浅谈绿色化学28706编纂doc

1、浅谈绿色化学王学军(环境学院,F0716101班,学号5071619022)摘要:本文介绍了绿色化学的概念,进而论述了绿色化学的重要性,另外从加强绿色化学理念在教育中渗透及在工农业生产的应用两方面阐述了如何推广绿色化学,并举例介绍了绿色化学在皮革生产和农业中的应用关键词;绿色化学,重要性,教育,应用Elementary Introduction of Green ChemistryWANG Xue-junAbstract:This paper introduces the conception of Green Chemistry, then discusses the importance

2、of Green Chemistry, and on the other hand, expounds how to extend Green Chemistry from two sides, which are strengthen the filter during education and the application in industry and agriculture, and at the same time makes examples for the use of Green Chemistry in leather industry and agriculture.K

3、ey words:Green Chemistry, importance, education, application.引言:人口在增长,人类对粮食农作物生活用品的需要也在不断的增长粮食农作物和生活用品的生产都直接或间接依赖于化学,而当前自然界的环境问题正日趋严重,为了解决这一问题,新的方法被提出来,绿色化学应运而生1.绿色化学概述1.1绿色化学的定义绿色化学(Green Chemistry)又称环境友好化学 (Environmentally Friendly Chemistry)按照美国 绿色化学 (<<Green Chemistry>>)杂志的定义,绿色化学是指在

4、制造和应用化学产品时有效利用原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂与溶剂;在化学反应过程中以“原子经济性”为基本原则,即在制备新物质的过程中充分利用每种原料原子,实现“零排放”,既充分利用资源,又不产生污染,建立环境友好的工艺,使化学工业得以可持续发展1996联合国环境规划署对绿色化学进行了新的定义:“用化学技术和方法去减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料产物副产物溶剂和试剂的生产和应用”不管是哪一种定义,总之,绿色化学研究的目标就是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,运用现代科学技术的原理和方法从源头上减少或消除化学工业对环境的污染,从根本上实现化学工业的“绿色化”,

5、达到环境经济和社会等三方面的和谐发展它的全新观念使我们对环境的治理从治标转向治本现将专业人士提出的关于绿色化学的l2条原则1以及5R原理2列出如下,以对绿色化学的概念有一个进一步的了解1.2绿色化学的十二条原则(1)废物产生最小化;(2)原子经济反应最大化;(3)有毒有害物质用量最小化;(4)有效产品P毒性物质比率最大化;(5)溶剂和其他助剂辅料用量最小化;(6)可再生回收资源的利用最大化;(7)低能耗;(8)尽力避免毒副反应的产生;(9)选用理想的催化剂;(10)产物对环境无害;(11)有害物质生产中预防性检控措施;(12)选用具有最小危害性的原料和中间体1.3绿色化学的5R原理(1)减量:

6、减少试剂的用量;(2)减废:减少废产物的生成;(3)回收:回收用过的试剂;(4)再生:重新使用用过的试剂;(5)拒用:拒绝使用有毒的物质2.绿色化学的重要性我们以农作物生产中为例来说明绿色化学的重要性.3在农作物的生产中,为了增产,我们希望能够通过施用农药除去毁坏庄稼的害虫,通过施用化肥使农作物丰收但是这是一把双刃剑,它的危害有:第一,持续地用这些化学试剂,会在生物体内积累致癌物诱导机体发生突变的物质通过一些生物进入整个地区的生态环境系统,进而最终进入消费者体内第二,基因遗传使害虫具备抗药性,而且药剂往往会对不属预定目标的种类造成伤害,这些都暗示着,现在的药剂对害虫不会有很长时间的效力非洲报道

7、有些试剂有效期还不足5年第三,一些训练不足的人使用人造化学试剂和杀虫剂甚至对其健康造成严重的危害世界卫生组织估计每年三百万人急性药剂中毒,由于中毒死亡的人数从原来的30万一直在增加第四,在生产药剂和使用它们的区域,往往引起许多环境问题在最近这些年里,迫于竞争压力,有很多发达国家的厂家把生产基本化学试剂渐渐转变为生产特殊试剂和一些高利润的产品与此同时,发展中国家的国内产业却增长其生产杀虫剂等农业化学试剂,还有其他的基础的化学试剂经济合作与发展组织报道说,生产化学试剂已经从对环境标志要求严格的发达国家转移到相对松的发展中国家最后,废弃的杀虫剂的聚集造成了对环境的不可摹状的灾难虽然有很多杀虫剂已经被

8、严令禁止,但对于残留的化学试剂人们却没有有效措施联合国粮食农业组织预计至少有10万吨废弃的试剂未能得到处理在发展中国家,其中非洲国家23万吨;例如摩洛哥有3千吨,包含127种类型最多被废弃掉的是有机氯杀虫剂,像DDT,狄氏剂(氧桥氯甲桥萘,化合物497)等一场国际性的战斗销毁(处理)这些化学试剂正在进行,但成本是令人惊愕的联合国粮食农业组织预计这将会花35004000美元来彻底处理非洲的1吨杀虫剂,远远的超出了当初生产的成本鉴于上述原因,对于世界化学,生物,农业来讲都是一个严峻的考验我们要探求新的更有效的解决方法,这就是,为什么绿色化学很重要的一个原因它提供了工具来保护我们的环境质量,在面对当

9、前对农业产量要求日益增大的情况下,绿色化学正起着越来越重要的作用3.怎样推广绿色化学3.1绿色化学在教育中的渗透3.1.1编写有关绿色化学的教材4教材是教学的基础与前提,编写优秀的教材对于教学影响深刻在教材中,应当体现绿色化学的理念,以绿色化学原理知识为基础,以绿色化学为主线,以学科交叉融合为前提构建新的教材体系,充分体现前沿性前瞻性创新性和发展性53.1.2培养高素质的师资力量高素质的教师是培养造就高素质学生的根本保证绿色化学是化学与环境科学生物科学物理科学医学科学相结合的产物因此,化学教学工作者不仅要系统地学习绿色化学的理论知识,掌握绿色化学技术,了解其最新研究成果和发展动态,学习与之相关

10、的学科知识,还必须具有扎实宽厚的化学基础知识理论和技能这样,绿色化学的理论与实践才能更加有机的结合起来3.1.3绿色化学实验室建设6绿色化学实验是在绿色化学的思想下,用预防化学污染的新思想和新技术,对常规实验进行改革而形成的化学实验新方法7开展绿色化学实验的途径可分为:(1)精选实验内容,严格控制反应条件;(2)开展微型化学实验及半微量化学实验;(3)改进实验方法,降低污染指标;(4)巧妙编排实验次序,实现实验产物的再利用;(5)实验过程中注重废液的收集;(6)运用现代教育技术,减小化学实验的环境危害通过这一系列的步骤,基本能达到绿色化学实验的要求,这样可有效减少实验室向环境中污染物的排放3.

11、2 绿色化学在生产中的应用举例3.2.1绿色化学在皮革工业中的应用绿色化学要求从化工生产的原料阶段就要考虑是否会对生态和资源造成污染和消耗皮革生产的主要原料生皮来源于动物,是一种生物质原材料从这一点上来说,制革业的原料是一种可再生资源,符合绿色化学中对于原料可再生的要求但是由于皮革加工过程中需添加多种无机有机试剂,因此产生的废弃物,污染物较多,给环境造成了沉重的CODBOD固体悬浮物硫化物固体废弃物等污染,同时也是对资源的一种巨大浪费所以,在皮革的生产过程中,应当努力做到以下几点:第一,改变传统的工艺路线,采用低污染少消耗的清洁化制革技术;第二,更新或取代对环境有毒有害的皮革化学品;第三,加快

12、固体废弃物,如皮革屑毛发等再生利用的研究,使资源得到充分利用下面我们具体来介绍几点绿色化学在皮革工业中的应用3.2.1.1制革废液的循环使用制革过程产生的废液是Cr3+和S2-的主要来源将废液循环利用是消除污染,节约水资源的有效途径王平义8等将铬鞣废液回用于需要铬盐的复鞣染色加油工序,将铬完全耗尽在生产过程中,实现了无废铬排放的清洁制革3.2.1.2高吸收铬鞣铬鞣是皮革生产中主要使用的鞣制方法,但在当前的铬鞣过程中,铬的吸收率都难以超过90% ,因此含铬废液的排放给环境造成了极大的压力,同时也是对铬资源的浪费减少鞣制过程中铬排放的一个解决方法就是采用高吸收铬鞣工艺王鸿儒9等制备的恶唑烷酸鞣剂M

13、OCA(5一甲基一4一恶唑烷酸盐)用于两步法铬鞣,经检测,皮革对铬的吸收率可达98% 图1 5-甲基一4恶唑烷酸盐(MOCA)3.2.1.3无铬鞣清洁技术THP盐(Tetrakis Hydroxymethyl Phosphonium Sah,四羟甲基季鳞盐)本身具有阻燃杀菌防腐和助染等性能,可以在鞣制的同时赋予皮革更多的功能性,被认为是一种极具前途的有机鞣剂蒋岚10等利用丙烯酸树脂和THP盐结合鞣制,得到皮革的收缩温度可达到85 图2 THP盐结构示意图3.2.1.4其他清洁化技术脱毛也是皮革生产中污染排放的主要来源之一J.Friedrich11 研究了由小孢根毛束霉产生的一种真菌角蛋白酶对猪

14、表皮层的降解作用实验表明,这种酶在对真皮层没有影响的情况下能够水解皮表层的角质层,同时也将毛根的皮鞘水解,从而实现脱毛皮革的加工过程需要在不同的酸碱条件下进行,要求反应条件变化较大,这就直接导致了工序的繁琐,大量无机有机试剂的反复加人和排放Palanisamy Thanikaivelan 12等人用生物酶和生物催化剂处理原皮,在pH=8时将脱毛去肉与解纤一同完成,其后采用不浸酸高吸收铬鞣法鞣制所得皮革与传统方法相比,在性能与手感上都基本相似,并且皮革的柔软度可控最终排放减少COD80% ,固体总废物85% ,铬80% 3.2.2绿色化学在农业中上的运用3在农业生产中,为了减少对环境的污染物排放

15、,可以运用绿色化学新理念,下面我们简单地介绍几个在农业生产中运用绿色化学的例子3.2.2.1信息素在化学合成时代到来之前,自然进化出许多植物自身保护的机制一种控制害虫的方法就是用人造的信息素来干扰目标害虫的生理周期信息素恰就是对付害虫的好方法而且无毒但是由于需要高纯度使得造价很高为了既提高产量又减少消费,道格拉斯大学发明了一种以生物触酶为基础的方法这种过程用分子的遗传学来建造重组细胞酵母来生产用催化特殊的信息素媒介地方法,以便宜的脂肪酸为原料,在很大程度上降低了成本模仿天然物质的杀虫剂Rohm和Haas发明了一套新的杀昆虫的化合物这种杀虫剂模仿天然的荷尔蒙,可以使昆虫开始蜕皮而这个时候,昆虫不

16、再进食,于是由于脱水和饥饿而死去但这种生理学上的行为只针对毛虫蜕皮再没有第二种动物,哺乳类,鸟类水栖类会受影响食肉的益虫不受影响而且,工人的健康受到了保证,不再会有致癌物,诱导突变物等等存在另一种主要的类似杀虫剂作用的方法是azadirachtin这种植物学的兑付虫子的生长调整者,是从一种谷粒中提取的,可以使昆虫蜕皮受到蜕化素的干扰很多昆虫都会受到影响,包括蚜虫,粘虫,和一系列双翅雷德和鳞翅类的害虫3.2.2.3尽量用较少的氮肥NH3是肥料中N元素的主要提供者,尿素里N的含量最多作为N的固态化合物,而且和其他化肥,像(NH3)2HPO4,KCl混合,它有很多良好的特性然而尿素很容易分解出里面的

17、氨,要丢掉30%为了挽回铵的流失,IMC-Agrico Co发明了AGROTAIN,其中有n个丁基-对硫磷一旦尿素被使用,NPBT作为尿素酶抑制者,减慢尿素的水解,从而实现节约另一种绿色化学方法是少量传入TPA来增加植物对营养和肥料的吸收,减少化学物质的使用这样就可以提高产量而不损害生态TPA能被生物分解,而且毒性比PAC更小TPA也被用作去垢剂等等3.2.2.4生物工艺学的应用有人合成了一种由微生物引起的杀虫剂,在其中微生物是活跃因素由微生物引起的杀虫剂是通过它们的特殊的对昆虫的作用而识别的这种工艺起源于植物合成一体的杀虫剂,植物被诱导产生出自己的杀虫的化合物,用附加的起源材料细菌产生出蛋白

18、质通过破坏目标的消化系统而杀死害虫这种工艺已经被广泛的推行了基因遗传方法的应用生物科学有限公司研发了一种全新的植物蛋白在40种植物上作的实验指出这种植物蛋白对一系列真菌的,滤过性病毒的,细菌的疾病的有效的抵抗这些种类产量增加了10%20%,而且不用使用传统的化学试剂彻底的减少了化学试剂的使用和工人们的暴露另外,这些植物蛋白可以促进营养的吸收,光合作用,根系发展,而且它是在以水为基础的发酵反应上形成的,没有其他任何化学物质的参与,也没有任何化学废弃物的产生4.总结在环境问题日益凸显资源日益紧缺的今天,绿色化学正显示出越来越蓬勃的生命力,我们有理由相信:在未来,绿色化学将在生产生活中将发挥更多的作

19、用参考文献: 1 Amstas P T,Warner J G.Green Chemistry:Theory and PracticeM.oxford:oxford Univ Press,1998.2 陈彦玲,唐艳茹,蔡艳. 绿色化学的理念在中学化学实验教学中的渗透J. 长春师范学院学报(自然科学版), 第26卷第6期:140-143.3 DENNIS L. HJERESEN,RANGEL GONZALES. Can green chemistry promote sustainable agricultureJ. March 1, 2002 / Volume 36, Issue 5 / pp 102 A107 A.4 葛霆,刘薇.中国公众理解科学J.科学研究,1995(1):14.5 舒代宁.可持续发展与环境教育J.四川环境,2001(2):6466.6 高 涛. 绿色化学实验室建设探讨J. 绿色化学实验室建设探讨, 第27卷第6期:77-79.7 陈明凯.绿色化学实验当代化学实验改革新课题J.甘肃高师学报,2001,(5):9192.8 王平义,李书平.功能皮革化学品与无废