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绿色化学——创造绿色生活
近二十年来,随着全球性环境污染的加剧、能源的匮乏和社会公众对环境保护及人类可持续开展的日益关注,人们开始对造成环境与生态恶化的主要元凶——化学和化学工业的重要性提出质疑。人类的生存和开展是利用和消耗自然资源的过程。这个过程的科学根底就是化学。化学工业是人类文明和社会开展的基石。随着世界人口的剧增、人类消费的日益增加,我们越来越感受到来自自然的巨大压力,最主要的是人口、能源和环境三大问题。化学化工的开展为人类的生活的改善提供了源源不断的能源和物质根底,但同时又是造成能源和环境问题的罪魁祸首之一。因此,化学和化工工业又倍受人们的质疑。绿色化学的出现,为人类最终从化学的角度解决环境和能源问题带来了新希望。
绿色化学又叫环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。顾名思义,绿色化学就是应用化学的技术和工艺去减少或消灭那些对人类健康、社区平安和生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想和目标在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物。它是一门从源头上阻止环境污染的新兴学科分支,它追求可持续开展。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革现在的整个化学和化工。“绿色〞是环境意识的革命,“绿色化学〞那么是化学学科的又一次飞跃。为此,美国还在2023年设立了总统绿色化学挑战奖,奖励在利用化学原理从根本上减少化学污染方面的科学成就。此外,日本、欧洲、拉美等国家也相应地制定了环境无害制造技术、减少环境污染技术等方面的内容并建立了大量的绿色化学研究机构。总之,绿色化学的研究已经成为一门重要的化学学科分支,是我们人类通向绿色生活的必由之路。
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绿色化学的研究和应用主要是围绕化学反响、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化而开展的。这也是对传统的先污染后治理的化学工业的挑战和革命、是从源头上防止污染的新理念、是解决环境与生态困境的必由出路。
为了实现绿色化学工艺和工业,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〞反响路线: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〞反响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,可以提高反响的选择性,并防止副产物的生成,提高原子的利用率,减少有害物质对环境的排放。
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4、采用无毒、无害的溶剂:致力于开发无溶剂存在下的反响,如固态反响;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响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,并不断地改良、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开展和应用。如在有机合成和药物合成中,科学家首先建立了一个的有机合成反响尽可能全的资料库,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响;第二步又把这些反响的原料作为中间目标产物找出一切可产生它们的反响路线;接着应用计算机智能技术优化出价廉、物美、不浪费资源、不污染环境的最正确反响路线;最后,通过化学方法合成出所设计的目标分子。
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绿色化学在节约原料、保护环境、保障人类健康与平安方面发挥了日益显著的作用,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。