綠色化學(xué)的概念及其對環(huán)境生活的改變,應(yīng)用化學(xué)論文

綠色化學(xué)的概念及其對環(huán)境生活的改變,應(yīng)用化學(xué)論文隨著化學(xué)在生活中扮演著越來越重要的角色，我們的衣食住行已經(jīng)離不開化學(xué)了，化學(xué)染料將生活變得五彩繽紛，但同時不當(dāng)?shù)氖褂茫矔ι眢w造成傷害；食品添加劑一定程度上改進(jìn)了食物的色香味，但同時也讓越來越多的毒害食品應(yīng)運(yùn)而生；高科技材料讓生活更便利，同時造成的環(huán)境問題不容小覷[1].化學(xué)是一把雙刃劍，我們只要好好利用才能充分發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)。綠色化學(xué)就是以愈加健康，無害的方式使用化學(xué)，減少化學(xué)帶來的危害。1綠色化學(xué)的基本概念1.1綠色化學(xué)的概念綠色化學(xué)由美國化學(xué)會〔ACS〕提出，核心是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染；反響物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。根據(jù)美國(綠色化學(xué)〕〔GreenChemistry〕雜志的定義，綠色化學(xué)是指：在制造和應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)品時應(yīng)有效利用〔最好可再生〕原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險(xiǎn)的試劑和溶劑。而今天的綠色化學(xué)是指能夠保衛(wèi)環(huán)境的化學(xué)技術(shù)。它可通過使用自然能源，避免給環(huán)境造成負(fù)擔(dān)、避免排放有害物質(zhì)。利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術(shù)的開發(fā)，并考慮節(jié)能、節(jié)省資源、減少廢棄物排放量。綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué),它牽涉有機(jī)合成、催化、生物化學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科，內(nèi)容廣泛。世界上很多國家已把化學(xué)的綠色化作為新世紀(jì)化學(xué)進(jìn)展的主要方向之一[2].1.2綠色化學(xué)產(chǎn)生的背景隨著現(xiàn)今人口的急劇增加，各行業(yè)的迅猛發(fā)展，全球人類正面臨著有史以來非常嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)。而作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一的化學(xué)工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，其大范圍的普及在為創(chuàng)造物質(zhì)文明做出重要奉獻(xiàn)的同時，在生產(chǎn)活動經(jīng)過中不斷排放大量有毒有害物質(zhì)，危害人類健康，給全球環(huán)境帶來不可忽視的威脅[3].環(huán)境問題：全球氣候變暖、核冬天的威脅、臭氧層的毀壞、光化學(xué)煙霧與大氣污染、酸雨、生物多樣性銳減、森林的毀壞、荒漠化。綠色化學(xué)的產(chǎn)生是必然的，我們要為創(chuàng)始美妙的生活而發(fā)展化學(xué)利用化學(xué)，而不能讓化學(xué)的過度使用毀掉了我們的生活環(huán)境。2可發(fā)展的綠色能源綠色能源也指清潔能源，指的是對環(huán)境友好的能源，意思為環(huán)保，排放少，污染程度小。包括可再生能源與非可再生能源。華而不實(shí)可再生能源指消耗后可得到恢復(fù)補(bǔ)充，不產(chǎn)生或極少產(chǎn)生污染物。如太陽能、風(fēng)能，生物能、水能，地?zé)崮?，氫能等。非再生能源指在生產(chǎn)及消費(fèi)經(jīng)過中盡可能減少對生態(tài)環(huán)境的污染，包括使用低污染的化石能源〔如天然氣等〕和利用清潔能源技術(shù)處理過的化石能源，如干凈煤、干凈油等。2.1太陽能太陽能是由內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出宏大核能而產(chǎn)生的能，來自太陽的輻射能量。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽[4].植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)儲存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代演變構(gòu)成的一次能源。地球本身蘊(yùn)藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反響有關(guān)的能源。2.2風(fēng)能風(fēng)能蘊(yùn)藏量豐富，是全球水能的10倍以上；風(fēng)能能夠再生，取之不盡，用之不竭。風(fēng)能作為一種清潔、安全的可再生能源，千百年來一直遭到人類的重視，成為21世紀(jì)人類理想的能源資源。以風(fēng)電取代煤電，可減少大量污染物的排放量，如：二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、粉塵等。隨著風(fēng)電技術(shù)的逐步成熟和風(fēng)電機(jī)性能價格比的提高，使風(fēng)電成本降低，逐步具備了與其他能源競爭的實(shí)力。風(fēng)電在某些國家能源構(gòu)成及消費(fèi)中的比例越來越高，而且隨著技術(shù)的進(jìn)步，社會的發(fā)展，這一比例還會更高層次。風(fēng)能等干凈、可再生能源的開發(fā)與利用將成為人類施行能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措與途徑。同時太陽能具有普遍性、無害性、宏大而長久等優(yōu)點(diǎn)，加大太陽能的開發(fā)利用，可大大減少煤石油產(chǎn)生的污染物，對環(huán)境保衛(wèi)起著重要作用。2.3水能水能是一種可再生能源，水能主要用于水力發(fā)電。水力發(fā)電將水的勢能和動能轉(zhuǎn)換成電能。以水力發(fā)電的工廠稱為水力發(fā)電廠，簡稱水電廠，又稱水電站。水力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是成本低、可連續(xù)再生、無污染。缺點(diǎn)是分布受水文、氣候、地貌等自然條件的限制大。水能資源最顯著的特點(diǎn)是可再生、無污染。開發(fā)水能對江河的綜合治理和綜合利用具有積極作用，對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善能源消費(fèi)構(gòu)造，緩解由于消耗煤炭、石油資源所帶來的環(huán)境污染有重要意義。2.4核能核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，利用核反響堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其類似。只是以核反響堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。核能的優(yōu)點(diǎn)：核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因而核能發(fā)電不會造成空氣污染，也不會造成空氣污染；核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，能產(chǎn)生宏大的能量，并方便儲存運(yùn)輸。固然核能也存在很多缺點(diǎn)：核能電廠會產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料具有放射性，必須嚴(yán)格保證安全，防止射線對人們和環(huán)境造成傷害，同時核電廠會產(chǎn)生大量的熱污染，若是小心慎重的使用核能，或是采取有效措施避免核能帶來的危害，核能也將是將來清潔能源的主力軍。3綠色工廠化工廠是造成環(huán)境污染的一大源頭，排出的廢氣廢水廢渣對環(huán)境造成了宏大的危害，甚至嚴(yán)重影響了周邊居民的生活，近年來，隨著環(huán)保的呼聲越來越高，人們開場反對化工廠，當(dāng)代化工廠必須考慮環(huán)境帶來的后果[5].同時工業(yè)三廢的治理也是一項(xiàng)讓人頭疼重大工程。然而在工廠的運(yùn)作中引進(jìn)綠色原料，使用綠色催化劑，并設(shè)計(jì)一個綠色有效的生產(chǎn)道路，從源頭開場減少污染，將比忙著處理污染帶來的危害更有實(shí)際作用。3.1綠色原料有機(jī)合成反響中，有很多原料是有毒的，甚至是劇毒物質(zhì)，如光氣、氫氰酸、氰化物、硫酸二甲酯等[6].它們的化學(xué)性質(zhì)活潑，以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一些傳統(tǒng)的化學(xué)品已經(jīng)相當(dāng)成熟，工藝簡單，條件緩和，成本較低，所以沿用至今。但是，大量使用這些原料將危害從業(yè)人員的健康，并對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。選擇環(huán)保有效原料，盡量將污染降低，如能夠通過對CO2的利用合成所需的有機(jī)產(chǎn)物，氧化劑上能夠選擇雙氧水，生成的產(chǎn)物無毒無污染。使用DMC在眾多領(lǐng)域全面替代光氣、硫酸二甲酯〔DMS〕、氯甲烷及氯MF等劇毒或致癌物進(jìn)行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交換等反響生成多種重要化工產(chǎn)品。選擇綠色的原料也許會消耗損費(fèi)更多的資金，但是最大限度的保衛(wèi)了環(huán)境，這才是一份無價的財(cái)富。3.2綠色溶劑大量的與化學(xué)制造相關(guān)的污染問題不僅來源于原料和產(chǎn)品，而且源自在其制造經(jīng)過中使用的物質(zhì)。最常見的是在反響介質(zhì)，分離和配方中所用的溶劑。在傳統(tǒng)的有機(jī)反響中，有機(jī)溶劑是最常用的反響介質(zhì)，這主要是由于它們能較好地溶解有機(jī)化合物。但有機(jī)溶劑的毒性和難以回收又使之成為對環(huán)境有害的因素。因而，在無溶劑存在下進(jìn)行的有機(jī)反響，用水作反響介質(zhì)，以及超臨界流體作反響介質(zhì)或萃取溶劑將成為發(fā)展干凈合成的重要途徑。超臨界流體是指超臨界溫度及超臨界壓力下的流體，是一種介于氣態(tài)與液態(tài)之間的流體。在無毒無害溶劑的研究中，最活潑踴躍的研究項(xiàng)目是開發(fā)超臨界流體〔SCF〕,十分是超臨界CO2作溶劑。超臨界CO2是指溫度和壓力在其臨界點(diǎn)〔31.10℃，7477.79KPa〕以上的CO2流體。它通常具有流體的密度，因此有常規(guī)常態(tài)溶劑的溶解度；在一樣條件下，它又具有氣體的粘度，因此又具有很高的傳質(zhì)速度[7].而且，由于具有很大的可壓縮性，流體的密度，溶劑溶解度和粘度等性能可由壓力和溫度的變化來調(diào)節(jié)。其最大優(yōu)點(diǎn)是無毒、不可燃、價廉等。3.3綠色催化劑工廠的運(yùn)作離不開催化劑，好的催化劑將大大提高生產(chǎn)效率，綠色化學(xué)要求化學(xué)品的生產(chǎn)最大限度地合理利用資源，最低限度地產(chǎn)生環(huán)境污染和最大限度地維護(hù)生態(tài)平衡。它對化學(xué)反響的要求是：采用無毒、無害的原料；在無毒無害及溫和的條件下進(jìn)行；反響必須具有高效的選擇性；產(chǎn)品應(yīng)是環(huán)境友好的。這四點(diǎn)要求之中有兩點(diǎn)牽涉到催化劑，人們將這類催化反響成為綠色催化反響，其使用的催化劑也就稱為綠色催化劑[8].當(dāng)前烴類的烷基化反響一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑，這些液體催化劑的共同缺點(diǎn)是，對設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重、對人身危害和產(chǎn)生廢渣、污染環(huán)境。為了保衛(wèi)環(huán)境，多年來國外正從分子篩、雜多酸、超強(qiáng)酸等新催化材料中大力開發(fā)固體酸烷基化催化劑。華而不實(shí)采用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴化技術(shù)引人矚目，這種催化劑選擇性很高，而且催化劑壽命長，污染小.3.4綠色反響在化學(xué)合成十分是有機(jī)合成中，減少廢物的關(guān)鍵是提高選擇性問題，即選擇最佳反響途徑，使反響物原子盡可能多地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物原子，最大限度地減少副產(chǎn)物，才會真正減少廢物的生成。對于大宗基本有機(jī)原料的生產(chǎn)來講，選擇原子經(jīng)濟(jì)反響特別重要。對原子的利用率大，能夠節(jié)約原料，節(jié)約成本，還能夠減少反響廢料，以減少其對環(huán)境造成的污染。4綠色食品隨著農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)源源不斷地、大量地向農(nóng)田中輸入，造成有害化學(xué)物質(zhì)通過土壤和水體在生物體內(nèi)富集，并且通過食物鏈進(jìn)入到農(nóng)作物和畜禽體內(nèi)，導(dǎo)致食物污染，最終損害人體健康。綠色食品在中國是對無污染的安全、優(yōu)質(zhì)、營養(yǎng)類食品的總稱。由于先后出現(xiàn)大量的有毒食品：毒奶粉，毒大米，打了激素的水果，肉類這些不健康的食物時刻威脅著我們的生命安全。在培養(yǎng)食物的經(jīng)過中，不隨意添加化學(xué)物質(zhì)，讓他們自然的生長，同時注意保證土地、水源的干凈，防止污染進(jìn)入食物。在食物的加工經(jīng)過中，不因某種目的，隨意添加食品添加劑，或?yàn)檫_(dá)指標(biāo)參入危害健康的化學(xué)物質(zhì)。在食品的保存經(jīng)過中，也不能由于延長保質(zhì)期而隨意添加化學(xué)物質(zhì)。4.1綠色農(nóng)藥在我們國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為保證農(nóng)作物增產(chǎn)，農(nóng)藥不可避免地被運(yùn)用。農(nóng)藥在防治農(nóng)作物病蟲害，保證農(nóng)作物正常生長，提高單位面積產(chǎn)量上起到了舉足輕重的作用。但由于農(nóng)藥種類冗雜，長期使用或?yàn)E用會嚴(yán)重污染環(huán)境，給動植物和人類造成嚴(yán)重危害。由于農(nóng)藥的頻繁使用，導(dǎo)致各種害蟲的抗藥性逐步加強(qiáng)，最終導(dǎo)致農(nóng)藥的使用次數(shù)和濃度不斷增加。農(nóng)藥的使用不僅影響農(nóng)作物本身的生產(chǎn)，同時還對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。生物農(nóng)藥主要包括三個類別：微生物農(nóng)藥，包括細(xì)菌、真菌、病毒和原生動物等制劑；農(nóng)用抗生素，即微生物新陳代謝中產(chǎn)生的活性物質(zhì)，具有致病殺蟲的成效；生化農(nóng)藥，指那些自然界存在的生物化學(xué)物質(zhì)經(jīng)人工或從自然界的生物源中分離或派生出來的化合物。生物農(nóng)藥對于環(huán)境的影響甚微，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可大力推廣使用。5綠色化學(xué)的發(fā)展前景綠色化學(xué)的最大特點(diǎn)在于它是在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因此經(jīng)過和終端均為零排放和零污染。綠色化學(xué)是人類的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略任務(wù)。綠色化學(xué)的根本目的是從節(jié)約資源和防止污染的觀點(diǎn)來重新審視和改革傳統(tǒng)化學(xué)，進(jìn)而使我們對環(huán)境的治理能夠從治標(biāo)中轉(zhuǎn)向治本。綠色化學(xué)的發(fā)展不僅將對環(huán)境保衛(wèi)產(chǎn)生重大影響，而且將為我們國家的企業(yè)與國際接軌創(chuàng)造條件！以下為參考文獻(xiàn)[1]顏蘋菲。建立綠色化學(xué)，減少環(huán)境污染[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2005〔9〕:55~61.[2]朱清時。綠色化學(xué)[J].-化學(xué)進(jìn)展，2000,12〔4〕:410~414.[3]寇元。合成氣催化轉(zhuǎn)化的綠色化學(xué)[J].催化學(xué)報(bào)，2008,29〔9〕:817~822.[4]唐有祺。瞻望今后化學(xué)之發(fā)展[J].化學(xué)通報(bào)〔印刷版〕,1998〔07〕:6~9.