化學的新動力

2022-11-18 21:51:09 字數 2514 閱讀 9413

化學的新動力--「綠色化學」

興義民族師範學院生化學院

馬麗榮 552400

「綠色化學」由美國化學會(acs)提出,目前得到世界廣泛的響應。其核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的汙染;反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。按照美國《綠色化學》(greenchemistry)雜誌的定義,綠色化學是指:

在製造和應用化學產品時應有效利用(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護環境的化學技術.它可通過使用自然能源,避免給環境造成負擔、避免排放有害物質.

利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的製造和儲藏技術的開發,並考慮節能、節省資源、減少廢棄物排放量。

綠色化學又稱「環境無害化學」、「環境友好化學」、「清潔化學」,綠色化學是近十年才產生和發展起來的,是一門新興的化學分支。以「原子經濟性」為原則,研究如何在產生目的產物的過程中充分利用原料,減少有害物質的釋放。它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科,內容廣泛。

綠色化學的最大特點是在始端就採用預防汙染的科學手段,因而過程和終端均為零排放或零汙染。

綠色化學的主要特點是:

1.充分利用資源和能源,採用無毒、無害的原料;

2.在無毒、無害的條件下進行反應,以減少向環境排放廢物;

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.生產出有利於環境保護、社群安全和人體健康的環境友好的產品。

經過十多年的研究和探索,綠色化學的研究者們總結出了綠色化學的12條原則,這些原則可作為實驗化學家開發和評估一條合成路線、乙個生產過程、乙個化合物是不是綠色的指導方針和標準。

1.防止——防止產生廢棄物要比產生後再去處理和淨化好得多。

2.講原子經濟——應該設計這樣的合成程式,使反應過程中所用的物料能最大限度地進到終極產物中。

3.較少有危害性的合成反應出現——無論如何要使用可以行得通的方法,使得設計合成程式只選用或產出對人體或環境毒性很小最好無毒的物質。

4.設計要使所生成的化學產品是安全的——設計化學反應的生成物不僅具有所需的效能,還應具有最小的毒性。

5.溶劑和輔料是較安全的——盡量不同輔料(如溶劑或析出劑),當不得已使用時,盡可能應是無害的。

6.設計中能量的使用要講效率——盡可能降低化學過程所需能量,還應考慮對環境和經濟的效益。合成程式盡可能在大氣環境的溫度和壓強下進行。

7.用可以**的原料——只要技術上、經濟上是可行的,原料應能**而不是使之變壞。 8.儘量減少派生物——應盡可能避免或減少多餘的衍生反應(用於保護基團或取消保護和短暫改變物理、化學過程),因為進行這些步驟需新增一些反應物同時也會產生廢棄物。 9.催化作用——催化劑(盡可能是具選擇性的)比符合化學計量數的反應物更佔優勢。

10.要設計降解——按設計生產的生成物,當其有效作用完成後,可以分解為無害的降解產物,在環境中不繼續存在。

11.防止汙染程序能進行實時分析——需要不斷發展分析方法,在實時分析、程序中監測,特別是對形成危害物質的控制上。

12.特別是從化學反應的安全上防止事故發生——在化學過程中,反應物(包括其特定形態)的選擇應著眼於使包括釋放、**、著火等化學事故的可能性降至最低。

綠色化學的研究和應用主要是圍繞化學反應、原料、催化劑、溶劑和產品的綠色化而開展的。這也是對傳統的先汙染後治理的化學工業的挑戰和革命、是從源頭上防止汙染的新理念、是解決環境與生態困境的必由出路。 為了實現綠色化學工藝和工業,主要著眼於以下幾個方面:

1、採用無毒、無害的原料:化學研究和化工生產中經常採用有毒、有害的原料,如劇毒的光氣、氫氰酸、苯類、醛類等原料和中間體,它們嚴重地汙染環境並危害人類的健康。採用無毒、無害的原料是綠色化學的一項重要任務

2、開發、應用「原子經濟」反應路線:就是最大限度地利用原料分子中的每乙個原子,使之結合到目標分子中,不產生副產物或廢物,從而實現廢物的零排放。「原子經濟」反應有利於節約資源和保護環境。

3、採用新型、高效、對環境友好、可**的催化劑:通過選擇催化劑,可以提高反應的選擇性,並避免副產物的生成,提高原子的利用率,減少有害物質對環境的排放。

4、採用無毒、無害的溶劑:致力於開發無溶劑存在下的反應,如固態反應;開發和應用無毒、廉價、不危害環境的水介質體系;以超臨界流體做介質的反應將成為綠色合成工藝的重要途徑。

5、產品的綠色化:採用新的工藝、新的原料、新的配方,合成新的對人類和環境無毒、無害的綠色產品是綠色化學的最終使命和終極目標。如開發新型的製冷劑,減少對臭氧層的破壞;開發新型的、可生物降解的高分子材料,解決「白色汙染」問題。

6、充分應用可再生資源:採用可再生資源做化學化工原料,是綠色化學的一項重要任務和研究方向。

7、從產品開發的途徑上考慮:傳統的化學工藝的開發是經過漫長的實驗探索,並不斷地改進、優化和完善。在這種研究模式下,必將消耗大量的化學試劑、溶劑和能源,並源源不斷地產生副產物和廢物。

開發和應用綠色化學工藝,已成為現代化學工業的發展趨勢和前沿技術,是實現可持續發展的關鍵。綠色化學在節約原料、保護環境、保障人類健康與安全方面發揮了日益顯著的作用,並受到社會的廣泛關注。世界各國的許多科研機構和**部門都在致力於綠色化學的開發和推廣應用。

相信隨著科學的進步和人們綠色意識的提高,我們的賴以生存的地球環境會變得更加美好。

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