綠色化學的研究及進展院系：化學與生物科學學院班級：10-1（雙語）班姓名：齊買克學號：2010070301231綠色化學的研究及進展摘要：綠色化學,又稱為環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學,是當今國際化學科學研究的前沿課題,其目的是將現(xiàn)有化工生產(chǎn)技術路線從“先污染,后治理”改為“從源頭上根除污染”。是利用化學來防止污染的一門科學[1],是一種對環(huán)境友好的化學過程,綠色化學對傳統(tǒng)化學在諸多方面存在著繼承,更存在著巨大的發(fā)展和創(chuàng)新。關鍵詞：綠色化學；環(huán)境無害化學；環(huán)境友好化學；清潔化學綠色化學(GreenChemistry)是20世紀末崛起的一門新興學科,相對于傳統(tǒng)化學,它是未來化學化工發(fā)展的主要方向之一。綠色化學即用化學的技術和方法去避免或減少那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑在生產(chǎn)過程中的使用,同時在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、廢物。綠色化學是當今國際化學學科的研究前沿,是具有明確社會需求和科學目標的新興交叉學科。從科學觀點看,綠色化學是對傳統(tǒng)化學思維方式的更新和發(fā)展;從環(huán)境觀點看,是從源頭上消除污染;從經(jīng)濟觀點看,它合理利用資源和能源,降低生產(chǎn)成本,符合經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求。1國內外研究現(xiàn)狀發(fā)展綠色化學技術的思想首先在歐美國家產(chǎn)生。1984年美國環(huán)保局提出的“廢物最小化”是綠色化學的最初思想。1989年美國環(huán)保局又提出了“污染預防”的概念,是綠色化學思想的初步形成。1990年美聯(lián)邦政府通過了“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策,該法案條文中第一次出現(xiàn)了“綠色化學”一詞。1995年美國政府設立了“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”,從1996年開始,每年對在綠色化學方面做出重要貢獻的化學家和企業(yè)頒獎,獎勵內容包括:(1)變更合成路線獎;(2)改變反應條件獎;(3)設計更安全化學品獎;(4)小企業(yè)獎;(5)學術獎。1998年美國成立綠色化學研究所,專門從事化學工業(yè)綠色化學研究。2000年,美國化學學會出版了第一本綠色化學教科書。在英國,1999年皇家化學會創(chuàng)辦了第一份國際性《綠色化學》雜志,標志著綠色化學成為化學學科的前沿。綠色化學獎于2000年開始頒發(fā),該獎分為3類:一是被稱作“JerwoodSalters”(環(huán)境獎)的年度學術獎,另2項年度獎用于獎勵的含量;提高催化劑的穩(wěn)定性,以延長催化劑的壽命。采用無毒無害的溶劑或不使用溶劑一般與化學制品有關的污染物不僅與原料、產(chǎn)品有關,也與制造過程中使用的溶劑有關。當前廣泛使用的溶劑主要是揮發(fā)性的有機物,其中有些有機物會引起地面臭氧層的形成,有的會引起水源污染,因此,要限制這類物質的使用。采用無毒無害的溶劑代替揮發(fā)性的有機物已成為綠色化學研究的方向。在過去的20年中,研究人員對超臨界流體進行了大量研究,并在諸如臨界現(xiàn)象、溶解度和溶劑團簇等問題上取得了重大進展。水是無毒無害的廉價溶劑,用水作溶劑具有其獨特的優(yōu)越性[5]rieco等研究了在水相中、室溫下的DielsAlder反應,結果發(fā)現(xiàn)水相中的反應比有機溶劑中的反應產(chǎn)率高。超臨界CO2(T=304K,Pc=7.4MPa)作為溶劑的研究,近年來有了很大的進展。超臨界CO2無毒、不可燃、價廉,可使許多反應的速度加快和(或)選擇性提高,因此是一種優(yōu)秀的綠色化學溶劑[6]另外,“離子液體”作為溶劑代替揮發(fā)性的有機物已成為綠色化學的重要研究方向。研制環(huán)境友好產(chǎn)品綠色化學研制環(huán)境友好產(chǎn)品,就是為了消除污染環(huán)境產(chǎn)品的負面影響。Rohmhaas公司成功開發(fā)了一種環(huán)境友好的海洋生物防垢劑,從而獲得美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎項中的設計更安全的化學品獎。Donlar公司由于成功開發(fā)了2個高效工藝合成熱聚天冬氨酸,也獲得了美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎項中的小企業(yè)獎。在環(huán)境友好機動車燃料方面,已逐步推廣使用液化石油氣、壓縮燃氣、甲醇和乙醇等醇類燃料,以及太陽能和氫能等,減少了由汽車尾氣中的一氧化碳以及烴類引發(fā)的臭氧和光化學煙霧等對空氣的污染。此外,保護大氣臭氧層的氟氯烴代用品和防止“白色污染”的生物降解塑料也在使用。2.6物理方法促進化學反應光、電、熱等是引發(fā)和促進有機反應的有效手段,是綠色化學的方向之一。近年來,微波促進化學反應的研究已取得很大進展。利用超聲波的空化作用,可提高許多化學反應的反應速度,改善目的產(chǎn)物的選擇性,改善催化劑的表面形態(tài),提高催化活性組分在載體上的分散性等。2.7計算機輔助的綠色化學設計計算機技術的發(fā)展應用,尤其是分子結構與性能數(shù)據(jù)庫的建立以及分子模擬技術的發(fā)展,使人們在化學分子設計、合成統(tǒng)計、實驗控制與模擬中有了得力的助手和工具,避免了盲目的實驗探索,減少了能源和材料浪費以及由此造成的對環(huán)境的污染,從而按照綠色化學的既定目標,研制并生產(chǎn)出各種化學品。2.8培養(yǎng)綠色化學人才百年大計,教育為本。欲發(fā)展21世紀的綠色化學必須立足于教育,培養(yǎng)出以綠色化學為觀念的化學家和化學工藝等方面的專家。因此,與教育相結合也是綠色化學應注意的一個發(fā)展方向。3研究領域上的繼承和發(fā)展傳統(tǒng)化學的研究囿于對化學過程的闡釋和對物質結構的探究。綠色化學則跳出了這個思維的狹隘的圈子,引導化學工作者去關心環(huán)境、保護環(huán)境、改善環(huán)境。3.1傳統(tǒng)化學的研究領域和目標傳統(tǒng)化學注重對微觀粒子運動的研究,利用熱力學、動力學和物理學等相關學科的最新發(fā)現(xiàn)和手段,從分子和原子的水平去研究化學過程、物質結構、物質轉化的條件。它也進行宏觀探索--研究物質的理化性質、結構與性質的關系等[3]。如在Ａ->Ｂ這樣一個化學轉化過程中,Ａ是始態(tài),Ｂ是終態(tài)。當物質Ａ向物質Ｂ轉化的各種條件、中間態(tài)已被研究透徹后,一旦該反應過程在生產(chǎn)中和經(jīng)濟上可行,傳統(tǒng)化學的任務也就完成了。傳統(tǒng)化學實際上要么是"為生產(chǎn)而化學",要么是"為化學(研究)而化學",很少甚至沒有"為環(huán)境而化學"?？梢妭鹘y(tǒng)化學的思路是直線型,缺少系統(tǒng)地對環(huán)境、社會、人類發(fā)展的全面考慮。3.2綠色化學的研究領域和目標從微觀到宏觀,微觀、宏觀相結合解決問題是綠色化學的思維特點。綠色化學除了研究微觀粒子運動變化的規(guī)律外,更看重其對宏觀過程和環(huán)境的影響。它把生產(chǎn)過程放到一個與其緊密相關的局部環(huán)境乃至全球中去,構成一個物質流的完整而封閉的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng),從工業(yè)代謝、產(chǎn)品的全生命周期評價、區(qū)域產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)建設三個方面著手研究,試圖實現(xiàn)物質和能量的循環(huán)利用和工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。因此,在綠色化學中,研究Ａ->Ｂ這個化學過程的實現(xiàn)途徑還僅僅是研究的開始;Ａ->Ｂ只是化工過程的始態(tài),終態(tài)是Ｂ被利用后回到環(huán)境的消納過程以及重新回到可為下一個生產(chǎn)周期利用的Ａ的過程。因此綠色化學的使命決定了它必須將化學品的生產(chǎn)置于封閉體系中去,研究如何利用可更新的原料和可再生的能源,生產(chǎn)出對環(huán)境最友好、生產(chǎn)過程最清潔、產(chǎn)品最容易回歸自然的產(chǎn)品[4]。綠色催化、超臨界流體、生物化學工程、輻射加工、等離子體等綠色技術在這樣的思維方式的指引下,已呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢頭。4我國綠色化學的活動近年來,我國在綠色化學方面的活動也逐漸活躍.1995年中國科學院化學部確定了《綠色化學與技術》的院士咨詢課題;1996年召開了“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學與技術”研討會,并出版了《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》;1997年國家自然科學基金委員與中國石油化工集團公司聯(lián)合立項資助了“九五”重大基礎研究項目“環(huán)境友好石油化工催化化學與化學反應工程”,中國科技大學綠色科技與開發(fā)中心在該校舉行了專題討論會.并出版了“當前綠色科技中的一些重大問題”的論文集,香山科學會議以“可持續(xù)發(fā)展問題對科學的挑戰(zhàn)一一綠色科學”為主題召開了第72次學術討論會;1998年在合肥舉辦了第一屆國際綠色化學高級研討會;《化學進展》雜志出版了“綠色化學與技術”專輯,四川聯(lián)合大學也成立了綠色化學與技術研究中心.上述活動表明我國也非常重視綠色化學活動的發(fā)展.并正在積極地投入到全球的綠色化學活動中。5傳統(tǒng)化學與綠色化學在對待能量的態(tài)度上的區(qū)別傳統(tǒng)化學家在開發(fā)一個反應或合成過程后,往往要對其優(yōu)化,但考慮的往往是如何提高產(chǎn)率,而經(jīng)常忽略了能量的問題。通常他們將能量問題留給過程工程師們去考慮。而化學在將物質轉換成能量以及將已存在的能量轉換成可用的形式上起著主要作用。工業(yè)化國家消耗了大量的能源,而在工業(yè)化國家,化學工業(yè)消耗了很大部分的能量,是耗能最大的工業(yè)之一。綠色化學從節(jié)約資源、減少污染、實現(xiàn)工業(yè)的持續(xù)發(fā)展的高度,對能量問題給予了極大的重視。這是因為要實現(xiàn)物質流的閉路循環(huán),必須充分利用太陽能、水力、水熱、風能、地熱能等可再生能源,少用煤,石油,天然氣等不可再生能源;生物質的開發(fā)和利用除為人類找到一種新的可再生能源外,還將對ＣＯ2減排、溫室效應降低、減少化工過程加氧和減少對石油等不可再生能源的依賴做出巨大貢獻。利用超強酸/堿固體催化劑、雜多酸催化劑、夾層催化劑、仿酶催化劑等新型綠色催化技術,也將節(jié)約大量用于化工過程升溫的能源,并且極大地減少了副反應的發(fā)生和污染物的產(chǎn)生,綠色催化劑已經(jīng)成為綠色化學的一大研究方向。結束語隨著全球性環(huán)境污染問題的日益加劇和能源、資源急劇減少,公眾環(huán)境意識逐步提高,綠色化學必將成為21世紀的主題,對整個工業(yè)而言,研究綠色化學,推行綠色化學是提高效益、節(jié)約資源和能源、改善環(huán)境、保持可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略措施。綠色化學必將給我們帶來一場全新的產(chǎn)業(yè)革命。綠色化學是伴隨人們對于日益惡化的環(huán)境狀況和人類自身健康的日益關注而產(chǎn)生的。當人類生存的環(huán)境面臨一次又一次的自然災害時,當人們不得不一次又一次地吞下物質文明高速發(fā)展種下的苦果時,綠色化學的興起和蓬勃發(fā)展,終于使人類看到了自救的希望。綠色化學不是傳統(tǒng)化學的分支,也不是在傳統(tǒng)化學基礎上簡單地拔高和提升,而是更高層次的科學,是一種哲學思想,它需要物理學及其它自然科學、社會學、倫理學、經(jīng)濟學等諸多學科的聯(lián)合支撐,是一門綜合性極強的新興學科。在對環(huán)境問題高度重視的今天,綠色化學必將為人類的繁榮作出不可磨滅的貢獻。參考文獻[1]仲崇立.綠色化學導論.北京:化學工業(yè)出版社,2000:1～3.[2]閔恩澤,陳家鏞等.綠色化學與技術———推進化工生產(chǎn)