綠色化學(xué)課件

1、12 1 綠色化學(xué)的誕生和發(fā)展簡史綠色化學(xué)的誕生和發(fā)展簡史一、綠色化學(xué)的誕生一、綠色化學(xué)的誕生 有毒有害化學(xué)品的種類及數(shù)量的不斷增有毒有害化學(xué)品的種類及數(shù)量的不斷增加，其負(fù)面影響對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成加，其負(fù)面影響對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成現(xiàn)實(shí)的或潛在的巨大危脅，因此必須從化學(xué)現(xiàn)實(shí)的或潛在的巨大危脅，因此必須從化學(xué)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程著手把化學(xué)改革成可持品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程著手把化學(xué)改革成可持續(xù)發(fā)展的學(xué)科，續(xù)發(fā)展的學(xué)科，“綠色化學(xué)綠色化學(xué)”這一嶄新的學(xué)這一嶄新的學(xué)科應(yīng)運(yùn)誕生了?？茟?yīng)運(yùn)誕生了。3Green Chemistry)環(huán)境無害化學(xué)環(huán)境無害化學(xué)環(huán)境友好化學(xué)環(huán)境友好化學(xué) 清潔化學(xué)清潔化學(xué) 綠色化

2、學(xué)就是研究在化學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)和綠色化學(xué)就是研究在化學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)和加工生產(chǎn)過程中減少或消除使用或產(chǎn)生對(duì)人類健康加工生產(chǎn)過程中減少或消除使用或產(chǎn)生對(duì)人類健康和環(huán)境有害物質(zhì)的科學(xué)。和環(huán)境有害物質(zhì)的科學(xué)。 綠色化學(xué)是研究從源頭消除污染的一門學(xué)科。綠色化學(xué)是研究從源頭消除污染的一門學(xué)科。二、綠色化學(xué)定義二、綠色化學(xué)定義4 “綠色化學(xué)綠色化學(xué)”的目標(biāo)的目標(biāo)要求任何一個(gè)化要求任何一個(gè)化學(xué)的活動(dòng)，包括使用的原料、化學(xué)和化工過程、學(xué)的活動(dòng)，包括使用的原料、化學(xué)和化工過程、以及最終產(chǎn)品，對(duì)人類的健康和環(huán)境都應(yīng)該是以及最終產(chǎn)品，對(duì)人類的健康和環(huán)境都應(yīng)該是友好的。友好的。5 美國美國 1990年美國頒布了污

3、染防治條例，將污染的年美國頒布了污染防治條例，將污染的防治定為國策；防治定為國策； 1996年設(shè)定年設(shè)定“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”。 日本日本 制訂制訂“21世紀(jì)重建綠色地球世紀(jì)重建綠色地球”的新陽光計(jì)劃，設(shè)的新陽光計(jì)劃，設(shè)立立“為地球創(chuàng)新技術(shù)的研究院為地球創(chuàng)新技術(shù)的研究院” 歐盟各國歐盟各國 德國德國: 1991年制訂年制訂“為環(huán)境而研究的計(jì)劃為環(huán)境而研究的計(jì)劃” ； 英國英國: 2000年設(shè)立年設(shè)立“Jerwood Salters環(huán)境獎(jiǎng)環(huán)境獎(jiǎng)”； 荷蘭荷蘭: 制訂制訂“清潔生產(chǎn)手冊清潔生產(chǎn)手冊”。三、綠色化學(xué)在國內(nèi)外的發(fā)展三、綠色化學(xué)在國內(nèi)外的發(fā)展6 中國中國1993年世界環(huán)

4、境和發(fā)展大會(huì)之后，編制了中國年世界環(huán)境和發(fā)展大會(huì)之后，編制了中國21世紀(jì)議程鄭重聲明走可持續(xù)發(fā)展道路的決心。世紀(jì)議程鄭重聲明走可持續(xù)發(fā)展道路的決心。科學(xué)行動(dòng)科學(xué)行動(dòng): 1995年中國科學(xué)院化學(xué)部組織了綠色化學(xué)與技術(shù)年中國科學(xué)院化學(xué)部組織了綠色化學(xué)與技術(shù)推推進(jìn)化工生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的途徑院士咨詢活動(dòng)進(jìn)化工生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的途徑院士咨詢活動(dòng) 1997年年5月，香山科學(xué)會(huì)議第月，香山科學(xué)會(huì)議第72次學(xué)術(shù)研討會(huì)：可持續(xù)發(fā)次學(xué)術(shù)研討會(huì)：可持續(xù)發(fā)展問題對(duì)科學(xué)的挑戰(zhàn)展問題對(duì)科學(xué)的挑戰(zhàn)綠色化學(xué)綠色化學(xué) 1998年合肥第一屆國際綠色化學(xué)高級(jí)研討會(huì)年合肥第一屆國際綠色化學(xué)高級(jí)研討會(huì) 1999年北京第年北京第16次九華山

5、科學(xué)論壇次九華山科學(xué)論壇“綠色化學(xué)的基本科學(xué)綠色化學(xué)的基本科學(xué)問題問題” 2000年科技部國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目立項(xiàng)年科技部國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目立項(xiàng)石油煉制和基本有機(jī)化學(xué)品合成的綠色化學(xué)石油煉制和基本有機(jī)化學(xué)品合成的綠色化學(xué)7 20世紀(jì)世紀(jì)4050年代年代 稀釋廢物稀釋廢物 20世紀(jì)世紀(jì)6070年代年代 廢物后處理廢物后處理 20世紀(jì)世紀(jì)90年代年代 從源頭消除污染源從源頭消除污染源廢物處理與處置的發(fā)展過程廢物處理與處置的發(fā)展過程8 2 綠色化學(xué)的基本原理綠色化學(xué)的基本原理一、一、綠色化學(xué)的綠色化學(xué)的12條原則條原則（1）防止污染的產(chǎn)生優(yōu)于治理產(chǎn)生的污染；）防止污染的產(chǎn)生優(yōu)于治理

6、產(chǎn)生的污染；（2）原子經(jīng)濟(jì)性；）原子經(jīng)濟(jì)性；（3）只要可行應(yīng)盡量采用毒性小的化學(xué)合成路線；）只要可行應(yīng)盡量采用毒性小的化學(xué)合成路線；（4）更安全的化學(xué)品的設(shè)計(jì)應(yīng)能保留其功效，但降）更安全的化學(xué)品的設(shè)計(jì)應(yīng)能保留其功效，但降低毒性；低毒性；（5）應(yīng)盡可能避免使用輔助物質(zhì)（如溶劑、分離劑）應(yīng)盡可能避免使用輔助物質(zhì)（如溶劑、分離劑 等），如用時(shí)應(yīng)是無毒的；等），如用時(shí)應(yīng)是無毒的；（6）應(yīng)考慮到能源消耗對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響，并應(yīng)）應(yīng)考慮到能源消耗對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響，并應(yīng)盡量少地使用能源；盡量少地使用能源；9（7）原料應(yīng)是可再生的，而非將耗竭的；）原料應(yīng)是可再生的，而非將耗竭的；（8）盡量避免不必要的衍生化

7、步驟；）盡量避免不必要的衍生化步驟；（9）高選擇性催化劑優(yōu)于化學(xué)計(jì)量學(xué)其它助劑；）高選擇性催化劑優(yōu)于化學(xué)計(jì)量學(xué)其它助劑；（10）化工產(chǎn)品在完成其使命后，不應(yīng)殘留在環(huán)境）化工產(chǎn)品在完成其使命后，不應(yīng)殘留在環(huán)境中，而能降解為無害的物質(zhì)；中，而能降解為無害的物質(zhì)；（11）分析方法必須進(jìn)一步發(fā)展，以使在有害物質(zhì)）分析方法必須進(jìn)一步發(fā)展，以使在有害物質(zhì)生成前進(jìn)行實(shí)時(shí)的和在線跟蹤及控制；生成前進(jìn)行實(shí)時(shí)的和在線跟蹤及控制；（12）在化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中，所選用的物質(zhì)和物質(zhì)形）在化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中，所選用的物質(zhì)和物質(zhì)形態(tài)應(yīng)盡可能地降低發(fā)生化學(xué)事故的可能性。態(tài)應(yīng)盡可能地降低發(fā)生化學(xué)事故的可能性。10 Twelve Pri

8、nciples of Green Chemistry111: It is better to prevent waste than to treat or clean up waste after it is formed.2: Synthetic methods should be designed to maximize the incorporation of all materials used in the process into the final product.3: Wherever practicable, synthetic methodologies should be

9、 designed to use and generate substances that possess little or no toxicity to human health and the environment.124: Chemical products should be designed to preserve efficacy of function while reducing toxicity 5: The use of auxiliary substances(e.g. solvents, separation agents) should be made unnec

10、essary wherever possible and innocuous when used. 6: Energy requirements should be recognized for their environmental and economical impacts and should be minimized.137: A raw material or feed stock should be renewable rather than depleting, wherever technically and economically practicable.8: Unnec

11、essary derivations should be avoided whenever possible. 9: Catalytic reagent (as selective as possible) are superior to stoichiometric reagents1410: Chemical products should be designed so that at the end of their function they do not persist in the environment and break down into innocuous degradat

12、ion products. 11: Analytical methodologies need to be developed to allow for real time, in-process monitoring, and control prior to the formation of hazardous subatances. 12: Substances and the form of a substance used in a chemical process should be chosen so as to minimize the potential for chemic

13、al accidents, including releases, explosions, and fires.15 從根本上說，綠色化學(xué)是要求化學(xué)從一個(gè)從根本上說，綠色化學(xué)是要求化學(xué)從一個(gè)嶄新的角度來審視嶄新的角度來審視“傳統(tǒng)傳統(tǒng)”的化學(xué)研究和化工的化學(xué)研究和化工過程，并以過程，并以“與環(huán)境友好與環(huán)境友好”為基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)提為基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)提出新的化學(xué)問題，創(chuàng)新出新的化工技術(shù)。出新的化學(xué)問題，創(chuàng)新出新的化工技術(shù)。16 現(xiàn)在，生物質(zhì)作為能源和化學(xué)產(chǎn)品的原料又再次受到關(guān)注?，F(xiàn)在，生物質(zhì)作為能源和化學(xué)產(chǎn)品的原料又再次受到關(guān)注。生物質(zhì)（生物質(zhì)（biomassbiomass）是理想的石油品替代原料。生物質(zhì)

14、包括農(nóng)）是理想的石油品替代原料。生物質(zhì)包括農(nóng)作物、植物及其他任何通過光合作用生成的物質(zhì)。由于其含有作物、植物及其他任何通過光合作用生成的物質(zhì)。由于其含有較多的氧元素，在產(chǎn)品制造中可以避免或減少氧化步驟的污染。較多的氧元素，在產(chǎn)品制造中可以避免或減少氧化步驟的污染。 煤、石油、天然氣生物質(zhì)工業(yè)革命二、綠色原材料二、綠色原材料 150 年前年前, 有機(jī)物全來自生物質(zhì)。有機(jī)物全來自生物質(zhì)。17生物質(zhì)作為可再生的原料具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：生物質(zhì)作為可再生的原料具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：1 可代替石油?？纱媸?。2 生物質(zhì)中含有一定量氧可減少或避免以石油作原生物質(zhì)中含有一定量氧可減少或避免以石油作原料時(shí)的加氧反應(yīng)帶來

15、的環(huán)境污染問題。料時(shí)的加氧反應(yīng)帶來的環(huán)境污染問題。3 生物質(zhì)的利用有利于開發(fā)新的合成反應(yīng)和化學(xué)品。生物質(zhì)的利用有利于開發(fā)新的合成反應(yīng)和化學(xué)品。4 生物質(zhì)燃燒時(shí)不會(huì)向大氣排放更多的二氧化碳。生物質(zhì)燃燒時(shí)不會(huì)向大氣排放更多的二氧化碳。18三、綠色溶劑三、綠色溶劑1 超臨界流體超臨界流體 (supercritical fluids, SCF) 一些物質(zhì)在超臨界條件下，其物理化學(xué)性質(zhì)一些物質(zhì)在超臨界條件下，其物理化學(xué)性質(zhì)介于氣體和液體之間，兼具兩種狀態(tài)的特點(diǎn)。如介于氣體和液體之間，兼具兩種狀態(tài)的特點(diǎn)。如具有與液體相近的溶解能力和傳熱系數(shù)，又具有具有與液體相近的溶解能力和傳熱系數(shù)，又具有與氣體相近的粘度

16、系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)，即與氣體相近的粘度系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)，即具有氣體具有氣體和液體的雙重特點(diǎn)。和液體的雙重特點(diǎn)。 19超臨界流體兼有氣體和液體的性質(zhì)超臨界流體兼有氣體和液體的性質(zhì)性性 質(zhì)質(zhì)流流 體體 狀狀 態(tài)態(tài)氣氣 體體超超 臨臨 界界 流流 體體液液 體體密度密度/（gcm-3）(0.62.0)10-30.20.90.61.6擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)D/(cm2s-1)0.10.4(0.20.7) 10-3(0.22.0) 10-5粘度粘度/（Pas）(13) 10-5(19) 10-5(0.20.3) 10-3導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)k W/mK(530) 10-3(3070) 10-3(70250) 10-3

17、由上表知，由上表知，SCF與一般液體溶劑相比，除密度外，在傳遞與一般液體溶劑相比，除密度外，在傳遞性質(zhì)方面也有優(yōu)勢。性質(zhì)方面也有優(yōu)勢。SCF除了具有與液體相近的密度外，其粘除了具有與液體相近的密度外，其粘度卻與氣體接近，比液體小度卻與氣體接近，比液體小10倍，自擴(kuò)散系數(shù)比液體大近倍，自擴(kuò)散系數(shù)比液體大近100倍，比氣體略低，因此其傳遞和滲透性比一般溶劑要好。倍，比氣體略低，因此其傳遞和滲透性比一般溶劑要好。20 超臨界二氧化碳就是典型且廣泛應(yīng)用的一種。處于臨界狀態(tài)（tc=31.1, pc=7.38Mpa)可作為溶劑。 超臨界二氧化碳適于作諸如氫化、氨化、羰基化、烷基化、異構(gòu)化、氧化、成環(huán)作用等

18、小分子反應(yīng)的介質(zhì)，也可用于無機(jī)的和有機(jī)金屬的反應(yīng)及自由基反應(yīng)。21超臨界二氧化碳溶劑的優(yōu)點(diǎn)超臨界二氧化碳溶劑的優(yōu)點(diǎn)二氧化碳在常溫下是氣體，無色、無味、不燃燒、化二氧化碳在常溫下是氣體，無色、無味、不燃燒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不會(huì)形成光化學(xué)煙霧，也不會(huì)破壞臭氧層不會(huì)形成光化學(xué)煙霧，也不會(huì)破壞臭氧層來源豐富，價(jià)格低廉來源豐富，價(jià)格低廉超臨界二氧化碳可很好地溶解一般有機(jī)化合物超臨界二氧化碳可很好地溶解一般有機(jī)化合物222 離子液體離子液體 完全由一種正離子和一種負(fù)離子組成，在室溫下呈液態(tài)完全由一種正離子和一種負(fù)離子組成，在室溫下呈液態(tài)的化合物的化合物，稱之為室溫離子液體。，稱之為室溫離子液體。離子

19、之間作用力降低，晶格能下降，熔點(diǎn)下降，所以在離子之間作用力降低，晶格能下降，熔點(diǎn)下降，所以在室溫下呈液態(tài)室溫下呈液態(tài)室溫離子液體的特性：室溫離子液體的特性：1. 蒸汽壓極小。蒸汽壓極小。2. 液程很寬液程很寬 。3. 電導(dǎo)率高。電導(dǎo)率高。4 4. 電化學(xué)穩(wěn)定性高電化學(xué)穩(wěn)定性高, ,電化學(xué)窗口寬。電化學(xué)窗口寬。5. 熱穩(wěn)定性好，不易燃燒。熱穩(wěn)定性好，不易燃燒。6. 粘度低，熱容大。粘度低，熱容大。233 水作為溶劑水作為溶劑 水是最安全的溶劑，在水是最安全的溶劑，在100 以下可促成多以下可促成多種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。 超臨界水對(duì)氧和有機(jī)物都是很好的溶劑，氧超臨界水對(duì)氧和有機(jī)物都是

20、很好的溶劑，氧化反應(yīng)（通常達(dá)到化反應(yīng)（通常達(dá)到400600 ）幾乎能完全徹）幾乎能完全徹底，可使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為底，可使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2。24四、綠色催化劑四、綠色催化劑 80以上的化學(xué)品均是通過催化反應(yīng)制備的，催化以上的化學(xué)品均是通過催化反應(yīng)制備的，催化劑在當(dāng)今化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位，而新催化材劑在當(dāng)今化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位，而新催化材料是創(chuàng)造發(fā)明新催化劑的源泉，也是開發(fā)綠色化工技術(shù)料是創(chuàng)造發(fā)明新催化劑的源泉，也是開發(fā)綠色化工技術(shù)的重要基礎(chǔ)。通過新催化劑的開發(fā)形成新工藝新技術(shù)，的重要基礎(chǔ)。通過新催化劑的開發(fā)形成新工藝新技術(shù)，最終提高反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性。最終提高反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性。251

21、 新型酸堿催化劑新型酸堿催化劑 固體超強(qiáng)酸（堿）催化劑，雜多酸催化劑。固體超強(qiáng)酸（堿）催化劑，雜多酸催化劑。2 夾層催化劑夾層催化劑 利用天然粘土等層狀材料為基材，在層與層之間插利用天然粘土等層狀材料為基材，在層與層之間插入金屬、金屬離子、有機(jī)金屬絡(luò)離子或無機(jī)氧化物，形成入金屬、金屬離子、有機(jī)金屬絡(luò)離子或無機(jī)氧化物，形成的一種新型的夾層化合物。的一種新型的夾層化合物。3 相轉(zhuǎn)移催化劑相轉(zhuǎn)移催化劑 在非均相反應(yīng)中，添加特殊的表面活性劑促使反應(yīng)進(jìn)在非均相反應(yīng)中，添加特殊的表面活性劑促使反應(yīng)進(jìn)行，這種表面活性物質(zhì)稱為相轉(zhuǎn)移催化劑。如行，這種表面活性物質(zhì)稱為相轉(zhuǎn)移催化劑。如：季胺鹽、季胺鹽、叔胺、聚乙

22、二醇等。叔胺、聚乙二醇等。264 仿酶催化劑仿酶催化劑 采用化學(xué)或生物方法對(duì)酶分子進(jìn)行修飾和改采用化學(xué)或生物方法對(duì)酶分子進(jìn)行修飾和改造以提高酶的活性的穩(wěn)定性。造以提高酶的活性的穩(wěn)定性。 5 沸石分子篩催化劑沸石分子篩催化劑 分子篩是一種多孔固體顆粒，人工分子篩可分子篩是一種多孔固體顆粒，人工分子篩可調(diào)節(jié)其結(jié)構(gòu)和孔徑以有針對(duì)性的合成符合工藝要調(diào)節(jié)其結(jié)構(gòu)和孔徑以有針對(duì)性的合成符合工藝要求的不同類型的分子篩。求的不同類型的分子篩。27五、原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)五、原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng) Barry Trost教授：原子經(jīng)濟(jì)性教授：原子經(jīng)濟(jì)性(Atom Economy)概念概念 A B C D A B C 產(chǎn)物廢物廢

23、物廢物為零為零28原子利用率原子利用率 =目標(biāo)產(chǎn)物的量目標(biāo)產(chǎn)物的量按化學(xué)計(jì)量式所得所有產(chǎn)物的量之和按化學(xué)計(jì)量式所得所有產(chǎn)物的量之和 =目標(biāo)產(chǎn)物的量目標(biāo)產(chǎn)物的量各反應(yīng)物的量之和各反應(yīng)物的量之和 100% 100%29Examples30HClOHCHClCHOHClCHCH222222OHCaClOHCHClOHCaOHCHClCH22422222)(31%25%10017344%100181114444%100used reactants ofamount Theformedproduct target ofamount Thenutilizatio Atom32Disadvantages o

24、f the traditional methodL1. The atom utilization could reach only 25%, i.e., 1kg of target product / 3kg of wastes.L 2. The reactant Cl2 is harmful, it erodes(腐蝕腐蝕) the equipment and injures (傷害傷害) human beings, thus demanding special equipment and special protection measure.L 3. Separation and puri

25、fication(純化純化) processes are necessary to obtain useful product.If every step could obtain 100% selectivity and 100% yield, then33 采用乙烯催化環(huán)氧化方法僅需一步反應(yīng)，原子利用率達(dá)采用乙烯催化環(huán)氧化方法僅需一步反應(yīng)，原子利用率達(dá)到到100%，產(chǎn)率，產(chǎn)率99%。銀為催化劑。銀為催化劑。34OHCOCHCH4222221The amount of reactants used 44%100%1004444%100162844%100used reactants ofam

26、ount Theformedproduct target ofamount Thenutilizatio Atom35 Silver catalyst is used to convert ethylene directly to the target molecule by using oxygen as the oxidant, which gives 100% atom utilization.36J High atom economy J is to human beings and to environment. J is needed.Advantages of the new g

27、reener methodIf the selectivity of the reaction could reach 100%37J 高原子經(jīng)濟(jì)性高原子經(jīng)濟(jì)性 (100%)J 氧對(duì)于人類和環(huán)境是安全的。氧對(duì)于人類和環(huán)境是安全的。 J 無需分離和純化。無需分離和純化。催化環(huán)氧化方法優(yōu)點(diǎn)：催化環(huán)氧化方法優(yōu)點(diǎn)：38例：例： Noyori發(fā)展了一種把環(huán)己烯直接用發(fā)展了一種把環(huán)己烯直接用30%雙氧水氧雙氧水氧化成己二酸的方法：化成己二酸的方法：這是一個(gè)不用有機(jī)溶劑和不含鹵素的綠色過程。這是一個(gè)不用有機(jī)溶劑和不含鹵素的綠色過程。39六、綠色化學(xué)的主要內(nèi)容六、綠色化學(xué)的主要內(nèi)容無毒無害原料無毒無害原料可再

28、生資源可再生資源環(huán)境友好產(chǎn)品環(huán)境友好產(chǎn)品回歸自然回歸自然廢物回收利用廢物回收利用無毒無害無毒無害催化劑催化劑 無毒無害無毒無害溶劑溶劑原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)40 3 綠色化學(xué)的應(yīng)用綠色化學(xué)的應(yīng)用一、綠色工程和工業(yè)生態(tài)學(xué)一、綠色工程和工業(yè)生態(tài)學(xué) 通過科學(xué)技術(shù)和工程手段達(dá)到提高可持續(xù)能通過科學(xué)技術(shù)和工程手段達(dá)到提高可持續(xù)能力的目的。力的目的。 綠色工程的綠色工程的12條原理：條原理：See p.489. 工業(yè)生態(tài)學(xué)原理工業(yè)生態(tài)學(xué)原理41 化學(xué)品的化學(xué)品的 “原子經(jīng)濟(jì)原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)反應(yīng) 大宗石油化工品的綠色化技術(shù)大宗石油化工品的綠色化技術(shù) 超臨界超臨界CO2代替有毒、有害溶劑的推廣應(yīng)用代替有毒、有

29、害溶劑的推廣應(yīng)用 生物質(zhì)資源生產(chǎn)大宗有機(jī)化工品和超清潔生物柴生物質(zhì)資源生產(chǎn)大宗有機(jī)化工品和超清潔生物柴 油的生產(chǎn)油的生產(chǎn) 廢合成材料的回收利用廢合成材料的回收利用 等等等等二、綠色化學(xué)的應(yīng)用二、綠色化學(xué)的應(yīng)用421 烴類氧化的技術(shù)突破烴類氧化的技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“原子經(jīng)濟(jì)原子經(jīng)濟(jì)”反反應(yīng)應(yīng)20世紀(jì)世紀(jì)80年代年代發(fā)明鈦硅分子篩作為氧化催化劑發(fā)明鈦硅分子篩作為氧化催化劑采用采用H2O2為氧化劑為氧化劑工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用q丙烯環(huán)氧化制環(huán)氧丙烷丙烯環(huán)氧化制環(huán)氧丙烷q環(huán)己酮氨氧化制環(huán)己酮肟環(huán)己酮氨氧化制環(huán)己酮肟q苯酚氧化制對(duì)苯二酚苯酚氧化制對(duì)苯二酚q等等等等43（1）丙烯氧化制環(huán)氧丙烷的綠色化學(xué)研究）丙烯

30、氧化制環(huán)氧丙烷的綠色化學(xué)研究 環(huán)氧丙烷（環(huán)氧丙烷（PO）是丙烯衍生物中產(chǎn)量僅次于聚）是丙烯衍生物中產(chǎn)量僅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大品種。丙烯和丙烯腈的第三大品種。 PO化學(xué)性質(zhì)十分活潑，是生產(chǎn)聚醚、丙二醇、化學(xué)性質(zhì)十分活潑，是生產(chǎn)聚醚、丙二醇、異丙醇胺、丙烯醇、非聚醚多元醇等的重要原料，異丙醇胺、丙烯醇、非聚醚多元醇等的重要原料，進(jìn)而生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂、聚氨酯、表面活性劑等；進(jìn)而生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂、聚氨酯、表面活性劑等；也可用于生產(chǎn)非離子表面活性劑、油田破乳劑、農(nóng)也可用于生產(chǎn)非離子表面活性劑、油田破乳劑、農(nóng)藥乳化劑和潤濕劑等，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、醫(yī)藥乳化劑和潤濕劑等，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、醫(yī)

31、藥、食品、紡織等行業(yè)，對(duì)化學(xué)工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的藥、食品、紡織等行業(yè)，對(duì)化學(xué)工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。 442CH3CHCH2 2HOClCH3CHCH2OH Cl+ClOHCH3CHCH2+CH3CHCH2OHClClOHCH3CHCH2+Ca(OH)2CH3CHCH22O+CaCl22H2O丙烯氧化制環(huán)氧丙烷丙烯氧化制環(huán)氧丙烷氯醇法次氯酸次氯酸石灰石灰廢渣廢渣 廢水廢水原子經(jīng)濟(jì)性原子經(jīng)濟(jì)性=44%皂化皂化45 新型催化材料新型催化材料鈦硅鈦硅-l（TS-l）分子篩的開發(fā)，使由）分子篩的開發(fā)，使由丙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷過程的原子經(jīng)濟(jì)性得到明顯提高。丙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧

32、丙烷過程的原子經(jīng)濟(jì)性得到明顯提高。H2O2CH3CHCH2H2OCH3CHCH2OTS-1原子經(jīng)濟(jì)性原子經(jīng)濟(jì)性=76.3%46TS-1分子篩的選擇氧化反應(yīng)分子篩的選擇氧化反應(yīng) 47（2）烴類催化氧化的新進(jìn)展）烴類催化氧化的新進(jìn)展降低降低H2O2費(fèi)用費(fèi)用q原位原位H2、O2合成合成H2O2，與丙烯環(huán)氧化集成與丙烯環(huán)氧化集成q新氧化劑新氧化劑異丙苯過氧化物異丙苯過氧化物新氧化催化材料新氧化催化材料q沸石沸石q有機(jī)氮絡(luò)合有機(jī)氮絡(luò)合Fe2+系催化劑系催化劑q含鎢的金屬簇相轉(zhuǎn)移催化劑含鎢的金屬簇相轉(zhuǎn)移催化劑482 大力發(fā)展可再生生物質(zhì)資源的利用技術(shù)大力發(fā)展可再生生物質(zhì)資源的利用技術(shù) 以植物為主的生物質(zhì)資

33、源是一個(gè)可再生的巨以植物為主的生物質(zhì)資源是一個(gè)可再生的巨大資源寶庫，用之不竭，利用可再生生物質(zhì)大資源寶庫，用之不竭，利用可再生生物質(zhì)資源消除污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展資源消除污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展開發(fā)生物催化技術(shù)是關(guān)鍵開發(fā)生物催化技術(shù)是關(guān)鍵49生物質(zhì)原料制產(chǎn)品目標(biāo)產(chǎn)品種類產(chǎn)品種類生物質(zhì)原料產(chǎn)品所占比例，生物質(zhì)原料產(chǎn)品所占比例，%當(dāng)前當(dāng)前2020年年2090年年液體燃料液體燃料121050有機(jī)化學(xué)品有機(jī)化學(xué)品102590美國國家研究委員會(huì)美國國家研究委員會(huì)（National Research Council)50生物質(zhì)資源生產(chǎn)大宗化工產(chǎn)品生物質(zhì)資源生產(chǎn)大宗化工產(chǎn)品國外國外nDu Pont和和 Genec

34、or International等合作建成由玉等合作建成由玉米生產(chǎn)米生產(chǎn)1，3丙二醇丙二醇(PDO)裝置，生產(chǎn)成本比化學(xué)法裝置，生產(chǎn)成本比化學(xué)法低低25 nCargillDOW公司正在建設(shè)一個(gè)公司正在建設(shè)一個(gè)14萬萬t/a的聚乳酸工的聚乳酸工廠，加工為塑料、纖維廠，加工為塑料、纖維 51國內(nèi)國內(nèi)生物催化丙烯腈制丙烯酰胺在已建幾套千噸級(jí)生物催化丙烯腈制丙烯酰胺在已建幾套千噸級(jí)工廠的基礎(chǔ)上，一套工廠的基礎(chǔ)上，一套2 2萬噸萬噸/ /年工廠正在投產(chǎn)；年工廠正在投產(chǎn)；以厭氧活性污泥為原料的以厭氧活性污泥為原料的“有機(jī)廢水發(fā)酵法制有機(jī)廢水發(fā)酵法制氫技術(shù)氫技術(shù)”研究目前已通過中試驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了中研究目前已通過中試驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了中試規(guī)模連續(xù)非固定菌長期操作生物制氫；試規(guī)模連續(xù)非固定菌長期操作生物制氫；以玉米淀粉制得的糖類化合物為原料，采用生以玉米淀粉制得的糖類化合物為原料，采用生物發(fā)酵法制造甘油，已建成示范工廠。物發(fā)