《环境化学课件-南开大学 孙红文博导 最新版本201408 第八章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境化学课件-南开大学 孙红文博导 最新版本201408 第八章（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8-1,第八章 绿色化学的 基本原理和应用,Chapter 8. Fundamental Principles and Applications of Green Chemistry,8-2,内容提要及要点要求,本章介绍一个颇具生命力的一门新兴交叉学科绿色化学的诞生和发展过程，讨论了绿色化学的原理和应用。 学习中要充分理解和体会绿色化学的重要学术意义和实用价值；掌握绿色化学的12条原理及其与绿色工程和工业生态学原理的相互联系；明确绿色化学的主要研究方向，并从典型应用实例中学习灵活运用绿色化学原理解决实际问题的学术思路，认识绿色化学在保护生态环境、促进可持续发展战略方针贯彻方面的巨大作用。,8-
2、3,第一节 绿色化学的诞生和发展简史,8.1 Emergence and Development of Green Chemistry,一、绿色化学的定义 Definition of Green Chemistry,二、关于绿色化学的发展史简介 Introduction of Development of Green Chemistry,8-4,一、绿色化学的定义 Definition of Green Chemistry,在生态环境保护领域，20世纪末到21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。 长期以来，化学品的开发、生产和应用为人类社会的进步作出了不
3、可磨灭的巨大贡献，然而，许多事实表明有害化学品的负面影响已给生态环境乃至人类健康造成现实的或潜在的巨大威胁。,8-5,化学污染物的问题只靠“点水止沸”式的治理是不行的，必须从化学品设计，生产过程着手进行“釜底抽薪”式的革新来消除产生负面效应的根源。 根本的有力措施是把化学改革成可持续发展的学科，为满足此种迫切需要，就产生了“绿色化学”这一崭新学科。,8-6,定义 绿色化学（Green Chemistry），也可叫作可持续的化学（Sustainable Chemistry），它是一个概括性的概念：“化学是一种给予能力的或可操作的科学，利用它可使经济和环境的发展协调地进行。”（Chemistry
4、is an enabling science that will allow economic progress and environmental progress to proceed in harmony）。 按照定义，绿色化学就是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产等过程中都应减少或消除使用或产生对人类健康和环境有害物质的科学。,8-7,Green chemistry is the sustainable practice of chemical science and manufacturing within a framework of industrial ecolo
5、gy in a manner that is sustainable, safe, and non-polluting, consuming minimum amounts of energy and material resources while producing virtually no wastes.,From Green Chemistry & the Ten Commandments of sustainability, 2nd ed. Manahan S E. ChemChar Research, Inc. 2006. 9 .,8-8,Economic: At a high l
6、evel of sophistication, green chemistry normally costs less in conventional economic terms (as well as environmental costs) than chemistry as it is traditionally practiced Materials: By efficiently using materials, maximum recycling, and minimum use of virgin raw materials, green chemistry is sustai
7、nable with respect to materials Waste: By reducing insofar as possible, or even totally eliminating their production, green chemistry is sustainable with respect to wastes,Green Chemistry的“Sustainable”从三方面体现：,8-9,1987年联合国提出关于“Our Common Future”的报告，率先提出了可持续发展的概念。随之，1992年在巴西里约举行的联合国环境与发展大会上受到百余国家元首的一致
8、肯定。这意味着工业增长、经济发展必须既符合当代社会需要并能为人类后代保护资源和环境。 1990年美国通过了着眼污染预防的第一个环境法规污染防治法（pollution prevention act of 1990）。,有一些重要事件促使了绿色化学的诞生:,8-10,第一节 绿色化学的诞生和发展简史,8.1 Emergence and Development of Green Chemistry,一、绿色化学的定义 Definition of Green Chemistry,二、关于绿色化学的发展史简介 Introduction of Development of Green Chemistry,
9、8-11,美国EPA于1991年开始了绿色化学规划，当时在该局污染预防和毒物办公室工作的Anastas 博士提出了绿色化学名词的创意。,已谢世的Hancock 博士在其担任美国国家科学基金会化学部主任期间与USEPA合作资助支持开展环境友好化学领域的研究工作。他强调化学家和化学学科不仅在解决已存在的环境问题中起作用，而且要在防治未来产生环境问题方面起更重要的作用。,1,2,二、关于绿色化学的发展史简介 Introduction of Development of Green Chemistry,8-12,1994年8月美国化学学会（ACS）举行208th全国年会时，其环境化学分会的主题命名为“
10、为环境而设计：21世纪的环境范例”，分组会主题涉及：为环境设计化学合成和过程；在社区和工业中设计化学品的安全性；有关决策设计的信息工具和数据库；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21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的国际学术研讨会。,3,8-13,随后USEPA、学术界、工业界与相关的政府部门协作，提出要以化学为基础开发新的污染预防技术并建议设立总统绿色化学挑战奖加以鼓励。经当届美国总统Clinton批准，于1995年设立了此种特殊奖励，规定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。,4,8-14,1997年建立了全球第
11、一个绿色化学研究院（green chemistry institute, GCI）,5,6,1999年初，英国皇家化学会创办了国际性的学术刊物“Green Chemistry”。,7,8-15,同时，有关绿色化学的教育工作也取得显著效果。如USEPA与ACS 协议，共同设计、发放教材，提供大学和独立学院使用。意大利的化学和环境科学校际联合体举办了绿色化学国际研究生暑期学校。,2001年ACS还邀请几所高校教师负责开办了绿色化学的实验活动。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的课程。美国麻省大学已培养出了绿色化学专业的博士生。,8,9,8-16,我国也非常关注这一极富生命力的
12、新兴学科并开展了不少工作 ：,1,8-17,8-18,4,8-19,第二节 绿色化学的基本原理,8.2 Fundamental Principles of Green Chemistry,一、绿色化学的12条基本原理 Twelve Fundamental Principles of Green Chemistry,二、绿色化学与绿色工程 Green Chemistry and Green Engineering,三、工业生态学原理 Principles of Industrial Ecology,8-20,一、绿色化学的12条基本原理 Twelve Fundamental Principles
13、 of Green Chemistry,（1）预防（Prevention）。防止产生废物比在它产生后再处理或清除更好。 （2）原子经济性（Atom Economy）。设计合成方法时，应尽可能使用于生产加工过程的材料都进入最后的产品中。,8-21,一、绿色化学的12条基本原理,（3）无害（或少害）的化学合成（Less Hazardous Chemsyntheses）。所设计的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的物质。 （4）设计无危险的化学品（Design Safer Chemicals）。化学产品应该设计为可以有效地显示所期望的功能而毒性最小。,8-22,一、绿色化学的1
14、2条基本原理,（5）安全的溶剂和助剂（Safer Solvents and Auxiliaries）。所使用的辅助物质包括溶剂、分离试剂、和其他物品当使用时都应是无害的。 （6）设计要讲求能效（Design for Energy Efficiency）。化学加工过程的能源要求应该考虑它们的环境的和经济的影响并应尽量节省。如果可能，合成方法应在室温和常压下进行。,8-23,一、绿色化学的12条基本原理,（7）使用可再生的原料（Use Renewable Feedstocks）。当技术和经济上可行，原料和加工厂粗料都应可再生。 （8）减少衍生物（Reduce Derivatives）。如果可能，尽
15、量减少和避免利用衍生化反应。因为，此种步骤需要添加额外的试剂并且可能产生废弃物。,8-24,一、绿色化学的12条基本原理,（9）催化作用（Catalysis）。采用具有高选择性的催化剂比化学计量学的助剂优越得多。 （10）设计要考虑降解（Design for Degradation）。设计化学产品应使它们在功能终了时，分解为无害的降解产物并不在环境中长期存在。 （11）为了预防污染进行实时分析（Real-Time Analysis for Pollution Prevention）。需要进一步开发新的分析方法，使其可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成之前予以控制。,8-25,一、绿色化学的
16、12条基本原理,（12）防止事故发生的固有安全化学（Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention）。在化学过程中使用的物质和物质形态的选择，应使其尽可能地减少发生化学事故的潜在可能性，包括释放、爆炸以及着火等事故的潜在可能性。,12条原理实质上最关键的核心精神就是在化学品的创造、应用乃至报废的整个过程中做到少废、无废和无毒、无害。,8-26,获取原料并将其转化为有用产品的三个主要步骤。 每个步骤均具有环境影响并能从绿色化学原理的应用中受益。,源 (寿命、方法和 提取的环境影响),从废物或副产物中 分离出欲得到的成分,将单一原料 转化为欲得到产品,副产物和环境影响, Fundamentals of Environmental Chemistry. Manahan SE.,8-27,仅就与这12条原理相关的几个重要方面作些讨论：,1. 非传统原材料 原材料的选择在绿色化学的决策过程中是很重要的。过去在人工合成的有机化学品中，绝大多数是从石化原料制备的。原油的精炼要消耗
