綠色化學(xué)的化學(xué)小知識
綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué),環(huán)境友好化學(xué),清潔化學(xué).綠色化學(xué)即是用化學(xué)的技術(shù)和方法去消滅或減少那些對人類健康。以下是小編整理的關(guān)于綠色化學(xué)的化學(xué)小知識文章，希望大家喜歡。
綠色化學(xué)，又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。綠色化學(xué)內(nèi)涵是什么呢
綠色化學(xué)概念從一提出來，就明確了它的現(xiàn)代內(nèi)涵，是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料，最大程度地節(jié)約能源，在各環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑。
它的主要特點(diǎn)是：①充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；②在無毒、無害的條件下進(jìn)行反應(yīng)，以減少廢物向環(huán)境排放；③提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實(shí)現(xiàn)“零排放”；④生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。它的具體內(nèi)涵體現(xiàn)在五“R”上。
減量——Raduction
“減量”是從省資源、無污染、零排放角度提出的，包括二層意思：
�。�1）利用最少的能源和消耗最少的原材料，獲得最多的產(chǎn)品產(chǎn)量，理想的轉(zhuǎn)化過程是“原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)”，即原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物。不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”。如何減少資源用量，有效途徑之一是提高原料轉(zhuǎn)化率，提高能源利用率，減少“原子”損失率；
�。�2）減少“三廢”排放量，主要是減少廢氣、廢水及廢渣的排放量，目前情況下，“三廢”排放量必須降低到一定標(biāo)準(zhǔn)以下，努力實(shí)現(xiàn)“三廢”的“零排放”。
重復(fù)使用——Reuse
重復(fù)使用是指實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，能多次使用的物質(zhì)應(yīng)該不斷重復(fù)使用。重復(fù)使用不僅是降低成本的需要，更是減廢的需要。諸如化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中的催化劑及其載體、反應(yīng)介質(zhì)、分離和配方中所用的溶劑等。不僅必須保證無毒、無害、無腐蝕性，真正實(shí)現(xiàn)綠色化，而且從一開始就應(yīng)考慮有重復(fù)使用的工藝流程設(shè)計(jì)，保證其無限次的使用。當(dāng)然，為了更好實(shí)現(xiàn)有關(guān)物質(zhì)的重復(fù)使用，必須選擇穩(wěn)定性好，容易分離的催化劑、介質(zhì)和溶劑。
回收——Recycling
回收是指對工業(yè)生產(chǎn)過程中與產(chǎn)品無關(guān)的物質(zhì)或生活廢棄物進(jìn)行全面的回收�；厥湛梢杂行�(shí)現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”的要求，回收包括：回收未反應(yīng)的原料。
回收副產(chǎn)物（含“三廢”），回收助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑、反應(yīng)介質(zhì)等非反應(yīng)試劑，回收生活固體廢棄物等�；瘜W(xué)工業(yè)產(chǎn)生中的循環(huán)操作、廢舊金屬、塑料等其它用品的回收，都是常見的回收方式。
再生——Regeneration
再生包括廢舊物質(zhì)的再生利用，也包括可再生能源、原材料的利用等。再生是變廢為寶、節(jié)省資源、減少污染的有效途徑，它要求化工產(chǎn)品生產(chǎn)在設(shè)計(jì)的開始，就應(yīng)考慮到有關(guān)產(chǎn)品的再生利用。特別高分子材料產(chǎn)品的再生顯得尤為重要。
同時(shí)，在能源與資源的開發(fā)與利用過程中，也要考慮能源與資源的可再生性，如，利用生物原料代替當(dāng)前廣泛使用的石油，把廢舊物質(zhì)轉(zhuǎn)化成動(dòng)物飼料、工業(yè)化學(xué)品和燃料等。
拒用——Rejection
拒絕使用是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、生活綠色化的最根本辦法。一方面，是指拒絕使用非綠色化的工業(yè)產(chǎn)品、食品、生活用品等，另一方面是指對一些有毒、有害，無法替代，又無法回收、再生和重復(fù)使用的原料及輔助原料等，拒絕在生產(chǎn)過程中使用。
綠色化學(xué)的優(yōu)點(diǎn)分析
隨著社會(huì)的發(fā)展，和環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越大，在化學(xué)工業(yè)行業(yè)來說，綠色化學(xué)也是被人們提上了議程并且已經(jīng)有了一定的發(fā)展，綠色化學(xué)與傳統(tǒng)的化學(xué)相比，主要的不同點(diǎn)就是利用在設(shè)計(jì)階段對化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變?nèi)コ瘜W(xué)物質(zhì)中的有害成分，以達(dá)到減少環(huán)境污染的'作用，經(jīng)過綠色化學(xué)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，不但可以保證原有的化工產(chǎn)品的性質(zhì)不變，而且在生產(chǎn)和運(yùn)用的過程中，很大程度上減少了化學(xué)產(chǎn)品對環(huán)境的污染，這是綠色化學(xué)最基本的要求。那么，綠色化學(xué)不但是化工部門的要求也是環(huán)境部門和科技部門的要求，下面是綠色化工化學(xué)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)。
1。 綠色化學(xué)在生產(chǎn)的過程中， 最大限度地利用環(huán)保能源，并且是可回收利用的能源，這樣可以最大化的減少原材料的浪費(fèi)和減少環(huán)境的污染從而達(dá)到綠色節(jié)能的作用。
2。 反應(yīng)物無毒、無害，不會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生污染。減少對外界的廢物排放，傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生一些有毒有害的排放物質(zhì)，這些物質(zhì)排放到外界，會(huì)對環(huán)境造成一定的污染，但是綠色化學(xué)化工在生產(chǎn)之前都會(huì)將反應(yīng)物生成的有害物質(zhì)整體的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新排列，將有害的成分進(jìn)行科學(xué)的去除，這樣既可以保留物質(zhì)有效的成分，也不會(huì)對環(huán)境造成污染。
3。 確保了產(chǎn)品的綠色環(huán)保性，在過去粗放式的生產(chǎn)中，沒有能力將生產(chǎn)材料進(jìn)行有效的內(nèi)部組合，從而在生產(chǎn)的過程中， 產(chǎn)生了大量的有害物質(zhì)。但是如今的綠色化學(xué)化工注重科學(xué)環(huán)保，生產(chǎn)的產(chǎn)品很大程度上保持了產(chǎn)品的綠色性。
1綠色化學(xué)化工的基本原則
國際上對綠色化學(xué)化工有比較統(tǒng)一的原則,主要包括以下幾方面:其一,在生產(chǎn)源頭上防止廢棄物的產(chǎn)生,而不是產(chǎn)生廢棄物后再進(jìn)行凈化處理。其二,進(jìn)行生產(chǎn)原料最大化利用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。其三,進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),考慮生產(chǎn)效率,并減少生產(chǎn)原料和產(chǎn)品的毒性。其四,對于析出劑和溶劑等輔助產(chǎn)品,要盡量少用或不用,或盡量使用無害產(chǎn)品[2]。其五,盡量降低能量在生產(chǎn)過程中的損耗和其對環(huán)境的影響。其六,在考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的前提下,盡量選擇可回收的加工材料作生產(chǎn)原料。其七,盡量避免在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生不需要的化學(xué)衍生物。其八,選擇更符合化學(xué)計(jì)量的催化劑。其九,化學(xué)產(chǎn)品在使用結(jié)束后可以進(jìn)一步分解成為無毒無害的降解產(chǎn)物。其十,研究并發(fā)展化學(xué)化工的生產(chǎn)過程,做到在危險(xiǎn)物形成前對其進(jìn)行檢測和控制。
2綠色化學(xué)化工的發(fā)展趨勢
2.1綠色化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)提高綠色化工設(shè)計(jì)的積極性,在綠色化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則,即:全生命周期設(shè)計(jì)、降低原料和能量消耗設(shè)計(jì)、再循環(huán)和再使用設(shè)計(jì)、利用計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)等。
2.2綠色化原料及新型原料平臺(tái)基于本研究所述原材料選擇的原則,一些新型的原料平臺(tái)在化工生產(chǎn)中越來越受到矚目,如以石油化學(xué)工業(yè)中的低碳烷烴、甲醇和合成氣、廢舊塑料以及生物質(zhì)等作為原料平臺(tái)。此外,對于傳統(tǒng)原料合成中有毒、有害、有刺激的原料的綠色化工藝也得到了廣泛的研究。
2.3新型反應(yīng)技術(shù)開發(fā)傳統(tǒng)有機(jī)合成反應(yīng)中有毒試劑和溶劑的綠色替代物成為新型技術(shù)的發(fā)展方向。另外,反應(yīng)與相關(guān)技術(shù)(如生物技術(shù)、分離技術(shù)、納米技術(shù)等)的結(jié)合為開發(fā)新型反應(yīng)路徑提供了發(fā)展空間。
2.4催化劑制備的綠色化和新型催化技術(shù)目前的研究大多關(guān)注使用新型的催化劑改變原有的化學(xué)反應(yīng)過程,而對催化劑制備時(shí)的綠化問題很少關(guān)注。因此,對可回收并能反復(fù)使用的固體催化劑的研究,即如何在分子水平上構(gòu)筑活性和選擇性均能達(dá)到高水平的固體催化劑的研究成為今后發(fā)展的重要課題。此外,酶催化劑和仿生催化劑等的研究也成為未來的發(fā)展方向。
2.5溶劑的綠色化及綠色溶劑利用無毒無害的溶劑來代替揮發(fā)性的有機(jī)化合物溶劑是目前綠色化學(xué)的重要研究方向。此外,目前的研究還關(guān)注溶劑的閉環(huán)循環(huán)、以水做溶劑或無溶劑系統(tǒng)的開發(fā)等方面。
2.6新型分離技術(shù)對于新型的分離技術(shù)普遍關(guān)注超臨界流體萃取、分子蒸餾、生物分子和大分子的分離等方面,如何采用新型的分離技術(shù)同時(shí)又降低成本也將是未來的發(fā)展方向。
2.7計(jì)算化學(xué)與綠色化學(xué)化工相結(jié)合為了減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)及原料消耗,同時(shí)又能精準(zhǔn)地選擇底物分子、催化劑、溶劑和反應(yīng)途徑等,可以借助量子化學(xué)計(jì)算來實(shí)現(xiàn),從而達(dá)到綠色化工工藝和技術(shù)的目標(biāo)。此外,還可借助計(jì)算機(jī)技術(shù),模擬研究原料、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)和商業(yè)模型等,以降低生產(chǎn)成本。本文來自于《黑龍江科學(xué)》雜志。黑龍江科學(xué)雜志簡介詳見
3結(jié)語
在全球經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天,生態(tài)環(huán)境的惡化也越來越嚴(yán)重,為了保護(hù)人類賴以生存的家園,世界各國都將開發(fā)新能源和可持續(xù)發(fā)展作為發(fā)展的重點(diǎn)。綠色化學(xué)化工的出現(xiàn)緩解了化工對環(huán)境污染的問題,但是由于綠色化學(xué)化工的發(fā)展歷史還很短,發(fā)展的速度又非�？�,所涉及的范圍也很廣泛,因此,本研究論述的并不全面,綠色化學(xué)化工工作者應(yīng)積極投入到這一學(xué)科中,促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展,為保護(hù)生態(tài)環(huán)境做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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