环境造成严重破坏，进而经过呼吸、饮食等路径进入人体，威胁人类健康。所以，采取稀释废物来防治污染方法造成了20世纪30年代以来世界范围内八大公害事件。第21页（2）20世纪中期至八十年代末末端治理时期由于对化学品环境危害有了较多了解，各国政府相继立法限制废物排放浓度和排放量，于是许多企业不得不将废水、废气和废渣进行处理后才能排放，然而这并没有从根本上解决环境污染问题。一方面有毒有害物质仍源源不停地被排放到环境中，1993年美国仅以365种有毒物质估算，其排放量就达到了30亿吨。其次，处理污染物所需费用十分巨大。1992年，美国化学工业用于环保费用为1150亿美圆，而美国政府清理已污染地区费用更高达7000亿美圆。高昂费用使环境治理陷入困境。第22页（3）20世纪九十年代以后污染预防为主，末端治理为辅时期 1990年，美国颁布了污染预防法案，将污染预防确定为美国国策。绿色化学在这一背景下应运而生。绿色化学目标是改变现有化学化工生产技术路线，实现从“先污染，后治理”向“从源头上根除污染”转变。当前，世界各国对绿色化学与化工技术研究十分重视，进展非常快速，已出现一批生产大宗有机化学品绿色化学技术。能够预见，绿色化学将成为实现经济和社会可连续发展有效伎俩。第23页绿色化学绿色化学(greenchemistry)(greenchemistry)，又称清洁化学，又称清洁化学(cleanchemistry)(cleanchemistry)、环境无害化学环境无害化学(enviromentallybenignchemistry)(enviromentallybenignchemistry)、环境友好化学、环境友好化学(enviromentallyfriendlychemistry)(enviromentallyfriendlychemistry)。绿色化学有三层含义：第。绿色化学有三层含义：第一，是清洁化学，绿色化学致力于从源头阻止污染，而不是污染一，是清洁化学，绿色化学致力于从源头阻止污染，而不是污染后再治理，绿色化学技术应不产生或基本不产生对环境有害废弃后再治理，绿色化学技术应不产生或基本不产生对环境有害废弃物，绿色化学所产出来化学品不会对环境产生有害影响，第二，物，绿色化学所产出来化学品不会对环境产生有害影响，第二，是经济化学，绿色化学交其合成过程中不产生或少产生副产物，是经济化学，绿色化学交其合成过程中不产生或少产生副产物，绿色化学技术应是低能耗和低原材料消耗技术；第三，是安全化绿色化学技术应是低能耗和低原材料消耗技术；第三，是安全化学，在绿色化学过程中尽可能不使用有毒或危险化学品，其反应学，在绿色化学过程中尽可能不使用有毒或危险化学品，其反应条件尽可能是温和或安全，其发生意外事故可能件是极低。总之，条件尽可能是温和或安全，其发生意外事故可能件是极低。总之，绿色化学是用化学技术和方法去降低或毁灭对人类健康、小区安绿色化学是用化学技术和方法去降低或毁灭对人类健康、小区安全、生态环境有害原料、溶剂和试剂、催化剂、产物、副产物、全、生态环境有害原料、溶剂和试剂、催化剂、产物、副产物、产品等产生和使用。产品等产生和使用。二、绿色化学概念及内涵第24页绿色化学特点 绿色化学所研究中心问题绿色化学所研究中心问题是使化学反应含有以下特是使化学反应含有以下特点：点：（1 1）采取无毒、无害原料；）采取无毒、无害原料；（2 2）在无毒无害反应条件下）在无毒无害反应条件下进行；进行；（3 3）含有）含有“原子经济性原子经济性”，即反应含有高选择性，极少副即反应含有高选择性，极少副产品，甚至实现零排放；产品，甚至实现零排放；（4 4）产品应是环境友好。）产品应是环境友好。（5 5）满足）满足“物美价廉物美价廉”传统传统标准标准第25页三、绿色化学主要研究内容绿色化学主要内容无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源环境友好产品环境友好产品回归自然回归自然废物回收利用废物回收利用无毒无害无毒无害催化剂催化剂无毒无害无毒无害无毒无害无毒无害溶剂溶剂溶剂溶剂原子经济反应原子经济反应第26页绿色化学绿色化学12条标准条标准1 1、预防废物产生而不是产生后再来处理；、预防废物产生而不是产生后再来处理；、预防废物产生而不是产生后再来处理；、预防废物产生而不是产生后再来处理；2 2、合成方法应设计成能将全部起始物质嵌入到最、合成方法应设计成能将全部起始物质嵌入到最、合成方法应设计成能将全部起始物质嵌入到最、合成方法应设计成能将全部起始物质嵌入到最终产物中；终产物中；终产物中；终产物中；3 3、只要可能，反应中使用和生成物质应对人类健、只要可能，反应中使用和生成物质应对人类健、只要可能，反应中使用和生成物质应对人类健、只要可能，反应中使用和生成物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小；康和环境无毒或毒性很小；康和环境无毒或毒性很小；康和环境无毒或毒性很小；4 4、设计化学产品应在保护原有功效同时尽可能使、设计化学产品应在保护原有功效同时尽可能使、设计化学产品应在保护原有功效同时尽可能使、设计化学产品应在保护原有功效同时尽可能使其无毒或毒性很小；其无毒或毒性很小；其无毒或毒性很小；其无毒或毒性很小；5 5、尽可能不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂、尽可能不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂、尽可能不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂、尽可能不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂等），假如一定要用，也应使用无毒物质；等），假如一定要用，也应使用无毒物质；等），假如一定要用，也应使用无毒物质；等），假如一定要用，也应使用无毒物质；6 6、能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面考、能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面考、能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面考、能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面考虑所接收；虑所接收；虑所接收；虑所接收；第27页绿色化学绿色化学12条标准条标准7 7、只要技术上和经济上可行，使用原材料应是能再生；、只要技术上和经济上可行，使用原材料应是能再生；、只要技术上和经济上可行，使用原材料应是能再生；、只要技术上和经济上可行，使用原材料应是能再生；88、应尽可能防止无须要衍生过程（如基团保护，物理与化学过、应尽可能防止无须要衍生过程（如基团保护，物理与化学过、应尽可能防止无须要衍生过程（如基团保护，物理与化学过、应尽可能防止无须要衍生过程（如基团保护，物理与化学过程暂时性修改等）；程暂时性修改等）；程暂时性修改等）；程暂时性修改等）；99、尽可能使用选择性高催化剂，而不是提升反应物配料比；、尽可能使用选择性高催化剂，而不是提升反应物配料比；、尽可能使用选择性高催化剂，而不是提升反应物配料比；、尽可能使用选择性高催化剂，而不是提升反应物配料比；1010、设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己功效后，不再滞、设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己功效后，不再滞、设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己功效后，不再滞、设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己功效后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒产品；留于环境中，而可降解为无毒产品；留于环境中，而可降解为无毒产品；留于环境中，而可降解为无毒产品；1111、分析方法也需要深入研究开发，使之能做到实时、现场监控，、分析方法也需要深入研究开发，使之能做到实时、现场监控，、分析方法也需要深入研究开发，使之能做到实时、现场监控，、分析方法也需要深入研究开发，使之能做到实时、现场监控，以防有害物质形成；以防有害物质形成；以防有害物质形成；以防有害物质形成；1212、化学过程中使用物质或物质形态，应考虑尽可能降低试验事、化学过程中使用物质或物质形态，应考虑尽可能降低试验事、化学过程中使用物质或物质形态，应考虑尽可能降低试验事、化学过程中使用物质或物质形态，应考虑尽可能降低试验事故潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。故潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。故潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。故潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。第28页原子经济性原子经济性(AtomEconomy)概念概念绿绿色色化化学学以以“原原子子经经济济反反应应”为为中中心心。“原原子子经经济济反反应应”是是原原料料中中每每一一个个原原子子进进入入产产品品，从从而而实实现现废废物物零零排排放放”，同同时时还还包包含含可可再再生生资资源源利利用用。使使用用无无毒毒无无害害原原料料，无无毒毒无无害害催催化化剂剂和和溶溶剂剂；还还要要求求生生产产环环境境友友好好产产品品，到到达达使使用用后后回归自然或者重复利用目标；回归自然或者重复利用目标；第29页 原子经济性概念是原子经济性概念是19911991年美国著名有机化学家年美国著名有机化学家TrostTrost提提出出，他以原子利用率衡量反应原子性。，他以原子利用率衡量反应原子性。原子利用率原子利用率=预期产物分子量预期产物分子量*100%*100%反应物质原子量总和反应物质原子量总和 原子利用率越高，反应产生废弃物越少，对环境造成原子利用率越高，反应产生废弃物越少，对环境造成污染也越少。污染也越少。在普通有机合成反应中：在普通有机合成反应中：A+B=C+DA+B=C+D主产物主产物副产物副产物反应产生副产物反应产生副产物D D往往是废物，所以可成为环境污染往往是废物，所以可成为环境污染源。绿色有机合成应该是原子经济性，即原料原子源。绿色有机合成应该是原子经济性，即原料原子100%100%转化成产物，不产生废弃物。转化成产物，不产生废弃物。第30页理想原子经济性合成反应应该是原料分子理想原子经济性合成反应应该是原料分子中原子百分之百地转变成产物中原子百分之百地转变成产物,不需要附加不需要附加,或或仅仅需要无损耗促进剂仅仅需要无损耗促进剂,即催化剂。即催化剂。比如：有乙烯制备环氧乙烷过程，以往方法是：比如：有乙烯制备环氧乙烷过程，以往方法是：CHCH2 2=CHCH22+CaClCaCl22+HH2 2OO 28717444111182871744411118原子利用率仅为原子利用率仅为44/44/（28+71+7428+71+74）=25%=25%，而采取了新催化方法：而采取了新催化方法：2CH2CH2 2=CHCH2 2+O O2 2原子利用率就为原子利用率就为100%100%第31页又如：以往制备帕金森病药品又如：以往制备帕金森病药品LazabemideLazabemide是从是从2-2-甲基甲基-4-4-乙基吡啶出发经八步反应合成，总产率仅乙基吡啶出发经八步反应合成，总产率仅8%8%，而利用了，而利用了PdPd为催化剂可一步完成，且原子利用率可达为催化剂可一步完成，且原子利用率可达100%100%第32页产品绿色化产品绿色化绿色产品又称环境友好产品，是指绿色产品又称环境友好产品，是指产品在使用过程中和使用后不会危害生产品在使用过程中和使用后不会危害生态环境和人体健康，产品含有合理使态环境和人体健康，产品含有合理使用功效及使用寿命，产品易于回收、利用功效及使用寿命，产品易于回收、利用和再生，报废后易于处置，在环境条用和再生，报废后易于处置，在环境条件下易于降解。件下易于降解。第33页产品绿色化产品绿色化美国有近一百五十万住户为白蚁所美国有近一百五十万住户为白蚁所困扰，每年需一千五百万美元开支用于困扰，每年需一千五百万美元开支用于对付白蚁，对应带来环境污染问题也相对付白蚁，对应带来环境污染问题也相当严重。当严重。DowArgoScienceLLC公公司因为发展了高效低毒杀虫剂而取得司因为发展了高效低毒杀虫剂而取得1999年美国总统绿色化学挑战奖设计安年美国总统绿色化学挑战奖设计安全化学品奖。全化学品奖。第34页(1)(1)以往为了预防许多海洋植物与小动以往为了预防许多海洋植物与小动物物在船体表面生长，常使用氧化三基锡在船体表面生长，常使用氧化三基锡(TBTO)作防垢剂。但作防垢剂。但TBTO不但有毒，而不但有毒，而且会在生物体内积累及使水生贝壳类动物且会在生物体内积累及使水生贝壳类动物贝壳增厚。贝壳增厚。RohmHaas，因为他们于，因为他们于1996年研年研制成功并生产了对环境安全船舶防垢剂制成功并生产了对环境安全船舶防垢剂SeaNine(“海洋海洋9”)无毒，且生物积无毒，且生物积累几乎为零。为此获设计更安全化学品奖。累几乎为零。为此获设计更安全化学品奖。第35页1-1产品绿色化产品绿色化(2)Donlar企业，因为其开发了两个企业，因为其开发了两个高效工艺以生产热聚天冬氨酸，这是一个高效工艺以生产热聚天冬氨酸，这是一个可代替聚丙烯酸使用可生物降解产品，为可代替聚丙烯酸使用可生物降解产品，为此获小型企业奖。此获小型企业奖。第36页产品绿色化产品绿色化(3)杀虫剂杀虫剂据报道，据报道，1996年年Rohm&Haas企业开发企业开发CONFIRM杀虫剂在农业上能选择性、有效杀虫剂在农业上能选择性、有效杀死毛虫而不使生态系统产生大危害，如对杀死毛虫而不使生态系统产生大危害，如对许多益虫许多益虫(蜜蜂等蜜蜂等)无害，而且不发生生物积无害，而且不发生生物积累、不挥发、不在环境中长久残留。累、不挥发、不在环境中长久残留。第37页产品绿色化产品绿色化(4)除草剂据报道，南开大学元素有机研究 所在李正名教授领导下研制成功新型除草剂“单嘧璜隆”，不但对危害作物主要杂草如 播娘蒿、马齿苋、荠菜、茅草和马唐等含有 很好防除功效，而且对温血动物几乎无毒。第38页产品绿色化产品绿色化(5)我国科技人员很早就开始了对光降解、我国科技人员很早就开始了对光降解、生物降解和双降解塑料进行了广泛研究，取生物降解和双降解塑料进行了广泛研究，取得了较多研究结果，光降解得了较多研究结果，光降解PE地膜研制和推地膜研制和推广应用现已初具规模。广应用现已初具规模。保护大气臭氧层氟氯烃代用具也已在开保护大气臭氧层氟氯烃代用具也已在开始使用。始使用。第39页（1）利用可再生资源合成化学品）利用可再生资源合成化学品利用生物质利用生物质(生物原料生物原料)(Biomass)代替当代替当前广泛使用石油，是保护环境一个久远前广泛使用石油，是保护环境一个久远发展方向。发展方向。TaxasA&M大学大学M.Holzapple教授开发了一套用石灰处理和细菌发酵等简教授开发了一套用石灰处理和细菌发酵等简单技术，把废生物质转化成动物饲料、工业单技术，把废生物质转化成动物饲料、工业化学品和燃料，是人类在这个重大问题上一化学品和燃料，是人类在这个重大问题上一个初步尝试，为此获个初步尝试，为此获1996年美国总统绿色化年美国总统绿色化学挑战奖中学术奖。学挑战奖中学术奖。原料绿色化原料绿色化第40页其它利用可再生资源合成化学品其它利用可再生资源合成化学品(1)生物质气化制氢气生物质气化制氢气S.Y.Lin等人用木材剂农作物残渣为等人用木材剂农作物残渣为原料，以原料，以NaOH作催化剂，用作催化剂，用Ca(OH)2作作CO2吸收剂，经过以下反应制取氢气吸收剂，经过以下反应制取氢气:C+H2OCaCO3+H2NaOHCa(OH)2CaOH2O第41页其它利用可再生资源合成化学品其它利用可再生资源合成化学品(2)用葡萄糖制己二酸用葡萄糖制己二酸己二酸传统合成路线为：己二酸传统合成路线为：苯苯环己烷环己烷(环己酮环己酮+环己醇环己醇)己二酸己二酸Ni-Al2O32.555.32MPaCo-O20.870.97MPaNi-Al2O32.555.32MPa第42页其它利用可再生资源合成化学品其它利用可再生资源合成化学品(2)用葡萄糖制己二酸用葡萄糖制己二酸J.W.Frost等人用葡萄糖作原料，经过等人用葡萄糖作原料，经过生物技术合成了己二酸：生物技术合成了己二酸：葡萄糖葡萄糖3-脱氢莽草酸脱氢莽草酸顺，顺顺，顺-粘糖酸粘糖酸己二酸己二酸此法不但不需用有毒苯，而且合成条件此法不但不需用有毒苯，而且合成条件也温和得多。也温和得多。大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌第43页溶剂绿色化溶剂绿色化化学污染不但起源于原料和产品，化学污染不但起源于原料和产品，而且与反应介质、分离和配方中使用而且与反应介质、分离和配方中使用溶剂相关，有毒挥发性溶剂替换品研溶剂相关，有毒挥发性溶剂替换品研究是绿色化学主要研究方向。究是绿色化学主要研究方向。第44页溶剂绿色化溶剂绿色化在有机化学中开发绿色溶剂，科学在有机化学中开发绿色溶剂，科学家们首先想到是水，当前已经有许多项家们首先想到是水，当前已经有许多项以水代替传统有机溶剂研究工作在进以水代替传统有机溶剂研究工作在进行。行。还有研究水或近临界水作为溶剂还有研究水或近临界水作为溶剂以及有机溶剂以及有机溶剂/水相界面反应。水相界面反应。第45页溶剂绿色化溶剂绿色化超临界流体超临界流体(SCF)是指处于超临界温是指处于超临界温度和超临界压力下流体，是一个介于气度和超临界压力下流体，是一个介于气态和液态之间状态，其密度靠近液体，态和液态之间状态，其密度靠近液体，因而有常规液态溶剂溶解度；其粘度因而有常规液态溶剂溶解度；其粘度靠近气态，因而又含有很高传递速度。靠近气态，因而又含有很高传递速度。第46页溶剂绿色化溶剂绿色化超临界流体还含有很高可压缩性，超临界流体还含有很高可压缩性，其溶解度、粘度和密度等性能均可由压其溶解度、粘度和密度等性能均可由压力和温度改变来调整。因为这些性质，力和温度改变来调整。因为这些性质，超临界流体在提取、萃取、色谱分离和超临界流体在提取、萃取、色谱分离和作为反应溶剂等方面都表现出特有优越作为反应溶剂等方面都表现出特有优越性。性。其中，超临界二氧化碳流体因为价廉、其中，超临界二氧化碳流体因为价廉、无毒、不可燃等优点而应用最广。无毒、不可燃等优点而应用最广。(最活跃研究项目之一最活跃研究项目之一)第47页溶剂绿色化溶剂绿色化(4)(4)固态反应固态反应采取无溶剂固相反应也是防止使用采取无溶剂固相反应也是防止使用挥发性溶剂一个研究动向。挥发性溶剂一个研究动向。固态反应是在无溶剂化作用新奇化固态反应是在无溶剂化作用新奇化学环境下进行反应，有时可比在溶剂中学环境下进行反应，有时可比在溶剂中反应更有效；并有更加好选择性。如用反应更有效；并有更加好选择性。如用微波来促进固、固相有机反应微波来促进固、固相有机反应一些固态反应已用于工业生产。一些固态反应已用于工业生产。第48页1-4催化剂绿色化催化剂绿色化 在在各各种种催催化化剂剂中中，酸酸性性催催化化剂剂用用量量占占有有绝绝正正确确优优势势，约约为为3/4左左右右，而而其其中中液液体体酸酸占占有有相相当当大大百百分分比比，所所以以开开发发固固体体酸酸代代替替这这些些液液体体酸酸自自然然成成为为当当今今全全世世界界化化学学工业期望新技术之一。工业期望新技术之一。第49页无毒无害固体酸代替液体无毒无害固体酸代替液体酸酸成功实例成功实例异丙苯异丙苯(isopropylbenzene)：主要基：主要基本有机化工原料，主要用于合成苯酚本有机化工原料，主要用于合成苯酚(在农在农药、医药、炸药及合成树脂方面有广泛用药、医药、炸药及合成树脂方面有广泛用途途)。以异丙苯以异丙苯(IPB)生产过程为例，比较：生产过程为例，比较：分别用分别用AlCl3催化剂和分子筛固体酸催催化剂和分子筛固体酸催化剂合成工艺化剂合成工艺第50页异丙苯生产过程比较异丙苯生产过程比较烃化烃化反应器反应器催化剂催化剂分离器分离器水洗水洗系统系统蒸馏蒸馏系统系统中和中和系统系统产产品品废气废气苯苯丙烯丙烯AlCl3+HCl水水NaOH废酸废酸废渣废渣烃化烃化反应器反应器蒸馏蒸馏系统系统产产品品苯苯丙烯丙烯(a)AlCl3催化剂工艺催化剂工艺(b)分子筛固体催化剂工分子筛固体催化剂工艺艺第51页分子筛改造分子筛改造AlCl3装置三废排放对比装置三废排放对比高活性、高选择性高活性、高选择性+过程简化过程简化投资投资、过程、过程效率效率；分子筛催化剂无毒无腐蚀性、可完；分子筛催化剂无毒无腐蚀性、可完全再生；取得显著经济效益和环境效益。全再生；取得显著经济效益和环境效益。比较项目比较项目改造前改造前改造前改造前AlCl3工艺工艺工艺工艺 采取分子筛工采取分子筛工艺艺IPBIPB产量产量产量产量/万万万万t t6.78.5污水量污水量污水量污水量(t/h)(t/h)9.60稀盐酸稀盐酸稀盐酸稀盐酸(kg/h)(kg/h)900废气废气废气废气(kg/h)(kg/h)2114废渣废渣废渣废渣(kg/h)(kg/h)126(中和中和中和中和Al(OH)Al(OH)3 3滤饼滤饼滤饼滤饼)4.6(废催化剂废催化剂废催化剂废催化剂)第52页1-5工艺绿色化工艺绿色化绿色化学与铬盐工业新一代产业革命绿色化学与铬盐工业新一代产业革命化化学学进进展展1998.6(Vol10,No2)中中国国科科学学院化工冶金研究所院化工冶金研究所摘摘要要：本本文文介介绍绍了了铬铬盐盐生生产产绿绿色色化化学学研研究究内内容容和和方方法法，所所开开拓拓熔熔盐盐液液相相氧氧化化高高浓浓介介质质单单向向分分离离介介稳稳态态相相分分离离碳碳化化循循环环转转化化多多相相反反应应与与分分离离系系统统绿绿色色化化学学新新原原理理，资资源源深深度度利利用