文档介绍：绿色化学研究内容
从科学的观点看,绿色化学是化学和化工科学基础内容的更新,是基于环境友好约束下化学和化工的融合和拓展
从环境观点看,它是从源头上消除污染
从经济观点看,它要求合理地利用资源和能源、降低生产成本,符合经济可持续发展的要求
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绿色化学研究内容
CrystalFaraday协会在2004年提出8个技术领域
绿色产品设计
原料
反应
催化
溶剂
工艺改进
分离技术
实现技术
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绿色化学研究内容
绿色产品设计
原则
全生命周期设计、再循环和再使用设计、降低原料和能量消耗设计以及利用计算机技术设计
问题
只考虑自己直接控制的产品生命周期部分,造成化工产品全生命周期的想法尚不能深入化学工业界
绿色化设计的积极性急需提升,企业被大环境所逼而致
绿色化设计的标准和方法尚未建立
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绿色化学研究内容
绿色产品设计步骤
建立一个已知的有机合成反应尽可能全的资料库
确定目标产物,找出一切可产生目标产物的反应
将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
依此类推下去,直到得出一些反应路线正好使用预定的原料
在搜索过程中,计算机按评估方法自动比较所有可能的反应途径,随时排出不适合的,以便最终找出价廉物美、不浪费资源、不污染环境的最佳途径
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绿色化学研究内容
原料的绿色化
利用可再生资源做为原料如超临界二氧化碳加氢生成甲酸
采用低毒或无毒无害的原料代替高毒原料如在羰基化反应中用碳酸二甲酯(DMC)代替剧毒的光气(COCl2)
绿色氧化剂如氧气、双氧水因最终的氧化产物为水,已经在多类反应过程中替代传统的氧化剂,反应条件更加温和,选择性更高
酶反应大多条件温和,设备简单,选择性好,副反应少,产品性质优良,不产生新的污染,酶将取代许多现在使用的化学催化剂
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绿色化学研究内容
绿色催化剂
生物催化剂
在生物细胞中形成可加速体内化学反应的物质。以酶为主,具有反应步骤少、催化效率高、副产物少和产物易分离纯化等优点。用于有机酸、氨基酸、核苷酸、抗生素和甾体激素等化合物的工业化生产
固体酸碱催化剂
有效地减少甚至避免对环境的污染,同时也容易回收。如日本东京技术研究院合成硫酸基团密度较高的碳基同体酸催化剂,可有效催化水解、酯化、烷基化、水合以及重排等,易于从反应产物中移除,避免无机酸带来的废水处理问题
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绿色化学研究内容
绿色溶剂
离子液体没有电中心分子,且完全由阳离子和阴离子组成的液态物质,熔点通常低于100一150℃。
特点:几乎没有蒸气压,不挥发,无色,无嗅;具有较大的稳定温度范围,较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口;通过阴阳离子的设计可调节其对有机物、水、有机物及聚合物的溶解性,酸度可调至超强酸
无溶剂有机反应反应的发生起源于两个反应物分子的扩散接触,接着发生反应,生成产物分子。此时生成的产物分子作为一种杂质和缺陷分散在母体反应物中,当产物分子聚集到一定大小,出现产物的晶核,并逐步长大至少立晶相。微波与无溶剂反应技术相结合,具有安全、快速、易操作、选择性好的特点
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绿色化学研究内容
绿色溶剂
超临界流体温度和压力处于临界条件以上的流体,密度接近液体而粘度却接近气体,扩散系数比液体大10倍左右。
固定化溶剂用聚合物充当溶剂,这类聚合物与常规用于化学合成、分离和清除等过程中的溶剂有类似的溶剂化性能。既可以保持溶解性,又不挥发,避免溶剂的挥发性对人和环境的影响。可将溶剂分子束缚在固定载体上,或者直接将溶剂分子键在聚合物链上作固体化溶剂。
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绿色化学研究内容09
绿色合成工艺
利用绿色能源再生能源如太阳能、风能等
资源再生和循环使用技术
自然界的资源自限,回收、再生和循环使用各种化学品也是绿色化学研究的一个重要领域。如回收废弃塑料,再生或再生产其他化学品、燃料油或焚烧发电供气;设计合理的工业生产流程,使每一个反应所产生的废物成为另一个反应的原料,以实现废物”零排放”的目的。
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绿色化学研究内容
过程强化与耦合技术
在常规化学反应基础上,采用新技术进行过程强化,可使反应得以强化。
微波应用于有机反应,能大大加快化学反应的速度,缩短反应时间,具有产物易于分离、产率高等优点
超声波能加快反应速度、缩短反应时间、提高产率和反应选择性、反应条件温和等特点,广泛应用于有机合成。
紫外光和可见光对于某些材料,如二氧化钛、半导体等,具有激发其介电子的某些能带的作用,光源本身及受光源激发的材料具有良好的氧化性能,已广泛用于氧化反应、污染物处理等
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