綠色化學綜述

1、綠色化學的研究進展摘要：綠色化學是近十幾年來發(fā)展起來的新興學科。隨著科技的迅猛發(fā)展，越來越多的環(huán)境問題逐漸凸現出因此，綠色化學受到越來越多地關注。本文分別從綠色化學的定義、綠色化學的重要性、特點、研究進展等方面對綠色化學進行了闡述，重點論述了綠色化學的方法和途徑。關鍵詞： 綠色化學；環(huán)境；進展；前言: 化工行業(yè)是國民經濟支柱行業(yè)之一，化工產品遍布人們生活的方方面面，化學對人類作出了巨大的貢獻。人類生活的各方面，從衣、食、住、行的生活必需品到汽車、電視洗、衣機等，無不同化學有關。高科技更是離不開化學的有力支持?？梢哉f化學改變了人類的生活方式，提高了人類的健康與生活水平。但化學的這些巨大貢獻伴隨著

2、一定的代價，那就是制造、使用和處理這些合成化合物質對人類健康和生活環(huán)境造成的負面影響。進入21 世紀,人類正面臨著有史以來最嚴重的環(huán)境危機, 世界人口劇增, 資源和能源日漸減少與瀕臨枯竭, 大量排放的工農業(yè)污染物和生活廢棄物使人類生存的生態(tài)環(huán)境迅速惡化, 使人與自然矛盾激化。1.綠色化學的定義 綠色化學又稱清潔化學(clean chemistry)、環(huán)境友好型化學(evironally friendly chemistry)和環(huán)境無害化(environmentally benign chemistry)，與其相對應的技術稱為綠色技術、環(huán)境友好技術。綠色化學即是用化學的技術和方法去減少或消滅那些

3、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、產物、副產物等的使用和產生。并且采用具有一定轉化率的高選擇性化學反應來生產目的產品，不生成或很少生成副產品或廢物，實現或接近廢物的零排放過程。綠色化學的目標在于不再使用有毒、有害的物質，不再產生廢物，不再處理廢物。2.綠色化學重要性傳統(tǒng)化學概念似乎總和環(huán)境污染密不可分，它更關注如何通過化學的方法得到更多的物質，而此過程中對環(huán)境的影響則考慮較少，即使考慮也著眼于事后的治理而不是事前的預防。傳統(tǒng)的化學工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分嚴重，目前全世界每年產生的有害廢物達3億噸4億噸，給環(huán)境造成危害，并威脅著人類的生存。傳統(tǒng)化學對環(huán)境的污染，以及

4、資源的嚴重浪費，導致出現了環(huán)境危機，生存危機，因此提出一種可持續(xù)性，零污染或是環(huán)境友好型的新型指導化學十分重要以及十分必要。綠色化學就是新型的化學指導形式，綠色化學是對傳統(tǒng)化學和化學工業(yè)的革命，是以生態(tài)環(huán)境意識為指導，研究對環(huán)境沒有（或盡可能小的）副作用，在技術上和經濟上可行的化學品和化學過程，它是化學未來發(fā)展的方向。綠色化學的研究以及發(fā)展關系著人類子孫后代的繁衍生息。3.綠色化學的特點以及原則特點：（1）充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；（2）在無毒、無害的條件下進行反應，以減少廢物向環(huán)境排放； （3）提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納，實現零排放；（4）生產出

5、有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產品。原則：（1）防止污染優(yōu)于污染形成后處理。（2）設計合成方法時應最大限度地使所用的全部材料均轉化到最終產品中。（3）盡可能使反應中使用和生成的物質對人類和環(huán)境無毒或毒性很小。（4）設計化學產品時應盡量保持其功效而降低其毒性。 盡量不用輔助劑，需要使用時應采用無毒物質。（5）能量使用應最小，并應考慮其對環(huán)境和經濟的影響，合成方法應在常溫、常壓下操作。（6）最大限度地使用可更新原料。（7）盡量避免不必要的衍生步驟。（8）催化試劑優(yōu)于化學計量試劑。（8）化學品應設計成使用后容易降解為無害物質的類型。（9）分析方法應能真正實現在線監(jiān)測，在有害物質形成前

6、加以控制。（10）化學生產過程中各種物質的選擇與使用，應使化學事故的隱患最小。4 綠色化學的研究4.1 綠色原料 原料的綠色化主要表現在利用可再生資源做為原料以及采用低毒或無毒無害的原料代替高毒原料方面。4.1.1 利用可再生資源作為原料二氧化碳作為一種可更新資源，工業(yè)社會中大量化石燃料的燃燒為其提供了豐富的的來源。由于二氧化碳價廉易得， 用二氧化碳加氫合成甲醇、甲酸是一條很有意義的有機合成路線。由于它能與氫氣互溶，在超臨界二氧化碳流體中，二氧化碳生成甲酸的氫化反應具有很高的反應效率。二氧化碳加氫合成有機物的研究與碳資源的有效利用和環(huán)境保護具有重要的意義，二氧化碳作原料采用類似的方法亦可制備二

7、甲基甲酰胺和甲酸甲酯。生物燃料乙醇是可取代石油的可再生新能源。但基于糖和淀粉類原料不能滿足生物乙醇生產的巨大需求。4.1.2 采用低毒或無毒無害的原料 現有化工生產中往往使用劇毒的光氣和氫氰酸等作為原料，但光氣劇毒、且生產過程中產生大量的氯化氫, 既腐蝕設備，又污染環(huán)境，為了人類健康和環(huán)境安全，需要用無毒無害的原料代替它們來生產所需的化工產品。在代替劇毒的光氣作原料生產有機化工原料方面，碳酸二甲酯(dmc)起到了重要的作用。dmc 無毒而且在無光氣的環(huán)境中合成所需的化工產品， 如在羰基化反應中用dmc 代替劇毒的光氣(cocl2) 作羰基化試劑。4.2 綠色溶劑4.2.1 離子溶液離子液體是由

8、特定陽離子和陰離子構成的 在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的物質，其主要的特點是：幾乎沒有蒸氣壓，不揮發(fā)，無色，無嗅；具有較大的穩(wěn)定溫度范圍，較好的化學穩(wěn)定性及較寬的電化學穩(wěn)定電位窗口；通過陰陽離子的設計可調節(jié)其對無機物、水、有機物及聚合物的溶解性, 且其酸度可調至超強酸。離子液體良好的環(huán)境友好性和可設計性,使得其作為新型的反應介質正在成為研究熱點。在離子液體中進行加成反應的突出優(yōu)點是體系有足夠低的蒸汽壓、可再循環(huán)、無爆炸性、熱穩(wěn)定且易于操作。4.2.2 無溶劑有機反應因為有機溶劑能很好地溶解有機反應物，使反應物分子在溶液中均勻分散，穩(wěn)定地進行能量交換，所以傳統(tǒng)的有機反應， 常常在有機溶劑中進行。但有

9、機溶劑的毒性、揮發(fā)性、難以回收使其成為對環(huán)境有害的因素。因此，無溶劑有機合成將成為發(fā)展綠色合成的重要途徑。無溶劑有機反應最初被稱為固態(tài)有機反應，它既包括經典的固-固反應， 又包括氣-固反應和液-固反應。無溶劑反應機理與溶液中的反應一樣，反應的發(fā)生起源于兩個反應物分子的擴散接觸，接著發(fā)生反應，生成產物分子。此時生成的產物分子作為一種雜質和缺陷分散在母體反應物中，當產物分子聚集到一定大小，出現產物的晶核，從而完成成核過程，隨著晶核的長大，出現產物的獨立晶相。無溶劑有機反應可在固態(tài)、液態(tài)及熔融狀態(tài)下進行，尤其是微波與無溶劑反應技術相結合， 具有安全、速率快、易操作、選擇性好的特點。4.3 綠色催化劑

10、4.3.1 生物催化劑從20 世紀70 年代開始, 經過幾十年的研究與探索,生物催化的應用日趨廣泛和成熟。生物催化在藥物生產中用于開發(fā)經濟的化學酶法合成工藝,在綠色化學領域中最大程度地減少廢物的產生和危險試劑的應用, 在天然化學領域中對天然產物進行修飾以發(fā)現具有更好生物活性的新藥物。所謂生物催化劑，就是在生物細胞中形成可加速體內化學反應的物質，通常以酶為主。酶具有反應步驟少、催化效率高、副產物少和產物易分離純化等優(yōu)點。微生物、植物細胞、動物細胞等與酶的催化作用相比，它們具有不需要酶的分離純化和輔酶的再生等優(yōu)點。所以現在微生物生產的方法已經廣泛地用于一些有機酸、氨基酸、核苷酸、抗生素和甾體激素等

11、化合物的工業(yè)化生產。4.3.2 固體酸堿催化劑 固體酸堿催化劑可以有效地減少甚至避免對環(huán)境的污染，同時也容易回收，可以多次使用。近日有報道稱日本東京技術研究院合成了硫酸基團密度較高的碳基固體酸催化劑，可有效催化一系列有機反應，包括水解、酯化、烷基化、水合以及重排等， 這種催化劑在200以下保持穩(wěn)定且易于從反應產物中移除，避免了無機酸帶來的廢水處理問題。4.4 綠色合成工藝4.4.1 利用綠色能源 在我國現今的能源結構中， 煤是主要能源。由于煤含硫量高和燃燒不完全， 造成so2 和大量煙塵排出，使大氣污染。據統(tǒng)計, 我國每年燃煤排放的煙塵約為2.2107t，二氧化硫約為1.31107t，分別占粉

12、沙土量和二氧化硫總量的78.69%和89.7%。由so2 而產生的酸雨對生態(tài)環(huán)境的破壞十分嚴重。因此，尋找可更新的用于取代化石燃料的資源勢在必行。作為再生能源，燃料乙醇即燃料酒精對緩解我國石油供應緊張狀況具有重要意義，發(fā)展燃料乙醇是加快新能源開發(fā)利用、實現能源消費結構多元化的有效措施。燃料乙醇可利用秸稈等植物纖維大規(guī)模制造。用乙醇作燃料提供能源，可以減少對電能等其他能源的過度浪費，進而降低發(fā)電過程中大量燃燒煤而帶來的大氣污染。4.4.2 資源再生和循環(huán)使用技術 自然界的資源有限，因此人類生產的各種化學品能否回收、再生和循環(huán)使用也是綠色化學研究的一個重要領域。5.我國綠色化學的活動 我國非常重視

13、在綠色化學方面的進展。1996 年,召開了工業(yè)生產中綠色化學與技術研討會, 并出版了綠色化學與技術研討會學術報告匯編；1998年，在合肥舉辦了第一屆國際綠色化學高級研討會；化學進展雜志出版了綠色化學與技術專輯；2006 年7 月11 日，由中國化學會主辦、吉林大學承辦的中國化學會第25 屆學術年會在吉林大學開幕，本屆化學年會的主題是 化學與社會化學在社會可持續(xù)發(fā)展中的地位與責任，大會由主會場和綠色化學等19 個相對獨立的分會場構成， 大會就化學的發(fā)展趨勢開展熱烈的討論和交流。2008 年3 月31 日4 月2 日，建設部、科技部、國家發(fā)展和改革委員會、國家環(huán)境保護總局、財政部在北京共同舉辦第四

14、屆國際智能、綠色建筑與建筑節(jié)能大會暨新技術與產品博覽會，會議就智能、綠色建筑與建筑節(jié)能技術標準、政策措施、評價體系、節(jié)能檢測，分享國際國內發(fā)展智能、綠色建筑與建筑節(jié)能工作新經驗為主要內容。6.結語 傳統(tǒng)化學向綠色化學的轉變可以看作是化學從粗放型向集約型的轉變。綠色化學是知識經濟時代化學工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是當今國際化學研究的前沿?？傊罅Πl(fā)展綠色化學工業(yè)，從源頭上防止污染，從根本上減少或消除污染，實現廢物零排放，提高原子經濟性，將是我國乃至世界環(huán)境保護的必由之路。參考文獻：1李金芳,于欣偉,鄭成. 綠色化學的研究現狀與發(fā)展趨勢j. 廣東化工, 2004,8: 5-7.2邱紅,劉彥欽,韓士田.

15、 綠色化學的進展j. 河北化工,2000, 2: 14-16.3 馬玉國. 烯烴復分解反應-2005 年諾貝爾化學獎簡介j. 大學化學，2006，21（1）:1-7.4劉樸. 綠色化學的進展j. 河北建筑工程學院學報,2003, 21(2): 27-29.5賀紅武,任青云,劉小口. 綠色化學研究進展及前景j.農藥研究與應用, 2007, 11(1): 1-9.6李穎華. 超臨界二氧化碳在有機合成中的應用j .化學世界, 2002, (9): 490-493.7王曉娟,王斌,馮浩,等. 木質纖維素類生物質制備生物乙醇研究進展j. 石油與天然氣工,2007,36(6):452-461.8李靜,孫婷

16、,胡月霞. 無溶劑有機合成新進展j. 許昌學院學報, 2006, 25(5):115-124.9陳振明,劉金華,陶軍華. 生物催化在綠色化學和新藥開發(fā)中的應用j. 化學進展,2007,19(12):1919-1927.10陳依軍,吳旭日. 生物催化與新藥研究和開發(fā)j. 化學進展,2007,19(12): 1947-1954.11張煒. 綠色化學簡介j. 貴陽學院學報(自然科學版),2006, 1 (4): 31-35.12沈明昊. 淺析燃煤對大氣環(huán)境的污染及防治j. 西北煤炭, 2008, 6(1): 46-48.abstract: green chemistry is developed in the last decade the emerging disciplines. with the rapid development of science and technology, more and more gradually highlights environmental issues, therefore, green chemistry are more and more attention. t