第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

第三節(jié)

環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)

第一課時(shí)環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)人類和其他生物生存的生物圈與大氣圈、水圈和巖石圈不斷進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換，共同構(gòu)成了地球生態(tài)系統(tǒng)。習(xí)近平總書記在黨的二十大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)：“深入推進(jìn)中央生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察。”黨的二十大報(bào)告提出，深入推進(jìn)環(huán)境污染防治。堅(jiān)持精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污，持續(xù)深入打好藍(lán)天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)。主要指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染污水排放亂扔垃圾工廠排放濃煙環(huán)境問題三廢廢氣廢水廢渣1．環(huán)境監(jiān)測(cè)：對(duì)污染物的存在形態(tài)、含量等進(jìn)行分析和鑒定，提供可靠的分析數(shù)據(jù)。2．化學(xué)與“三廢”污染一、化學(xué)與環(huán)境保護(hù)1．環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用

而造成的

破壞，以及

和

所造成的環(huán)境污染。根治污染的最有效途徑是控制

。2．“三廢”污染“三廢”主要指

、

和

。（1）大氣污染物主要來自

和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的

及其攜帶的

；會(huì)在一定天氣條件下會(huì)造成

、

、光化學(xué)煙霧。自然資源生態(tài)環(huán)境工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人類生活污染源廢氣廢液廢渣化石燃料燃燒廢氣顆粒物酸雨霧霾大氣污染①污染物主要來源：除了自然因素外，大氣污染物主要來自化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。②次生污染物的形成污水處理常用的污水處理方法：污水處理的常用化學(xué)方法：物理法生物法化學(xué)法中和法氧化還原法沉淀法二級(jí)處理采用生物方法（又稱微生物法）及某些化學(xué)方法，除去水中的可降解有機(jī)物等污染物，可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級(jí)處理采用化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法和反滲透法等對(duì)污水進(jìn)行深度處理和凈化。處理后可用于綠化和景觀用水。污水處理級(jí)別一級(jí)處理一般采用物理方法，用格柵間，沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。處理后不能排放，一般作為預(yù)處理。污水的一般處理過程深度處理達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的水二次沉淀池曝氣池初次沉淀池曝氣沉淀池格柵間未經(jīng)處理的污水⑴絮凝劑：有時(shí)又稱為混凝劑，可作為強(qiáng)化固液分離的手段，用于初沉池、二沉池、浮選池及三級(jí)處理或深度處理等工藝環(huán)節(jié)。⑵助凝劑：輔助絮凝劑發(fā)揮作用，加強(qiáng)混凝效果。⑶調(diào)理劑：又稱為脫水劑，用于對(duì)脫水前剩余污泥的調(diào)理，其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。⑷破乳劑：有時(shí)也稱脫穩(wěn)劑，主要用于對(duì)含有乳化油的含油廢水氣浮前的預(yù)處理，其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。污水處理劑⑸消泡劑：主要用于消除曝氣或攪拌過程中出現(xiàn)的大量泡沫。⑹pH調(diào)整劑：用于將酸性廢水和堿性廢水的pH值調(diào)整為中性。⑺氧化還原劑：用于含有氧化性物質(zhì)或還原性物質(zhì)的工業(yè)廢水的處理。⑻消毒劑：用于在廢水處理后排放或回用前的消毒處理。（2）工業(yè)生產(chǎn)中的廢水往往含有復(fù)雜的成分，任意排放會(huì)導(dǎo)致土壤、

的污染，需要經(jīng)過多步處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；常用方法有

、

和生物法。（3）工業(yè)廢渣和生活垃圾等固體廢棄物的處理應(yīng)遵循

、

和資源化的原則，達(dá)到

和

這兩個(gè)重要目的。水體物理法化學(xué)法無害化減量化減少環(huán)境污染資源回收利用含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)。工業(yè)上常利用它們與一些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)加以控制、消除和回收利用。請(qǐng)舉例說明這些方法所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)類型。含硫物質(zhì)一般用石灰石-石膏法脫硫：SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O非氧化還原反應(yīng)；2CaSO3+O2==CaSO4氧化還原反應(yīng)。汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化原理：2CO+2NO=====2CO2+N2氧化還原反應(yīng)催化劑SO2+2NH3+H2O===

(NH4)2SO3綠色化學(xué)（1）綠色化學(xué)的含義：綠色化學(xué)的目的在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物。①從科學(xué)觀點(diǎn)看，它是化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新。②從環(huán)境觀點(diǎn)看，它強(qiáng)調(diào)從源頭上消除污染。③從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，它提倡合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本。（2）綠色化學(xué)的核心：利用化學(xué)原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，即預(yù)防污染優(yōu)于治理污染。（3）原子經(jīng)濟(jì)：按照綠色化學(xué)的原則，最理想的原子經(jīng)濟(jì)就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，這時(shí)原子利用率為100%。綠色化學(xué)1．綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)原理從

上

和

工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。2．最理想的“原子經(jīng)濟(jì)”就是反應(yīng)物的原子

為期望的最終產(chǎn)物，這時(shí)原子利用率（即期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比）為

。源頭減少消除全部轉(zhuǎn)化100%原子利用率=期望產(chǎn)物的總質(zhì)量生成物的總質(zhì)量×100%產(chǎn)率是指的是某種生成物的實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。綠色化學(xué)

——原子級(jí)的可持續(xù)發(fā)展以乙烯制環(huán)氧乙烷，有兩種方法方法一：CH2=CH2＋Cl2＋H2O→ClCH2CH2OH+HCl2ClCH2CH2OH＋Ca(OH)2

→

＋CaCl2＋2H2O總反應(yīng)為：CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→

＋CaCl2＋H2O方法二：2CH2=CH2＋O2Ag根據(jù)原子利用率公式計(jì)算，第一種原子利用率=第二種方法只有一種生成物，所以原子利用率為100%44▁×100%=25.4%173原子利用率100%的有化合反應(yīng)，加成反應(yīng)，加聚反應(yīng)。試從反應(yīng)物、產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的影響，生產(chǎn)工藝，原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)，催化劑選擇性等角度分析兩方法的優(yōu)劣。方法一：反應(yīng)物Cl2和Ca(OH)2對(duì)環(huán)境及設(shè)備有很大的污染性和腐蝕性，生產(chǎn)工藝分二步，產(chǎn)率和原子利用率低，成本高，反應(yīng)的選擇性低，產(chǎn)物中有大量的非期望物質(zhì)。方法二：反應(yīng)物中O2無毒無污染、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，原子利用率為100%，催化劑選擇性高、產(chǎn)率高、成本低，因此方法二更優(yōu)。六大環(huán)境問題環(huán)境問題主要污染物主要危害溫室效應(yīng)CO2造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小等

CO2不為大氣污染物酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等臭氧層破壞氟氯代烷、NOx到達(dá)地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康及生態(tài)環(huán)境帶來多方面危害PM2.5顆粒物污染空氣，形成霧霾天氣，增加交通事故，危害人體健康光化學(xué)煙霧碳?xì)浠衔铩Ox刺激人體器官，特別是人的呼吸系統(tǒng)，使人生病甚至死亡白色污染廢棄塑料制品①在土壤中影響農(nóng)作物吸收水分和養(yǎng)分，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)②混入生活垃圾中難處理、難回收③易被動(dòng)物當(dāng)作食物吞入，導(dǎo)致動(dòng)物死亡赤潮和水華廢水中含氮、磷元素的營養(yǎng)物質(zhì)使水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致水中藻類瘋長(zhǎng)，消耗水中溶解的氧，使水體變得渾濁、水質(zhì)惡化知識(shí)總結(jié)隨堂練習(xí)1．“綠水青山就是金山銀山”。下列做法不利于保護(hù)環(huán)境的是（

）A．推廣使用電動(dòng)汽車等低碳交通工具B．推廣垃圾分類，電子設(shè)備以舊換新C．用生物方法脫除生活污水中的氮和磷D．加大鉛酸蓄電池、含汞鋅錳等電池的生產(chǎn)D2．下列有關(guān)環(huán)境問題的說法正確的是（

）A．燃煤中加入適量石灰石，可減少廢氣中SO2的量B．臭氧的體積分?jǐn)?shù)超過10－4%的空氣有利于人體健康C．pH在5.6～7.0之間的降水通常稱為酸雨D．含磷合成洗滌劑易于被細(xì)菌分解，故不會(huì)導(dǎo)致水體污染A3．下列反應(yīng)最符合綠色化學(xué)原子經(jīng)濟(jì)性要求的是（

）A．乙烯聚合為聚乙烯高分子材料B．甲烷與氯氣制備一氯甲烷C．以銅和濃硝酸為原料生產(chǎn)硝酸銅D．用SiO2制備高純硅A4．