绿色化学的基本内容与实例

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1、第三章绿色化学的基本概念第二部分方兴未艾的绿色化学——绿色化学的基本内容与实例第一节绿色化学的诞生1991年，美国著名有机化学家Trost在Science上提出了“原子经济性(原子利用率)”的概念。1992年，荷兰有机化学家Sheldon提出了“E因子”的概念。这两个重要的绿色化学的基本概念的提出，引起了化学界的极大关注，也标志这绿色化学开始萌芽。绿色化学是更高层次的化学，又称可持续发展化学、环境友好化学、清洁化学，在其基础上发展的技术称绿色技术、环境友好技术或洁净技术(CleanTechnolog

2、y)。美国绿色化学研究所所长P.T.Anastas博士认为，绿色化学就是在化学品的设计、制造和使用的过程中利用一系列的原则来减少。甚至消除有毒有害物质的使用或在过程中的生成第二节绿色化学的含义绿色化学与环境保护的差异：毫无疑问，化学、化工、环境保护界发展了很多创造性的处理化学废物的方法；发展了许多分析检测空气污染、水污染和土壤污染的方法和处理污染的技术等，这些对改善人类生存环境、提高人类社会的生活质量，无疑是十分有益和必须的，但这些并不能称为绿色化学。绿色化学是用化学来预防污染，不让污染产生，而不是

3、处理已有的污染。一、绿色化学的目的——预防优于治理绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点，重新审视和改革传统化学，使对环境的治理从治标转向治本。因此，防止废物的产生优于在其生成后在进行处理或清理，即“预防优于治理”。1.从经济观点看，绿色化学为我们提供合理利用资源和能源、降低生产成本，符合可持续发展的原理和方法。2.从环境观点看，绿色化学提供从源头上消除污染的方法和原理，把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染，后治理”改变为“不产生污染，从源头上根除污染”。二、绿色化学的特点——从注重产率

4、到注重原子经济性传统上，描述某一合成方法的有效性和效率的概念是产率。可以用一个传统的例子，即Witting反应来说明计算产率方法的缺点。在Witting反应中，虽然引入基团的摩尔质量(=CH2,14),远远低于生成废物的摩尔质量(O=PPh3,278),而这个反应的产率仍有可能达到100%。事实上，绿色化学的主要特点就是原子经济性，即在获取新物质的化学过程中充分利用每个原料原子，实现零排放，使化学从粗放型向集约型转变，既充分利用资源，又不产生污染。原子经济性在数值上用E因子、原子利用率来衡量。一、E

5、因子相对与每种化工产品而言，期望产品以外的任何东西都是废物。一个产品生产过程中对环境造成的影响可以用E因子来衡量。E因子定义为每生产1kg期望产品与同时产生的废物质量的比值，即：表3-1不同化工部门的E因子工业部门产量（t）E因子炼油106～108～0.1基本化工104～1061～5精细化工102～1045～50制药101～10325～100对于绿色化学的理论分析而言，用E因子衡量一个具体反应的好坏是不方便的，因此我们进一步提出了原子利用率的概念二、原子利用率利用原子利用率，可以从理论上初步判断E因

6、子。原子利用率越大，E因子越小。例子：由乙烯制备环氧乙烷，采用经典的氯乙醇法是，原子利用率为25％摩尔质量目标产物质量44废物量11118新方法以银为催化剂，用氧气直接氧化乙烯一步合成环氧乙烷，反应的原子利用率达到了100％摩尔质量目标产物质量废物量0例2环氧丙烷的生产：传统的采用的是氯丙醇的方法，其原子利用氯仅为31％摩尔质量目标产物质量废物量11118今年来发展了钛硅分子筛催化氧化的方法：摩尔质量目标产物质量废物量三、绿色化学的基础——从化学物质的毒理学性质、化学反应(过程)的安全性思考问题(一

7、)Q值与EQQ值是根据废物在环境中的行为给出的对环境不友好度。因此，若要精确的评价一种合成方法相对于环境的好坏，必须同时考虑废物的排放量和废物环境行为的本质，其综合表现为环境商值(EQ),即：EQ=E×Q式中：E——E因子(二)LD50在传统上，化学危险物的定量评价是用致死中量(LD50)衡量的，它也可以在新方法未能完善前作为参考，尤其是对化学品急性毒性的评估。天然并非代表对人体无害。天然状态下存在的毒素通常比简单的无机物（如KCN、As2O3）或人造毒素大得多。肉毒杆菌毒素、发霉花生里的黄曲霉毒素

8、，麦角酸，河豚毒素等。四、绿色化学的理想——零排放如果根本没有废物排放，则E因子为0，EQ必然为0，这就是零排放，它是绿色化学最根本的特征，也是绿色化学的最终理想。因此，绿色化学在理论上是一个新的概念；在实践上，更多地是一个过程，即绿色化。五绿色化学的任务1.设计安全有效的目标分子从源头上消除污染，首先必须保证所需要的物质分子—目标分子是安全有效的。因此，绿色化学的一大关键任务就是设计暗暗有效的目标分子或设计比被代替的其他分子更安茜有效的目标分子。设计安全有效化学品包