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第四章 无毒无害的绿色催化剂 催化反应在工业上具有重要的意义。例如：接触法制硫酸、合成法制氨、氢化法制硬化 油等，都是催化反应。在工业生产中，催化剂就像点石成金的魔术棒，能够极大地改变人类 的工作与生活。催化剂的作用主要是： 1.加快反应速度。例如合成氨反应在 773K 下，有铁催化剂与无铁催化剂相比较，反应速 7 率提高 2 ×10 倍！ 2. 降低温度、压力。 3.提高选择性。 第一节 催化剂——神奇的反应导向工具 一. 什么是催化剂 能改变反应速率，而本身的组成、质量和化学性质在反应前后均不发生变化的物质叫做催化 剂。 加快反应的为正催化剂，减慢反应的为负催化剂。 说明三点： 1．催化剂只能实现热力学上可以发生的反应。 2 ．催化剂只能缩短或延长到达平衡的时间，而不能改变转化率。 3 ．催化剂具有选择性。 如： 二、 催化剂与人的日常生活 酿酒、制醋 曲 三、催化技术与环境污染问题的解决 例 1. 汽车尾气的催化转化 汽车尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等有害气体。催化转化技术是由催化转化 器和催化剂组成，催化转化器是由金属壳箱体、蜂窝陶瓷和减震隔热垫构成。催化剂是由多 种金属及氧化物组成，它被均匀的涂覆在蜂窝陶瓷上。催化剂又分为贵金属催化剂、非贵金 属催化剂和稀土与少贵金属催化剂。贵金属催化剂净化效率高，但成本也高。非贵金属催化 剂成本低但净 化效率也差。而应用稀土代替部 份贵重金属制成的催化剂成本低 而且能获 得满意的净化效果。 2 2. 消除酸雨和化学酸雾的发生 美国的能源公司将生物工程用于石油产品的脱硫工艺，通过把专门的微生物放进各种油品进 行“生物脱硫”，效果奇佳。这种新工艺比传统工艺节省投资 50%，节省操作费用20% 。 第二节 污染腐蚀严重的均相催化剂 一、水俣病——汞催化剂污染带给人们的沉重教训 1953 年，日本九州岛熊本县的一个叫水俣镇的地方，突然发生家猫暴躁不安集体投海的怪 事，同时海面上时有死鱼浮起，空中飞鸟无故坠地。正当人们对此大惑不解之际，许多人出 现口齿不清、面部发呆、手脚发抖、神经失常等症状，这些病人经久治不愈，就会全身弯曲， 悲惨死去。 水俣镇有 4 万居民，几年 中先后有 1 万人不同程度的患有此种病状，其后附近其他地 方也发现此类症状。人们称之为水俣病，医生对此束手无策，累计死亡 200 多人。 原来，当地有一个化工厂以乙炔为原料生产乙醛，催化剂为氧化汞和硫酸。含有汞盐的 废水排入海中后通过食物链被鱼富集并转化为甲基汞，人食用了这种鱼，就会引起中毒。据 测定水俣湾里的海产品含有汞的量已超过可食用量的 50 倍，居民长期食用此种含汞的海产 品，自然就成为甲基汞的受害者。一旦甲基汞进入人体就会迅速溶解在人的脂肪里，并且大 部分聚集在人的脑部，粘着在神经细胞上，使细胞中的核糖酸减少，引起细胞分裂死亡。而 以鱼为主食的家猫和海鸟更先人一步，首当其难。 3 1972 年，伊拉克也发生过大规模甲基汞中毒事件。当时从英国进口一批麦种，是用甲 基汞（杀菌剂）处理过的，并被染成红色以作警示，包装袋上也贴有警告标签。但这一切并 未引起人们的注意，在青黄不接时农民就将种子表面颜色洗去，磨成面粉做面包，从而引起 中毒。事件发生后，当局命令将有毒面粉全部投入海中，结果引发水俣病，累计死亡人数达 5000 人。 20 世纪 60-70 年代，我国松花江流域也发生过化工厂废水排放引起的甲基汞中毒事件。 因受沿岸化工厂和炼金厂含汞废水污染的影响，使当地大多数渔民身受其害。1986 年扶余 市渔民宋某死后尸检发现，其大脑、小脑、脊髓、肝脏、脾、肾、肺等 17 个器官中含有汞 和甲基汞。对全体渔民发汞含量做普查，最高值达 118.75µg/g。 水俣病的遗传性也很强，孕妇吃了被甲基汞污染的水产品后，可能引起婴儿患先天性水俣病， 其病状酷似小儿麻痹症。 二、污染腐蚀严重的无机液体酸 目前在烷基化、酯化、水合、酰化、烃类异构化反应中一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化 铝等液体酸催化剂。这些液体催化剂共同缺点是，在工艺上难以实