一、概念及核心内容
1．概念。
绿色化学又称环境友好学或清洁化学，是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染，是一门从源头阻止污染的化学。
绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料；二是最大限度地减少了废物的排放。
绿色工程的12 条原则
1.努力保证使进出的所有材料都基本上是无害的.
2.污染预防取代末端处理.
3.应努力使分离和纯化操作尽量少用能源和材料.
4.最大程度提高效率设计产品、流程和系统应最大限度使用物质、能源、空间和时间效率.
5.产出拉动型而不是投入推动型生产例如不额外投入材料、热量和压力.
6.保存复杂性设计时宁愿考虑处置高度复杂的产品如硅计算机芯片而不是循环利用一般产品.
7.设计目标要考虑耐用性.8.设计时避免不必要的产能或容量.
9.在多组分产品中尽量少使用材料品种.10.设计产品、流程和系统时必须整体考虑能源和材料物流.
11.设计产品、流程和系统时要考虑产品使用期后的运作.12.投入的材料和能源最好是可再生的.
三、绿色化学的原则和研究内容
2 绿色化学的基本特征
绿色化学是当今化学科学研究的前沿,它吸收了传统化学化工、环境、物理、生物、材料和信息等学科的最新理论和技术,受到来自社会、技术、经济、环境、政治等多方面的推动力。
从可持续发展的意义上来说, 绿色化学更多地代表了化学化工科学理念的重大变革, 也反映了社会对于科学发展的重塑和建构, 绿色化学在与社会现实的互动影响之下, 逐步朝向经世致用的目标前行。
绿色化学的最大特点在于它在始端就采用预防污染的科学手段, 因而过程和终端近似零排放或零污染。
它将工业革命以来沿袭的线形思维方式转变为非线形思维,把线形的和非循环的“原料—产品—废物”生产模式升级为非线性的和循环的“原料一一产品—剩余物—产品⋯⋯”的生产模式。
绿色化学工艺与一般的控制污染的技术有本质的区别, 它从根本上防止污染产生,其基本特征主要体现在五个“R”上: R e d u c t i o n (废物减排) ,即减少化学工业难题之“废液、废气和废物”排放;Reuse(重新利用),诸如催化剂、溶剂等持续性使用,从而可以有效降低成本及减少“三废”排放;Recycle(再循环) ,化工废弃产品回收成为原料重新参与制造过程;Regeneration(废物再生) ,也就是变废为宝,使得“三废’成为下一个生产环节的原料,以节省资源,减少污染;Rejection(拒绝使用),生产过程拒绝使用有毒、有污染的原料,这是防止污染的最根本方法。
3 绿色化学的基本原则
在1 9 9 8 年, A n s t a s 和W a n e r 就出版了“Green chemistry:Theory and practice”专著并提出了十二条原则, 美国化学会为此做了权威的解释: ( 1 ) 预防
环境污染( p r e v e n t i o n ) ; ( 2 ) 提高原子经济( A t o mEconomy);(3)提倡无害的化学合成方法(lesshazardous chemical synthesis);(4)设计更安全的化学品(designing safer chemical);(5)使用更安全溶剂和助剂(safer solventsand auxiliaries);(6)提高能量的使用效率(design for energy efficiency);(7)使用可再生的原料(use of renewable);(8)减少衍生物的生成(reduce derivatives);(9)开发新型催化剂( c a t a l y s t ) ; ( 1 0 )设计可降解材料(design for degradation);(11)加强预防污染中的实时分析(real time analysis forpollution prevention);(12)防止意外事故的安全工艺(inherently safer chemistry for
accident prevention)。
十二原则涉及化学过程绿色化的原料、工艺、产品等各个方面,还涉及到成本、能耗和安全等方面的问题。
当然,随着社会发展和绿色化学研究的深入, 绿色原则也
适当调整。
如Anastas等在时隔4年之后,又提出了新的十二条原则:(1)尽可能利用能量而避免使用物质实现转换;(2)使用可见光有效地实现水的分解;(3)采用的溶剂体系可有效地进行热量和质量传递的同时,还可催化反应并有助于产物分离;(4)开发具有原子经济, 又对人类健康和环境友好的合成系统方法;(5)不使用添加剂,设计无毒无害、可降解的塑料与高分子产品;(6)设计可回收并能反复使用的物质;(7)开展“预防毒物学”研究,使得有关对生物与环境方面的影响机理的认识可不断地结合到化学产品的设计中;(8)设计不需要消耗大量能源的有效光电单元;(9)开发非燃烧、非消耗大量物质的能源;(10)开发大量二氧化碳和其他温室效应气体的使用或固定化增值过程;(11)实现不使用保护基团的方法进行含有敏感基团的化学反应;(12)开发可长久使用、无需涂布和清洁的表面和物质。
在这新的十二条中,针对社会发展的需要,提出了一些绿色化学学科迫切需要解决的问题,如能源、温室效应等,应该说绿色化学新的十二条原则是对原来某些原则的具体化深化。
2003年在美国佛罗里达,科学家们确定了9条工程界要遵守的绿色工程规则,将绿色的概念外延进一步扩大, 已经不再局限在化学化工领域, 它已拓展到整个工程领域,更重视人类社会和自然界的和谐、可持续及安全发展。
目前绿色化学的研究重点是: 1. 设计或重新设计对人类健康和环境更安全的化合物, 这是绿色化学的关键部分。
2. 探索新的、更安全的、对环境更好的化学合成线路和生产工艺, 这可从研究、变换基本原料和起始化合物以及引入新试剂入手。
3. 改善化学反应条件, 降低对人类健康和环境的危害, 减少废弃物的生产和排放。
绿色化学着重于更安全!这个概念, 不仅针对人类的健康, 还包括整个生命周期中对生态环境、动物、水生生物和植物的影响, 而且除了直接影响外, 还要考虑间接影响, 如转化产物或代谢物的毒性等。
为了更明确地表述绿色化学在资源使用上的要求,人们又提出了5R理论: (1)减量; (2)重复使用; (3)回收; (4)再生; (5)拒用。
三、绿色化学的发展前景
(1)反应原料的绿色化; (2)原子经济性反应; ( 3)高效合成法; ( 4)提高反应的选择性; (5)环境友好催化剂; (6)物理方法促进化学反应; ( 7)酶促有机化学反应;
(8)溶剂; ( 9)计算机辅助绿色化学设计和模拟; ( 10)环境友好产品。
三、设计“绿色新工艺”
我国在环境资源、容量方面，总量虽大但人均拥有量很小。
经济生产的特点是工业技术水平整体不高，能源和资源消耗及污染排放量高，在贫困地区“三废”
处理不到位，污染事件屡见不鲜。
人们不仅不能走“先污染破坏，后治理恢复”的道路，也不能走“边污染，边治理”的道路，而应该采取我国政府制定的“全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民”的环境保护方针，还要在化工工艺上采取更为绿色的、环保的工艺过程。
绿色化学不是被动地治理环境污染，而是主动的防止化学污染，从而在根本上切断污染源，所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。
1．设计环保工艺。
开展环境分析方法和标准化的研究，建立高灵敏度、高选择性、快速、自动化程度高的监测方法；开发新材料、新能源、用绿色化学工艺代替传统工艺；在制定污染物向环境排放量标准的同时与其他手段相结合，积极开展处理和利用废物的技术研究，变废为宝。
三废的处理过程不应产生新的污染，这样才能实现减少或消除污染。
更有实际意义的是绿色工艺的设计。
如粉煤加压气化技术：该气化技术在高温高压下以粉煤为原料，纯氧作氧化剂生产合成气，气化炉采用拥有自主知识产权的多喷嘴对置式炉型。
其工艺过程的特点是消耗低、煤种适应性广，碳转化率高，热效率高，适宜大规模放大等，是一项绿色的洁净煤利用技术。
探索污染物的防治、转化、处理及综合利用的途径，积极改革旧工艺，探寻无污染或低排放的“绿色”新工艺。
2．开发和生产绿色产品。
绿色产品是指产品在使用过程中和使用后不会危害生态环境和人体健康，产品具有合格的使用功能及使用寿命，产品易于回收、利用和再生，报废后易于处理，在环境条件下容易降解。
如日常生活中适用的包装材料，用后可以进行再利用，如用再生纸作购物袋，不但可节约宝贵的资源，还可以减少固体废弃物的排放。
再如目前大量使用的聚苯乙烯发泡塑料快餐盒，使用后成为白色垃圾，在自然条件下，需数百年方能降解，对环境带来严重的影响。
为了加速它的自然降解，生产时可在其中加入光
敏剂、化学助剂等，使其在使用后几个月内即分解成无害物质。
逐步推广使用新配方汽油，减小由汽车尾气中的一氧化碳以及烃类引发的臭氧和光化学烟雾等对空气的污染。
新配方汽油要求限制汽油的蒸汽压、苯含量，还将逐步限制芳烃和烯烃含量，还要求在汽油中加入含氧化合物，比如甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚。
这种新配方汽油的质量要求已推动了汽油的有关炼油技术的发展.。