绿色化学让生活更美好课件

绿色化学-让生活更美好1化学与技术材料科学环境科学食品科学安全工程生物制药精细化工海洋科学航天工程国防科技2整体概述THEFIRSTPARTOFTHEOVERALLOVERVIEW,P L E A S E S U M M A R I Z E T H E C O N T E N T第一部分3一、化学-改善着我们的生活45她彷徨在这寂寥的雨巷撑着油纸伞像我一样像我一样地默默彳亍着寒漠、凄清，又惆怅 6油纸伞爱情71.伞的变迁891011121314151617181920212223242.塑料袋情结252627发1度电的消耗与污染粉尘0.272 kgCO20.997 kgSO20.03 kgNOx0.015 kg每发1度电，约消耗0.4 kg标准煤281节电池的污染纽扣电池600m3 H2O一个人一生饮用水量1号电池1m2土壤，永久公害10m3土壤中国人年消费电池约10亿枚2930全球超过 1/3 电子产品产自中国，全球 70%“电子垃圾”流向中国。凤凰网3132二、化学-污染，谁之错？33赚钱是硬道理！34俺爹妈都是搞电子产品的！俺的玩具都是免费的！35叙利亚的“化武”福岛的“核废水”大陆的“毒奶粉”台湾的“塑化剂”36三、绿色化学-一种化学新理念371990年，美国国会通过污染预防法案，明确提出了“污染预防”这一概念，要求杜绝污染源，指出最好的防止有毒化学物质危害的办法就是从一开始就不生产有毒物质和形成废弃物。这个法案推动了化学界为预防污染、保护环境作进一步的努力。此后，人们赋予这一新事物不同的名称：环境无害化学（Environmental Benign Chemistry）、清洁化学（Clean Chemistry）、原子经济学（AtomicEconomy）和绿色化学（Green Chemistry)等名称，以突出化学对环境的友好。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；反应物的原子全部转化为期望的最终产物。38从源头上控制：燃煤脱硫：锅炉内加钙（石灰石）脱硫的脱硫效率更高、运行费用更低、更具有商业应用价值。循环流化床锅炉炉内加钙脱硫在Ca/S比为1.82.5时，脱硫效率一般可达90%。39据台媒报道，2013年9月4日台湾中山大学化学系谢建台教授公布了全新的便携式行动质谱仪，可及时检测各种食品中所含的不法化学添加物，克服了传统检验仪器耗时长的缺陷，已获得美国及台湾的发明专利。从“源头上”控制：40绿色化学的应用原则概括起来，它们主要有以下12项：（1）防止环境污染；（2）提高原子经济性；（3）尽量减少化学合成中的有毒原料和有毒产物；（4）设计安全的化学品；（5）使用安全的溶剂和助剂；（6）提高能源经济性；（7）原料的再利用；（8）减少官能团的引入；（9）新型催化剂的开发；（10）产物的易降解性；（11）以降低环污染为宗旨的现场实际分析；（12）防止生产事故的安全生产工艺。这些原则主要体现了要对环境的友好和安全、能源的节约、生产的安全性等。在实施化学生产的过程中，应该充分考虑以上这些原则。41绿色化学的研究内容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）探求新的、更安全的、对环境更友好的化学合成路线和生产工艺，这可从研究、变换基本原料和起始物质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；而且除了直接影响之外，还要考虑间接影响，如转化产物或代谢物的毒性等。42典型的绿色化学项目1996年第一届美国“总统绿色化学挑战奖”成果孟山都公司的乙二醇胺催化项目，这是优化合成路线的代表。该公司生产的诺恩朵普是一种广泛使用的广谱无选择性除草剂，对环境很安全。但是其关键中间体亚胺乙二酸钠须用氨、甲醛、氢氰酸为原料合成。此合成路线有三大严重缺点：氢氰酸剧毒；反应放热量大，有导致失控的潜在危险；每7 kg产品生产l kg有毒废物。经过多年研究，孟山都公司发展了将乙二醇胺用瑞尼铜催化脱氢制备上述中间体的新工艺，回收率可达95%，催化剂可循环使用9次以上。新合成路线起始物挥发性低、无毒，反应本身是吸热过程，易控制，不产生废渣，是一项优秀的绿色化学的成果。43典型的绿色化学项目1996年第一届美国“总统绿色化学挑战奖”成果著名的道化学公司发明的、用纯二氧化碳为起泡剂生产聚苯乙烯泡沫塑料薄板的新方法，这是工艺条件优化的杰作。这类板材多用做快餐盒、蛋盒、超级市场中盛食品的托盘，具有轻便、绝热、防湿、可再生等一系列优异性能，应用广泛。以往使用氟氯烃化合物为起泡剂，会破坏地球上空的臭氧层，为环境所不容，并已陆续被禁用。改用二氧化碳后，新工艺条件温和，还可利用现有工业副产品，整个过程安全无害。44案例一：新型汽油添加剂一、汽油添加剂的历史 为获得高质量汽油，提高汽油抗震性，需在汽油中添加四乙基铅 Pb(CH2CH3)4，但其最终产生的二溴化铅（PbBr2）进入大气会造成严重的环境铅（Pb）污染，对人体健康，特别是对儿童智力的有害影响。因此，我国北京、上海、广州早在1997年6月10月就率先在全国实现了汽油无铅化。目前，全国范围车用汽油已全部无铅化。与此同时，寻找其他提高汽油辛烷值的化学物质一直是汽油无铅化的研究方向。这也是一个绿色化学中拒用危害品的实例。45二、汽油添加剂的代用品 人们寻找的四乙基铅的代用品，包括含氧有机物，如乙醇（CH3CH2OH）、二甲醚（CH3OCH3）、甲基叔丁基醚（MTBE）、甲基叔戊基醚（TAME）等。其中，MTBE已经进行了规模化生产，并大量使用。作为一种混合醚，MTBE可以用取代反应合成（TAME也类似）。很明显，这些反应的原子利用率都不是100%）。46三、MTBE的合成BAD！事实上，工业上是通过酸催化下甲醇（CH3OH）与异丁烯的反应实现MTBE的制备的，而它正是一个原子利用率为100%的实例。47 尽管MTBE已经投入了规模使用，但在美国有科学家认为MTBE可能对人类具有毒性，甚至目前尚在开发的甲基环戊二烯三羰基锰也被怀疑具有潜在的致癌性。毒性，特别是长期毒性，不是一朝一夕可以发现的。因此，比较安全的乙醇被受到重视，但达到理想效果时其添加量需要达到10%左右，此时不宜称乙醇为添加剂。或许，使用醇类汽油等是解决绿色交通中环境污染和能源危机的根本出路。48案例二：过氧化氢漂白活化剂 木料由大约70%的聚糖（纤维素和半纤维素的混合物，用于造纸）和30%的木质素（作为“胶粘剂”将聚糖纤维粘在一起）组成。造纸时，必须将大部分木质素去掉，否则：制成的纸会产生褐色污点，纸浆中少量木质素的存在会使本来白色的纸逐渐泛黄。木质素可通过化学或机械方法去除。49木质素的结构50 Kraft工艺：木材被切成小片放入氢氧化钠和硫化钠溶液中，促使木质素降解。木质素降解后，木片就失去了原有的坚硬，形成了纸浆。用氢氧化钠和硫化钠处理后，8090%的木质素被分解了。为了制出很白的纸，必须通过漂白工艺除去纸浆中剩下的木质素。除去木质素的一种途径是将纸浆与氯气反应，这种方法虽然可使纸浆漂白，但对环境具有危害的。51木质素与氯气的反应 木质素与氯气在木质素的芳环上发生氯代反应。这些氯取代的有机物是含部分氧的杂烷，如2,3,7,8-四氯-二苯基-对-二氧杂六烷和呋喃衍生物。这些二氧杂烷、呋喃类化合物和其它氯代化合物对人体健康的危害目前尚不清楚。但实验室的动物实验表明这些物质会致癌，引起后代的理解力下降和行为异常，男性睾丸激素水平低下以及神经免疫力下降。特别要指出的是2,3,7,8-四氯-二苯基-对-二氧杂六烷，它是纸浆漂白中产生的最常见和毒性最大的二氧杂烷化合物。52由于二氧杂烷化合物和呋喃的极性小，象其它许多有机氯化合物一样，它们在动物脂肪组织中的溶解度比在水中大，因此，这些化合物进入动物体内后不会排泄掉而是聚集在脂肪组织中，发生生物积聚，使生物体内的有机氯化合物含量大大高于周围环境中的含量。53 其它漂白方法使用完全无氯的漂白剂，如过氧化氢、臭氧、氧气等，这些方法免去了二氧杂烷化合物和其它有机氯化合物的生成，但并未被普遍接受。部分原因是这些方法需要更长的处理时间和较高的温度（能量投入增大）才能除去木质素，同时也不能满足用质量差一些的原材料制造同样质量纸张的要求。因此，目前只有6%的纸浆是用这些方法生产的。54 Carnegie Mellon（卡内基梅隆）大学的特雷斯.科林斯发现的TAML活化剂可使过氧化氢用作漂白剂的效率提高。TAML作为催化剂在氧化、漂白去除木质素过程中促使过氧化氢转化成羟基自由基，因此使过氧化氢的氧化能力增强。TAML活化剂的催化活性可使过氧化氢在较短的时间（从6小时缩短为1小时）内分解相同量的木质素，同时又保持了高选择性，而且，过氧化氢与TAML配合使用时，要求的反应温度相对较低（从120降至50）。55 TAML活化剂使过氧化氢成为一种有选择性和快速的漂白剂，只产生环境友好的副产物水和氧气，避免了氯气漂白工艺中的有毒化合物生成。TAML结构的重要特征是配体的结构特殊，它和铁形成的配合物抗氧化性好，有较长的有效寿命。56TAML的其它用途：TAML还可用于洗衣业，因为它们可防止织物之间的染料迁移，并活化很多漂白剂中的过氧化氢。染料迁移是造成洗衣中用水多的部分原因，因此TAML活化剂的使用可减少洗衣时的用水量。57基于绿色化学理念的其它行动研究-1.节能、减排2.开发新能源3.发展循环经济58596061风吹桨动见牛羊6263蓝藻水中的能源工厂人们发现蓝藻、绿藻等低等植物能利用光合作用来光解水制氢。64探究实验：蓝藻制氢研究通过查阅相关资料，制定了如下实验方案：1.采集蓝藻，在培养箱中培养。2.在有氧和厌氧条件下，测定蓝藻产氢量。3.在不同时间梯度下，测定蓝藻产氢量。4.测试蓝藻制氢驱动燃料电池发电的效果。厌氧条件：对藻液试管冲氩气厌氧条件：对藻液试管冲氩气2 2分钟，排出空气，为光分钟，排出空气，为光合产氢提供厌氧环境。用气相色谱仪测定产氢量。合产氢提供厌氧环境。用气相色谱仪测定产氢量。65探究实验：蓝藻制氢研究DCMU(DCMU(二氯苯基二甲脲二氯苯基二甲脲)，是一，是一种除草剂种除草剂(敌草隆敌草隆)，作为光合作，作为光合作用抑制剂，抑制蓝藻产用抑制剂，抑制蓝藻产OO2 2的能力，的能力，使之更多的产使之更多的产HH2 2 。662010年江苏卷：右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是（）A该系统中只存在3种形式的能量转化B装置Y中负极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-C装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现 化学能与电能间的完全转化6768印刷电路板印刷线路板2012年全球产值约超过620亿美元，年产量巨大。高分子材料和高分子材料和铜箔复合而成铜箔复合而成697071722009年江苏卷：废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中，不符合环境保护理念的是（）A.热裂解形成燃油B.露天焚烧C.作为有机复合建筑材料的原料D.直接填埋73碱溶解金属混合物NaAlO2NaOHCu、FePt、Au沉淀稀硫酸，调pH酸溶解H2SO4浓缩、结晶Al2(SO4)318H2O酸溶解稀硫酸+浓硝酸CuSO4溶液沉淀Pt、Au转化BaCl2浓缩结晶Cu、Pt、Au脱水CuCl2回收利用流程：CuSO45H2OFeSO4溶液溶解稀H2SO474循环经济指以“减量化、再利用、资源化”为原则，以提高资源利用效率为核心，促进资源利用由“资源产品废物”的线性模式向“资源产品废物再生资源”的循环模式转变，以尽可能减少资源消耗和环境成本，实现经济社会可持续发展75提问与解答环节Questionsandanswers76感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边结束语77谢谢聆听THANKYOUFORLISTENING演讲者：XX时间：202X.XX.XX78