浅谈绿色化学_科普之友

绿色化学的基本原理3.1：绿色化学的12项原则：（1）：防止污染的产生优于治理产生的污染（２）：原子经济性（３）：只要可行，应尽量采用毒性小的化学合成路线（４）：更安全的化学品的设计应能保留其功效，但降低毒性（５）：应尽可能避免使用辅助物质（如溶剂分离剂等），如用时应是无毒的（６）：应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源。（７）：原料应是可再生的，而非将耗竭的（８）：尽量避免不必要的衍生化步骤（９）：催化性能试剂（有尽可能好的选择性）优于当量试剂（10）：化工产品在完成其使命后，不应残留在环境中，而能降解为无害的物质。（11）：在化学转换过程中，所选用的物质和物质形态应尽可能地降低发生化学事故的可能性》（12）：在化学转换过程中，所选用的物质和物质形态应尽可能地降低发生化学事故的可能性。
　　
　　3.2：对本原则的理解（１）：开发“原子经济”反应Trost在1991年首先提出了原子经济性（Atomeconomy）的概念（为此他曾经获得了１９９８年度的总统绿色化学挑战奖的学术奖），即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”（Zeroemission）。对于大宗基本有机原料的生产来说，选择原子经济反应十分重要。目前，在基本有机原料的生产中，有的已采用原子经济反应，如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸、乙烯或丙烯的聚合、丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。另外，有的基本有机原料的生产所采用的反应，已由二步反应，改成采用一步的原子经济反应，如环氧乙烷的生产，原来是通过氯醇法二步制备的，发现银催化剂后，改为乙烯直接氧化成环氧乙烷的原子经济反应。重要的有机中间体环氧乙烷的生产，从经典的氯醇（二步制备）法改为银催化乙烯直接氧化（一步）法，原子利用率从25%提高到100%，理论上没有废物产生。
　　
　　①：经典的氯醇法：CH2=CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HClHClOClCH2CH2OH+Ca(OH)2→H2C—CH2+CaCl2+H2O总反应：C2H4+Cl2+Ca(OH)2→C2H4O+CaCl2+H2O摩尔质量：28717444期望产品的摩尔质量原子利用率=化学方程式中按计量所用原料的摩尔质量之和=４４∕173=25%②：现代直接氧化法：OCH2=CH2+1/2O2→H2C—CH2原子利用率=100%
　　
　　（2）：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。为了人类健康和社区安全。需要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品这是绿色化学的一项重要任务。（3）：采用无毒。无害的催化剂采用新型、高效、对环境友好、可回收的催化剂，可以提高反应的选择性，并避免副产物的生成，提高原子的利用率，减少有害物质对环境的排放。
　　
　　（4）：采用无毒、无害的溶剂：致力于开发无溶剂存在下的反应，如固态反应；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应将成为绿色合成工艺的重要途径。大量的与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。当前广泛使用的溶剂在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成。有的会引起水源污染。因此。需要限制这类溶剂的使用。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向（5）：利用可再生的资源合成化学品
　　
　　利用再生的资源合成化学品；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方向。据统计，现在９５％以上的有机化学品都来自石油和煤炭，但石油和煤炭的储量有限，属不可再生能源。同时，石油和煤炭的开发和加工又严重污染环境。利用生物量（生物原料）（Biomass）代替当前广泛使用的石油，是保护环境的一个长远的发展方向。1996年美国总统绿色化学挑战奖中的学术奖授予TaxasA&M大学M.Holtzapple教授，就是由于其开发了一系列技术，把废生物质转化成动物饲料、工业化学品和燃料。
　　

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