绿色化学

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绿色化学是一门新兴的化学分支,以“原子经济性”为原则,研究如何在产生目的产物的过程中充分利用原料及能源,减少有害物质的释放。绿色化学旨在将反应的效率达到最高,损耗降到最少,对环境的伤害降到最低,从源头到最终产物的过程中减少废物的产生,降低对环境污染或冲击等不利影响。

绿色化学12条原则[编辑]

Paul Anastas和John C Warner提出绿色化学的12项原则:

  1. 防止废物:设计化学合成方法防止废物的产生,从而无需进行废物的处理。
  2. 设计更安全的化合物和产物:设计更有效,而且低毒或无毒的化合物。
  3. 降低化学合成方法的危险性:降低或消除生成产物的合成方法对人类环境毒性
  4. 使用可再生的原料:使用可再生的原料而非消耗型原料;可再生的原料 一般来源于农产品或是其他过程产生的废物;消耗型原料一般来源于,石油天然气矿物等。
  5. 使用催化剂而非当量试剂:通过催化反应将废物的量降到最低。催化剂是指少量而可以多次催化反应进行的试剂,而当量试剂一般过量且只能反应一次。
  6. 避免化合物的衍生物:避免使用保护基或其他暂时的修饰,衍生物的产生将使用额外的试剂,并产生废物。
  7. 使原子经济最大化:最大比例的利用起始反应物的原子。
  8. 使用更安全的溶剂和反应条件:避免使用溶剂,混合物分离试剂,和其他的辅助化合物。如果必须使用这些化合物,选择无害的物质。如果需要使用溶剂,尽量选择水。
  9. 提高能源效率:可能的话,在常温常压下进行反应。
  10. 设计可降解的产物:产物在使用后,应可降解,而不会在环境累积。
  11. 全程分析并防止污染:在生产过程中进行全程监控,以减少或消除副产物的生成。
  12. 使事故的可能性降到最低:设计化合物及其状态(固态液态气态),以降低爆炸,火灾,泄漏发生的可能性。

原子经济性[编辑]

在过去化工生产所用的公式为:

产率或收率(%) =(目前产品的质量/理论上原料变成目的产品所应得的产品质量)× 100%

现在化工生产所用的公式为:

原子经济性或原子利用率(%) =(被利用原子质量/反应中所使用全部反应物分子的质量)× 100%

提高原子经济性的主要方式有三种:

  • 开发新催化材料
  • 寻找新反应加工途径
  • 采用新合成原料

绿色化学的发展方向[编辑]

2011年,梁碧峯所编著的《绿色化学概论》指出,绿色化学的发展方向有如下数点:[1]

  1. 在原子经济性和可程序发展的基础上研究对环境无害的新的化学反应过程。
  2. 改良传统化学反应过程至绿色化学反应过程,解决污染问题。
  3. 开发纯净能源及去除有害物等技术。
  4. 资源的再生、回收与循环的再利用的技术研究。
  5. 在一切可能的绿色化学反应中,遵循绿色化学的12项原则。

2005年,野依良治(Ryoji Noyori)指出绿色化学中三个重大的发展:使用超临界二氧化碳作为绿色溶剂;水相过氧化氢的清洁氧化反应;在不对称合成中使用氢气[2]

参见[编辑]


参考文献[编辑]

  • ^ . Pursuing practical elegance in chemical synthesis Ryoji Noyori Chemical Communications, 2005, (14), 1807 - 1811 Abstract
  • 闵恩泽、吴魏编著. 《绿色化学与化工》. 五南出版. 2003年2月. ISBN 957-11-3191-1. 
  • 梁碧峯编著. 《绿色化学概论》. 高力出版. 2011年11月. ISBN 978-986-412-842-6. 

外部链接[编辑]