綠色化學的概念及其對環(huán)境生活的改變,應用化學論文

綠色化學的概念及其對環(huán)境生活的改變,應用化學論文隨著化學在生活中扮演著越來越重要的角色，我們的衣食住行已經(jīng)離不開化學了，化學染料將生活變得五彩繽紛，但同時不當?shù)氖褂?，也會對身體造成傷害；食品添加劑一定程度上改進了食物的色香味，但同時也讓越來越多的毒害食品應運而生；高科技材料讓生活更便利，同時造成的環(huán)境問題不容小覷[1].化學是一把雙刃劍，我們只要好好利用才能充分發(fā)揮它的優(yōu)點。綠色化學就是以愈加健康，無害的方式使用化學，減少化學帶來的危害。1綠色化學的基本概念1.1綠色化學的概念綠色化學由美國化學會〔ACS〕提出，核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染；反響物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。根據(jù)美國(綠色化學〕〔GreenChemistry〕雜志的定義，綠色化學是指：在制造和應用化學產(chǎn)品時應有效利用〔最好可再生〕原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。而今天的綠色化學是指能夠保衛(wèi)環(huán)境的化學技術(shù)。它可通過使用自然能源，避免給環(huán)境造成負擔、避免排放有害物質(zhì)。利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術(shù)的開發(fā)，并考慮節(jié)能、節(jié)省資源、減少廢棄物排放量。綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學,它牽涉有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科，內(nèi)容廣泛。世界上很多國家已把化學的綠色化作為新世紀化學進展的主要方向之一[2].1.2綠色化學產(chǎn)生的背景隨著現(xiàn)今人口的急劇增加，各行業(yè)的迅猛發(fā)展，全球人類正面臨著有史以來非常嚴重的環(huán)境危機。而作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一的化學工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，其大范圍的普及在為創(chuàng)造物質(zhì)文明做出重要奉獻的同時，在生產(chǎn)活動經(jīng)過中不斷排放大量有毒有害物質(zhì)，危害人類健康，給全球環(huán)境帶來不可忽視的威脅[3].環(huán)境問題：全球氣候變暖、核冬天的威脅、臭氧層的毀壞、光化學煙霧與大氣污染、酸雨、生物多樣性銳減、森林的毀壞、荒漠化。綠色化學的產(chǎn)生是必然的，我們要為創(chuàng)始美妙的生活而發(fā)展化學利用化學，而不能讓化學的過度使用毀掉了我們的生活環(huán)境。2可發(fā)展的綠色能源綠色能源也指清潔能源，指的是對環(huán)境友好的能源，意思為環(huán)保，排放少，污染程度小。包括可再生能源與非可再生能源。華而不實可再生能源指消耗后可得到恢復補充，不產(chǎn)生或極少產(chǎn)生污染物。如太陽能、風能，生物能、水能，地熱能，氫能等。非再生能源指在生產(chǎn)及消費經(jīng)過中盡可能減少對生態(tài)環(huán)境的污染，包括使用低污染的化石能源〔如天然氣等〕和利用清潔能源技術(shù)處理過的化石能源，如干凈煤、干凈油等。2.1太陽能太陽能是由內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出宏大核能而產(chǎn)生的能，來自太陽的輻射能量。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽[4].植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)變成化學能在植物體內(nèi)儲存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代演變構(gòu)成的一次能源。地球本身蘊藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反響有關(guān)的能源。2.2風能風能蘊藏量豐富，是全球水能的10倍以上；風能能夠再生，取之不盡，用之不竭。風能作為一種清潔、安全的可再生能源，千百年來一直遭到人類的重視，成為21世紀人類理想的能源資源。以風電取代煤電，可減少大量污染物的排放量，如：二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、粉塵等。隨著風電技術(shù)的逐步成熟和風電機性能價格比的提高，使風電成本降低，逐步具備了與其他能源競爭的實力。風電在某些國家能源構(gòu)成及消費中的比例越來越高，而且隨著技術(shù)的進步，社會的發(fā)展，這一比例還會更高層次。風能等干凈、可再生能源的開發(fā)與利用將成為人類施行能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措與途徑。同時太陽能具有普遍性、無害性、宏大而長久等優(yōu)點，加大太陽能的開發(fā)利用，可大大減少煤石油產(chǎn)生的污染物，對環(huán)境保衛(wèi)起著重要作用。2.3水能水能是一種可再生能源，水能主要用于水力發(fā)電。水力發(fā)電將水的勢能和動能轉(zhuǎn)換成電能。以水力發(fā)電的工廠稱為水力發(fā)電廠，簡稱水電廠，又稱水電站。水力發(fā)電的優(yōu)點是成本低、可連續(xù)再生、無污染。缺點是分布受水文、氣候、地貌等自然條件的限制大。水能資源最顯著的特點是可再生、無污染。開發(fā)水能對江河的綜合治理和綜合利用具有積極作用，對促進國民經(jīng)濟發(fā)展，改善能源消費構(gòu)造，緩解由于消耗煤炭、石油資源所帶來的環(huán)境污染有重要意義。2.4核能核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，利用核反響堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其類似。只是以核反響堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能。核能的優(yōu)點：核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因而核能發(fā)電不會造成空氣污染，也不會造成空氣污染；核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，能產(chǎn)生宏大的能量，并方便儲存運輸。固然核能也存在很多缺點：核能電廠會產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料具有放射性，必須嚴格保證安全，防止射線對人們和環(huán)境造成傷害，同時核電廠會產(chǎn)生大量的熱污染，若是小心慎重的使用核能，或是采取有效措施避免核能帶來的危害，核能也將是將來清潔能源的主力軍。3綠色工廠化工廠是造成環(huán)境污染的一大源頭，排出的廢氣廢水廢渣對環(huán)境造成了宏大的危害，甚至嚴重影響了周邊居民的生活，近年來，隨著環(huán)保的呼聲越來越高，人們開場反對化工廠，當代化工廠必須考慮環(huán)境帶來的后果[5].同時工業(yè)三廢的治理也是一項讓人頭疼重大工程。然而在工廠的運作中引進綠色原料，使用綠色催化劑，并設(shè)計一個綠色有效的生產(chǎn)道路，從源頭開場減少污染，將比忙著處理污染帶來的危害更有實際作用。3.1綠色原料有機合成反響中，有很多原料是有毒的，甚至是劇毒物質(zhì)，如光氣、氫氰酸、氰化物、硫酸二甲酯等[6].它們的化學性質(zhì)活潑，以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一些傳統(tǒng)的化學品已經(jīng)相當成熟，工藝簡單，條件緩和，成本較低，所以沿用至今。但是，大量使用這些原料將危害從業(yè)人員的健康，并對環(huán)境造成嚴重污染。選擇環(huán)保有效原料，盡量將污染降低，如能夠通過對CO2的利用合成所需的有機產(chǎn)物，氧化劑上能夠選擇雙氧水，生成的產(chǎn)物無毒無污染。使用DMC在眾多領(lǐng)域全面替代光氣、硫酸二甲酯〔DMS〕、氯甲烷及氯MF等劇毒或致癌物進行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交換等反響生成多種重要化工產(chǎn)品。選擇綠色的原料也許會消耗損費更多的資金，但是最大限度的保衛(wèi)了環(huán)境，這才是一份無價的財富。3.2綠色溶劑大量的與化學制造相關(guān)的污染問題不僅來源于原料和產(chǎn)品，而且源自在其制造經(jīng)過中使用的物質(zhì)。最常見的是在反響介質(zhì)，分離和配方中所用的溶劑。在傳統(tǒng)的有機反響中，有機溶劑是最常用的反響介質(zhì)，這主要是由于它們能較好地溶解有機化合物。但有機溶劑的毒性和難以回收又使之成為對環(huán)境有害的因素。因而，在無溶劑存在下進行的有機反響，用水作反響介質(zhì)，以及超臨界流體作反響介質(zhì)或萃取溶劑將成為發(fā)展干凈合成的重要途徑。超臨界流體是指超臨界溫度及超臨界壓力下的流體，是一種介于氣態(tài)與液態(tài)之間的流體。在無毒無害溶劑的研究中，最活潑踴躍的研究項目是開發(fā)超臨界流體〔SCF〕,十分是超臨界CO2作溶劑。超臨界CO2是指溫度和壓力在其臨界點〔31.10℃，7477.79KPa〕以上的CO2流體。它通常具有流體的密度，因此有常規(guī)常態(tài)溶劑的溶解度；在一樣條件下，它又具有氣體的粘度，因此又具有很高的傳質(zhì)速度[7].而且，由于具有很大的可壓縮性，流體的密度，溶劑溶解度和粘度等性能可由壓力和溫度的變化來調(diào)節(jié)。其最大優(yōu)點是無毒、不可燃、價廉等。3.3綠色催化劑工廠的運作離不開催化劑，好的催化劑將大大提高生產(chǎn)效率，綠色化學要求化學品的生產(chǎn)最大限度地合理利用資源，最低限度地產(chǎn)生環(huán)境污染和最大限度地維護生態(tài)平衡。它對化學反響的要求是：采用無毒、無害的原料；在無毒無害及溫和的條件下進行；反響必須具有高效的選擇性；產(chǎn)品應是環(huán)境友好的。這四點要求之中有兩點牽涉到催化劑，人們將這類催化反響成為綠色催化反響，其使用的催化劑也就稱為綠色催化劑[8].當前烴類的烷基化反響一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑，這些液體催化劑的共同缺點是，對設(shè)備的腐蝕嚴重、對人身危害和產(chǎn)生廢渣、污染環(huán)境。為了保衛(wèi)環(huán)境，多年來國外正從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料中大力開發(fā)固體酸烷基化催化劑。華而不實采用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴化技術(shù)引人矚目，這種催化劑選擇性很高，而且催化劑壽命長，污染小.3.4綠色反響在化學合成十分是有機合成中，減少廢物的關(guān)鍵是提高選擇性問題，即選擇最佳反響途徑，使反響物原子盡可能多地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物原子，最大限度地減少副產(chǎn)物，才會真正減少廢物的生成。對于大宗基本有機原料的生產(chǎn)來講，選擇原子經(jīng)濟反響特別重要。對原子的利用率大，能夠節(jié)約原料，節(jié)約成本，還能夠減少反響廢料，以減少其對環(huán)境造成的污染。4綠色食品隨著農(nóng)用化學物質(zhì)源源不斷地、大量地向農(nóng)田中輸入，造成有害化學物質(zhì)通過土壤和水體在生物體內(nèi)富集，并且通過食物鏈進入到農(nóng)作物和畜禽體內(nèi)，導致食物污染，最終損害人體健康。綠色食品在中國是對無污染的安全、優(yōu)質(zhì)、營養(yǎng)類食品的總稱。由于先后出現(xiàn)大量的有毒食品：毒奶粉，毒大米，打了激素的水果，肉類這些不健康的食物時刻威脅著我們的生命安全。在培養(yǎng)食物的經(jīng)過中，不隨意添加化學物質(zhì)，讓他們自然的生長，同時注意保證土地、水源的干凈，防止污染進入食物。在食物的加工經(jīng)過中，不因某種目的，隨意添加食品添加劑，或為達指標參入危害健康的化學物質(zhì)。在食品的保存經(jīng)過中，也不能由于延長保質(zhì)期而隨意添加化學物質(zhì)。4.1綠色農(nóng)藥在我們國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為保證農(nóng)作物增產(chǎn)，農(nóng)藥不可避免地被運用。農(nóng)藥在防治農(nóng)作物病蟲害，保證農(nóng)作物正常生長，提高單位面積產(chǎn)量上起到了舉足輕重的作用。但由于農(nóng)藥種類冗雜，長期使用或濫用會嚴重污染環(huán)境，給動植物和人類造成嚴重危害。由于農(nóng)藥的頻繁使用，導致各種害蟲的抗藥性逐步加強，最終導致農(nóng)藥的使用次數(shù)和濃度不斷增加。農(nóng)藥的使用不僅影響農(nóng)作物本身的生產(chǎn)，同時還對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。生物農(nóng)藥主要包括三個類別：微生物農(nóng)藥，包括細菌、真菌、病毒和原生動物等制劑；農(nóng)用抗生素，即微生物新陳代謝中產(chǎn)生的活性物質(zhì)，具有致病殺蟲的成效；生化農(nóng)藥，指那些自然界存在的生物化學物質(zhì)經(jīng)人工或從自然界的生物源中分離或派生出來的化合物。生物農(nóng)藥對于環(huán)境的影響甚微，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可大力推廣使用。5綠色化學的發(fā)展前景綠色化學的最大特點在于它是在始端就采用實現(xiàn)污染預防的科學手段，因此經(jīng)過和終端均為零排放和零污染。綠色化學是人類的一項重要戰(zhàn)略任務。綠色化學的根本目的是從節(jié)約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統(tǒng)化學，進而使我們對環(huán)境的治理能夠從治標中轉(zhuǎn)向治本。綠色化學的發(fā)展不僅將對環(huán)境保衛(wèi)產(chǎn)生重大影響，而且將為我們國家的企業(yè)與國際接軌創(chuàng)造條件！以下為參考文獻[1]顏蘋菲。建立綠色化學，減少環(huán)境污染[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2005〔9〕:55~61.[2]朱清時。綠色化學[J].-化學進展，2000,12〔4〕:410~414.[3]寇元。合成氣催化轉(zhuǎn)化的綠色化學[J].催化學報，2008,29〔9〕:817~822.[4]唐有祺。瞻望今后化學之發(fā)展[J].化學通報〔印刷版〕,1998〔07〕:6~9.