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1、绿色化学与科技发展绿色化学与科技发展王王 星星 敏敏 讲讲 师师（3学时）1内容提要一、环境治理的历史回顾一、环境治理的历史回顾二、绿色化学二、绿色化学 绿色化学发展简史绿色化学发展简史 各国政府推动绿色化学的措施各国政府推动绿色化学的措施 绿色化学的绿色化学的1212条原则条原则 绿色化学研究的典型原理及其效果绿色化学研究的典型原理及其效果三、中国三、中国2121世纪的绿色科技发展世纪的绿色科技发展 绿色科技的含义及其发展绿色科技的含义及其发展 环保事业对绿色科技的需求环保事业对绿色科技的需求 绿色化学成果举例绿色化学成果举例四、前景和展望四、前景和展望2 20世纪世纪4050年代年代 稀释
2、废物稀释废物 20世纪世纪6070年代年代 废物后处理废物后处理 20世纪世纪90年代年代 从源头消除污染源从源头消除污染源一、环境治理的历史回顾一、环境治理的历史回顾3案例一案例一：DDT，持久有机污染物之一，持久有机污染物之一 DDT是人所共知的曾是应用广泛的杀虫剂。然而，它在鸟类体内累积后，造成蛋壳变薄，使很多鸟类种群显著减少，如猎鹰，秃鹰，鹗和棕色鹈鹕等。其它一些持久性多氯代化合物，如PCBs，二恶英，已知是具有雌激素性质，成为环境内分泌干扰物。南极企鹅体内也检验出南极企鹅体内也检验出DDT4v在1950年代后期到1962年曾用作处理孕妇作呕的药剂，然而后来发现在46个国家中有8000
3、个儿童具有出生缺陷。v在巴西，曾用此种药治疗麻疯病，导致数十个生育畸形。案例二：5v由于很多化学品有毒，出现了一些憎化学品（Chemphobia）的呼声，认为全天然(All natural)总比化学品为好！其实不然，天然物中也含有有毒化学物质。v当用发霉的花生喂火鸡时造成火鸡发病或死亡才发现了它，已知它是致癌物。Aflatoxin B1，黄曲霉毒素，黄曲霉毒素案例三：黄曲霉毒素黄曲霉毒素6v人吃了由黑麦上生长的麦角酸制成的麦角酸衍生物后，即变得发狂。Lysergic acid，麦角酸，麦角酸案例四：麦角酸麦角酸7v当人吃了未处理好的河豚鱼，可能中毒致死，由于它含有河豚毒素，可造成肺脏麻痹而死亡
4、。v有些商人用黄樟树根提取物作软饮料的香味剂，其中就含有黄樟素，它是一种致癌物。Safrole，黄樟素，黄樟素案例五：8天然食物中有的也含有有益的化学物质，比如水果和蔬菜中常常含有天然抗氧化剂，像葡萄中含有的resveratrol即可抑制肿瘤的发生发展。绿色化学中尽量选择无毒少毒原料并最少使用易燃易爆和具有高反应活性的材料。Resveratrol案例六：9 全世界每年消耗的化石燃料，世纪初不足亿吨，年代初达亿吨世界各国发生的关于有毒化学品的环境事故很多世界各国发生的关于有毒化学品的环境事故很多10大量工业污染物的排放使人们面临有害物质、元素的威胁11伦敦烟雾-1952年12月58日伦敦城市城市
5、上空2个月后，又有8O00多人陆续丧生。121984年12月印度博帕尔毒气泄露，造成2000人死亡,受害人数达10余万人,一些人双目失明,终身残废 1986年4月,乌克兰基辅北部切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸,放射性物质大量外泻,造成31人死亡,237人受放射性伤害.13央视东方时空：毒患笼罩下的天津癌症村 根据村民的不完全统计，自1999年以来，西堤头村和刘快庄村各种癌症患者有232人，平均年龄51岁，最小的才7岁，已经死亡172人，其中肺癌、肝癌和肠癌的患病比例最高。两个村的总人口大约是1.3万，癌症发病率达到了178/万，是全国癌症平均发病率7/万的25倍多。在村庄周围，道路两旁，生产化
6、学制剂、染料中间体、油漆涂料、农药兽药、香精香料等各类化工产品的化工企业一个挨着一个，数量超过了90多个。14 1992年，美国化学工业用于环保的费用为1150亿美元，清理已污染地区花去7000亿美元；1996年美国Dupont公司的化学品销售总额为180亿美元，环保费用为10亿美元。可见，从环保、经济和社会的要求看，化学工业的发展不能再走先污染后治理之路。化学工业的发展不能再走先污染后治理之路化学工业的发展不能再走先污染后治理之路15v加强研究，卫生保健和食品监督管理以及克服不良生活习惯对生命安全起很大作用。绿色化学的兴起绿色化学的兴起 从源头消除污染的途径从源头消除污染的途径 新设计化学合
7、成方法和化工产品来根除污染新设计化学合成方法和化工产品来根除污染源源环境无害化学环境无害化学环境友好化环境友好化学学 清洁化学清洁化学环境保护的环境保护的推动推动合理利用资合理利用资源源降低成本降低成本16 （一）什么是绿色化学一）什么是绿色化学 绿色化学又称环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学、清洁化学(Clean chemistry)即：用化学的技术和方法去减少或消灭对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂等的使用和产生。二二.绿色化学绿色化学17绿色化学的主要内容绿色化学的主要内容无毒无害原料无毒无害原料可再生
8、资源可再生资源环境友好产品环境友好产品 回归自然回归自然废物回收利用废物回收利用无毒无害无毒无害催化剂催化剂 无毒无害无毒无害溶剂溶剂原子经济反应原子经济反应181987年联合国提出关于“Our Common Future”的报告，率先提出了可可持持续续发发展展的概念。随之，1992年在巴西里约举行的联合国环境与发展大会上受到百余国家元首一致肯定。这意味着工业增长、经济发展必须既符合当代社会需要并能为人类后代保护资源和环境。美国1990年通过了污污染染预预防防法法（Pollution Prevention Act of 1990）。这是关于着着眼眼源源头头污污染染预预防防的第一个环境法规。它促
9、使USEPA于1991年建立了绿色化学规划，当时在Office of Pollution Prevention&Toxics 的Dr.Paul T.Anastas创造并定义了绿色化学专名词。此人现在White House Office of Science&Technology Policy。促使了绿色化学的诞生和迅速发展的重要事件促使了绿色化学的诞生和迅速发展的重要事件:19USEPA与USNSF合作支持开展并在ACS范围内组织了题为“Design for the Environment of 21 Century”，“Environmentally Benign Chemistry”，“E
10、nvironmental Friendly Chemistry”等专题学术讨论会。通过美国EPA，学术界，工业界，政府部门等协作提出利利用用化化学学开开发发新新的的污污染染预预防防技技术术并建议设立总统绿色化学挑战奖以资鼓励。美国于1995年建立了此种特殊奖励，每年颁发一次。目前在U.K.,Australia,Italy,&Germany等国都设立了类似的国家级奖励。20Dr.Paul T.Anastas 和麻省大学的John C.Warner教授提出了有关绿绿色色化化学学的的12条条原原则则，为绿色化学奠定了理论基础。美国建立了世界第一个绿绿色色化化学学研研究究所所（院，GCI）。1997年
11、5月先是由工业界，学术界，国家重点实验室等在互联网上组成的虚拟非盈利组织，目前已在17个国家有它的联合组成部分。2001年初GCI已与ACS合作，以便加强化学在环境研究中的作用。GCI已在ACS总部中设立办公室，并且ACS将提供给GCI核心基金。GCI所长Dr.Dennis L.Hjeresen 当前致力于把绿色化学从学学术术领领域域扩扩展展到到社社会会各各个个方方面面，使其成为有力的重要工具。21（二）各国政府推动绿色化学的措施（二）各国政府推动绿色化学的措施 日本日本 制订制订“21世纪重建绿色地球世纪重建绿色地球”的新阳光计划，提出的新阳光计划，提出了了“简单化学简单化学”的概念，为了地
12、球环境而变革现有技术的概念，为了地球环境而变革现有技术 设立设立“为地球创新技术的研究院为地球创新技术的研究院”欧盟各国欧盟各国 德国德国 1991年制订年制订“为环境而研究为环境而研究”的计划的计划 英国英国 2000年设立年设立“Jerwood Salters环境奖环境奖”荷兰荷兰 制订制订“清洁生产手册清洁生产手册”联合国环境规划署和世联合国环境规划署和世界银行将其译成英文向世界各国推广。界银行将其译成英文向世界各国推广。22 1990年美国颁布了污染防治条例，年美国颁布了污染防治条例，将污染的防治定将污染的防治定为国策。为国策。1991年后，绿色化学由美国化学会（年后，绿色化学由美国化
13、学会（ACS）提出并成为）提出并成为美国国家环保局（美国国家环保局（EPA）的中心口号。）的中心口号。1995年，美国前总统克林顿设立了年，美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战总统绿色化学挑战奖奖”。1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次，这是化年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次，这是化学领域唯一的总统级科学奖。学领域唯一的总统级科学奖。1999年，世界上第一本绿色化学杂志诞生。年，世界上第一本绿色化学杂志诞生。2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。美国美国 23 中国中国 制订了制订了“科教兴国科教兴国”和可持续发展策略，并于
14、和可持续发展策略，并于1993年世界环境和发展大会之后，编制了中国年世界环境和发展大会之后，编制了中国21世纪议世纪议程郑重声明走可持续发展道路的决心。程郑重声明走可持续发展道路的决心。1995年中国科学院化学部组织了绿色化学与技术年中国科学院化学部组织了绿色化学与技术推推进化工生产可持续发展的途径院士咨询活动进化工生产可持续发展的途径院士咨询活动 1997年国家自然科学基金委年国家自然科学基金委“九五九五”重大项目：环境友好石重大项目：环境友好石油化工催化化学与反应工程油化工催化化学与反应工程 1997年年5月，香山科学会议第月，香山科学会议第72次学术研讨会：可持续发展次学术研讨会：可持续
15、发展问题对科学的挑战问题对科学的挑战绿色化学绿色化学 1998年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会 1999年北京第年北京第16次九华山科学论坛次九华山科学论坛“绿色化学的基本科学问绿色化学的基本科学问题题”2000年科技部国家重点基础研究发展规划项目立项年科技部国家重点基础研究发展规划项目立项石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学24（1）预防(Prevention)。防止产生废物比在它产生后再处理或清除更好。（2）原子经济(Atom Economy)。设计合成方法时，应尽可能使用于生产加工过程的材料都进入最后的产品中。（
16、3）无害（或少害）的化学合成(Less Hazardous Chemical Syntheses)。无论在哪里行得通，所设计的合成方法都应该使用和产生对人类健康和环境具有小的或没有毒性。（三）绿色化学的（三）绿色化学的12条原则条原则25（4）设计无危险的化学品(Design Safer Chemicals)。化学产品应该设计的使其有效地显示受期望的功能而毒性最小。（5）安全的溶剂和助剂(Safer Solvents and Auxiliaries)。所使用的辅助物质包括溶剂，分离试剂，和其它物品当使用时都应是无害的。（6）设计要有能效(Design for Energy Efficiency
17、)。化学加工过程的能源要求应该考虑它们的环境的和经济的影响并应该尽量节省。如果可能，合成方法应在室温和常压下进行。（三）绿色化学的（三）绿色化学的12条原则条原则26（7）使用可再生的原料(Use Renewable Feedstocks)。当技术上和经济上可行，原料和加工厂粗料都应可再生。（8）减少衍生物(Reduce Derivatives)。如果可能，尽量减少和避免利用衍生化反应，因为，此种步骤需要添加额外的试剂并且可能产生废物。（9）催化作用(Catalysis)。具有高选择性的催化剂比化学计量学的试剂优越的多。（三）绿色化学的（三）绿色化学的12条原则条原则27（10）设计要考虑降解
18、(Design for Degradation)。化学产品的设计应使它们在功能终了时分解为无害的降解产物并不在环境中长期存在。（11）为了预防污染进行实时分析(Real-Time Analysis for Pollution Prevention)。需要进一步开发新的分析方法使可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成之前给予控制。（12）防止事故发生的固有安全化学(Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention)。在化学过程中使用的物质和物质形态的选择应使其尽可能地减少发生化学事故的潜在可能性，包括释放，爆炸以及着火等。（三）绿色化学的（三
19、）绿色化学的12条原则条原则28（四）绿色化学的原理和效果（四）绿色化学的原理和效果由于可持续发展的战略需要和工业产品必须符合工业生态学的原则要求，传统的化学品的设计、合成方法面临严峻的挑战。绿色化学作为国际上学科前沿一个十分有生命力的发展方向涉及多学科交叉非常广泛的领域。主要研究发展趋势如下：29主要研究发展趋势：主要研究发展趋势：探索利用化学反应的选择性（包括位置选择性，化学选择性和立体选择性），这不仅与合成产品的效率有关，且可能影响产品的生态效应和对环境的友好程度。发展和应用对人和环境无毒、无危险性的试剂和溶剂，特别是开发以水或超临界流体为反应介质的化学反应。大力开发新型环境友好催化剂。
20、新型分离技术。30三、三、中国中国21世纪的绿色科技发展世纪的绿色科技发展（一）绿色科技的含义 可持续发展的基本国策促进了绿色科技的诞生，绿色科技是国家为实现经济可持续发展实施的一项技术战略。绿色科技是以保护人体健康和人类赖以生存的环境，促进经济可持续发展为核心内容的所有科技活动的总称。无论从内涵和外延都超越了环境科技，然而，它将保护自然资源和生态环境作为主要价值目标之一，对我国环保事业发展将提供全方位和系统的技术支持，对全国科技发展具有重要指导意义。31v近十年来，发达国家在扭转环境保护困境、调整技术方向的过程中，逐渐出现和形成了绿色科技。vv绿色科技为开发绿色产品，引导绿色消费、开拓未来市
21、场和发展绿色产业创造机遇，已成为实施可持续发展战略的重要内容。v自20世纪90年代初，工业发达国家相继采取措施，使环保工作由污染治理向污染预防转变。（二）国外绿色科技发展现状32v1994年7月，美国政府发布了“面向可持续发展的未来技术”报告，强调指出环境技术发展的重心是预防而不是治理已经发生的污染。v德国也努力致力于以绿色科技推动社会经济朝向良性循环方向发展，并使其成为现代化发展的重要组成部分。一个成功的例子就是制成“绿色电视”，它具有耗电省、电磁辐射低、使用材料种类少且便于回收利用、避免过早淘汰等特点。v加拿大联邦政府早在1993年就已制定绿色计划。v日本政府非常重视节约资源和能源，倡导和
22、推广绿色技术，已把环境技术、电子技术和汽车技术并列为三大领先绿色技术。33v世界范围绿色技术革命浪潮的中心在于：利用绿色高新技术开发绿色产品，引导绿色消费。v但是由于发达国家制订苛刻的环境标准，世界贸易中出现了所谓“绿色壁垒”。许多国家开始实行环境标志制度，对促进绿色产品开发、引导绿色消费起到了重要作用。环境标志是对产品符合绿色要求的一种认定。v德国是率先实行环境标志计划的国家，美国的污染预防法，日本的环境协调型产品计划，加拿大的“环境优选”等都对绿色科技的发展起了重要的促进作用。34（三）环保事业对绿色科技的需求21世纪初，我国国民经济的稳步增长和环境保护事业的飞速发展，要求环境科技不仅要为
23、污染治理提供技术支持，为管理提供决策依据，还要为预防可能出现的新污染问题提供可行的方案和措施。总总之之，将将技技术术取取向向从从以以治治理理污污染染为为主主调调整整到到开开发发绿绿色产品，引导绿色消费、发展绿色产业方向上来。色产品，引导绿色消费、发展绿色产业方向上来。为什么要发展绿色化学35 大力开发医药等精细化工产品的大力开发医药等精细化工产品的“原子经济原子经济”反反应，应，力争实现废物力争实现废物“零排放零排放”大宗有机化工品的第二代绿色生产技术正在开发大宗有机化工品的第二代绿色生产技术正在开发 超临界超临界CO2代替有毒、有害溶剂正在推广应用代替有毒、有害溶剂正在推广应用 利用可再生资
24、源生产大宗有机化工产品方兴未艾利用可再生资源生产大宗有机化工产品方兴未艾 工农结合工农结合,生产超清洁生物柴油生产超清洁生物柴油 永恒的主题永恒的主题设计、生产和使用环境友好产品设计、生产和使用环境友好产品 回收废塑料、纤维等材料，走上回收废塑料、纤维等材料，走上“闭路循环闭路循环”之之路路（四）绿色化学科技成果举例（四）绿色化学科技成果举例361、大力开发医药等精细化工产品、大力开发医药等精细化工产品“原原子经济子经济”反应，力争实现废物反应，力争实现废物“零排放零排放”Barry Trost：原子经济性：原子经济性(Atom Economy)概念概念 A B C D A B C 产物废物或
25、副产物废物废物为零为零37工业部门工业部门每吨产品排放的废物（吨每吨产品排放的废物（吨/吨）吨）炼油炼油0.1大宗化学品大宗化学品15精细化工精细化工520制药制药25100不同工业部门生产中的废物排放量不同工业部门生产中的废物排放量制药、精细化工制药、精细化工更需开发原子经济反应更需开发原子经济反应38第一步第二步第三步第四步第五步第六步布洛芬Boots公司的公司的Brown方法方法原子经济性原子经济性 40%布洛芬布洛芬镇静、镇静、止痛药的生产止痛药的生产39第一步第一步第二步第二步第三步第三步BHC公司新公司新发明的绿色发明的绿色方法方法简单简单多了！多了！原子经济性原子经济性99%(包
26、括醋酸包括醋酸)获获1997年美国总统年美国总统“绿色化学挑战奖绿色化学挑战奖”40 传统工艺传统工艺3-氯过苯甲酸氧化剂，原子经济性氯过苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生，产生3-氯苯甲酸废物氯苯甲酸废物 绿色工艺绿色工艺负载锡的负载锡的 沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性原子经济性86%，副产物只有水副产物只有水Baeyer-Villiger反应反应用于生产医药、塑料添加剂用于生产医药、塑料添加剂O+ClOOOHOO+ClOHO锡/沸石41医药、农药、功能化学品的研究医药、农药、功能化学品的研究绿色化学最活跃的前沿领域绿色化学最活跃的前沿领域 大力研究原子
27、经济反应和手性合成等大力研究原子经济反应和手性合成等医药、农药等产品要引进多种官能团和调整医药、农药等产品要引进多种官能团和调整化学结构，生产往往经过多步反应，需要配化学结构，生产往往经过多步反应，需要配套开发技术，才能推向工业化套开发技术，才能推向工业化422、大宗有机化工产品的第二、大宗有机化工产品的第二 代绿色生产技术正代绿色生产技术正在开发在开发 v烃类氧化的烃类氧化的“原子经济原子经济”反应正在改进反应正在改进v替代剧毒光气等原料的绿色技术，研究降低成替代剧毒光气等原料的绿色技术，研究降低成本本v开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂化剂
28、43烃类氧化的烃类氧化的“原子经济原子经济”反应正在改进反应正在改进20世纪世纪80年代发明钛硅分子筛作为催化剂年代发明钛硅分子筛作为催化剂 采用采用H2O2为氧化剂为氧化剂 实现下列实现下列“原子经济原子经济”反应反应丙烯环氧化制环氧丙烷丙烯环氧化制环氧丙烷环己酮氨氧化制环己酮肟环己酮氨氧化制环己酮肟苯酚氧化制对苯二酚苯酚氧化制对苯二酚44丙烯环氧化制环氧丙烷丙烯环氧化制环氧丙烷次氯酸次氯酸石灰石灰废渣废渣 污水污水传统工艺传统工艺氯醇法：氯醇法：原子经济性原子经济性=31%绿色工艺绿色工艺钛硅分子筛催化钛硅分子筛催化：原子经济性原子经济性=76%1-氯丙醇氯丙醇2-氯丙醇氯丙醇45目前针对
29、烃类催化氧化的不足，又有了新进展目前针对烃类催化氧化的不足，又有了新进展 降低降低H2O2费用费用原位原位H2、O2合成合成H2O2，与丙烯环氧化集成，与丙烯环氧化集成新氧化剂新氧化剂异丙苯过氧化物异丙苯过氧化物 新氧化催化材料新氧化催化材料Sn/沸石沸石有机氮络合有机氮络合Fe2+系催化剂系催化剂含钨的金属簇相转移催化剂含钨的金属簇相转移催化剂46烃类催化氧化生产大宗有机化学品的原子经济反应烃类催化氧化生产大宗有机化学品的原子经济反应 分析我国已开发技术的不足分析我国已开发技术的不足 参照国外新研究动向参照国外新研究动向力争开发下一代绿色技术力争开发下一代绿色技术47替代剧毒光气等原料的绿色
30、技术替代剧毒光气等原料的绿色技术需要降低成本需要降低成本 1984年印度博帕尔光气泄漏事件年印度博帕尔光气泄漏事件 2000年罗马尼亚一家工厂的氰化物泄漏年罗马尼亚一家工厂的氰化物泄漏到多瑙河支流事件到多瑙河支流事件 造成人身伤亡、生态环境严重破坏造成人身伤亡、生态环境严重破坏 需要开发绿色技术需要开发绿色技术48替代光气制造异氰酸酯工艺替代光气制造异氰酸酯工艺 伯胺和二氧化碳或碳酸二甲酯反应伯胺和二氧化碳或碳酸二甲酯反应 伯胺和一氧化碳进行氧化羰化伯胺和一氧化碳进行氧化羰化 硝基苯和一氧化碳羰基化硝基苯和一氧化碳羰基化正在小试、中试，比光气法生产正在小试、中试，比光气法生产成本高成本高10，
31、需要降低成本，需要降低成本 49甲基丙烯酸甲酯的生产工艺甲基丙烯酸甲酯的生产工艺传统工艺传统工艺绿色工艺绿色工艺47%原子经济性原子经济性100%原子经济性原子经济性投资、成本低投资、成本低50对于替代剧毒光气、氢氰酸等原料的制造对于替代剧毒光气、氢氰酸等原料的制造大宗有机化学品大宗有机化学品 需要努力开发低成本技术，形成规需要努力开发低成本技术，形成规模经济的生产厂以利竞争模经济的生产厂以利竞争51开发新一代苯与烯烃烷基化开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂无毒无害固体酸催化剂 工艺工艺传统工艺传统工艺绿色工艺绿色工艺乙烯与苯烷基化乙烯与苯烷基化AlCl3ZSM-5气相法气相法USY
32、、液相法液相法丙烯与苯烷基化丙烯与苯烷基化AlCl3、MCM-22液相法液相法长链烯烃与苯长链烯烃与苯烷基化烷基化HF固体酸固体酸-固定床固定床 传统传统AlCl3、HF催化剂的缺点：腐蚀设备，危害催化剂的缺点：腐蚀设备，危害人身健康和社区安全，废水、废渣污染环境人身健康和社区安全，废水、废渣污染环境52开发新一代芳烃烷基化开发新一代芳烃烷基化固体酸催化剂固体酸催化剂 分子筛固体酸催化剂分子筛固体酸催化剂 环境友好，但是：酸强度低，分布不均，酸环境友好，但是：酸强度低，分布不均，酸中心少；因而，反应温度和压力高，产品杂质中心少；因而，反应温度和压力高，产品杂质增多增多 为克服上述缺点，下一代固
33、体酸催化剂为克服上述缺点，下一代固体酸催化剂 杂多酸、包裹型液体酸、杂多酸、包裹型液体酸、Nafion/SiO2复合复合材料、纳米分子筛复合材料、离子液体等材料、纳米分子筛复合材料、离子液体等 53开发新一代苯与烯烃烷基化开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂无毒无害固体酸催化剂 加快已有基础的负载型杂多酸的开发加快已有基础的负载型杂多酸的开发 利用悬浮催化蒸馏等新工艺利用悬浮催化蒸馏等新工艺 力争开发具有中国特色的独特先进新催化剂和力争开发具有中国特色的独特先进新催化剂和工艺工艺 继续研究纳米分子筛复合材料、离子液体等新继续研究纳米分子筛复合材料、离子液体等新催化材料催化材料54 3、
34、超临界二氧化碳代替有毒、有害溶剂、超临界二氧化碳代替有毒、有害溶剂正在推广应用正在推广应用 挥发性有机溶剂有广泛用途挥发性有机溶剂有广泛用途涂料和油漆的溶剂涂料和油漆的溶剂泡沫塑料的发泡剂泡沫塑料的发泡剂微电子器件等的精密清洗微电子器件等的精密清洗服装干洗的清洗剂服装干洗的清洗剂化工生产过程中作为溶剂化工生产过程中作为溶剂挥发性有机溶剂对环境的危害挥发性有机溶剂对环境的危害-形成光化学烟雾形成光化学烟雾-引起和加剧多种呼吸系统疾病，增加癌症发病率引起和加剧多种呼吸系统疾病，增加癌症发病率-导致谷物减产、橡胶硬化等，每年造成大量损失导致谷物减产、橡胶硬化等，每年造成大量损失-二氟二氯甲烷等破坏地
35、球大气中的臭氧层二氟二氯甲烷等破坏地球大气中的臭氧层55超临界二氧化碳溶剂的优点超临界二氧化碳溶剂的优点二氧化碳在常温下是气体，无色、无味、不燃二氧化碳在常温下是气体，无色、无味、不燃烧、化学性质稳定烧、化学性质稳定不会形成光化学烟雾，也不会破坏臭氧层不会形成光化学烟雾，也不会破坏臭氧层来源丰富，价格低廉来源丰富，价格低廉超临界二氧化碳可很好地溶解一般有机化合物超临界二氧化碳可很好地溶解一般有机化合物56用超临界二氧化碳代替用超临界二氧化碳代替挥发性有机溶剂的应用挥发性有机溶剂的应用替代机械、电子、医药和干洗等行业中普遍采替代机械、电子、医药和干洗等行业中普遍采用的挥发性有机清洗剂用的挥发性有
36、机清洗剂代替氟氯烃作泡沫塑料的发泡剂代替氟氯烃作泡沫塑料的发泡剂超临界超临界CO2为溶剂，生产氟化物单体和聚合物为溶剂，生产氟化物单体和聚合物57超临界二氧化碳代替有毒、有害溶剂超临界二氧化碳代替有毒、有害溶剂的发展的发展 利用我国合成氨厂、炼油厂中制氢装置大利用我国合成氨厂、炼油厂中制氢装置大量排放的量排放的CO2，开发（或引进），开发（或引进）超临界超临界CO2技技术在房屋装修、泡沫塑料生产、服装干洗等中术在房屋装修、泡沫塑料生产、服装干洗等中应用，形成新兴产业。应用，形成新兴产业。584、利用可再生资源生产大宗有机化工产品方、利用可再生资源生产大宗有机化工产品方兴未艾兴未艾 以以植植物物
37、为为主主的的生生物物质质资资源源是是一一个个可可再再生生的的巨巨大大资资源源宝宝库库，利利用用可可再再生生资资源源可可以以消消除除污污染染，用用之不竭，实现可持续发展之不竭，实现可持续发展开发生物催化技术是关键开发生物催化技术是关键59国外生物技术生产大宗国外生物技术生产大宗化工产品已取得突破化工产品已取得突破Du Pont和和 Genecor International等合作建等合作建成由玉米生产成由玉米生产1，3丙二醇丙二醇(PDO)装置，成本装置，成本比化学法低比化学法低15 CargillDOW公司正在建设一个公司正在建设一个14万万t/a的聚的聚乳酸工厂，用于生产塑料、纤维乳酸工厂，
38、用于生产塑料、纤维 60从生物质原料所制产品的目标从生物质原料所制产品的目标产品种类产品种类生物质原料产品所占比例，生物质原料产品所占比例，%当前当前2020年年2090年年液体燃料液体燃料121050有机化学品有机化学品102590美国国家研究委员会美国国家研究委员会（National Research Council)61利用可再生资源生产大宗有机化工产品的利用可再生资源生产大宗有机化工产品的研究研究可可再再生生植植物物原原料料中中现现在在使使用用的的葡葡萄萄糖糖，正正在在开开发低成本的蔗糖，最后使用木质素纤维发低成本的蔗糖，最后使用木质素纤维生物催化、化学法的组合生物催化、化学法的组合组
39、织多学科合作，加强研究组织多学科合作，加强研究625、工农结合、工农结合,生产超清洁生物柴油生产超清洁生物柴油v生物柴油的特点生物柴油的特点减少汽车尾气中减少汽车尾气中SOx和颗粒物排放和颗粒物排放整个过程少排放整个过程少排放CO2，减少温室效应，减少温室效应 本身无毒、无害，能自行分解回归自然本身无毒、无害，能自行分解回归自然具有一定的润滑性，从而延长机动车的寿命具有一定的润滑性，从而延长机动车的寿命燃烧热值稍低，倾点较高，影响低温启动燃烧热值稍低，倾点较高，影响低温启动 63生物柴油的制造生物柴油的制造v植物油与甲醇（乙醇）酯交换制得植物油与甲醇（乙醇）酯交换制得 棉籽油、棕榈油、椰子油、
40、菜籽油、野生植棉籽油、棕榈油、椰子油、菜籽油、野生植物油以及海藻等物油以及海藻等v化学法化学法液碱催化液碱催化固体碱催化固体碱催化二段催化二段催化v酶催化酶催化64生物柴油在国外已经销售使用生物柴油在国外已经销售使用v目前欧共体年产生物柴油目前欧共体年产生物柴油70万吨，万吨，2003年规划年规划达到达到230万吨，万吨，2010年达到年达到830万吨。万吨。v德国生物柴油的年产量已达德国生物柴油的年产量已达40万吨，已有万吨，已有700多多个加油站销售生物柴油。个加油站销售生物柴油。v法国许多石油柴油中已调配有生物柴油，哥本哈法国许多石油柴油中已调配有生物柴油，哥本哈根、里斯本等欧洲城市的公
41、共汽车已经使用生物根、里斯本等欧洲城市的公共汽车已经使用生物柴油柴油 v美国美国30万吨万吨/年，日本年，日本40万吨万吨/年生物柴油生产能年生物柴油生产能力力65我国发展生物柴油的意义、我国发展生物柴油的意义、问题及对策问题及对策v超清洁柴油超清洁柴油v有利于增产柴油、调整柴汽比有利于增产柴油、调整柴汽比v减少原油进口，多一条运输能源安全保障的途径减少原油进口，多一条运输能源安全保障的途径v多一条农林业增产、增收途径多一条农林业增产、增收途径v关键是植物油成本高，难与石油柴油竞争关键是植物油成本高，难与石油柴油竞争v对策：对策：政府支持政府支持与农业生产结合（农业加工工业）与农业生产结合（农
42、业加工工业）种植低成本油料作物种植低成本油料作物 改进工艺，利用副产品（甘油、润滑剂、清洁溶剂等）改进工艺，利用副产品（甘油、润滑剂、清洁溶剂等）降低成本降低成本666、永恒的主题、永恒的主题设计、生产和使用环境友好设计、生产和使用环境友好产品产品 环境友好产品环境友好产品在加工和应用过程中及在加工和应用过程中及功能消失之后均不会对人类健康和生态环境产功能消失之后均不会对人类健康和生态环境产生危害生危害 67美国美国“总统绿色化学挑战奖总统绿色化学挑战奖”的的设计更安全化学品奖设计更安全化学品奖 1996年至年至2001年获奖项目年获奖项目Rohm&Haas公司的公司的Sea-NineTM海洋
43、生物防垢剂海洋生物防垢剂Albright&Wilson公司的公司的低毒性、能快速降解的低毒性、能快速降解的THPS杀菌剂杀菌剂Rohm&Haas公司对一类公司对一类安全高效、具有选择性杀虫效安全高效、具有选择性杀虫效果的果的ConfirmTM杀虫剂家族的发明和应用杀虫剂家族的发明和应用Dow AgroSciences LLC公司发明的公司发明的新型天然杀虫剂产新型天然杀虫剂产品品SpinosadDow AgroSciences公司的公司的Sentricon白蚁巢穴杀灭系统白蚁巢穴杀灭系统 PPG公司的公司的Enviro-Prime 2000无铅凃层无铅凃层68绿色化学品的设计：绿色化学品的设计
44、：功能与环境影响并重功能与环境影响并重 转转变变观观念念产产品品功功能能与与环环境境影影响响并并重重，设设计计、研研制新产品时，一般要考虑下面因素：制新产品时，一般要考虑下面因素：物质的结构与活性的关系物质的结构与活性的关系 避免采用毒性功能基团避免采用毒性功能基团 生物吸收量最小化生物吸收量最小化 使辅助的物质最小化使辅助的物质最小化697、废塑料、纤维等材料的回收，走上、废塑料、纤维等材料的回收，走上“闭闭路循环路循环”之路之路 “闭路循环闭路循环”回收的实例：从尼龙地毯中回收己回收的实例：从尼龙地毯中回收己内酰胺内酰胺 Du Pont公司旧地毯送回工厂，从底层除去地公司旧地毯送回工厂，从
45、底层除去地毯纤维，碾碎成尼龙细绒，再混合成型利用毯纤维，碾碎成尼龙细绒，再混合成型利用Allied Signal和和DSM公司，化学反应除去聚公司，化学反应除去聚丙烯和衬里、填充物，再回收己内酰胺丙烯和衬里、填充物，再回收己内酰胺70从聚酯废料回收原料从聚酯废料回收原料对苯二甲酸和乙二醇对苯二甲酸和乙二醇 采用糖化法，正建一套废聚酯瓶回收对苯二甲酸和采用糖化法，正建一套废聚酯瓶回收对苯二甲酸和乙二醇的工厂乙二醇的工厂 规模规模1万万 吨吨/年年71从废泡沫塑料回收原料从废泡沫塑料回收原料苯乙烯苯乙烯采用高温高压熔融裂解工艺，已建一套采用高温高压熔融裂解工艺，已建一套废泡沫塑料回收苯乙烯的工厂废
46、泡沫塑料回收苯乙烯的工厂 规模规模1000 吨吨/年年72废塑料、纤维等材料的回收，走上废塑料、纤维等材料的回收，走上“闭路循环闭路循环”之路的对策之路的对策 废塑料、纤维等的回收，关键是建立起垃圾的分废塑料、纤维等的回收，关键是建立起垃圾的分类回收系统类回收系统从易回收的废塑料入手，与销售部门联合回收电从易回收的废塑料入手，与销售部门联合回收电冰箱、洗衣机、电视机等家电产品的聚苯乙烯塑冰箱、洗衣机、电视机等家电产品的聚苯乙烯塑料，与饮料工厂合作，回收废聚酯瓶料，与饮料工厂合作，回收废聚酯瓶组织多学科合作开发技术，包括引进个别新技术组织多学科合作开发技术，包括引进个别新技术73四、前景与展望绿
47、色化学绿色化学从科学观点看从科学观点看化学科学基础的创新化学科学基础的创新从环境观点看从环境观点看从源头上消除污染从源头上消除污染从经济观点看从经济观点看合理利用资源和能源，合理利用资源和能源，降低生产成本降低生产成本 符合经济和社会可持续发展的要求符合经济和社会可持续发展的要求74v例如，21世纪环保所需的清洁生产技术主要包括绿色能源技术、环境协调材料新技术、废物减量化技术等。v环境协调材料是资源和能源消耗最少，对环境影响最小，再生循环利用率最高的各种新型材料。它的开发和研制是21世纪初绿色环保科技攻关的重要方向之一。v在污染治理技术方面重点是要发展高新分离和生物技术设备以解决难降解、高浓度
48、有机废水的处理问题。v在自然生态保护与恢复方面，要着重探索资源开发后的生态恢复技术，生态建设中的单元技术，如生物农药、生物肥料、可降解地膜、肥料等。还要重点推进生态保护与恢复技术的产业化进程。75推动绿色化学的进展推动绿色化学的进展加强宣传、教育，特别是中学、大学的教育中加强宣传、教育，特别是中学、大学的教育中引入绿色化学的内容引入绿色化学的内容政府制订政策、立法，推动绿色化学技术的开政府制订政策、立法，推动绿色化学技术的开发和利用，从企业效益和社会效益来整体考虑发和利用，从企业效益和社会效益来整体考虑绿色技术的开发利用绿色技术的开发利用化学、化工、机械、生物、材料、信息多学科化学、化工、机械
49、、生物、材料、信息多学科与各种专业合作来开发绿色技术，推动应用与各种专业合作来开发绿色技术，推动应用76二.绿色化学引论v7.77年度奖项获奖者获奖项目1996学术奖（Academic Award）Prof.Mark Holtzapple,Dept.of Chem.Eng.,Texas A&M Univ.废弃生物质转化成动物饲料、化学品和燃料（Conversion of Waste Biomass to Animal Feed,Chemicals,and fuel)新合成路线奖（Alternative Synthetic Pathways Award）Pharmacia(formerly Mo
50、nsanto Company)二乙醇胺的催化脱氢(The Catalytic Dehydrogenation of Diethanolamine)新工艺奖（Alternative Solvents and Reaction Conditions Award）The Dow Chemical Company开发纯的二氧化碳作为与环境友好的聚苯乙烯泡沫包装材料的发泡剂及其在商业中的应用(The development and commercial Implementation of 100 percent Carbon Dioxide as an Environmentally Friendly