第六章 綠色化學與科技課件

社會Chem與第六章綠色化學第六章綠色化學與科技2內(nèi)容提要一、環(huán)境治理的歷史回顧二、綠色化學

綠色化學發(fā)展簡史各國政府推動綠色化學的措施綠色化學的12條原則綠色化學研究的典型原理及其效果三、前景和展望第六章綠色化學與科技3★20世紀40~50年代

——稀釋廢物★

20世紀60~70年代

——廢物后處理★

20世紀90年代

——從源頭消除污染源一、環(huán)境治理的歷史回顧第六章綠色化學與科技4案例一：DDT，持久有機污染物之一?

DDT是人所共知的曾是應用廣泛的殺蟲劑。?然而，它在鳥類體內(nèi)累積后，造成蛋殼變薄，使很多鳥類種群顯著減少，如獵鷹，禿鷹，鶚和棕色鵜鶘等?！锲渌恍┏志眯远嗦却衔铮鏟CBs，二惡英，已知是具有雌激素性質(zhì)，成為環(huán)境內(nèi)分泌干擾物。南極企鵝體內(nèi)也檢驗出DDT第六章綠色化學與科技5在1950年代后期到1962年曾用作處理孕婦作嘔的藥劑，然而后來發(fā)現(xiàn)在46個國家中有8000個兒童具有出生缺陷。在巴西，曾用此種藥治療麻瘋病，導致數(shù)十個生育畸形。案例二：第六章綠色化學與科技6由于很多化學品有毒，出現(xiàn)了一些憎化學品（Chemphobia）的呼聲，認為全天然(Allnatural)總比化學品為好！其實不然，天然物中也含有有毒化學物質(zhì)。當用發(fā)霉的花生喂火雞時造成火雞發(fā)病或死亡才發(fā)現(xiàn)了它，已知它是致癌物。AflatoxinB1，黃曲霉毒素

案例三：黃曲霉毒素第六章綠色化學與科技7人吃了由黑麥上生長的麥角酸制成的麥角酸衍生物后，即變得發(fā)狂。Lysergicacid，麥角酸案例四：麥角酸第六章綠色化學與科技8當人吃了未處理好的河豚魚，可能中毒致死，由于它含有河豚毒素，可造成肺臟麻痹而死亡。有些商人用黃樟樹根提取物作軟飲料的香味劑，其中就含有黃樟素，它是一種致癌物。Safrole，黃樟素案例五：第六章綠色化學與科技9天然食物中有的也含有有益的化學物質(zhì)，比如水果和蔬菜中常常含有天然抗氧化劑，像葡萄中含有的resveratrol即可抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。綠色化學中盡量選擇無毒少毒原料并最少使用易燃易爆和具有高反應活性的材料。Resveratrol案例六：第六章綠色化學與科技10大量工業(yè)污染物的排放使人們面臨有害物質(zhì)、元素的威脅第六章綠色化學與科技11倫敦煙霧---1952年12月5－8日倫敦城市城市上空2個月后，又有8000多人陸續(xù)喪生。

第六章綠色化學與科技121984年12月印度博帕爾毒氣泄露，造成2000人死亡,受害人數(shù)達10余萬人,一些人雙目失明,終身殘廢

1986年4月,烏克蘭基輔北部切爾諾貝利核電站4號反應堆爆炸,放射性物質(zhì)大量外瀉,造成31人死亡,237人受放射性傷害.第六章綠色化學與科技13

央視《東方時空》：毒患籠罩下的天津癌癥村

根據(jù)村民的不完全統(tǒng)計，自1999年以來，西堤頭村和劉快莊村各種癌癥患者有232人，平均年齡51歲，最小的才7歲，已經(jīng)死亡172人，其中肺癌、肝癌和腸癌的患病比例最高。兩個村的總?cè)丝诖蠹s是1.3萬，癌癥發(fā)病率達到了178/萬，是全國癌癥平均發(fā)病率7/萬的25倍多。

在村莊周圍，道路兩旁，生產(chǎn)化學制劑、染料中間體、油漆涂料、農(nóng)藥獸藥、香精香料等各類化工產(chǎn)品的化工企業(yè)一個挨著一個，數(shù)量超過了90多個。第六章綠色化學與科技14第六章綠色化學與科技15

1992年，美國化學工業(yè)用于環(huán)保的費用為1150億美元，清理已污染地區(qū)花去7000億美元；

1996年美國Dupont公司的化學品銷售總額為180億美元，環(huán)保費用為10億美元?？梢姡瑥沫h(huán)保、經(jīng)濟和社會的要求看，化學工業(yè)的發(fā)展不能再走先污染后治理之路。化學工業(yè)的發(fā)展不能再走先污染后治理之路第六章綠色化學與科技16加強研究，衛(wèi)生保健和食品監(jiān)督管理以及克服不良生活習慣對生命安全起很大作用。綠色化學的興起★從源頭消除污染的途徑★

新設計化學合成方法和化工產(chǎn)品來根除污染源—環(huán)境無害化學—環(huán)境友好化學—清潔化學環(huán)境保護的推動合理利用資源降低成本第六章綠色化學與科技17

（一）什么是綠色化學

綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學，即：用化學的技術(shù)和方法去減少或消滅對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑等的使用和產(chǎn)生。

二.綠色化學第六章綠色化學與科技18綠色化學的主要內(nèi)容無毒無害原料可再生資源環(huán)境友好產(chǎn)品回歸自然廢物回收利用無毒無害催化劑

無毒無害溶劑原子經(jīng)濟反應第六章綠色化學與科技19（二）各國政府推動綠色化學的措施★日本

制訂“21世紀重建綠色地球”的新陽光計劃，提出了“簡單化學”的概念，為了地球環(huán)境而變革現(xiàn)有技術(shù)設立“為地球創(chuàng)新技術(shù)的研究院”★歐盟各國

德國1991年制訂“為環(huán)境而研究”的計劃英國2000年設立“JerwoodSalters環(huán)境獎”荷蘭制訂“清潔生產(chǎn)手冊”聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署和世界銀行將其譯成英文向世界各國推廣。第六章綠色化學與科技20

1990年美國頒布了《污染防治條例》，將污染的防治定為國策。

1991年后，綠色化學由美國化學會（ACS）提出并成為美國國家環(huán)保局（EPA）的中心口號。

1995年，美國前總統(tǒng)克林頓設立了“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”。

1996年開始在華盛頓國家科學院每年頒發(fā)一次，這是化學領(lǐng)域唯一的總統(tǒng)級科學獎。

1999年，世界上第一本《綠色化學》雜志誕生。

2000年，美國化學會出版了第一本綠色化學教科書?！锩绹?/p>

第六章綠色化學與科技21

★中國

制訂了“科教興國”和可持續(xù)發(fā)展策略，并于1993年世界環(huán)境和發(fā)展大會之后，編制了《中國21世紀議程》鄭重聲明走可持續(xù)發(fā)展道路的決心?！?995年中國科學院化學部組織了《綠色化學與技術(shù)——推進化工生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的途徑》院士咨詢活動◆1997年國家自然科學基金委“九五”重大項目：環(huán)境友好石油化工催化化學與反應工程◆1997年5月，香山科學會議第72次學術(shù)研討會：可持續(xù)發(fā)展問題對科學的挑戰(zhàn)——綠色化學◆1998年合肥第一屆國際綠色化學高級研討會◆1999年北京第16次九華山科學論壇“綠色化學的基本科學問題”◆2000年科技部《國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目》立項——石油煉制和基本有機化學品合成的綠色化學第六章綠色化學與科技22（1）預防(Prevention)。防止產(chǎn)生廢物比在它產(chǎn)生后再處理或清除更好。（2）原子經(jīng)濟(AtomEconomy)。設計合成方法時，應盡可能使用于生產(chǎn)加工過程的材料都進入最后的產(chǎn)品中。（3）無害（或少害）的化學合成(LessHazardousChemicalSyntheses)。無論在哪里行得通，所設計的合成方法都應該使用和產(chǎn)生對人類健康和環(huán)境具有小的或沒有毒性。（三）綠色化學的12條原則第六章綠色化學與科技23（4）設計無危險的化學品(DesignSaferChemicals)。化學產(chǎn)品應該設計的使其有效地顯示受期望的功能而毒性最小。（5）安全的溶劑和助劑(SaferSolventsandAuxiliaries)。所使用的輔助物質(zhì)包括溶劑，分離試劑，和其它物品當使用時都應是無害的。（6）設計要有能效(DesignforEnergyEfficiency)。化學加工過程的能源要求應該考慮它們的環(huán)境的和經(jīng)濟的影響并應該盡量節(jié)省。如果可能，合成方法應在室溫和常壓下進行。（三）綠色化學的12條原則第六章綠色化學與科技24（7）使用可再生的原料(UseRenewableFeedstocks)。當技術(shù)上和經(jīng)濟上可行，原料和加工廠粗料都應可再生。（8）減少衍生物(ReduceDerivatives)。如果可能，盡量減少和避免利用衍生化反應，因為，此種步驟需要添加額外的試劑并且可能產(chǎn)生廢物。（9）催化作用(Catalysis)。具有高選擇性的催化劑比化學計量學的試劑優(yōu)越的多。（三）綠色化學的12條原則第六章綠色化學與科技25（10）設計要考慮降解(DesignforDegradation)。化學產(chǎn)品的設計應使它們在功能終了時分解為無害的降解產(chǎn)物并不在環(huán)境中長期存在。（11）為了預防污染進行實時分析(Real-TimeAnalysisforPollutionPrevention)。需要進一步開發(fā)新的分析方法使可進行實時的生產(chǎn)過程監(jiān)測并在有害物質(zhì)形成之前給予控制。（12）防止事故發(fā)生的固有安全化學(InherentlySaferChemistryforAccidentPrevention)。在化學過程中使用的物質(zhì)和物質(zhì)形態(tài)的選擇應使其盡可能地減少發(fā)生化學事故的潛在可能性，包括釋放，爆炸以及著火等。（三）綠色化學的12條原則第六章綠色化學與科技26☆

大力開發(fā)醫(yī)藥等精細化工產(chǎn)品的“原子經(jīng)濟”反應，力爭實現(xiàn)廢物“零排放”☆

大宗有機化工品的第二代綠色生產(chǎn)技術(shù)正在開發(fā)☆超臨界CO2代替有毒、有害溶劑正在推廣應用☆利用可再生資源生產(chǎn)大宗有機化工產(chǎn)品方興未艾☆工農(nóng)結(jié)合,生產(chǎn)超清潔生物柴油☆永恒的主題——設計、生產(chǎn)和使用環(huán)境友好產(chǎn)品☆回收廢塑料、纖維等材料，走上“閉路循環(huán)”之路（四）綠色化學科技成果舉例第六章綠色化學與科技271、大力開發(fā)醫(yī)藥等精細化工產(chǎn)品

“原子經(jīng)濟”反應，力爭實現(xiàn)廢物“零排放”

BarryTrost：原子經(jīng)濟性(AtomEconomy)概念

A＋BC＋DA＋BC＋

產(chǎn)物廢物或副產(chǎn)物廢物為零第六章綠色化學與科技28工業(yè)部門每噸產(chǎn)品排放的廢物（噸/噸）煉油~0.1大宗化學品1~5精細化工5~20制藥25~100不同工業(yè)部門生產(chǎn)中的廢物排放量制藥、精細化工——更需開發(fā)原子經(jīng)濟反應第六章綠色化學與科技29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Brown方法原子經(jīng)濟性

~40%布洛芬—鎮(zhèn)靜、止痛藥的生產(chǎn)第六章綠色化學與科技30第一步第二步第三步BHC公司新發(fā)明的綠色方法簡單多了！原子經(jīng)濟性~99%(包括醋酸)獲1997年美國總統(tǒng)“綠色化學挑戰(zhàn)獎”第六章綠色化學與科技31

傳統(tǒng)工藝3-氯過苯甲酸氧化劑，原子經(jīng)濟性42%，產(chǎn)生3-氯苯甲酸廢物綠色工藝負載錫的

沸石催化劑，過氧化氫氧化劑，原子經(jīng)濟性86%，副產(chǎn)物只有水Baeyer-Villiger反應——用于生產(chǎn)醫(yī)藥、塑料添加劑O+ClOOOHOO+ClOHO錫/

沸石第六章綠色化學與科技32醫(yī)藥、農(nóng)藥、功能化學品的研究——綠色化學最活躍的前沿領(lǐng)域

大力研究原子經(jīng)濟反應和手性合成等醫(yī)藥、農(nóng)藥等產(chǎn)品要引進多種官能團和調(diào)整化學結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)往往經(jīng)過多步反應，需要配套開發(fā)技術(shù)，才能推向工業(yè)化第六章綠色化學與科技332、大宗有機化工產(chǎn)品的第二代綠色生產(chǎn)技術(shù)正在開發(fā)

烴類氧化的“原子經(jīng)濟”反應正在改進替代劇毒光氣等原料的綠色技術(shù)，研究降低成本開發(fā)新一代苯與烯烴烷基化無毒無害固體酸催化劑第六章綠色化學與科技34烴類氧化的“原子經(jīng)濟”反應正在改進20世紀80年代發(fā)明鈦硅分子篩作為催化劑采用H2O2為氧化劑實現(xiàn)下列“原子經(jīng)濟”反應丙烯環(huán)氧化制環(huán)氧丙烷環(huán)己酮氨氧化制環(huán)己酮肟苯酚氧化制對苯二酚第六章綠色化學與科技35目前針對烴類催化氧化的不足，又有了新進展

降低H2O2費用原位H2、O2合成H2O2，與丙烯環(huán)氧化集成新氧化劑—異丙苯過氧化物新氧化催化材料Sn/

沸石有機氮絡合Fe2+系催化劑含鎢的金屬簇相轉(zhuǎn)移催化劑……第六章綠色化學與科技36替代劇毒光氣等原料的綠色技術(shù)

需要降低成本

1984年印度博帕爾光氣泄漏事件

2000年羅馬尼亞一家工廠的氰化物泄漏到多瑙河支流事件

造成人身傷亡、生態(tài)環(huán)境嚴重破壞需要開發(fā)綠色技術(shù)第六章綠色化學與科技37替代光氣制造異氰酸酯工藝

伯胺和二氧化碳或碳酸二甲酯反應伯胺和一氧化碳進行氧化羰化硝基苯和一氧化碳羰基化正在小試、中試，比光氣法生產(chǎn)成本高10％，需要降低成本

第六章綠色化學與科技38甲基丙烯酸甲酯的生產(chǎn)工藝傳統(tǒng)工藝綠色工藝47%原子經(jīng)濟性100%原子經(jīng)濟性投資、成本低第六章綠色化學與科技39

3、超臨界二氧化碳代替有毒、有害溶劑正在推廣應用

揮發(fā)性有機溶劑有廣泛用途涂料和油漆的溶劑泡沫塑料的發(fā)泡劑微電子器件等的精密清洗服裝干洗的清洗劑化工生產(chǎn)過程中作為溶劑揮發(fā)性有機溶劑對環(huán)境的危害形成光化學煙霧引起和加劇多種呼吸系統(tǒng)疾病，增加癌癥發(fā)病率導致谷物減產(chǎn)、橡膠硬化等，每年造成大量損失二氟二氯甲烷等破壞地球大氣中的臭氧層第六章綠色化學與科技40超臨界二氧化碳溶劑的優(yōu)點二氧化碳在常溫下是氣體，無色、無味、不燃燒、化學性質(zhì)穩(wěn)定不會形成光化學煙霧，也不會破壞臭氧層來源豐富，價格低廉超臨界二氧化碳可很好地溶解一般有機化合物第六章綠色化學與科技41用超臨界二氧化碳代替

揮發(fā)性有機溶劑的應用替代機械、電子、醫(yī)藥和干洗等行業(yè)中普遍采用的揮發(fā)性有機清洗劑代替氟氯烴作泡沫塑料的發(fā)泡劑超臨界CO2為溶劑，生產(chǎn)氟化物單體和聚合物第六章綠色化學與科技42超臨界二氧化碳代替有毒、有害溶劑的發(fā)展

利用我國合成氨廠、煉油廠中制氫裝置大量排放的CO2，開發(fā)（或引進）超臨界CO2技術(shù)在房屋裝修、泡沫塑料生產(chǎn)、服裝干洗等中應用，形成新興產(chǎn)業(yè)。第六章綠色化學與科技434、利用可再生資源生產(chǎn)大宗有機化工產(chǎn)品

以植物為主的生物質(zhì)資源是一個可再生的巨大資源寶庫，利用可再生資源可以消除污染，用之不竭，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展開發(fā)生物催化技術(shù)是關(guān)鍵第六章綠色化學與科技44國外生物技術(shù)生產(chǎn)大宗

化工產(chǎn)品已取得突破DuPont和GenecorInternational等合作建成由玉米生產(chǎn)1，3―丙二醇(PDO)裝置，成本比化學法低15％Cargill―DOW公司正在建設一個14萬t/a的聚乳酸工廠，用于生產(chǎn)塑料、纖維第六章綠色化學與科技455、工農(nóng)結(jié)合,生產(chǎn)超清潔生物柴油生物柴油的特點減少汽車尾氣中SOx和顆粒物排放整個過程少排放CO2，減少溫室效應本身無毒、無害，能自行分解回歸自然具有一定的潤滑性，從而延長機動車的壽命燃燒熱值稍低，傾點較高，影響低溫啟動第六章綠色化學與科技46生物柴油的制造植物油與甲醇（乙醇）酯交換制得

棉籽油、棕櫚油、椰子油、菜籽油、野生植物油以及海藻等化學法液堿催化固體堿催化二段催化酶催化第六章綠色化學與科技47生物柴油在國外已經(jīng)銷售使用目前歐共體年產(chǎn)生物柴油70萬噸，2003年規(guī)劃達到230萬噸，2010年達到830萬噸。德國生物柴油的年產(chǎn)量已達40萬噸，已有700多個加油站銷售生物柴油。法國許多石油柴油中已調(diào)配有生物柴油，哥本哈根、里斯本等歐洲城市的公共汽車已經(jīng)使用生物柴油美國30萬噸/年，日本40萬噸/年生物柴油生產(chǎn)能力第六章綠色化學與科技48我國發(fā)展生物柴油的意義、

問題及對策超清潔柴油有利于增產(chǎn)柴油、調(diào)整柴汽比減少原油進口，多一條運輸能源安全保障的途徑多一條農(nóng)林業(yè)增產(chǎn)、增收途徑關(guān)鍵是植物油成本高，難與石油柴油競爭對策：政府支持與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合（農(nóng)業(yè)加工工業(yè)）種植低成本油料作物改進工藝，利用副產(chǎn)品（甘油、潤滑劑、清潔溶劑等）降低成本第六章綠色化學與科技496、永恒的主題——設計、生產(chǎn)和使用環(huán)境友好產(chǎn)品

環(huán)境友好產(chǎn)品——在加工和應用過程中及功能消失之后均不會對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害

第六章綠色化學與科技50美國“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”的

設計更安全化學品獎

1996年至2001年獲獎項目Rohm&Haas公司的Sea-NineTM海洋生物防垢劑Albright&Wilson公司的低毒性、能快速降解的THPS殺菌劑Rohm&Haas公司對一類安全高效、具有選擇性殺蟲效果的ConfirmTM殺蟲劑家族的發(fā)明和應用DowAgroSciencesLLC公司發(fā)明的新型天然殺蟲劑產(chǎn)品SpinosadDowAgroSciences公司的Sentricon白蟻巢穴殺滅系統(tǒng)

PPG公司的Enviro-Prime2000無鉛凃?qū)拥诹戮G色化學與科技51綠色化學品的設計：

功能與環(huán)境影響并重

轉(zhuǎn)變觀念——產(chǎn)品功能與環(huán)境影響并重，設計、研制新產(chǎn)品時，一般要考慮下面因素：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系避免采用毒性功能基團生物吸收量最小化使輔助的物質(zhì)最小化第六章綠色化學與科技527、廢塑料、纖維等材料的回收，走上“閉路循環(huán)”之路

“閉路循環(huán)”回收的實例：從尼龍地毯中回收己內(nèi)酰胺DuPont公司舊地毯送回工廠，從底層除去地毯纖維，碾碎成尼龍細絨，再混合成型利用AlliedSignal和DSM公司，化學反應除去聚丙烯和襯里、填充物，再回收己內(nèi)酰胺第六章綠色化學與科技53廢塑料、纖維等材料的回收，走上“閉路循環(huán)”之路的對策

廢塑料、纖維等的回收，關(guān)鍵是建立起垃圾的分類回收系統(tǒng)從易回收的廢塑料入手，與銷售部門聯(lián)合回收電冰箱、洗衣機、電視機等家電產(chǎn)品的聚苯乙烯塑料，與飲料工廠合作，回收廢聚酯瓶組織多學科合作開發(fā)技術(shù)，包括引進個別新技術(shù)第六章綠色化學與科技54三、前景與展望綠色化學從科學觀點看——化學科學基礎(chǔ)的創(chuàng)新從環(huán)境觀點看——從源頭上消除污染從經(jīng)濟觀點看——合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本——符合經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的要求第六章綠色化學與科技專題討論回顧與總結(jié)第六章綠色化學與科技1、全球氣候變暖

原因：由于人們焚燒化石礦物以生成能量或砍伐森林并將其焚燒時產(chǎn)生的二氧化碳等多種溫室氣體，這些溫室氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射具有高度的吸收性，能強烈吸收地面輻射中的紅外線,也就是常說的“溫室效應”，導致全球氣候變暖。后果：會使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的食物供應和居住環(huán)境。專題片：地球在變暖希望能引起大家對環(huán)境保護的重視和思考！第六章綠色化學與科技2、“地球變暖”專題之二全球氣候變暖？是騙局？聽聽反對者的聲音他們的證據(jù)如何？你對此是怎么看的？第六章綠色化學與科技轉(zhuǎn)基因食品：（GeneticallyModifiedFoods，GMF）是利用現(xiàn)代分子生物