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绿色化学与化工技术的新进展 绿色化学与化工技术的新进展 环境治理的历史回顾 ★ 20世纪40~50年代 —— 稀释废物 ★ 20世纪60~70年代 —— 废物后处理 ★ 20世纪90年代 —— 从源头消除污染源 　　 1990年，美国通过了一项“防止污染行动”的法令。 　　1991年后，绿色化学由美国化学会（ACS）提出并成为美国国家环保局（EPA）的中心口号。 　　1995年，美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战奖”，从 1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次，这是化学领域唯一的总统级科学奖。 　　1999年，世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。 　　2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。 ◆ 1997年5月，香山科学会议第72次学术研讨会：可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学 ◆ 1998年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会 ◆ 1999年北京第16次九华山科学论坛“绿色化学的基本科学问题” ◆ 2000年科技部《国家重点基础研究发展规划项目》立项——石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学 绿色化学的主要内容 绿色化学的12条原则 　　1、防止废物的产生而不是产生后再来处理； 　　2、合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到最终产物中； 　　3、只要可能，反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小； 　　4、设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小； 绿色化学的12条原则 5、尽量不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂等），如果一定要用，也应使用无 毒物质； 6、能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面的考虑所接受； 7、只要技术上和经济上可行，使用的原材料应是能再生的； 8、应尽量避免不必要的衍生过程（如基团的保护，物理与化学过程的临时性修改等）； 绿色化学的12条原则 9、尽量使用选择性高的催化剂，而不是提高反应物的配料比； 10、设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产品； 11、分析方法也需要进一步研究开发，使之能做到实时、现场监控，以防有害物质的形成； 12、化学过程中使用的物质或物质的形态，应考虑尽量减少实验事故的潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。 (一)大力开发医药等精细化工产品 “原子经济”反应，力争实现废物“零排放” Barry Trost：原子经济性(Atom Economy)概念 A ＋ B C ＋ D A ＋ B C ＋ 传统工艺 3-氯过苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废物 绿色工艺 负载锡的?沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%，副产物只有水 (二)大宗有机化工产品的第二 代绿色生产技术正在开发 烃类氧化的“原子经济”反应正在改进 替代剧毒光气等原料的绿色技术，研究降低成本 开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂 烃类氧化的“原子经济”反应正在改进 20世纪80年代发明钛硅分子筛作为催化剂 采用H2O2为氧化剂 实现下列“原子经济”反应 丙烯环氧化制环氧丙烷 环己酮氨氧化制环己酮肟 苯酚氧化制对苯二酚 目前针对烃类催化氧化的不足，又有了新进展 降低H2O2费用 原位H2、O2合成H2O2，与丙烯环氧化集成 新氧化剂—异丙苯过氧化物 新氧化催化材料 Sn/?沸石 有机氮络合Fe2+系催化剂 含钨的金属簇相转移催化剂 …… 替代剧毒光气等原料的绿色技术需要降低成本 1984年印度博帕尔光气泄漏事件 2000年罗马尼亚一家工厂的氰化物泄漏到多瑙河支流事件 替代光气制造异氰酸酯工艺 伯胺和二氧化碳或碳酸二甲酯反应 伯胺和一氧化碳进行氧化羰化 硝基苯和一氧化碳羰基化 正在小试、中试，比光气法生产 成本高10％，需要降低成本 开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂 开发新一代芳烃烷基化固体酸催化剂 分子筛固体酸催化剂 环境友好，但是：酸强度低，分布不均，酸中心少；因而，反应温度和压力高，产品杂质增多 为克服上述缺点，下一代固体酸催化剂 杂多酸、包裹型液体酸、Nafion/SiO2复合材料、纳米分子筛复合材料、离子液体等 （三）超临界二氧化碳代替有毒、有害溶剂正在推广应用 挥发性有机溶剂有广泛用途 涂料和油漆的溶剂 泡沫塑料的发泡剂 微