1、8-1,第八章 绿色化学的 基本原理和应用,Chapter 8. Fundamental Principles and Applications of Green Chemistry,8-2,内容提要及要点要求,本章介绍一个颇具生命力的一门新兴交叉学科绿色化学的诞生和发展过程，讨论了绿色化学的原理和应用。学习中要充分理解和体会绿色化学的重要学术意义和实用价值；掌握绿色化学的12条原理及其与绿色工程和工业生态学原理的相互联系；明确绿色化学的主要研究方向，并从典型应用实例中学习灵活运用绿色化学原理解决实际问题的学术思路，认识绿色化学在保护生态环境、促进可持续发展战略方针贯彻方面的巨大作用。,8-3
2、,第一节 绿色化学的诞生和发展简史,8.1 Emergence and Developmentof Green Chemistry,一、绿色化学的定义Definition of Green Chemistry,二、关于绿色化学的发展史简介Introduction of Development of Green Chemistry,8-4,一、绿色化学的定义 Definition of Green Chemistry,在生态环境保护领域，20世纪末到21世纪初，工业和经济发达国家相继采取措施，使其工作重心从污染治理转向污染预防。长期以来，化学品的开发、生产和应用为人类社会的进步作出了不可磨灭的巨
3、大贡献，然而，许多事实表明有害化学品的负面影响已给生态环境乃至人类健康造成现实的或潜在的巨大威胁。,8-5,化学污染物的问题只靠“点水止沸”式的治理是不行的，必须从化学品设计，生产过程着手进行“釜底抽薪”式的革新来消除产生负面效应的根源。根本的有力措施是把化学改革成可持续发展的学科，为满足此种迫切需要，就产生了“绿色化学”这一崭新学科。,8-6,定义绿色化学（Green Chemistry），也可叫作可持续的化学（Sustainable Chemistry），它是一个概括性的概念：“化学是一种给予能力的或可操作的科学，利用它可使经济和环境的发展协调地进行。”（Chemistry is an e
4、nabling science that will allow economic progress and environmental progress to proceed in harmony）。按照定义，绿色化学就是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产等过程中都应减少或消除使用或产生对人类健康和环境有害物质的科学。,8-7,Green chemistry is the sustainable practice of chemical science and manufacturing within a framework of industrial ecology in a
5、manner that is sustainable, safe, and non-polluting, consuming minimum amounts of energy and material resources while producing virtually no wastes.,From Green Chemistry & the Ten Commandments of sustainability, 2nd ed. Manahan S E. ChemChar Research, Inc. 2006. 9 .,8-8,Economic: At a high level of
6、sophistication, green chemistry normally costs less in conventional economic terms (as well as environmental costs) than chemistry as it is traditionally practiced Materials: By efficiently using materials, maximum recycling, and minimum use of virgin raw materials, green chemistry is sustainable wi
7、th respect to materials Waste: By reducing insofar as possible, or even totally eliminating their production, green chemistry is sustainable with respect to wastes,Green Chemistry的“Sustainable”从三方面体现：,8-9,1987年联合国提出关于“Our Common Future”的报告，率先提出了可持续发展的概念。随之，1992年在巴西里约举行的联合国环境与发展大会上受到百余国家元首的一致肯定。这意味着工
8、业增长、经济发展必须既符合当代社会需要并能为人类后代保护资源和环境。 1990年美国通过了着眼污染预防的第一个环境法规污染防治法（pollution prevention act of 1990）。,有一些重要事件促使了绿色化学的诞生:,8-10,第一节 绿色化学的诞生和发展简史,8.1 Emergence and Developmentof Green Chemistry,一、绿色化学的定义Definition of Green Chemistry,二、关于绿色化学的发展史简介Introduction of Development of Green Chemistry,8-11,美国EPA于
9、1991年开始了绿色化学规划，当时在该局污染预防和毒物办公室工作的Anastas 博士提出了绿色化学名词的创意。,已谢世的Hancock 博士在其担任美国国家科学基金会化学部主任期间与USEPA合作资助支持开展环境友好化学领域的研究工作。他强调化学家和化学学科不仅在解决已存在的环境问题中起作用，而且要在防治未来产生环境问题方面起更重要的作用。,1,2,二、关于绿色化学的发展史简介Introduction of Development of Green Chemistry,8-12,1994年8月美国化学学会（ACS）举行208th全国年会时，其环境化学分会的主题命名为“为环境而设计：21世纪的
10、环境范例”，分组会主题涉及：为环境设计化学合成和过程；在社区和工业中设计化学品的安全性；有关决策设计的信息工具和数据库；清洁生产国际展望；设计安全化学品；环境友好生产过程方法和案例；在21世纪中设计无铅儿童用品等。实际上，此次会议就是首次以绿色化学为主题的国际学术研讨会。,3,8-13,随后USEPA、学术界、工业界与相关的政府部门协作，提出要以化学为基础开发新的污染预防技术并建议设立总统绿色化学挑战奖加以鼓励。经当届美国总统Clinton批准，于1995年设立了此种特殊奖励，规定每年于华盛顿举行绿色化学与工程学术年会之际颁发一次。,4,8-14,1997年建立了全球第一个绿色化学研究院（gr
11、een chemistry institute, GCI）,5,6,1999年初，英国皇家化学会创办了国际性的学术刊物“Green Chemistry”。,7,8-15,同时，有关绿色化学的教育工作也取得显著效果。如USEPA与ACS 协议，共同设计、发放教材，提供大学和独立学院使用。意大利的化学和环境科学校际联合体举办了绿色化学国际研究生暑期学校。,2001年ACS还邀请几所高校教师负责开办了绿色化学的实验活动。如今在美国、英国、澳大利亚等国，不少高校都开设了绿色化学的课程。美国麻省大学已培养出了绿色化学专业的博士生。,8,9,8-16,我国也非常关注这一极富生命力的新兴学科并开展了不少工作
12、 ：,1,8-17,8-18,4,8-19,第二节 绿色化学的基本原理,8.2 Fundamental Principlesof Green Chemistry,一、绿色化学的12条基本原理Twelve Fundamental Principles of Green Chemistry,二、绿色化学与绿色工程 Green Chemistry and Green Engineering,三、工业生态学原理Principles of Industrial Ecology,8-20,一、绿色化学的12条基本原理 Twelve Fundamental Principles of Green Chemi
13、stry,（1）预防（Prevention）。防止产生废物比在它产生后再处理或清除更好。（2）原子经济性（Atom Economy）。设计合成方法时，应尽可能使用于生产加工过程的材料都进入最后的产品中。,8-21,一、绿色化学的12条基本原理,（3）无害（或少害）的化学合成（Less Hazardous Chemsyntheses）。所设计的合成方法应该使用和产生对人类健康和环境毒性很小或没有毒性的物质。（4）设计无危险的化学品（Design Safer Chemicals）。化学产品应该设计为可以有效地显示所期望的功能而毒性最小。,8-22,一、绿色化学的12条基本原理,（5）安全的溶剂和助
14、剂（Safer Solvents and Auxiliaries）。所使用的辅助物质包括溶剂、分离试剂、和其他物品当使用时都应是无害的。（6）设计要讲求能效（Design for Energy Efficiency）。化学加工过程的能源要求应该考虑它们的环境的和经济的影响并应尽量节省。如果可能，合成方法应在室温和常压下进行。,8-23,一、绿色化学的12条基本原理,（7）使用可再生的原料（Use Renewable Feedstocks）。当技术和经济上可行，原料和加工厂粗料都应可再生。（8）减少衍生物（Reduce Derivatives）。如果可能，尽量减少和避免利用衍生化反应。因为，此种
15、步骤需要添加额外的试剂并且可能产生废弃物。,8-24,一、绿色化学的12条基本原理,（9）催化作用（Catalysis）。采用具有高选择性的催化剂比化学计量学的助剂优越得多。（10）设计要考虑降解（Design for Degradation）。设计化学产品应使它们在功能终了时，分解为无害的降解产物并不在环境中长期存在。（11）为了预防污染进行实时分析（Real-Time Analysis for Pollution Prevention）。需要进一步开发新的分析方法，使其可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成之前予以控制。,8-25,一、绿色化学的12条基本原理,（12）防止事故发生的固有
16、安全化学（Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention）。在化学过程中使用的物质和物质形态的选择，应使其尽可能地减少发生化学事故的潜在可能性，包括释放、爆炸以及着火等事故的潜在可能性。,12条原理实质上最关键的核心精神就是在化学品的创造、应用乃至报废的整个过程中做到少废、无废和无毒、无害。,8-26,获取原料并将其转化为有用产品的三个主要步骤。 每个步骤均具有环境影响并能从绿色化学原理的应用中受益。,源 (寿命、方法和 提取的环境影响),从废物或副产物中 分离出欲得到的成分,将单一原料 转化为欲得到产品,副产物和环境影响, Fundame
17、ntals of Environmental Chemistry. Manahan SE.,8-27,仅就与这12条原理相关的几个重要方面作些讨论：,1. 非传统原材料原材料的选择在绿色化学的决策过程中是很重要的。过去在人工合成的有机化学品中，绝大多数是从石化原料制备的。原油的精炼要消耗大量能源，在使原油转化为有用化学品的方法中，要经过氧化、加氧或类似的过程。化学品生产中污染环境的主要步骤之一即为此氧化过程。,8-28,仅就与这12条原理相关的几个重要方面作些讨论：,化学合成工业如采用生物质（biomass）代替石油作原料，即可节约石油这类不可再生的资源，而且由于生物质中都含有一定量的氧，可以
18、避免或减少以石油作原料时需要使用有毒试剂的烃类加氧反应带来的环境污染问题。探索和开发非传统的可再生原材料是绿色化学的另一重要内容。,8-29,仅就与这12条原理相关的几个重要方面作些讨论：,2. 非传统溶剂在传统的有机合成反应中有机溶剂是最常用的反应介质。然而大量使用有机溶剂会有不少负面影响，比如挥发至空气中，在日光下可与氮氧化物反应生成O3，还可引发光化学烟雾。多种常用的多氯化的有机溶剂有毒且易燃易爆。因此，开发选择环境友好的反应介质是绿色化学研究的一个重要方面。,目前日益增多用于合成化学的非传统溶剂：,超临界流体,离子液体,水作为溶剂,8-30,目前已开发的替代溶剂, Fundamenta
19、ls of Environmental Chemistry. Manahan SE.,8-31,(1)用于合成化学的非传统溶剂： 超临界流体,(1) 超临界流体（Supercritical Fluids, SCF）在超临界条件下的一些物质的物理化学性质介于气体和液体之间，兼具两种状态的特点。如具有与液体相近的溶解能力和传热系数，同时具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。 较为典型并已应用广泛的一种SCF即是超临界二氧化碳：SCCO2。CO2无毒、不可燃、相对不活泼、来源丰富、价廉。处于超临界状态（临界温度31.1，临界压力7.38MPa）的CO2可作为溶剂，改变温度和压力可使其密度和溶剂能力发生
20、变化。,8-32,(2)新型工业清除溶液离子液体（Ionic Liquids）的出现和酶催化的贡献20世纪末出现了可广泛应用于无机、有机和高分子化合物的优良溶剂，即在室温下是液体状态的离子液体（Ionic Liquids）。典型的离子液体实际是盐类，由含氮的有机阳离子和无机阴离子组成。它们容易回收，不可燃，没有可检测的蒸气压，例如：,(2)用于合成化学的非传统溶剂： 离子液体,8-33,室温下为液体的几种磷酸聚铵盐 Polyammonium phosphates are liquids at room temperature,(2)用于合成化学的非传统溶剂：离子液体,8-34,近来研究表明，可
21、以在离子液体中进行酶催化和其他类型的生物转化反应。美国匹兹堡大学，荷兰代尔夫特技术大学，北爱尔兰贝尔法斯特女王大学等校的科学家几乎同时实现了在离子液体介质中进行酶催化反应。以匹兹堡大学Erbeldinger博士研究组的工作为例，他们在室温下于离子液体中用酶催化反应合成了甜味素天门冬酰苯丙氨酸甲酯 （阿斯巴甜）。,(2)用于合成化学的非传统溶剂：离子液体,8-35,Carbobenzoxy-L-aspartate (苄酯基-L-天冬氨酸盐）,L-phenylalanine methyl ester L-苯基丙氨酸甲酯,Thermolysin 嗜热菌蛋白酶,Ionic liquid,Protect
22、ing group,S-Aspartame, S-天门冬酰苯丙氨酸甲酯,95%产率,(2)用于合成化学的非传统溶剂：离子液体,8-36,目前已开发出来的一些离子液体，作用与有机溶剂相似，已可溶解广泛的有机分子，包括原油、墨汁、塑料，甚至DNA。它可帮助工业合成，在300条件下有良好的热稳定性。离子液体可溶解不带电荷的共价键分子，比如非极性的苯可50%（V/V）溶于AlCl4-为基础的离子液体。从理论上向化学家的“拇指规则”即“like dissolves like”（相似相溶）提出了挑战！ 也可用离子液体从水体中去除有毒重金属，如汞：,(2)用于合成化学的非传统溶剂：离子液体,8-37,Hg2
23、+, Ionic liquids: an industrial cleanup solution，Renner R. Environ. Sci. Technol., 2001, 35: 410A,8-38,超临界水（374，218 atm），它可在存在（或不存在）O2和催化剂的情况下，分解有机废物。当被分解的化合物含有氯时可能会产生腐蚀问题，最好用钛质反应器。Na2CO3可减轻腐蚀。利用此系统在380可将样品中PCBs的含量从20 mg/L减至小于0.5 g/L。三氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷和三氯乙酸可在450使用1.5%H2O2和NaHCO3的条件下以99.96%的效率被分解。 1atm=
24、101.325 kPa,(3)用于合成化学的非传统溶剂：“水”溶剂,8-39,水的临界温度为374，对大部分机化合物而言温度过高，然而在接近此种温度下已成功地开拓了不少工作。在300时水的极性和密度接近于室温下丙酮的性质。如:,(3)用于合成化学的非传统溶剂：“水”溶剂,8-40,仅就与这12条原理相关的几个重要方面作些讨论：,3. 生态效应，现用的催化剂或多或少存在污染问题。研究和开发无毒害而高效的催化剂是绿色化学又一个重要研究方向。近年来，已开发出不少新型催化剂，如环境友好的固体超强酸（强碱）催化剂、杂多酸催化剂；对反应物分子有选择性的“夹层催化剂”；适合于医药、香料、染料、农药和化妆品等
25、精细化工产品生产的“相转移催化剂”；可精细调节的结构和孔径的“沸石分子筛”；以及经修饰和改造对反应底物的立体结构有很强识别能力的“仿酶催化剂”等。,8-41,仅就与这12条原理相关的几个重要方面作些讨论：,4.原子经济性反应以往化学合成主要注意合成产品的产率，对合成工艺路线和加工生产过程中是否使用或产生有毒物质和废物很少考虑。1991年美国斯坦福大学Trost教授首次提出了化学反应要考虑“原子经济性”的新概念，他认为进行化学合成应考虑原料分子中的原子最终进入希望得到产品中的数量。就是说在设计合成路线时尽量使原料分子中的原子更多或全部变成最终预期产品中的原子。,8-42,仅就与这12条原理相关的
26、几个重要方面作些讨论：,Trost教授认为合成效率应该是今后合成方法学研究中的关键所在。他将化学反应的选择性（包括化学、区域、立体选择性）和原子经济性并列为合成效率的两个必要方面。创造高原子经济性的合成化学反应是绿色化学研究的核心任务。这一原创性贡献，使Trost获得1998年度美国总统绿色化学挑战奖中的学术奖。采用新合成原料、新反应加工途径和开发新催化剂等都是提高合成反应原子经济性的有效方法。,8-43,产率和原子经济性（Yield and Atom Economy）,产率低于100%， 且伴有副产物的典型反应,8-44,产率和原子经济性,产率为100%， 但伴有副产物的反应,具有100%原
27、子经济性，且无副产物的反应,8-45,例如，过去制备环氧乙烷用氯醇法需要经过两步：（化学方程式）原子经济性为87.45%。,如今改为在氯化银作催化剂，乙烯直接氧化成环氧乙烷的一步合成法：（化学方程式）原子经济性100%。,8-46,仅就与这12条原理相关的几个重要方面作些讨论：,5.立体化学手性异构体大部分活性有机体的有机分子都含有非对称中心，存在光学异构体。实物与其镜像不能重叠的现象成为“手性（chirality）”。如果一个化合物的分子中存在互为镜像关系而又不能重叠的异构体，这样的分子即为手性分子，而这种关系的异构体被称为“对映体（enantiomers）”。一对对映体在非手性环境中性质完
28、全相同，而在手性环境中则性质不同。手性对映体对环境和生态系统的影响具有特殊意义。因为不同的手性对映体（左旋和右旋）可呈现绝然不同的性质或功能，在自然环境中也可表现不同的降解行为。,8-47,立体化学手性异构体：,8-48,立体化学手性异构体：,8-49,针对立体化学手性对映体的客观自然现象，采用不对称合成（asymmetrical synthesis）的方法，即可大大提高合成化学反应中的选择性，达到高原子经济性地得到预期异构体的目的。,立体化学手性异构体：,8-50,仅就与这12条原理相关的几个重要方面作些讨论：,6. 用于化学反应的多种能源化学反应的发生、过程的进行、产品的分离纯化等都需要消
29、耗能量，化学工业是能耗最大的工业之一。能量的使用和产生还会对环境有不良影响，因此，在设计化学反应过程时需要充分考虑最佳利用和节约能源。目前，除通常的能源方式外，应用各种不同形式的能源，有助于提高反应效率而降低能耗。电、光、超声和微波对很多化学反应都是具有优点的能源方式。,8-51,第二节 绿色化学的基本原理,8.2 Fundamental Principlesof Green Chemistry,一、绿色化学的12条基本原理Twelve Fundamental Principles of Green Chemistry,二、绿色化学与绿色工程 Green Chemistry and Green
30、 Engineering,三、工业生态学原理Principles of Industrial Ecology,8-52,二、绿色化学与绿色工程 Green Chemistry and Green Engineering,（1）设计者需要努力奋斗以保证所有物质材料和能量的输入和输出尽可能都是本质上无害的； （2）预防产生废弃物比其生成后再去处理或清除更好； （3）设计分离和纯化操作时要尽量减少能耗和材料的使用； （4）设计产品、过程和系统要尽量增大物质、能源、空间和时间的效率； （5）产品、过程和系统应是“牵引产出的”而不是靠“多投入”能量和材料 ；,绿色工程着眼于如何通过科学技术达到可持续能力
31、（Sustainability）的提高。绿色工程也有12条原理：,8-53,（6）在制定设计有关再循环、回用或效益计划等方面的选择时，须将埋置熵和复杂性看成投资；（7）指标的耐久性，不是永远性，应是一个设计目标；（8）关于不必要的性能或生产力解决的设计（例如：“一种尺寸大小要适合所有的人”），应看成是设计的一个缺点；,8-54,8-55,在综合运用绿色工程的12条原理时，最重要的是把握其本质，即考虑内在基础，还要注意产品的整个生命周期。欲使产品、过程和系统更能符合环境友好原则，一是增强体系的固有绿色性质，另外则是改变体系的环境和条件。,8-56,绿色化学和绿色工程两者的关系是互为联系的、相辅相
32、成的，在实践中体现理论与应用的统一。绿色化学提供绿色工程技术实现可持续产品、过程和系统设计的基础。而绿色工程要实现理论设计的产业化，对产业经济、循环经济、环境和社会效益三者的统一起到更直接的作用。,8-57,第二节 绿色化学的基本原理,8.2 Fundamental Principlesof Green Chemistry,一、绿色化学的12条基本原理Twelve Fundamental Principles of Green Chemistry,二、绿色化学与绿色工程 Green Chemistry and Green Engineering,三、工业生态学原理Principles of I
33、ndustrial Ecology,8-58,三、工业生态学原理 Principles of Industrial Ecology,绿色化学与绿色工程的发展和应用，无疑从科学技术角度都会对经济的可持续发展起到很重要的促进作用。然而，它们基本上还是从单项化学品的设计、生产过程和系统的产业化着眼的。如能将各类产品工业企业联系起来，以工业生态学（industrial ecology）和循环经济的观点原则综合考虑，就会更好地推进社会的可持续发展。,8-59,三、工业生态学原理,工业生态学就是基于系统工程和生态原理结合的一种科学方法，它将产品的生产和消费，包括产品设计、生产、使用和报废以及对资源、能源乃
34、至资金利用最佳化和使用中产生的环境影响要最小等多种因素，进行一体化综合考虑。它是研究各种工业产业活动及其产品与环境之间相互关系的科学。重点是研究工业界在产品生命周期内如何降低环境压力。根据工业生态学原理，一个理想的工业生态系统，系统中一部分的废弃物可作为另一部分的原料，并以最大效率利用能源和自然资源。,8-60,三、工业生态学原理,近年来，世界很多国家政府按工业生态学原理投资建设“工业生态园区”作为示范。在园区内各工业部门和企业集团之间、工业部门与居民之间、园区与环境之间都处于生态平衡。整个园区内的物质循环、能量流动和信息传递都处在最优组合状态，即资源利用率最高，能量消耗最少，废弃物排放量趋近
35、于零。,8-61,三、工业生态学原理,20世纪70年代丹麦建立的Kalundborg工业生态园区就是成功的典型之一,8-62,第三节 绿色化学的应用,8.3 Applications of Green Chemistry,一、绿色化学的主要研究方向The Major Aspects of Green Chemistry,二、绿色化学的应用 Applications of Green Chemistry,8-63,从原则上说，绿色化学12条原理的每一条皆可为一个研究方向，然而，根据已取得的成果来看，其主要研究方向涉及：,探索利用化学反应的选择性（包括位置选择性、化学选择性和立体选择性），这不仅与
36、合成产品的效率有关，且可能影响产品的生态效应和对环境的友好程度。,1,一、绿色化学的主要研究方向The Major Aspects of Green Chemistry,8-64,发展和应用对人和环境无毒、无危险性的试剂和溶剂，特别是开发以水或超临界流体为反应介质的化学反应。,新型分离技术。,2,大力开发新型环境友好催化剂。,3,4,8-65,第三节 绿色化学的应用,8.3 Applications of Green Chemistry,一、绿色化学的主要研究方向The Major Aspects of Green Chemistry,二、绿色化学的应用 Applications of Gre
37、en Chemistry,8-66,二、绿色化学的应用 Applications of Green Chemistry,1,1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例,8-67,二、绿色化学的应用 ：,1,1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例,旧工艺,新工艺,丙酮,丙酮-氰醇,甲基丙烯酸甲酯,甲基乙炔,100%原子经济性,8-68,二、绿色化学的应用,2,1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例,8-69,二、 绿色化学的应用,example,8-70,二、绿色化学的应用,利用新催化剂 环氧丙烷是一种重要基本有机合成化工原料，旧工艺是需要两步的氯醇法要消耗氯气和石灰，
38、存在环境污染和设备腐蚀问题，且原子经济性仅为30%。新工艺采用钛硅沸石分子筛（TS-1）催化剂，用过氧化氢直接氧化丙烯合成环氧丙烷，原子利用率达到76.32%，且无污染，低能耗。,3,1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例,8-71,二、绿色化学的应用,3,1. 提高化学反应的原子经济性和环境友好程度举例,8-72,二、绿色化学的应用,1,2. 发展无毒无害的反应介质,SCCO2的缺点是对极性的、离子型的、有机金属的或高相对分子质量的化合物溶解度很差。,8-73,二、绿色化学的应用,1,2. 发展无毒无害的反应介质,8-74,二、绿色化学的应用,1,2. 发展无毒无害的反应介质,超临
39、界水，无催化剂,8-75,二、绿色化学的应用：,2,2. 发展无毒无害的反应介质,8-76,二、绿色化学的应用,2,2. 发展无毒无害的反应介质,离子液体,产率为98%,8-77,二、绿色化学的应用,3.开发新型环境友好催化剂,8-78,二、绿色化学的应用,3.开发新型环境友好催化剂,Cat+= Li+, Me4N+, Et4N+, PPh4+,X= Cl, H, OCH3,TAML铁活化剂结构式,8-79,二、绿色化学的应用,Collins及其合作者已用TAML活化剂促进H2O2进一步降解木质素，帮助治理新西兰经Tarawara河向太平洋排放来自造纸厂中由于残余木质素造成的“黑水”问题。此新
40、型催化剂研究成果发表于2002的 Science上（P326-328）.,3.开发新型环境友好催化剂,8-80,二、绿色化学的应用,4.新型分离技术,8-81,二、绿色化学的应用,4.新型分离技术,8-82,二、绿色化学的应用,超临界流体配合萃取技术此技术是一种高效清洁的方法。其原理是重金属离子带有正电荷显很强的极性，因此很难用SCCO2直接萃取。但可通过两种方法增大极性物质在SCCO2中的溶解度。,4.新型分离技术,8-83,二、绿色化学的应用,4.新型分离技术,可通过两种方法增大极性物质在SCCO2中的溶解度：,8-84,二、绿色化学的应用,4.新型分离技术,8-85,绿色农业与绿色农药,
41、绿色农药是指对防治病菌、害虫高效，而对人畜、害虫天敌、农作物安全，在环境中易分解、在农作物中低残留或无残留的农药。,超高效低毒农药,氨基酸类农药,生物农药,特性农药,延伸阅读,8-86,1. 超高效低毒农药 所谓超高效低毒农药，就是指新开发的农药对靶标生物活性高，每公顷耕地施用量仅10100g，且对人畜基本上无毒，对害虫天敌和益虫无害，易在自然界中降解、无残留或低残留的农药。,（1）氮杂环农药,（2）含氟农药,磺酰脲类除草剂结构,延伸阅读,荣获“美国总统2000年绿色化学奖”的含氟杀白蚁农药,8-87,2.氨基酸类农药氨基酸类农药的研究起源于20世纪60年代初，人们发现某些天然氨基酸具有杀虫活
42、性，至20世纪 70年代初，开始有活性氨基酸农药的研究报道。作为农药用的氨基酸衍生物由于具有毒性低、高效无公害、易被生物全部降解利用、原料来源广泛等特点，因此一出现就显示出强大的生命力。从已发表的研究论文及专利来看，对氨基酸类农药的研究几乎涉及到所有常见氨基酸，其衍生物如氮取代、碳取代酸、酯、酰胺、酰肼、盐及金属配合物的生物活性都被广泛研究，目前已有部分转化为商品而应用到农业中。,（1）氨基酸类,（2）氨基酸酯类,（3）氨基酸酰胺类,延伸阅读,8-88,有学者认为既然农药对靶标动物、植物、微生物有杀灭或抑制作用，就很难避免对其他动物、植物、微生物和人类的伤害。20世纪5060年代广泛使用的有机
43、氯农药，经过美国在越南战争中使用之后，各国从20世纪70年代起陆续禁止使用和生产。而取而代之的是有机磷农药和除虫菊酯类各种系列的新农药。新的农药被认为是“对人畜无害”的。但可以断言，再经过若干年月，也将会发现新农药的新的危害。 因此，最好的办法是加快淘汰化学合成农药的步伐，力争尽早全部停止生产和使用化学农药；发展生态农业，开发生物技术，实施生物治虫、生态防病和生态治杂草，才是根本出路所在。生物农药是利用自然生态中能杀灭农作物病虫害的微生物，进行大规模人工培养而制备的生物制剂，因其不污染环境，不伤害天敌，害虫难以产生抗药性，对人和动物安全，因而广受世界各国的高度重视，被誉为“绿色农药“。 目前，
44、国际上已商品化生物农药有30多种。生物农药按其来源可分为微生物源、植物源、抗生素源、生物化学源四大类。,延伸阅读,3. 生物农药,8-89,（1）昆虫生长调节剂 昆虫生长调节剂主要攻击昆虫的生长发育系统，使昆虫的繁殖能力下降，能杀死对有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯等具有抗性的害虫的化合物。,（2）植物激活剂 植物激活剂是指本身并无杀虫作用，但能激发植物免疫系统，产生对病虫害抗性的化合物。,延伸阅读,4. 特性农药,8-90,绿色机动车燃料,汽油中的苯、芳烃、烯烃、硫化物、四乙基铅等是造成尾气超标的主要成分，应设法降低。,减少汽油中苯的含量是控制汽车蒸发苯和排放苯的最直接的方法。汽油中芳
45、烃含量增大，会使发动机中的沉积物增加，导致增加尾气排放。汽油中的烯烃会使发动机进气及供油系统的沉积物增加，并导致尾气中有毒有害物质增加。四乙基铅是为防止汽油在发动机中燃烧时发生爆燃而加入的抗爆剂，也是造成大气中铅污染的主要来源。各国正在逐步淘汰含铅汽油而发展无铅汽油。我国从2000年开始停止生产销售含铅的汽油，这项工作已经完成。 汽油中的硫化物能明显地降低催化转化器中催化剂的功效。当硫含量增加时，汽车尾气有毒有害物质的排放明显增加。,吉林大学网络资源http:/ 清洁汽油和清洁柴油,8-91,2. 替代汽油、柴油的清洁燃料,（1）开发生物柴油,（2）用甲醇、乙醇、二甲醚等为燃料,（3）用压缩天然气和液化石油气为燃料,（5）以燃料电池为动力,清洁汽油也叫低烃汽油，作为机动车的动力，具有较高的辛烷值，腐蚀性小，安定性、抗爆性、蒸发性好，能保证发动机运行平稳，燃烧完全，积炭少，铅含量低，十分有利于环保需要，故被称为“绿色汽油”。,延伸阅读,吉林大学网络资源http:/
