绿色化学论文

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绿色化学论文

题目

绿色化学发展现状和发展趋势

学院化学化工学院

专业应用化学

年级201２级

学号

姓名

指导教师

成绩

2015年1０月26日

绿色化学发展现状和发展趋势

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(ｘｘxxxxxｘxxxxxx,xx，xxｘｘxx)

摘要:一个世纪以来,化学取得了十分辉煌的进步。同时,受传统发展观影响，

化学工业向环境排放了大量的污染物，给整个生态系统造成了严重影响。随着环

境污染、资源枯竭、生态破坏以及诸多全球性环境问题日益受到重视，“绿色化

学”的研究和实施正在全球兴起,并被认为是实现可持续发展的重要途径。绿色

化学是20世纪九十年代出现的一个多学科交叉的研究领域,现已成为当前化学

研究的热点和前沿，而且是２１世纪化学发展的重要方向之一。

关键词:绿色化学;可持续发展；发展现状;发展趋势

绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,而在其基础上发展

起来的技术称为绿色技术、环境友好技术或清洁生产技术,是利用化学原理来防

止污染的一门学科

[1]

。其研究的目的为,通过一系列的原理与方法来降低或除去

化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生,使所设计的化学产品或过

程更加环境友好。绿色化学包括所有可以降低对人类健康与环境产生负面影响的

化学方法、技术和过程。与传统的污染处理不同,绿色化学通过改变化学产品或

过程的内在本质,来减少或消除有害物质的使用与产生。这种方法是非常科学的，

因为物质的化学结构与其毒性具有内在联系。由于这个联系,绿色化学家可以设

计或重新设计化学物质的分子结构,使其具备所需的特性又避免或减少有毒基团

的使用与产生。同时,绿色化学追求高选择性反应,极少生成副产品,甚至达到原

子经济性,实现零排放。

1绿色化学的发展以及现状

2０世纪末期，人们开始留意到可以通过化学方式减少化学污染，这种方式

很快在西方国家推广起来。1990年美国国会率先通过了“污染预防法案”，明确

提出“污染预防”这一新概念，并将其确立为国策。这种改变过去将污染控制着

重于末端处理转向源头削减，并将废物的源头削减、循环回收利用和处理、处置

三者结合起来,形成特有的一种“绿色意识”，加之化学面临的挑战,很快便出现

了“绿色化学”这一新概念，这是化学发展史的一个重要里程碑。

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１9９5年3月,美国总统克林顿宣布了“总统绿色化学挑战计划”,并于1996

年正式设立《总统绿色化学挑战奖》，奖项包括:（1)变更合成路线奖;(２）改变

溶剂/反应条件奖;（3)设计更安全化学品奖;（４)小企业奖;(5)学术奖。截止目

前,已经颁发了４届总统绿色化学挑战奖,为绿色化学的进一步发展指明了研究

方向,大大推动了绿色化学在美国和世界各地的迅速兴起和发展。

1997年美国国家实验室、大学和企业联合成立了绿色化学院，美国化学会

成立了“绿色化学研究所”,以绿色化学为成都创业 主题的美国Gｏldｅn会议移师英国牛

津，在欧洲掀起了绿色化学的浪潮;日本在环境技术的研究领域提出以绿色化学

为内容的“新阳光计划”，欧洲、拉美地区也纷纷制定了绿色化学与技术的科研

计划,政府、90年属马 企业和学术届的行业都极大的促进了绿色化学与化工技术的蓬勃发

展。

我国绿色化学方面的活动也逐渐活跃。

1995年，中国科学院化学部确定了“绿色化学与技术”的院士咨询课题。1

９９6年，召开了“工业生产中绿色化学与技术”研讨会，并出版了《绿色化学

与技术研讨会学术报告汇编》。

1９97年，国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合立项资助

了九五重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”；中国

科技大学绿色科技公务员逻辑题 与开发中心在该校举文笔好的言情小说 行了专题讨论会，并出版了“当前绿色科

技中的一些重大问题”论文集;香山科学会议以“可持续发展问题对科学的挑战

——绿色化学”为主题召开了第72次学术讨论会。

1９98年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会；《化学进展》杂志

出版了“绿色化学与技术”专辑；四川联合大学也成立了绿色化学与技术研究中

心。

绿色化学作为一门新的学科,尚有一些不成熟的地方。但经过2０多年的研

究与探索,该领域的先驱研究者已总结出了绿色化学的一些理论和原则,为绿色

化学的今后研究工作奠定了基础。P.T.Aｎastas和Ｊ.C.Wａｎer提出的12条绿

色化学的原则目前为国际化学界所公认,它反映了近年来在绿色化学领域中所开

展的多方面的研究工作内容，同时也指明了未来发展绿色化学的方向。这12条

原则具体可概括为

[1]

:（1)防止废物的生成比在其生成后再处理更好。(２）设计

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的合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地转移至最终产品中。（3)设计

合成方法时,只要可能,应最大限度地使用或产生无毒或毒性小的物质。(4)设计

化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性。(5)应尽可能避免使用溶剂、分离

试剂等助剂,如不可避免,也要选用无毒无害的助剂。(6）合成方法必须考虑过程

中能耗对成本与环境的影响,应设法降低能耗,最好采用在常温常压条件下的合

成方法。(7）在经济合理和技术可行的前提下,应选用可再生资源代替消耗资源。

(８)在可能的前提下,尽量不用不必要的衍生物,如限制性基团、保护和去保护基

团等。(9)合成方法中采用高选择性的催化剂比用化学计量助剂更优越。(10）

化学品应设计成使用后容易降解为无害物质。(11)分析方法应能真正实现在线检

测,在有害物质生成前加以控制。(12）选择化学生产过程的物质,使化学意外事

故(包括爆炸、火灾、渗透等）的危险性降低到最小程度。

根据绿色化学研究的12条原则,我们可以把它的主要研究内容归结为原子

经济反应、无毒无害原料和可再生资源、无毒无害催化剂、无毒无害溶剂以及环

境友好产品等

[１］

。

2绿色化学发展趋势

[1]

2．1不对称催化合成

制造光学纯化合物的方法有:化学合成-拆分法,不对称化学合成法，不对称

催化合成法和发酵法

[2］

。

化学合成所得到的是外消旋化合物，两种对映体各占一半,因此必须经拆分

才能得到单一的对映体。这意味着有一半产物是无用的。不对称化学合成较之一

般化学合成法前进了一大步，它采用化学计量的手性试剂选择性合成手性化合物，

但由于手性试剂昂贵，限制了它在工业上的推广应用。

不对称催化具有独特优势，主要是由于它有“手性增殖”或“手性放大”作

用，即通过使用催化量的手性催化剂可以立体选择性地生成大量手性化合物。它

和发酵不同,不对称催化工艺不局限于“生物”类型的底物，并且R-异构体和S-

异构体同样容易生成，只要采用不同构型的手性催化剂就可实现。不对称催化也

避免了发酵过程中产生的大量失效营养媒介物的处理问题,而且根据现在应用于

工业上的不对称催化过程的生产效率看，它远高于发酵法。单一对映体的手性化

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合物的重要性不仅限于医药,在农药和光电新材料发展中，已经证明单一对映体

的手性化合物具有更高效率和更优异性能,因此越来越受到重视

[１]

。

２.２酶催化和生物降解

分子生物技术还能用来加强工业过程催化剂使用的酶的性能，这同传统催化

技术是非常类似的。酶和其他生物系统在温和的温度、压力和pＨ值条件下,在

稀水溶液中能很好地工作。这些系统催化的反应是典型对环境友好的，因为生成

的副产物或废物很少。通常，这些酶催化剂和由它们合成的材料是生物可以降解

的,因此不会长久存在在环境中。这些反应是典型选择性的并有特别高的收率，

而且酶能够催化单一反应器中的整个系列的反应,导致总收率的很大改进和高的

位置特效性,以及大多数情况下1０0%的手性合成。整个细胞催化的酶催化技术

的改良使用,用单种酶或复合酶催化的反应和化学合成对于新的催化技术的发展

都是很重要的。

2.3分子氧的活化和高选择性氧化反应

全世界生产的主要化学品中50％以上是和选择氧化过程有关的。包括:碳氢

化合物氧化成含氧化合物和含氧化合物的氧化转化。现在有机化学品的制造大多

是以石油为原料,而石油烃分子又都是处于还原状态，因实战篮球鞋 此通过氧化将它们转化

为带有不同含氧基团的有机化合物在有机化学中占有重要的地位。

氧化反应是有机反应中最难控制反应方向的，它们往往在生成主产物的同时，

生成许多副产物,这使得氧化反应的选择性较低。至今不少氧化反应仍然采用的

是化学计量的氧化剂，特别是含重金属的无机氧化物，反应完成后还有大量的残

留物需要处理,它们对环境会造成严重污染。因此发展新的高选择性氧化十分重

要。

绿色氧化过程应是采用无毒无害的催化剂，它应具有很高的氧化选择性，不

产生或很少产生副反应产物，达到尽可能高的原子经济性。对氧化剂的要求是,

它们参与反应后不应有氧化剂分解的残留有害物。因此，最好的氧化剂是氧,其

次是H２O２。纯氧作氧化剂是重要发展方向,它大量减少了尾气排放量,从而减

少了随尾气带入大气的挥发性有机物造成的污染。因此新发展的氧化催化剂应是

在缓和条件下能活化分子氧,通过这种活泼的催化氧化物种，使反应物分子高选

择性转化为产物。模拟酶氧化的金属络合物和分子筛将成为氧化催化剂的主要研

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究对象，它们将在开拓清洁的氧化工艺中发挥重要作用。

２.4清洁的能源

世界人口的持续增长，能源和食品问题将成为下世纪主要难题。传统燃料燃

烧方式放出的化学能受热力学第二定律的限制,只有一部分(低于40%)被转化为

有用能，其余的能量则以种种不可避免的方式损耗了，如活动部件之间的摩擦消

耗，作为废热从烟囱和冷却塔排放出等等。

燃料电池直接将化学能转化为电能没有任何机械和热的中间媒介。燃料电池

取决于不同用途,其效率可高达９0%。靠这种高效率，以燃料电池技术为基础的关于长征的资料

发电厂,比起普通发电厂将消耗更少的燃料，同时相应地减少了污染物的排放。

燃料电池高转化效率的关键在于用催化剂来控制燃料与氧的反应，而此反应

温度高达1000oC左右。要在如此高的温度下维持长期运转，还需要解决一些技

术障碍，包括：在高温下催化剂不被破坏的方法，避免陶瓷结构的破裂和泄漏设

计在足够小的体积内能传导充足的氧离子的陶瓷材料等。

2.5生物质的生物降解和转化

可小学生硬笔书法 再生生物资源利用存在的另一个问题是酶和产物从反应液中分离出来困

难。酶和微生物的固载化,高效生物反应器和分离技术的开发，将成为生物化学

工程的研究重点。

3结语

随着环保、经济和社会要求的日益提高,从源头上减少或消除污染的绿色化

学将是21世纪化学的发展趋势。我们相信，当人们充分认识到绿色化学的意义

时，绿色成果和绿色面貌就将得到充分展示，经济、生态、社会的可持续发展将

会得到充分的保证。

参考文献:

[1]吴辉禄。绿色化学。西南交通大学出版社，2010

[2]胡宏纹。有机化学。高等教育出版社，2００６

[3］董素珍。绿色化学的形成与发展。河南科技,２０04

［４]万里平,赵立志。绿色化学与环境保护。油气田环境保护,2002

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