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3. 绿色化学的任务和原则
组成一个化学过程的4个基本要素： 目标分子或最终产品 原材料或起始物 转换反应和试剂 反应条件。 绿色化学的任务： 是要求化学家进一步认识化学本身的科学规律，通过 对相关化学反应的热力学和动力学研究，探索新化学键的 形成和断裂的可能性及其选择性的调节与控制，发展新型 环境友好化学反应，推动化学学科的发展。 绿色化学的原则： 绿色化学的核心内容
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绿色化学的核心内容
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原子经济反应
假如C是人们所要的目标产物 A+B→C+D E+F→C 非原子经济反应 原子经济反应
获得的目标产品的质量 原子经济性或原子利用率（%）= 反应中所使用全部反应物质量 × 100
化工生产中常用的产率或收率则用下式表示：
获得的目标产品的质量 × 100 产率或收率（%）= 理论上应获得的目标产 品质量
绿色化学的12条原则：
防止废物的生成比在其生成后再处理更好。 废物 设计的合成方法应使生产过程中采用的原料最大量地进入产品中 合成方法 设计合成方法时，只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均应对人 体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）。 无毒、无害 化工产品设计时，必须使其具有高效的功能，同时也要减少其毒性。 高效的功能 应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无 害的助剂。 害的助剂 合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗，最 降低能耗 好采用在常温常压下的合成方法。 在技术可行和经济合理的前提下，原料要采用可再生资源代替消耗性资源。 采用可再生资源 在可能的条件下，尽量不用不必要的衍生物，如限制性基团、保护/去保护 尽量不用不必要的衍生物 作用、临时调变物理/化学工艺。 合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学计量助剂更优越。 高选择性的催化剂 化工产品要设计成在其使用功能终结后，它不会永存于环境中，要能分解 成可降解的无害产物。 可降解 进一步发展分析方法，对危险性物质在生成前实行在线监测和控制。 发展分析方法 选择化学生产过程的物质，使化学意外事故（包括渗透、爆炸、火灾等） 的危险性降低到最小程度。 危险性降低到最小程度
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2. 绿色化学的概念和内涵
2.2 绿色化学的兴起
1990年美国颁布了污染防止法案，将污染防止确立为美国的国策。 在该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词，其定义为采用最少的 资源和能源消耗，并产生最小的排放的工艺过程；1996年美国政府设 立了“总统绿色化学挑战奖”， 1997年，德国联邦教育科学研究和技术部与化学工业在研究、技 术开发、教育和创新等方面建立了正常的对话，可持续发展的化学被 可持续发展的化学 确定为这一对话固定的主题之一。 在英国，绿色化学奖于2000年开始颁发。 绿色化学奖 荷兰利用税法条款等方法来推进清洁生产技术的开发和应用。 清洁生产技术 1995年中国科学院化学部组织了名为“《绿色化学与技术——推 进化工生产可持续发展的途径》”的院士咨询活动；1997将绿色化学 的基础研究作为《国家重点基础研究发展规划》项目支持的重要方向 之一。1998年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会；1999 第一届国际绿色化学高级研讨会 年 5月在成都举办了第二届国际绿色化学高级研讨会。 第二届国际绿色化学高级研讨会
原子经济性与产率或收率是两个不同的概念 只有选择原子经济反应才能达到不产生副产物或废物， 实现“零排放”的要求。若原子利用率无法达到100%，应尽量 减少反应步骤，使原子利用率提高。
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可再生资源
以植物为主的生物质资源将是人类未来的理想选择。 生物质：可理解为由光合作用产生的所有生物有机体的总 称，包括植物、农作物、林产物、林产废弃物、海产 物（各种海草）和城市废弃物（报纸、天然纤维）等。 生物质利用的两个方向： 将生物质制成石油、天然气、酒精、氢气等作为燃料 将它制成基础化工原料如1,3丙二醇、己二酸、乳酸等， 转化的方法有物理法、化学法和生物转化法。
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环境友好产品
环境友好产品应具有的两个特征： 产品本身必须不会引起环境污染或健康问题，包 括不会对野生生物、有益昆虫或植物造成损害 当产品被使用后，应该能再循环或易于在环境中 降解成无害物质。
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4. 绿色化学的研究内容
4.1 开发“原子经济”反应 4.2 采用无毒、无害的原料 4.3 采用无毒 无害的催化剂 4.4 采用无毒、无害的溶剂 4.5 利用可再生的资源合成化学品 4.6 环境友好产品
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一、改变合成路线奖 1996 除草剂合成的催化工艺（孟山多） （非 HCN，低废物） 1997 布洛芬合成工艺（BHC） （由 6 步计量反应改为 3 步催化反应）
第3讲 绿色化学
1. 2. 3. 4. 5. 绿色化学产生的背景 绿色化学的概念和内涵 绿色化学的任务和原则 绿色化学的研究内容 绿色化学的应用前景展望与产业革命
1. 绿色化学产生的背景
化学在造就更好的物质，创造更美好生活的同时，化学品 也带来了严重的污染。 自然界中从未发现过的人工合成化合物正在以高速度增加， 估计已有96000种化学物质进入人类环境，其中有许多是有毒 化学物质，通过各种可能的途径危害着人类。 废物控制、处理和埋放，环保监测、达标，事故责任赔偿 等费用使加工费用大幅度上升。 因此，从环保、经济和社会的要求看，化学工业不能再承 担使用和产生有毒、有害物质的费用。在严峻的现实面前，人 们开始大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。
美 国 总 统 绿 色 化 学 挑 战 奖
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1998 4－氨基二苯基苯胺的合成（孟山多） （非氯工艺） 1999 药物生产的生物催化(Lilly)(极少的废物和溶剂) 2000 强力抗病毒剂的合成（Roche Colorado） 步变 2 步） （6 二、取代溶剂／反应条件奖 1996 以 100%CO2 为发泡剂的聚苯乙烯泡沫板（Dow Chemical） 1997 干法成像系统（Imation） （非湿工艺） 1998 乳酸酯的新型膜工艺（Argonne） （非毒溶剂） 1999 ULTIMER：第一个水溶性聚合物分散剂（Nalco） 2000 双组分聚氨酯涂料（Bayer） 三、安全设计化学奖 1996 取代丁基锡的对环境友好的海洋防污涂料（Rohm and Haas） 1997 新型抗微生物化学(Albreght and Wilson) 1998 Bioside:新一类化学杀虫剂（Rohm and Haas） 1999 组织萎缩选择控制：用天然产物控制昆虫(Dow Agrosci) 四、小型商业奖 1996 热聚合天门冬氨酸树脂－生物可降解塑料）(Donlar) 1997 革命的清洁系统－光敏剂的清除(Legacy) 1998 生物可降解的灭火剂和冷冻液(Pyrocool) 1999 纤维素生物质转化为化学品(Biofine) 2000 玻璃容器的环境友好装饰（Rev Tech）
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2. 绿色化学的概念和内涵
2. 1 绿色化学的概念 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。 清洁化学 是指设计和生产没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技 术上和经济上可行的化学品和化学过程。它是实现污染预防的 基本的和重要的科学手段。 绿色化学的理想在于不使用有毒有害的物质，不生产有 绿色化学的理想 毒有害的废弃物，不使用对环境有损害的落后化工生产工艺， 生产对环境无损害的绿色产品，使物质得到充分利用，实现有 害物质零排放，即把现有化学和化工生产的技术路线从“先污 零排放 染、后治理”改变为“从源头上根除污染”。 绿色化学不同于环境化学。环境化学是一门研究污染物 绿色化学不同于环境化学。 的分布、存在形式、运行、迁移及其对环境影响的科学。而绿 色化学研究污染的根源——污染的本质在哪里，而不是去对终 端或过程污染进行处理。