绿色化学

摘 要：绿色化学又称环境无害化学,是利用化学来防止污染的一门科学.绿色化学具有广阔的发展前景,其目标是通过不断的改进、发展与创新而日益接近对环境的无害,奠定实现“零排放”绿色化学的基础.

关 键 词：绿色化学；研究发展；环境保护；应用

1.绿色化学的基本概念

绿色化学是利用化学原理来防止污染的一门学科,也称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,在绿色化学基础上发展起来的技术称为绿色技术、环境友好技术或清洁生产技术.绿色化学的化学反应过程,实现“零”排放,不产生污染.绿色化学对生产过程来说,包括节约原材料和能源、淘汰有毒原料、减降废物的数量和毒性.绿色化学通过改变化学品或生产过程的内在本质,来减少或消除有害物质的使用或产生,是非常科学的,是化学工业可持续发展的基础.

2.绿色化学的原则

绿色化学经过先驱者10多年的研究与探索,总结出了绿色化学的一些理论和原则,为绿色化学的今后研究工作奠定了墓础.P.T.Anastas和J.C.Waner提出的12条绿色化学的原则目前为国际化学界所公认,它反映了近年来在绿色化学领域中所开展的多方面的研究工作内容,同时也指明了未来发展绿色化学的方向.

3.绿色化学主要研究内容

绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的,具体包括：新合成方法和路线的研究,特别是新型催化剂和催化过程的研究；新化学原料的研究,包括生物质资源的沽净转化和综合利用；新反应条件及过程的研究,包括对超临界流体、环境无害的介质等的研究；绿色产品的设计和研制的研究.

4.绿色化学的主要研究对象

4.1原料的绿色化

现有的化工生产中,仍有不少产品在生产过程中使用着剧毒原料.为了确保环境安全和人类的健康,寻找无毒、无害的原料来生产人类所需的化工产品,是十分必要的.

4.2化学反应的绿色化

提高化学反应效率符合化学反应绿色化的要求,化学反应的绿色化包括（1）原子经济性.即最大限度地利用原料和最大限度地减少废物的排放,减少环境污染.（2）反应的选择性.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.

4.3产品的绿色化

产品的绿色化是绿色化学的关键部分,其实质就是大力研制并且提供人身更安全的环境友好型化工产品,如新的海洋生物防垢剂、THPS杀菌剂、灭火制冷剂、二酰基肼杀虫剂等.可降解塑料、环境友好农药、绿色燃料、绿色涂料、CFCs替代物等等都是很有发展前景的绿色产品,随着技术的进步,越来越多的产品将会取代原来的对环境有害的产品.

4.4催化剂的绿色化

目前在许多化学反应和化学工艺中,常采用对设备腐蚀较大,污染环境、危害人体健康和社会安全的化学原材料作为催化剂,目前围绕催化剂的绿色化展开的研究主要有：仿酶催化剂、固体酸催化、水溶性有机金属配合催化剂及多相催化体系.

4.5溶剂的绿色化

溶剂在化学品生产过程中,广泛的用做反应分离的介质或用做清洗剂.当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物（VOC）,其在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成,有的会引起水源污染.

4.6化学设计的绿色化

化学设计的绿色化是利用计算机进行辅助的绿色化学设计.其做法是：首先建立一个尽可能全的化学反应的资料库,利用计算机进行可能的化学反应的组合；其次确定目标产物和可能采用的原料；第三让计算机找出能生产目标产物的反应及所需原料,第四以上一步的原料为目标产物再做搜寻,找出该目标产物的合成反应原料,直到得出预定的原料；最后比较各条可能的反应路线的经济技术性及环境效应,从中选出最佳途径.

4.7合成技术的绿色化

合成技术的绿色化是近年来发展起来的,其宗旨是要减少有毒有害物质的使用,该技术采用一些特别的非传统的化学方法,获得多种环境效果,改善产品的选择性,降低单位产品的能耗.其中电化学发是新世纪洁净技术的重要方法,该方法在化学反应中无需使用有毒有害试剂,而且还可以使反应在常温、常压下进行,所以,电化学方法在洁净合成中个有独特的魅力.

5.绿色化学的新技术和新工艺

5.1催化技术

催化剂,不仅可以加速反应的过程,极大地改善化学反应的选择性和提高转化率,提高产品质量、降低成本,而且能从根本上减少或消除副产物的产生,减少污染,最大限度地利用各种资源,保护生态环境,这是绿色化学研究所追求的目标.

5.2生物技术

生物技术被认为是21世纪最具有发展潜力的产业之一,是当代科学的高新技术,生物技术在医药、食品、能源、冶金、化工、精细化学品的制造等方面具有广泛的应用.它的最大特点在于能充分利用生物质资源,节约能源,易于实现清洁生产,而且可以实现一般化工技术难以实现的化工过程.生物技术主要包括：基因工程、细胞工程、酶工程和微生物工程.

5.3超声技术

超声技术,即声化学,它是声学和化学的交叉渗透而产生的一门新兴交叉学科.声化学能改变反应的进程,提高反应的选择性,增加化学反应的速率和产率,降低能耗和较少废物的排放,因此声化学技术作为一种安全无害的“绿色技术”,在合成化学中具有广泛的应用.

5.4膜技术

膜技术包括膜分离技术和膜催化技术.膜分离技术具有成本低、能耗少、效率高、无污染并可回收有用物质等优点；膜催化反应可以“超平衡”地进行,提高反应的选择性和原料的转化率,节省资源,减少污染.因此,膜技术是绿色化学的重要实用技术.膜技术广泛地应用于石油、化工、环保、能源、电子、轻工、食品、医药和生物工程等行业中,将成为当代最有发展前景的高新技术产业.