淺談綠色化學(xué)28706編纂doc

1、淺談綠色化學(xué)王學(xué)軍(環(huán)境學(xué)院,F0716101班,學(xué)號5071619022)摘要:本文介紹了綠色化學(xué)的概念,進(jìn)而論述了綠色化學(xué)的重要性,另外從加強(qiáng)綠色化學(xué)理念在教育中滲透及在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用兩方面闡述了如何推廣綠色化學(xué),并舉例介紹了綠色化學(xué)在皮革生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用關(guān)鍵詞;綠色化學(xué),重要性,教育,應(yīng)用Elementary Introduction of Green ChemistryWANG Xue-junAbstract:This paper introduces the conception of Green Chemistry, then discusses the importance

2、of Green Chemistry, and on the other hand, expounds how to extend Green Chemistry from two sides, which are strengthen the filter during education and the application in industry and agriculture, and at the same time makes examples for the use of Green Chemistry in leather industry and agriculture.K

3、ey words:Green Chemistry, importance, education, application.引言:人口在增長,人類對糧食農(nóng)作物生活用品的需要也在不斷的增長糧食農(nóng)作物和生活用品的生產(chǎn)都直接或間接依賴于化學(xué),而當(dāng)前自然界的環(huán)境問題正日趨嚴(yán)重,為了解決這一問題,新的方法被提出來,綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生1.綠色化學(xué)概述1.1綠色化學(xué)的定義綠色化學(xué)(Green Chemistry)又稱環(huán)境友好化學(xué) (Environmentally Friendly Chemistry)按照美國 綠色化學(xué) (<<Green Chemistry>>)雜志的定義,綠色化學(xué)是指在

4、制造和應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)品時有效利用原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑與溶劑;在化學(xué)反應(yīng)過程中以“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則,即在制備新物質(zhì)的過程中充分利用每種原料原子,實(shí)現(xiàn)“零排放”,既充分利用資源,又不產(chǎn)生污染,建立環(huán)境友好的工藝,使化學(xué)工業(yè)得以可持續(xù)發(fā)展1996聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署對綠色化學(xué)進(jìn)行了新的定義:“用化學(xué)技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康或環(huán)境有害的原料產(chǎn)物副產(chǎn)物溶劑和試劑的生產(chǎn)和應(yīng)用”不管是哪一種定義,總之,綠色化學(xué)研究的目標(biāo)就是從節(jié)約資源和防止污染的觀點(diǎn)來重新審視和改革傳統(tǒng)化學(xué),運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的原理和方法從源頭上減少或消除化學(xué)工業(yè)對環(huán)境的污染,從根本上實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的“綠色化”,

5、達(dá)到環(huán)境經(jīng)濟(jì)和社會等三方面的和諧發(fā)展它的全新觀念使我們對環(huán)境的治理從治標(biāo)轉(zhuǎn)向治本現(xiàn)將專業(yè)人士提出的關(guān)于綠色化學(xué)的l2條原則1以及5R原理2列出如下,以對綠色化學(xué)的概念有一個進(jìn)一步的了解1.2綠色化學(xué)的十二條原則(1)廢物產(chǎn)生最小化;(2)原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)最大化;(3)有毒有害物質(zhì)用量最小化;(4)有效產(chǎn)品P毒性物質(zhì)比率最大化;(5)溶劑和其他助劑輔料用量最小化;(6)可再生回收資源的利用最大化;(7)低能耗;(8)盡力避免毒副反應(yīng)的產(chǎn)生;(9)選用理想的催化劑;(10)產(chǎn)物對環(huán)境無害;(11)有害物質(zhì)生產(chǎn)中預(yù)防性檢控措施;(12)選用具有最小危害性的原料和中間體1.3綠色化學(xué)的5R原理(1)減量:

6、減少試劑的用量;(2)減廢:減少廢產(chǎn)物的生成;(3)回收:回收用過的試劑;(4)再生:重新使用用過的試劑;(5)拒用:拒絕使用有毒的物質(zhì)2.綠色化學(xué)的重要性我們以農(nóng)作物生產(chǎn)中為例來說明綠色化學(xué)的重要性.3在農(nóng)作物的生產(chǎn)中,為了增產(chǎn),我們希望能夠通過施用農(nóng)藥除去毀壞莊稼的害蟲,通過施用化肥使農(nóng)作物豐收但是這是一把雙刃劍,它的危害有:第一,持續(xù)地用這些化學(xué)試劑,會在生物體內(nèi)積累致癌物誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生突變的物質(zhì)通過一些生物進(jìn)入整個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),進(jìn)而最終進(jìn)入消費(fèi)者體內(nèi)第二,基因遺傳使害蟲具備抗藥性,而且藥劑往往會對不屬預(yù)定目標(biāo)的種類造成傷害,這些都暗示著,現(xiàn)在的藥劑對害蟲不會有很長時間的效力非洲報道

7、有些試劑有效期還不足5年第三,一些訓(xùn)練不足的人使用人造化學(xué)試劑和殺蟲劑甚至對其健康造成嚴(yán)重的危害世界衛(wèi)生組織估計每年三百萬人急性藥劑中毒,由于中毒死亡的人數(shù)從原來的30萬一直在增加第四,在生產(chǎn)藥劑和使用它們的區(qū)域,往往引起許多環(huán)境問題在最近這些年里,迫于競爭壓力,有很多發(fā)達(dá)國家的廠家把生產(chǎn)基本化學(xué)試劑漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)特殊試劑和一些高利潤的產(chǎn)品與此同時,發(fā)展中國家的國內(nèi)產(chǎn)業(yè)卻增長其生產(chǎn)殺蟲劑等農(nóng)業(yè)化學(xué)試劑,還有其他的基礎(chǔ)的化學(xué)試劑經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織報道說,生產(chǎn)化學(xué)試劑已經(jīng)從對環(huán)境標(biāo)志要求嚴(yán)格的發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)移到相對松的發(fā)展中國家最后,廢棄的殺蟲劑的聚集造成了對環(huán)境的不可摹狀的災(zāi)難雖然有很多殺蟲劑已經(jīng)被

8、嚴(yán)令禁止,但對于殘留的化學(xué)試劑人們卻沒有有效措施聯(lián)合國糧食農(nóng)業(yè)組織預(yù)計至少有10萬噸廢棄的試劑未能得到處理在發(fā)展中國家,其中非洲國家23萬噸;例如摩洛哥有3千噸,包含127種類型最多被廢棄掉的是有機(jī)氯殺蟲劑,像DDT,狄氏劑(氧橋氯甲橋萘,化合物497)等一場國際性的戰(zhàn)斗銷毀(處理)這些化學(xué)試劑正在進(jìn)行,但成本是令人驚愕的聯(lián)合國糧食農(nóng)業(yè)組織預(yù)計這將會花35004000美元來徹底處理非洲的1噸殺蟲劑,遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超出了當(dāng)初生產(chǎn)的成本鑒于上述原因,對于世界化學(xué),生物,農(nóng)業(yè)來講都是一個嚴(yán)峻的考驗(yàn)我們要探求新的更有效的解決方法,這就是,為什么綠色化學(xué)很重要的一個原因它提供了工具來保護(hù)我們的環(huán)境質(zhì)量,在面對當(dāng)

9、前對農(nóng)業(yè)產(chǎn)量要求日益增大的情況下,綠色化學(xué)正起著越來越重要的作用3.怎樣推廣綠色化學(xué)3.1綠色化學(xué)在教育中的滲透3.1.1編寫有關(guān)綠色化學(xué)的教材4教材是教學(xué)的基礎(chǔ)與前提,編寫優(yōu)秀的教材對于教學(xué)影響深刻在教材中,應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念,以綠色化學(xué)原理知識為基礎(chǔ),以綠色化學(xué)為主線,以學(xué)科交叉融合為前提構(gòu)建新的教材體系,充分體現(xiàn)前沿性前瞻性創(chuàng)新性和發(fā)展性53.1.2培養(yǎng)高素質(zhì)的師資力量高素質(zhì)的教師是培養(yǎng)造就高素質(zhì)學(xué)生的根本保證綠色化學(xué)是化學(xué)與環(huán)境科學(xué)生物科學(xué)物理科學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物因此,化學(xué)教學(xué)工作者不僅要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的理論知識,掌握綠色化學(xué)技術(shù),了解其最新研究成果和發(fā)展動態(tài),學(xué)習(xí)與之相關(guān)

10、的學(xué)科知識,還必須具有扎實(shí)寬厚的化學(xué)基礎(chǔ)知識理論和技能這樣,綠色化學(xué)的理論與實(shí)踐才能更加有機(jī)的結(jié)合起來3.1.3綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)6綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)的思想下,用預(yù)防化學(xué)污染的新思想和新技術(shù),對常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而形成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法7開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的途徑可分為:(1)精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,嚴(yán)格控制反應(yīng)條件;(2)開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)及半微量化學(xué)實(shí)驗(yàn);(3)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,降低污染指標(biāo);(4)巧妙編排實(shí)驗(yàn)次序,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的再利用;(5)實(shí)驗(yàn)過程中注重廢液的收集;(6)運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù),減小化學(xué)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境危害通過這一系列的步驟,基本能達(dá)到綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求,這樣可有效減少實(shí)驗(yàn)室向環(huán)境中污染物的排放3.

11、2 綠色化學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用舉例3.2.1綠色化學(xué)在皮革工業(yè)中的應(yīng)用綠色化學(xué)要求從化工生產(chǎn)的原料階段就要考慮是否會對生態(tài)和資源造成污染和消耗皮革生產(chǎn)的主要原料生皮來源于動物,是一種生物質(zhì)原材料從這一點(diǎn)上來說,制革業(yè)的原料是一種可再生資源,符合綠色化學(xué)中對于原料可再生的要求但是由于皮革加工過程中需添加多種無機(jī)有機(jī)試劑,因此產(chǎn)生的廢棄物,污染物較多,給環(huán)境造成了沉重的CODBOD固體懸浮物硫化物固體廢棄物等污染,同時也是對資源的一種巨大浪費(fèi)所以,在皮革的生產(chǎn)過程中,應(yīng)當(dāng)努力做到以下幾點(diǎn):第一,改變傳統(tǒng)的工藝路線,采用低污染少消耗的清潔化制革技術(shù);第二,更新或取代對環(huán)境有毒有害的皮革化學(xué)品;第三,加快

12、固體廢棄物,如皮革屑毛發(fā)等再生利用的研究,使資源得到充分利用下面我們具體來介紹幾點(diǎn)綠色化學(xué)在皮革工業(yè)中的應(yīng)用3.2.1.1制革廢液的循環(huán)使用制革過程產(chǎn)生的廢液是Cr3+和S2-的主要來源將廢液循環(huán)利用是消除污染,節(jié)約水資源的有效途徑王平義8等將鉻鞣廢液回用于需要鉻鹽的復(fù)鞣染色加油工序,將鉻完全耗盡在生產(chǎn)過程中,實(shí)現(xiàn)了無廢鉻排放的清潔制革3.2.1.2高吸收鉻鞣鉻鞣是皮革生產(chǎn)中主要使用的鞣制方法,但在當(dāng)前的鉻鞣過程中,鉻的吸收率都難以超過90% ,因此含鉻廢液的排放給環(huán)境造成了極大的壓力,同時也是對鉻資源的浪費(fèi)減少鞣制過程中鉻排放的一個解決方法就是采用高吸收鉻鞣工藝王鴻儒9等制備的惡唑烷酸鞣劑M

13、OCA(5一甲基一4一惡唑烷酸鹽)用于兩步法鉻鞣,經(jīng)檢測,皮革對鉻的吸收率可達(dá)98% 圖1 5-甲基一4惡唑烷酸鹽(MOCA)3.2.1.3無鉻鞣清潔技術(shù)THP鹽(Tetrakis Hydroxymethyl Phosphonium Sah,四羥甲基季鱗鹽)本身具有阻燃?xì)⒕栏椭镜刃阅?可以在鞣制的同時賦予皮革更多的功能性,被認(rèn)為是一種極具前途的有機(jī)鞣劑蔣嵐10等利用丙烯酸樹脂和THP鹽結(jié)合鞣制,得到皮革的收縮溫度可達(dá)到85 圖2 THP鹽結(jié)構(gòu)示意圖3.2.1.4其他清潔化技術(shù)脫毛也是皮革生產(chǎn)中污染排放的主要來源之一J.Friedrich11 研究了由小孢根毛束霉產(chǎn)生的一種真菌角蛋白酶對豬

14、表皮層的降解作用實(shí)驗(yàn)表明,這種酶在對真皮層沒有影響的情況下能夠水解皮表層的角質(zhì)層,同時也將毛根的皮鞘水解,從而實(shí)現(xiàn)脫毛皮革的加工過程需要在不同的酸堿條件下進(jìn)行,要求反應(yīng)條件變化較大,這就直接導(dǎo)致了工序的繁瑣,大量無機(jī)有機(jī)試劑的反復(fù)加人和排放Palanisamy Thanikaivelan 12等人用生物酶和生物催化劑處理原皮,在pH=8時將脫毛去肉與解纖一同完成,其后采用不浸酸高吸收鉻鞣法鞣制所得皮革與傳統(tǒng)方法相比,在性能與手感上都基本相似,并且皮革的柔軟度可控最終排放減少COD80% ,固體總廢物85% ,鉻80% 3.2.2綠色化學(xué)在農(nóng)業(yè)中上的運(yùn)用3在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,為了減少對環(huán)境的污染物排放

15、,可以運(yùn)用綠色化學(xué)新理念,下面我們簡單地介紹幾個在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用綠色化學(xué)的例子3.2.2.1信息素在化學(xué)合成時代到來之前,自然進(jìn)化出許多植物自身保護(hù)的機(jī)制一種控制害蟲的方法就是用人造的信息素來干擾目標(biāo)害蟲的生理周期信息素恰就是對付害蟲的好方法而且無毒但是由于需要高純度使得造價很高為了既提高產(chǎn)量又減少消費(fèi),道格拉斯大學(xué)發(fā)明了一種以生物觸酶為基礎(chǔ)的方法這種過程用分子的遺傳學(xué)來建造重組細(xì)胞酵母來生產(chǎn)用催化特殊的信息素媒介地方法,以便宜的脂肪酸為原料,在很大程度上降低了成本模仿天然物質(zhì)的殺蟲劑Rohm和Haas發(fā)明了一套新的殺昆蟲的化合物這種殺蟲劑模仿天然的荷爾蒙,可以使昆蟲開始蛻皮而這個時候,昆蟲不

16、再進(jìn)食,于是由于脫水和饑餓而死去但這種生理學(xué)上的行為只針對毛蟲蛻皮再沒有第二種動物,哺乳類,鳥類水棲類會受影響食肉的益蟲不受影響而且,工人的健康受到了保證,不再會有致癌物,誘導(dǎo)突變物等等存在另一種主要的類似殺蟲劑作用的方法是azadirachtin這種植物學(xué)的兌付蟲子的生長調(diào)整者,是從一種谷粒中提取的,可以使昆蟲蛻皮受到蛻化素的干擾很多昆蟲都會受到影響,包括蚜蟲,粘蟲,和一系列雙翅雷德和鱗翅類的害蟲3.2.2.3盡量用較少的氮肥NH3是肥料中N元素的主要提供者,尿素里N的含量最多作為N的固態(tài)化合物,而且和其他化肥,像(NH3)2HPO4,KCl混合,它有很多良好的特性然而尿素很容易分解出里面的

17、氨,要丟掉30%為了挽回銨的流失,IMC-Agrico Co發(fā)明了AGROTAIN,其中有n個丁基-對硫磷一旦尿素被使用,NPBT作為尿素酶抑制者,減慢尿素的水解,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約另一種綠色化學(xué)方法是少量傳入TPA來增加植物對營養(yǎng)和肥料的吸收,減少化學(xué)物質(zhì)的使用這樣就可以提高產(chǎn)量而不損害生態(tài)TPA能被生物分解,而且毒性比PAC更小TPA也被用作去垢劑等等3.2.2.4生物工藝學(xué)的應(yīng)用有人合成了一種由微生物引起的殺蟲劑,在其中微生物是活躍因素由微生物引起的殺蟲劑是通過它們的特殊的對昆蟲的作用而識別的這種工藝起源于植物合成一體的殺蟲劑,植物被誘導(dǎo)產(chǎn)生出自己的殺蟲的化合物,用附加的起源材料細(xì)菌產(chǎn)生出蛋白

18、質(zhì)通過破壞目標(biāo)的消化系統(tǒng)而殺死害蟲這種工藝已經(jīng)被廣泛的推行了基因遺傳方法的應(yīng)用生物科學(xué)有限公司研發(fā)了一種全新的植物蛋白在40種植物上作的實(shí)驗(yàn)指出這種植物蛋白對一系列真菌的,濾過性病毒的,細(xì)菌的疾病的有效的抵抗這些種類產(chǎn)量增加了10%20%,而且不用使用傳統(tǒng)的化學(xué)試劑徹底的減少了化學(xué)試劑的使用和工人們的暴露另外,這些植物蛋白可以促進(jìn)營養(yǎng)的吸收,光合作用,根系發(fā)展,而且它是在以水為基礎(chǔ)的發(fā)酵反應(yīng)上形成的,沒有其他任何化學(xué)物質(zhì)的參與,也沒有任何化學(xué)廢棄物的產(chǎn)生4.總結(jié)在環(huán)境問題日益凸顯資源日益緊缺的今天,綠色化學(xué)正顯示出越來越蓬勃的生命力,我們有理由相信:在未來,綠色化學(xué)將在生產(chǎn)生活中將發(fā)揮更多的作

19、用參考文獻(xiàn): 1 Amstas P T,Warner J G.Green Chemistry:Theory and PracticeM.oxford:oxford Univ Press,1998.2 陳彥玲,唐艷茹,蔡艷. 綠色化學(xué)的理念在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透J. 長春師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 第26卷第6期:140-143.3 DENNIS L. HJERESEN,RANGEL GONZALES. Can green chemistry promote sustainable agricultureJ. March 1, 2002 / Volume 36, Issue 5 / pp 102 A107 A.4 葛霆,劉薇.中國公眾理解科學(xué)J.科學(xué)研究,1995(1):14.5 舒代寧.可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境教育J.四川環(huán)境,2001(2):6466.6 高 濤. 綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討J. 綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討, 第27卷第6期:77-79.7 陳明凱.綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革新課題J.甘肅高師學(xué)報,2001,(5):9192.8 王平義,李書平.功能皮革化學(xué)品與無廢