物化前沿——绿色化学

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1、催化与绿色化学杨向光中国科学院长春应用化学研究所11、绿色化学2、环境友好的化学技术3、可持续发展的绿色化学4、催化化学5、绿色化学的展望2绿色化学3一、二十世纪化学工业的简要回顾1、化学工业与制药*1928年第一个抗生素：盘尼西林（Penicillin）到今天一系列抗生素的开发；*从1953年DNA的双螺旋结构（double-helixstructure）的发现，到今天的基因工程药物。事实上，今天制药已成为化学工业的重要行业。手性化合物的催化合成，2001年NobelPrize（化学奖）。42、化学工业与农业*1913年人类实现肥料（氨）直接人工合成。德国的

2、Haber，1915年获NobelPrize。*1941年杀虫剂DDT使用。使粮食、蔬菜丰收，满足了人口增长的需求，化学的作用解决了人类生存难题。化肥、农药也成为化学工业的重要行业。53、化学工业-化工原料*1921年天然气和轻烃蒸汽裂解制造乙烯奠定了石油化学工业发展的基础；*1930年生产聚氯乙烯；*1938年生产化纤尼龙。之后，开始生产橡胶、聚乙烯、丙烯腈等重要的化工原料。从二十世纪五十年代，开始进入石油化学工业时代。煤化学工业逐渐被石油化学工业取代。6原美国化学会主席R.Breslow:*我们生活的用品：住宅、家具、肥皂、牙膏、衣服（即使是天然纤维，也经过化学处

3、理、染色。*我们吃的食物：需要包装、冷藏；作物生长需要肥料、农药；食品中添加维生素、防腐剂。*化妆品更是化学家制造出来的。*质量保证还需化学方法检验食品的质量。*交通工具汽车更是离不开化学产品。事实上，我们日常生活所用的产品中，很难找出那一种不是靠化学和在化学家的帮助下制造出来的。二十世纪是化学（化工）世纪7二、化学工业与环境20世纪的后期，我们在享受化学工业为我们提供丰富物质基础的同时，由于化学产品产量的巨增，化学产品种类的增多，化学对人类健康的危害性和对环境、生态的破坏也逐渐暴露出来。81、Thalidomide：1961年，R-异构体是镇静剂，减轻孕妇的恶心、呕

4、吐药物。而其S-异构体是一种强的畸胎剂。镇静剂畸胎剂92、农药问题：1962年海洋生物学家R.Carson：使用DDT和其他杀虫剂后，通过食物链使秃头鹰急剧减少，也危机其他鸟类。由于大气循环作用，甚至在北极海豹和南极企鹅体内也发现了DDT。为此，美国环保署在1972年禁止使用DDT。3、化学危险品：1984年印度Bhopal发生甲基异氰酸的大量泄露，死亡约4000人，伤者无数。化学为我们提供丰富的物质的同时，对环境带来了巨大的破坏。10三、环境友好-清洁生产今天，人类大规模的生产活动对全球环境的污染和生态环境的破坏发展到了足以威胁人类生存的程度。在经历了几十年的末端处

5、理之后，以美国为首的一些西方发达国家重新审视了他们的环境保护历程，发现虽然它们在大气污染控制，水污染控水污染控制以及固体和有害废物处置方面均以取得了显著进展。11事实上，无论是空气质量还是水环境质量均要比20年前好的多，但仍有许多环境问题令人担忧，其中许多重大环保问题与化学过程有关。如酸雨、温室效应、臭氧层空洞，以及重金属和农药等污染物在环境介质间转移等。为此，人们逐渐认识到，仅依靠开发更有效的污染控制技术所能实现的环境改善是有限的，而通过使用环境友好工艺（清洁生产）才能更有效、更彻底解决污染问题。12四、绿色化学自然界有着相当丰富的生物原料（biomass，主要是纤

6、维素：1600亿吨/年），完全可以满足有机化学品所需的全部物质。从环保角度看，和石油及天然气作为原料不同的两个首要优点是生物原料无毒、同时可完全再生。从国家安全和长期经济观点来看，可以持续提供生产有机化学品的原料和能源。13五、化学工业发展历程从化学工业一个半世纪以来及今后的原料和加工工艺的变更看，可以确定化学工业经历大致三个阶段：1、以牺牲环境为代价的污染生产；2、环境友好的清洁生产；3、可持续发展的绿色生产。141、以牺牲环境为代价的污染生产从环保角度看，对以往多年来由于利用矿物资源为原料而造成的环境污染问题，看来不得不采取二次防范的办法，即采用净化气体、净化污水

7、和净化废渣的路线来解决。152、环境友好的清洁生产在一个相当长的历史时期，人类还不得不利用矿物资源作为化工原料，但是与以往不同的是必须开发一系列环境友好的新工艺，以改造以往污染工艺，并建立继续利用这些原料的无污染新工艺。遵循的原则是：尽可能地提高E因子和原子利用率。E因子=副产物量/目标产物原子利用率(选择性)＝目标产物分子量/所有产物分子量163、可持续发展的绿色生产原料丰富、可再生，整个过程不产生任何污染物。17六、绿色化学、化工：二十一世纪化学工业可持续发展道路1995年3月16日：美国总统克林顿宣布设立“总统绿色化学挑战奖”日本“新阳光计划”