‘壹’ 绿色化学的发展前景
绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学,是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护,绿色化学不是被动地治理环境污染,而是主动的防止化学污染,从而在根本上切断污染源,所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。绿色化学的发展前景
3.1反应原料的绿色化即反应原料符合5R原则。
3.2原子经济性反应在基本有机原料的生产中,已有一些原子经济性反应的典范,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和从丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。
3.3高效合成法不涉及分离高效的的多步合成无疑是洁净技术的重要组成部分。
3.4.提高反应的选择性———定向合成如不对称合成。
3.5.环境友好催化剂例如在正己烷的裂解反应中,固体酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的选择性,更小的腐蚀性。
3.6.物理方法促进化学反应如微波引发和促进DielsAlder反应、Claisen重排、缩合等许多重要的有机反应。
3.7.酶促有机化学反应酶促有机化学反应有高效性、选择性、反应条件温和和自身对环境友好等特点。
3.8溶剂化学污染不仅来源于原料和产品,而且与反应介质、分离和配方中使用的溶剂有关,有毒挥发性溶剂替代品的研究是绿色化学的重要研究方向。如超临界流体、水相有机合成和室温熔盐溶剂等。
3.9.计算机辅助绿色化学设计和模拟在化学化工领域,计算机已广泛用于构效分析、结构解析、反应性预测、故障诊断及控制等许多方面。无疑,计算机在寻找符合绿色化学原则的最佳反应路线、化工过程最优化、产品设计等方面推动了绿色化学的更快发展。公务员之家
3.10环境友好产品如可降解塑料、环境友好农药、绿色燃料、绿色涂料和CFCs替代物等。绿色化学为化学的发展注入了新的活力,在21世纪化学必将大有可为。
‘贰’ 为什么要大力发展绿色化学
一.绿色化学具有许多优点如:
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应,以减少向环境排放废物;
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、社区安全和人体健康的环境友好的产品.
二.其研究的问题
绿色化学研究的问题当然应该着眼于当前和发展未来并重,就目前来说,主要研究问题共有12个方面(又称12项原则).
(1)从源头制止污染,而不是在末端治理污染.
(2)合成方法应具备"原子经济性"原则,即尽量使参加反应过程的原子都进入最终产物.
(3)在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质.
(4)设计具有高使用效益低环境毒性的化学产品.
(5)尽量不用溶剂等辅助物质,不得已使用时它们必须是无害的.
(6)生产过程应该在温和的温度和压力下进行,而且能耗最低.
(7)尽量采用可再生的原料,特别是用生物质代替石油和煤等矿物原料.
(8)尽量减少副产品.
(9)使用高选择性的催化剂.
(10)化学产品在使用完后能降解成无害的物质并且能进入自然生态循环.
(11)发展适时分析技术以便监控有害物质的形成.
(12)选择参加化学过程的物质,尽量减少发生意外事故的风险.
三.发展绿色化学意义所在
意义:绿色化学不但有重大的社会、环境和经济效益,而且说明化学的负面作用是可以避免的,显现了人的能动性.绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用,是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用的产物,对化学本身而言是一个新阶段的到来.作为新世纪的一代,不但要有能力去发展新的、对环境更友好的化学,以防止化学污染;而且要让年轻的一代了解绿色化学、接受绿色化学、为绿色化学作出应有的贡献.
‘叁’ 如何实现化学工业的绿色化
四、 绿色化学与可持续发展
实现可持续发展战略已成为世界许多国家指导经济、社会发展的总体战略,即经济的发展必须和人口、环境、资源统筹考虑。1987年世界环境与发展委员会提出采用可持续发展的总原则是:“今天的人类不应以牺牲今后几代人的幸福而满足其需要。”可持续发展的核心思想是在经济发展的同时,注意保护资源和改善环境,合理地保护和改善环境为可持续发展提供物质基础。环境对发展的约束是由于不合理的发展破坏了环境所致,而合理的发展又为治理环境提供了更多的技术和资金 绿色化学是可持续发展的有效途径绿色化学提出全新产生绿色化学技术及驱动机制,从而提高人类从事物质生产的能力。它首先给人类 社会和自然环境带来积极影响,控制污染在时间上的延续和空间上的扩展,为可持续发展提供促进作用;它其次为人类可持续发展提供调节和制约的保护作用,它能够不断调整和平衡资源的有序开发和综合利用,制约利用资源的速度和规模,扬长避短,变害为利,减少和克服人类社会发展过程中给自然所造成的负面影响,保护濒临灭绝物种和不断减少使用资源,使人类社会和经济增长协调发展。再次绿色化学为可持续发展提供观察和监测的规划作用,如全球变暖、臭氧层被破坏等等环境问题,需要全球各国共同努力,而绿色化学的功能恰恰能够不断地观察和监测全球发展的表现和动向,对人类社会、经济、生态环境的发展的决策和行动提供智力支持,从而形成有效的规划蓝图。由此可见,绿色化学为人类的可持续发展提供完整的体系和方式,是可持续发展的必由之路。
综上所述,绿色化学彻底抛弃了“先发展、后治理”,发展经济以牺牲环境为代价的发展模式,进而采用绿色的与环境友好相结合的发展模式,从源头上堵住污染的产生,从根本上减少或消除污染,满足了现代社会可持续发展的要求,是一条人口增长、经济发展、社会进步、环境治理和节约资源相互协调发展的必由之路。
‘肆’ 绿色化学技术在石油天然气化工行业的应用前景是怎样的
绿色化学是当今国际化学研究的前沿,是21世纪化学工业可持续发展的基础,其主要思路是把现有化工生产的“先污染、后治理”方式改变为“从源头上根除污染”。发展绿色化学技术不仅能保护生态环境,充分利用资源,降低成本,同时也提高了国际竞争能力。
在石油化工领域,绿色技术的应用研究主要有三个方面:绿色催化剂、“原子经济反应”新工艺、无毒无害溶剂。
目前石油加工中的烃基烷化工艺中要用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂,这些酸腐蚀设备,对人体有危害,还产生污染环境的废渣。现在已从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料中开发出固体酸烷基化催化剂以减少对设备的腐蚀和对环境的污染。
原子经济是在1991年提出的,即考察在化学反应过程中有多少原料的原子进入所需的产品中。理想的原子经济反应要求原料中的原子百分之百地转变成产品,不产生副产物或废物,实现废物的“零排放”。对于大宗基本有机原料的生产来说,选择原子经济反应十分重要。目前,在某些有机原料的生产中,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸、乙烯或丙烯的聚合、丁二烯和氢氰酸合成己二腈等已采用原子经济反应。还有一些基本有机原料的生产所采用的反应,已由过去的二步反应改成一步原子经济反应,并已实现工业化。对于已在工业上应用的原子经济反应,也还要从环境保护和技术经济等方面继续改进。
在溶剂方面,当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物,会造成环境污染,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。如开发无毒、不可燃、价格低廉的超临界流体(特别是超临界二氧化碳)和“离子液体”作溶剂。“离子液体”是在常温下呈液态的离子化合物。在这种液体里没有分子,只有阴离子和阳离子。这种“离子液体”易于操作,没有任何危害,为名副其实的绿色化学所追求的溶剂。采用无溶剂的固相反应也是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
2000年,国家科技部批准“石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学”为国家重点基础研究项目之一。该项目针对我国石化工业2010年前发展急需的、加工量大的清洁汽、柴油及有机化学品绿色化技术的要求,选择了下列重要领域和课题开展导向性基础研究:①清洁汽、柴油生产的绿色化途径和化学基础;②基本有机化学品合成的“原子经济”反应;③支撑和扩展相关技术绿色化跨越的新催化材料和新反应工程。
‘伍’ 如何理解绿色化工,可持续发展的理念
绿色化工的内涵
绿色化学的含义:绿色化学又叫做环境无害化学,环境友好化学,清洁化学,也是一种可持续发展化学。绿色化学是以绿色意识为指导,其发展目的是利用化工原理从源头消除化工过程中对环境的污染,并且设计新的化学合成方法和化工产品来根除污染源。其理念是采用“原子经济”反应,即原料中的每一原子都转化成产品,不产生任何污染环境的废物和副产品[2];同时也不采用有毒有害的原料、催化剂和溶剂,并生成环境有好的产物[3]。
2.1绿色化学的产生从1960起,人们开始注意到人口的急剧增长,工业的高度发达,资源的极度消耗,污染的日益严重,使人类不得不面对严重的环境危机。在积累了30余年治理污染的经验后,人们提出了污染预防这一新的概念,最后美国环保局提出了“绿色化学”这一“新化学婴儿”。
2.2绿色化工
2.2.1绿色化工的的内涵
绿色化工以元素经济性和零排放作为两个终极目标,即所有化学成分能够完全被利用,及产生的所有废物都能够变成资源重新利用。我们所说的绿色化工一般有狭义和广义两层:狭义的绿色化工是建立在绿色化学之上的化学工业,在其基础上创新的技术为绿色技术、环境友好技术、环境安全技术或洁净技术,由此生产的产品为绿色化工产品、环境友好产品和环境安全产品。其核心是利用化学原理从反应源头上根除化工生产中产生的对环境的污染,其产品的使用也不会造成二次污染。因此无论是从科学观点、环境观点及经济观点上看,它都符合经济可持续发展的要求。广义的绿色化工所要求的可持续发展,不仅指利用绿色化工来减少或消除对环境的污染,更包含了化工企业对于健康、安全、环境以及社会的全方位负责的态度,同时极大地降低了治理环境污染的社会成本,使社会在单位时间内积累的财富更多。
2.2.2绿色化工的发展意义与应用
我国公众第一次较为普遍的了解绿色化工,始于2006年10月在天津召开的首届绿色化学科学与工程和科学过程系统工程国际论坛。论坛上国内外专家共同呼吁,要大力发展绿色化工,以解决资源和环境问题。绿色化工作为一个新鲜概念,受到广泛关注。化学工业有几百年的发展历史,为我们提供了方便,但也给资源,环境带来了巨大灾难。从长远看,绿色化工必将使化工市场产生深刻变革.企业要生存和发展,必须首先降低能源和原料等成本,并要求企业采用更先进的技术生产更优质的产品来占领市场,而新技术和新产品都要更利于环保.绿色化工技术的应用在不断增多。如农业、人类保健的发展,新能源、新材料的开发利用,这对于维护国家和人民的安全具有重要意义。
3.绿色化工可持续发展的意义发展绿色化工是构建和谐社会和建设节约型社会的一个重要方向。所以,未来经济和社会可持续发展要求传统化学工业必须向了绿色化学化工方向发展,绿色化工的发展必须以可持续发展为基础。
3.1绿色化工是人类和化工行业可持续发展的客观要求进人21世纪后。社会的可持续发展涉及生态、环境、资源、经济等各方面的问题,越来越受到人们的关注。我国的基本国情是人口众多,自然资源短缺,生态环境脆弱,污染日趋严重.战略资源供需矛盾日益尖锐.环境、资源与就业压力加大,经济社会发展和安全面临新的挑战。在这多重制约因素作用下.要全面建设惠及十几亿人口的小康社会,必须深入贯彻落实科学发展观.实现人与自然的协调发展.经济社会的全面协调可持续发展[4]。
3.2绿色化工是人类和化工行业可持续发展的客观选择可持续发展的实质是资源的可持续利用,强调的是环境与经济协调发展,要实现资源的可持续利用,最有效的措施就是降低成本,提高资源利用率及转化率。绿色化工通过对新资源和新材料的开发,工艺技术和设备的革新,来预防和控制化工生产中的污染,达到从源头控制污染产生及无排放、无浪费的零污染的目的。这样将合理利用资源、降低物耗、提高经济效益和易于环境保护有机地结合起来,实现以尽可能小的环境代价和最少的能源、资源消耗,获得最大的经济效益。
4.绿色化工可持续发展的途径
开展绿色化工的技术途径与思路应该是:采用分子设计技术和产品生命周期全程绿色化控制的策略来设计和生产化工新产品,改革传统化工产品体系,利用可再生资源和生物化工方法寻求无污染的新产品或替代品,从源头上控制化工污染的发生。同时,还应该开展绿色化工的教育、宣传、信息交流和人才培养工作,对新建项目进行全过程环境影响评价,鼓励化工企业推进绿色化工生产。作为未来的化工科技人员,培养绿色化工意识,增强绿色化工发展的使命感和紧迫感是十分必要的。
‘陆’ 谈谈你对绿色化学可持续发展的认识
认真阅读化学课本 化学课本是依据教学大纲系统地阐述教材内容的教学用书,抓住课本,也就抓住了基础知识,应该对课本中的主要原理,定律以及重要的结论和规律着重去看、去记忆。同时还应注意学习化学中研究问题的方法,掌握学习的科学方法比掌握知识更重要。因为它能提高学习的思维能力。 看化学书的程序一般分三步。
1.全面看 全面看一节教材,把握一节书的整体内容,在头脑中形成一个初步整体印象,要做到能提纲挈领地叙述出教材中的重点、难点、关键和本质的问题。
2.抓关键 在全面看的基础上,抓住教材中的重点、难点和关键用语重点看,认真反复琢磨。
3.理思路 看书时要积极思考,重点知识要掌握,难点知识要逐步突破。 总之,看书的程序可概括为:“整体枣部分枣整体”,即整体感知,部分探索,整体理解。
二、化学实验的学习方法
(一)实验——学习化学的手段 化学是以实验为基础的自然科学。实验是研究化学的科学方法,也是学习化学的重要手段。
(二)观察实验要与思考相结合 化学实验的观察,一般是按照“反应前→反应中→反应后”的顺序,分别进行观察。观察的同时还要积极地思维。例如:在观察铜、锌分别投入稀硫酸中的现象时,要想为什么会看到锌放在稀硫酸中会产生气体,而铜放在稀硫酸中却无气体产生呢?通过思考,把感性知识升华,就会获得较深的认识:锌的活动性比氢强,能将氢从酸中置换出来,而铜没有氢活泼,故不能置换酸中的氢。
(三)化学实验操作中的“一、二、三” 1.实验室取用固体粉末时,应“一斜、二送、三直立”。即使试管倾斜,把盛有药品的药匙小心地送人试管底部,然后将试管直立起来,让药品全部落到试管底部。 2.实验室取用块状固体或金属颗粒时,应“一横、二放、三慢竖”。即先把容器横放,把药品或金属颗粒放入容器口以后,再把容器慢慢地竖立起来,使药品或金属颗粒缓缓地滑到容器的底部,以免打破容器。 3.在液体的过滤操作中,应注意“一贴、二低、三靠”。即滤纸紧贴漏斗的内壁,滤纸的边缘应低于漏斗口,漏斗里的液面要低于滤纸的边缘,烧杯要紧靠在玻璃棒上,玻璃棒的末端要轻轻地靠在三层滤纸的一边,漏斗下端的管口要紧靠烧杯的内壁。
三、化学用语的学习
(一)化学用语枣学习化学的工具 化学用语是化学学科所特有的,是研究化学的工具,也是一种国际性的科技语言。不懂化学用语,学习化学就不能入门。所以,掌握它是很重要的。
(二)写好记好化学式的方法 1.掌握单质化学式的写法 2.掌握化合物化学式的写法
(三)掌握写好记好化学方程式的方法 1.抓住反应规律 2.联系实验现象写好记好化学方程式
‘柒’ 绿色化学是如何体现的
最突出的就是光能引用,大街上的太阳能路灯;还有绿色燃料氢气的重点引用;以及核能的开发引用!好多的
主要着眼于以下几个方面:
1、采用无毒、无害的原料:化学研究和化工生产中经常采用有毒、有害的原料,如剧毒的光气、氢氰酸、苯类、醛类等原料和中间体,它们严重地污染环境并危害人类的健康。采用无毒、无害的原料是绿色化学的一项重要任务。
2、开发、应用“原子经济”反应路线:就是最大限度地利用原料分子中的每一个原子,使之结合到目标分子中,不产生副产物或废物,从而实现废物的零排放。“原子经济”反应有利于节约资源和保护环境。3、采用新型、高效、对环境友好、可回收的催化剂:通过选择催化剂,可以提高反应的选择性,并避免副产物的生成,提高原子的利用率,减少有害物质对环境的排放。
4、采用无毒、无害的溶剂:致力于开发无溶剂存在下的反应,如固态反应;开发和应用无毒、廉价、不危害环境的水介质体系;以超临界流体做介质的反应将成为绿色合成工艺的重要途径。
5、产品的绿色化:采用新的工艺、新的原料、新的配方,合成新的对人类和环境无毒、无害的绿色产品是绿色化学的最终使命和终极目标。如开发新型的制冷剂,减少对臭氧层的破坏;开发新型的、可生物降解的高分子材料,解决“白色污染”问题。
6、充分应用可再生资源:采用可再生资源做化学化工原料,是绿色化学的一项重要任务和研究方向。据统计,现代95%以上的有机化学品都来自石油和煤,但石油和煤的储量有限,属不可再生能源。同时,石油和煤的开采和加工又严重污染环境。采用可再生的生物质,如淀粉、纤维素、沼气、糖类等取代传统的石油、煤等工业原料既可以保护资源又有利于环境,可谓一举双得。
7、从产品开发的途径上考虑:传统的化学工艺的开发是经过漫长的实验探索,并不断地改进、优化和完善。在这种研究模式下,必将消耗大量的化学试剂、溶剂和能源,并源源不断地产生副产物和废物。往往开发一条可行的化学工艺需要经过漫长的时间和消耗大量的人力、物力。目前,计算机辅助分子设计和材料设计是一门新兴学科分支,并在实践中取得了广泛的发展和应用。如在有机合成和药物合成中,科学家首先建立了一个已知的有机合成反应尽可能全的资料库,然后在确定目标产物后,第一步找出一切可产生目标产物的反应;第二步又把这些反应的原料作为中间目标产物找出一切可产生它们的反应路线;接着应用计算机智能技术优化出价廉、物美、不浪费资源、不污染环境的最佳反应路线;最后,通过化学方法合成出所设计的目标分子。绿色化学在节约原料、保护环境、保障人类健康与安全方面发挥了日益显着的作用,并受到社会的广泛关注。世界各国的许多科研机构和政府部门都在致力于绿色化学的开发和推广应用。相信随着科学的进步和人们绿色意识的提高,我们的赖以生存的地球环境会变得更加美好。