绿色化学和可持续发展选修IBppt课件

1、第二单元第二单元 绿色化学与可继续开展绿色化学与可继续开展 一、绿色化学的含义一、绿色化学的含义 绿色化学又称环境友绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、好化学、环境无害化学、清洁化学。清洁化学。 绿色化学的中心是要绿色化学的中心是要利用化学原理从源头消除利用化学原理从源头消除污染，减少或消除在化工污染，减少或消除在化工产品的设计、消费及运用产品的设计、消费及运用中有害物质的运用和产生。中有害物质的运用和产生。 按绿色化学的原那么，最理想的按绿色化学的原那么，最理想的“原子经济原子经济就是反响物的原子全部转化为期望的最终产就是反响物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为物，这时原子

2、利用率为100。绿色化学十二条原那么绿色化学十二条原那么1.1.源头防止废弃物产生要比废弃物产生之后再去处置源头防止废弃物产生要比废弃物产生之后再去处置净化更为可取；净化更为可取；2.2.设计的合成方法应使反响过程中所用物料最大限制设计的合成方法应使反响过程中所用物料最大限制地转化为最终产物；地转化为最终产物；3.3.在任何可行的情况下，设计的合成方法都该当采用在任何可行的情况下，设计的合成方法都该当采用和产出那些对人类安康和环境毒性很小甚至是无毒和产出那些对人类安康和环境毒性很小甚至是无毒的物质；的物质；4.4.化学产品的设计要思索到维持高效并减少毒性；化学产品的设计要思索到维持高效并减少毒

3、性；5.5.尽能够不运用辅助物质如溶剂、析出剂等，在尽能够不运用辅助物质如溶剂、析出剂等，在不得不运用时，也尽量运用无害物质；不得不运用时，也尽量运用无害物质；6.6. 该当认识到能量需求对环境及经济的影响，并应使该当认识到能量需求对环境及经济的影响，并应使之降到最低。合成方法应在常温常压下进展；之降到最低。合成方法应在常温常压下进展；7.7.只需在技术和经济上可行，所用未加工资料或原料只需在技术和经济上可行，所用未加工资料或原料都该当是可回收而不是纯耗费的；都该当是可回收而不是纯耗费的；8.8.尽量防止产生不用要的化学衍生物如基团封锁、尽量防止产生不用要的化学衍生物如基团封锁、维护维护/ /

4、去维护、在化学去维护、在化学/ /物理过程中暂时修饰；物理过程中暂时修饰；9.9.催化剂尽能够具有选择性更优于符合化学计量催化剂尽能够具有选择性更优于符合化学计量的试剂；的试剂；10.10.设计出的化学产品在完成其成效后不应继续残留于设计出的化学产品在完成其成效后不应继续残留于环境，而应分解为无害的降解产物；环境，而应分解为无害的降解产物；11.11.需求进一步开展分析方法，以便在危险物质构成以需求进一步开展分析方法，以便在危险物质构成以前进展实时在线检测与控制；前进展实时在线检测与控制；12.12.合理选择化学过程中所运用的物质及其形状，防止合理选择化学过程中所运用的物质及其形状，防止或尽量

5、减少发生包括泄露、爆炸及火灾等化学事故。或尽量减少发生包括泄露、爆炸及火灾等化学事故。第一步第二步第三步第四步第五步第六步布洛芬Boots公司的公司的Brown方法方法原子经济性原子经济性 40%布洛芬布洛芬镇静、镇静、止痛药的消费止痛药的消费第一步第一步第二步第二步第三步第三步BHC公司新公司新发明的绿色发明的绿色方法方法简单简单多了！多了！原子经济性原子经济性99%(包括醋酸包括醋酸)获获2019年美国总统年美国总统“绿色化学挑战奖绿色化学挑战奖二、绿色化学工艺二、绿色化学工艺 1、原料绿色化：用可再生资源农业性、生物性、原料绿色化：用可再生资源农业性、生物性原料，替代不可再生性原料。原料

6、，替代不可再生性原料。 现代现代95%以上的有机化学品都来自石油和煤以上的有机化学品都来自石油和煤,但但石油和煤的储量有限石油和煤的储量有限,其开采和加工对环境影响大。其开采和加工对环境影响大。用生物质取代它们既可以维护资源又有利于环境。用生物质取代它们既可以维护资源又有利于环境。 2019年首届美国总统绿色化学挑战奖的学术奖授予了年首届美国总统绿色化学挑战奖的学术奖授予了德克萨斯的大学柯尔兹帕里教授德克萨斯的大学柯尔兹帕里教授,由于他发明了用由于他发明了用石灰处置和细菌发酵的简单技术即可把废生物转化为饲料、石灰处置和细菌发酵的简单技术即可把废生物转化为饲料、工业化学品和燃料。美国能源组织的是

7、新原料方案中开工业化学品和燃料。美国能源组织的是新原料方案中开发了一个能有效把木质纤维素中三组份分别的新方法发了一个能有效把木质纤维素中三组份分别的新方法,效效率高达率高达100%,这是一个重要的进展这是一个重要的进展,分别出的木质素可消费分别出的木质素可消费有机化学品有机化学品,纤维素可转化为葡萄糖纤维素可转化为葡萄糖,葡萄糖可消费酒精和葡萄糖可消费酒精和其它化工产品。其它化工产品。2、催化剂绿色化：选用无毒、无污染、可反复运、催化剂绿色化：选用无毒、无污染、可反复运用的高效催化剂。如分子筛、酶等。用的高效催化剂。如分子筛、酶等。 在反响物不变的前提下，改用在反响物不变的前提下，改用“绿色催

8、化剂，能绿色催化剂，能用简单、平安、环境友好、资源有效的操作，快速定量用简单、平安、环境友好、资源有效的操作，快速定量地把廉价易得的起始原料转化为天然或设计的目的分子，地把廉价易得的起始原料转化为天然或设计的目的分子，原子利用率高，能推绿色化学的快速开展。原子利用率高，能推绿色化学的快速开展。2CH3CHCH2 2HOClCH3CHCH2OH Cl+ClOHCH3CHCH2+CH3CHCH2OHClClOHCH3CHCH2+Ca(OH)2CH3CHCH22O+CaCl22H2O丙烯环氧化制环氧丙烷丙烯环氧化制环氧丙烷H2O2CH3CHCH2H2OCH3CHCH2OTS-1次氯酸次氯酸石灰石灰废

9、渣废渣 污水污水传统工艺传统工艺氯醇法：原子经济性氯醇法：原子经济性=31%绿色工艺绿色工艺钛硅分子筛催化：原子经济性钛硅分子筛催化：原子经济性=76%1- 氯丙醇氯丙醇2- 氯丙醇氯丙醇 传统传统AlCl3、HF催化剂的缺陷：腐蚀设备，危害人催化剂的缺陷：腐蚀设备，危害人身安康和社区平安，废水、废渣污染环境身安康和社区平安，废水、废渣污染环境分子筛固体酸催化剂分子筛固体酸催化剂: 减少三废的排放减少三废的排放 运用对人类和生态环境无毒、无害的催化剂运用对人类和生态环境无毒、无害的催化剂获得目的产物是绿色化学的追求目的。获得目的产物是绿色化学的追求目的。 如无铅汽油添加剂甲基叔丁基醚的工业消如

10、无铅汽油添加剂甲基叔丁基醚的工业消费过程用磺酸树脂取代浓费过程用磺酸树脂取代浓H2SO4作催化剂作催化剂,防止防止强腐蚀性强腐蚀性H2SO4的运用的运用 利用生物催化酶，微生物等催化合成化利用生物催化酶，微生物等催化合成化学品不但具有条件温暖、转化率高的合成的优点，学品不但具有条件温暖、转化率高的合成的优点，而且可以合成手性化合物及高分子及化学法难于而且可以合成手性化合物及高分子及化学法难于合成的化合物。合成的化合物。3、溶剂绿色化：溶剂要低污染、低残留、溶解性强。、溶剂绿色化：溶剂要低污染、低残留、溶解性强。挥发性有机溶剂有广泛用途挥发性有机溶剂有广泛用途涂料和油漆的溶剂涂料和油漆的溶剂泡沫

11、塑料的发泡剂泡沫塑料的发泡剂微电子器件等的精细清洗微电子器件等的精细清洗服装干洗的清洗剂服装干洗的清洗剂化工消费过程中作为溶剂化工消费过程中作为溶剂挥发性有机溶剂对环境的危害挥发性有机溶剂对环境的危害构成光化学烟雾构成光化学烟雾引起和加剧多种呼吸系统疾病，添加癌引起和加剧多种呼吸系统疾病，添加癌症发病率症发病率导致谷物减产、橡胶硬化等，每年呵斥导致谷物减产、橡胶硬化等，每年呵斥大量损失大量损失二氟二氯甲烷等破坏地球大气中的臭氧二氟二氯甲烷等破坏地球大气中的臭氧层层 在无毒无害溶剂中最引人瞩目的是超临界流体在无毒无害溶剂中最引人瞩目的是超临界流体,特特别是超临界别是超临界CO2，优点是无毒不燃价

12、廉并使许多反响，优点是无毒不燃价廉并使许多反响加速添加选择性加速添加选择性,是种运用前景广泛的绿色化学溶剂是种运用前景广泛的绿色化学溶剂超临界二氧化碳溶剂的优点超临界二氧化碳溶剂的优点二氧化碳在常温下是气体，无色、无味、不熄二氧化碳在常温下是气体，无色、无味、不熄灭、化学性质稳定灭、化学性质稳定不会构成光化学烟雾，也不会破坏臭氧层不会构成光化学烟雾，也不会破坏臭氧层来源丰富，价钱低廉来源丰富，价钱低廉超临界二氧化碳可很好地溶解普通有机化合物超临界二氧化碳可很好地溶解普通有机化合物替代机械、电子、医药和干洗等行业中普遍采替代机械、电子、医药和干洗等行业中普遍采用的挥发性有机清洗剂用的挥发性有机清

13、洗剂替代氟氯烃作泡沫塑料的发泡剂替代氟氯烃作泡沫塑料的发泡剂超临界超临界CO2为溶剂，消费氟化物单体和聚合物为溶剂，消费氟化物单体和聚合物 用超临界二氧化碳替代挥发性用超临界二氧化碳替代挥发性有机溶剂的运用有机溶剂的运用超临界二氧化碳替代有毒、超临界二氧化碳替代有毒、有害溶剂的开展有害溶剂的开展 利用我国合成氨厂、炼油厂中制氢安装大利用我国合成氨厂、炼油厂中制氢安装大量排放的量排放的CO2，开发或引进，开发或引进 超临界超临界CO2技技术在房屋装修、泡沫塑料消费、服装干洗等中术在房屋装修、泡沫塑料消费、服装干洗等中运用，构成新兴产业。运用，构成新兴产业。4、产品绿色化：产品的运用不会引起生态危

14、害、不、产品绿色化：产品的运用不会引起生态危害、不会要挟人类安康、可循环利用。会要挟人类安康、可循环利用。 人类发明的许多产品对提高生活水准起了很大的作用人类发明的许多产品对提高生活水准起了很大的作用,但有的产但有的产品同时对环境产生严重的破坏品同时对环境产生严重的破坏,绿色化学研制环境友好产品绿色化学研制环境友好产品,就是就是为了消除污染环境产品的负面影响。为了消除污染环境产品的负面影响。 如塑料在消费和生活中有极其广泛又不可短少的作用如塑料在消费和生活中有极其广泛又不可短少的作用, 但但大量的农膜和塑料包装、餐具等废物构成了令人困扰的大量的农膜和塑料包装、餐具等废物构成了令人困扰的“白色白

15、色污染污染,破坏土壤污染水质破坏土壤污染水质,处理这一难题的方法就是用可生物处理这一难题的方法就是用可生物降解的聚合物来取代它们降解的聚合物来取代它们,如今已有用生物质为原料如今已有用生物质为原料(淀粉或纸淀粉或纸)制成的一次性餐具制成的一次性餐具,但其性能和价钱还需求大大改良。但其性能和价钱还需求大大改良。光降解塑料光降解塑料 光降解的机理是在太阳光的照射下，引发光化学反响，使高分光降解的机理是在太阳光的照射下，引发光化学反响，使高分子化学物的链断裂和分解。一种有效的方法是经过共聚改性，在塑子化学物的链断裂和分解。一种有效的方法是经过共聚改性，在塑料中引入光敏性基团。如：在高分子化合物中引入

16、羰基可获得光降料中引入光敏性基团。如：在高分子化合物中引入羰基可获得光降解高分子资料；当高分子化合物接有不饱和侧链时也容易降解，如解高分子资料；当高分子化合物接有不饱和侧链时也容易降解，如侧链接有乙烯基的聚乙烯，受光照易发生降解侧链接有乙烯基的聚乙烯，受光照易发生降解 。生物降解塑料生物降解塑料 生物可降解塑料可以在细菌、酶和微生物的侵入、吸收及生物可降解塑料可以在细菌、酶和微生物的侵入、吸收及破坏下产生分子链的断裂，从而到达降解、解体的结果。生物破坏下产生分子链的断裂，从而到达降解、解体的结果。生物降解塑料有两种不同的降解方式，一种称为生物降解，主要是降解塑料有两种不同的降解方式，一种称为生物降解，主要是由微生物的作用使塑料分子链断裂；另一种称为生物解体，虽由微生物的作用使塑料分子链断裂；另一种称为生物解体，虽然也是微生物或细菌的作用，但塑料的降解过程表现为整体的然也是微生物或细菌的作用，但塑料的降解过程表现为整体的解体，是一种突变过程。解体，是一种突变过程。1、以下环境问题与化石燃料无关的是、以下环境问题与化石燃料无关的是 A、酸雨、酸雨 B、光化学烟雾、光化