绿色实验室建设.ppt

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1、绿色实验室建设,一、基本情况“三废”：废气、废水、废渣。没有用的，失去效用的东西。不仅无用，而且有害。,如 SO2、NO、Cl2、甲醛等对人体的呼吸道有强烈的刺激作用，对植物有伤害作用。As、Pb 和Hg 等化合物进入人体后，不易分解和排出，长期积累会引起胃痛、皮下出血、肾功能损伤等；氯仿、四氯化碳等能致肝癌；多环芳烃能致膀胱癌和皮肤癌；CrO 接触皮肤破损处会引起溃烂不止等。因此对实验过程中产生的有毒有害物质进行处理十分必要。,二、“三废”处理1、废气处理（1）直接排放：少量的有毒气体可通过通风设备(通风橱或通风管道)经稀释后排至室外，通风管道应有一定高度，使排出的气体易被空气稀释，然后才排

2、到室外。,（2）吸收法：溶液吸收法。溶液吸收法即用适当的液体吸收剂处理气体混合物，除去其中有害气体的方法。常用的液体吸收剂有水、碱性溶液、酸性溶液、氧化剂溶液和有机溶剂，它们可用于净化含有SO2、NOx、HF、SiF4、HCl、Cl2、NH3、汞蒸气、酸雾、沥青烟和组分有机物蒸气的废气。固体吸收法：固体吸收法是使废气与固体吸收剂接触，废气中的污染物（吸收质）吸附在固体表面从而被分离出来。此法主要用于净化废气中低浓度的污染物质。,2、常用的废液处理方法（1）低浓度含酚废液。加次氯酸钠或漂白粉使酚氧化为二氧化碳和水。高浓度含酚废水用乙酸丁酯萃取，重蒸馏回收酚。（2）含氰化物的废液。用氢氧化钠溶液调

3、至pH值为10 以上，再加入 3%的高锰酸钾，使 CN-氧化分解。CN-含量高的废液用碱性氯化法处理，即在 pH 至 10以上加入次氯酸钠使CN-氧化分解。,（3）含汞盐的废液。先调至 pH 为 810，加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入共沉淀剂硫酸亚铁，生成的硫化铁将水中的悬浮物硫化汞微粒吸附而共沉淀，排出清液，残渣用焙烧法回收汞或再制成汞盐。如果室内的汞蒸汽浓度超过0.01mg/m3，可用碘净化，即将碘加热或自然升华，碘蒸汽与空气中的汞及吸附在墙上、地面上、天花板上和器物上的汞作用生成不易挥发的碘化汞，然后彻底清扫干净。,（4）含铬废液。用还原剂(如铁粉、锌粉、亚硫酸钠、硫酸亚铁)

4、，在酸性条件下将 Cr（）还原为 Cr3+，然后加入碱(如氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、石灰等)，调节废液 pH 值，生成低毒的 Cr(OH)3沉淀，分离沉淀，清液可排放。沉淀经脱水干燥后或综合利用，或用焙烧法处理，使其与煤渣和煤粉一起焙烧，处理后的铬渣可填埋。一般认为，将废水中的铬离子形成铁氧体(使铬镶嵌在铁氧体中)，则不会有二次污染。,（5）含砷废液加入氧化钙。调节 pH 为 8，生成砷酸钙和亚砷酸钙沉淀。或调节 pH 至 10 以上，加入硫化钠与砷反应，生成难熔、低毒的硫化物沉淀。,（6）含铅、镉废液。镉在 pH 值高的溶液中能沉淀下来，对含铅废液的处理通常采用混凝沉淀法、中和沉淀法。因此

5、可用碱或石灰乳将废液 pH 值调至 9，使废液中的 Pb2+、Cd2+生成 Pb(OH)2和 Cd(OH)2沉淀,加入硫酸亚铁作为共沉淀剂，沉淀物可与其它无机物混合进行烧结处理，清液可排放。,（7）含铜废液的处理。以 CuSO4废液和 CuCl2废液为常见，一般可采用硫化物沉淀法进行处理(pH 值调节约为 6)，也可用铁屑还原法回收铜。碱性含铜废液，如含铜铵腐蚀废液等，其浓度较低且含有杂质，可采用硫酸亚铁还原法处理，其操作简单、效果较。,对于某些数量较少、浓度较高确实无法回收使用的有机废液，采用活性炭吸法、过氧化氢氧化法处理，对高浓废酸、废碱液经中和近中性(pH=69)时才排放。,3、有机溶剂

6、的回收（1）乙醚：废乙醚溶液置于分液漏斗中，用蒸馏水洗几次，然后用酸或碱调节pH 至中性，再用 0.5%高锰酸钾洗涤至紫色不褪，0.51%硫酸亚铁铵溶液洗涤以除去过氧化物，最后用蒸馏水洗涤23次，弃去水层，经氯化钙干燥、过滤、蒸馏，收集33.5 34.5馏出液，保存于棕色带磨口塞子的试剂瓶中待用。由于乙醚沸点较低，乙醚的回收应避开夏季高温为宜。,（2）石油醚先将废液装于蒸馏烧瓶中，在水浴上进行恒温蒸馏，温度控制在812，时间控制在15min 20min。馏出液通过内径25mm、高 750mm 玻璃柱，内装下层硅胶高600mm，上面覆盖 50mm 厚氧化铝(硅胶60目100目，氧化铝70目 12

7、0目，于150160活化 4 小时)以除去芳烃等杂质。重复第一个步骤再进行一次分馏，视空白值确定是否进行第二次分离。经空白值(n=20)和透光率(n=10)测定检验，回收分离后石油醚能满足质控要求，与市售石油醚无显著性差异。,（3）乙酸乙酯废液先用水洗几次，再用硫代硫酸钠稀溶液洗几次，使之褪色，再用水洗几次，蒸馏，用无水碳酸钾脱水，放置几天，过滤后蒸馏，收集 7677馏分。（4）氯仿、乙醇、四氯化碳等废溶液都可以通过水洗废液再用试剂处理，最后通过蒸馏收集沸点左右馏分，得到可再用的溶剂。,4、废渣实验中出现的固体废弃物不能随便乱放，以免发生事故。如能放出有毒气体或能自燃的危险废料不能丢进废品箱内

8、和排进废水管道中。不溶于水的废弃化学药品禁止丢进废水管道中，必须将其在适当的地方烧掉或用化学方法处理成无害物。碎玻璃和其它有棱角的锐利废料，不能丢进废纸篓内，要收集于特殊废品箱内处理。,无毒废渣可直接掩埋，掩埋地点应有记录。有毒的废渣必须先进行化学处理，无毒后深埋在远离居民区的指定地点，以溶于地下水而混入饮用水中。实验室废弃物虽数量较少，但毕竟有危害，必须引起我们的重视。实验室对实验过程中产生的废弃物，必须对其进行有效的处理后才能排放，这对减少环境污染有着重要意义。,三、忽略的“废物”-电池,电池，狭义的定义是将本身的化学能转化为电能的装置。广义的定义则为将机械能以外的能量转化为电能的装置。,

9、电池的种类按工作原理可划分为：原电池（锌锰电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、钮扣电池等）；蓄电池（镉镍电池，氢镍电池、锂离子电池、铅酸蓄电池等）；燃料电池，温差电池，太阳能电池，核电池等。其中与我们日常生活中接触较多的有：干电池（锌锰电池、碱性锌锰电池等）；手机电池（镉镍电池、氢镍电池、锂电池）；铅酸蓄电池（汽车及电动自行车用）。,废电池的危害：废弃在自然界中的电池，其中的重金属会慢慢从电池中溢出来，进入土壤或水源，再通过农作物、动物进入人体，最终进入人体，使人的脑、内脏器官、神经系统受损，还会引起骨质松软，重者造成骨骼变形，还会影响下一代。,1、电池中的重金属及其危害主要金属有：汞、铅、铬、镉、

10、镍、锌、银等。1998年国家危险废物名录上定出汞、镉、锌、铅、铬为危险废弃物：,1 粒钮扣电池所含的汞能使600 吨水受到污染，相当于一个人一生的用水量，1 节 1 号电池如果随意丢弃在田地里，能使 1 平方米的土壤失去利用价值；我国是电池生产大国和消费大国，据中国电池工业协会统计数据，2009 年中国生产电池 300 多亿只，普通锌锰电池 220 多亿只，碱性锌锰电池 80 亿只，镉镍电池 4 亿只，铅酸蓄电池约 12000 万千伏安时。,现在我国电动自行车保有量有 2200 万以上，每年有 25 万吨电动自行车车用电池报废，这些电池基本上都是铅酸蓄电池，含有铅、镉及废酸液，都在国家危险废物

11、名录之中，对环境危害很大，虽然已颁布的废电池污染防治技术政策规定了电池的制造商、进口商对电池的回收责任，但在实际操作中，此规定成了一纸空文，制造商和进口商基本不回收，而电动自行车用户随意将电池卖给废品回收者，随意拆解处置，成为新的环境污染源。因此，对于铅酸蓄电池，应当学习日本的做法，实行强制 100%回收。,2、回收,丹麦：是欧洲最早对电池进行循环利用的国家。丹麦从1996年开始回收镉镍电池，其具体做法是：电池按销售单价0.9美元只电池的回收费用售出，从回收费中按17.6美元/千克支付给电池回收者。该政策的制定，使镉镍电池的售价相对较高，从而改变了消费者的消费行为，小型二次电池的消费重点转向环

12、保型电池。1997年镉镍电池的回收率就已达到了95。,英国：从1998年开始对电池回收，回收的主要品种为镉镍、氢镍和锂电池。电池的回收、运输、处理等费用由最终用户承担，1999年约回收450吨，2000年为600吨。,法国：回收废弃电池从1999年开始实施，电池回收由企业负责，未成立专门的回收公司，原则上回收采用独立核算，如产生亏损，由生产商和销售商共同负担，目前，法国已有几家大的电池回收企业。电池的回收率也已达84%。,日本：回收处理废弃电池一直走在世界前列。早在1993年就开始回收，二次电池的回收率较高，但一次电池回收率仍较低。汽车用铅蓄电池目前已全部回收，并有成熟的处理方法。,美国：目前

13、主要回收可充电电池，由1家可充电池再利用公司具体操作，与销售商签订销售许可合同（含废电池回收条款），这种方式销售的可充电池约占全美可充电池总量的75%，美国镉镍电池的回收率近50%，2005年达到90%以上。,我国废电池回收利用的状况,自2001年1月1日起，禁止在国内生产各类汞含量大于电池重量0.025%的电池；自2001年1月1日起，凡进入国内市场销售的国内、外电池产品(含与用电器具配套的电池),在单体电池上需标注汞含量，未标注汞含量的电池不准进入市场销售；,自2002年1月1日起，禁止在国内市场经销汞含量大于电池重量0.025%的电池；自2005年1月1日起，禁止在国内生产汞含量大于电池

14、重量0.001%的碱性锌锰电池；自2006年1月1日起，禁止在国内经销汞含量大于电池重量0.001%的碱性锌锰电池。为保证对进口电池检验工作的如期开展，国家出入境检验检疫部门正抓紧做好开检前的准备工作。,我国目前对废电池的回收处理工作不太重视，政府至今还没有一套完整的回收处理体系，导致电动自行车所使用的铅酸蓄电池的二次污染，成为一个非常严重的环境问题。,比如北京、上海等城市已经安置了废电池投放专用桶。相信不久的将来，废电池回收利用的问题必定会得到很好的解决。我们大家应该主动向邻居、同学、朋友、爸爸、妈妈宣传费电池的危害，并把他们用过的费电池收集起来，现在许多商场、超市等公共场所都有费电池回收箱

15、，我们可以把收集的费电池送到那里。,发达国家废电池处理方式,国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种：固化深埋：集中到一定数量后运至放置地点依电池种类装入集装箱内封存，专门的有毒、有害垃圾填埋场，直至国内成熟废电池回收技术出台。存放于废矿井：分类，按类存放。资源化处理。,（1）热处理 瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、

16、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。不过，热处理的方法花费较高，瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。,（2）“湿处理”马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，各类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本）。马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。,（3）真空热处理法 德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要

17、便宜，不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即可将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。,联合国环境署正在全世界推广“生活周期经济”的新概念。它是将一个商品“从摇篮到坟墓”分为多个阶段，即：原料获得、制造工艺、运输、销售、使用、维修、回收利用、最后处置等，在每个阶段，都必须加强环境管理。生产厂家和消费者都应对自己的行为负责，生产厂家在制定生产计划、开发新产品和回收废弃产品时必须考虑环境保护的要求，消费者在购买、使用和丢弃商品时也不能对环境造成危害。周天泽编著：化学不承认废物,四、绿色化学理念,1、绿色化学的定义 绿色化学是

18、20世纪末发展起来的一门新兴学科，又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学、原子经济学等。绿色化学即利用化学原理、技术和方法减少或消灭对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生，不再处理废物，最终实现零排放和零污染。绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学。,2、绿色化学产生1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。将污染防止确立为美国的国策。所谓污染防止就是使得废物不再产生，不再有废物处理的问题。绿色化学正是实现污染防止的基础和重要工具。1995年10月30日美国设立了“总统绿色化学挑战奖”，以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究，鼓励支持重大

19、的创造性的科学技术突破，从根本上减少乃至杜绝化学污染源，这项在化学化工领域内唯一的总统奖使得“绿色化学”这个名称广为传播。,美国“总统绿色化学挑战奖”分为新（变更）合成路线奖；新工艺奖（变更溶剂反应条件奖）；安全化学品设计奖；中小企业奖以及学术奖五个奖项。这些奖项为个人、团体和组织提供了一个机会，可以通过竞争总统奖来获取可使化学变得更为清洁、更为经济、更为美好的基础性研究突破的支持，并体现了国家对将绿色化学原理应用到化学的设计、加工和应用过程而产生的技术的重视。不设奖金。,1997年，由美国国家实验室、大学和企业联合，成立了绿色化学院，美国化学会成立了绿色化学研究所。2000年，美国化学会出版

20、了第一本绿色化学教科书。,3、绿色化学的重要特点 和传统意义上的化学相比，绿色化学是更高层次的化学，它的主要特点是“原子经济性”。即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，因此既可以充分利用资源，又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学是一门具有明确的社会需求和科学目标的新兴交叉学科。,从科学观点看，绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展；从环境观点看，绿色化学是从源头消除污染；从经济观点看，绿色化学合理利用资源和能源、降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。因此绿色化学的目的是把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染

21、、后治理”改为“从源头上根除污染”。,4、绿色化学的核心 Stanford大学的著名有机化学家Trost（为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖）提出的，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。,荷兰有机化学家 Roger.A.Sheldon 根据自己二十多年的工作经验提出了环境因子和环境商的概念,用以衡量化工产品生产过程中对环境造成的影响。相对于每种化工产品而言,期望产品以外的任何物质都是废物,环境因子(E 因子)(environmetal factor)是指:每生产

22、 1kg 期望产品的同时所产生的废物的量:E 因子=废料重(kg)/产品重(kg)E 因子值越大,化工生产所产生的废物的量就越大,其对环境的影响就越大。不同化工生产部门生产中环境所能接受的 E因子的大小。,不同化工生产部门生产中环境所能接受的 E因子的大小。,5、绿色化学的12 项原则,1998年，PTAnastas和J.C.Waner从源头上减少或消除化学污染的角度出发，提出了绿色化学的12项原则，这12项原则简述了绿色化学的主要观点，对我们今后从事绿色化学的研究具有一定的指导作用。防止防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。原子经济设计的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进

23、到终极产物中。,较少有危害性的合成反应出现无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。设计要使所生成的化学产品是安全的设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。溶剂和助剂是较安全的尽量不用辅料（如溶剂或析出剂）当不得已使用时，尽可能应是无害的。,设计中能量的使用要讲效率尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。用可以再生的原料使用可再生资源作为原料，在技术与经济上尽可能使用可再生原料代替消耗性原料。尽量减少衍生物应尽可能避免或减少多余的衍生反应（用于保护基团或取消保护

24、和短暂改变物理、化学过程），因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。,催化作用催化剂（尽可能是具选择性的）比符合化学计量数的反应物更占优势。设计可降解产物按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。防止污染进程能进行实时分析需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。特别是从化学反应的安全上防止事故发生在化学过程中，反应物（包括其特定形态）的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。,6、5R理论绿色化学的现代内涵,减量（Reduction）是从节省资源减少污染角度提出的。减少用量、在保护

25、产量的情况下如何减少用量，有效途径之一是提高转化率、减少损 失率。减少“三废”排放量。主要是减少废气、废水及废弃物（副产物）排放量，必须在排放标准以下。重复使用（Reuse）这是降低成本和减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，从一开始就应考虑有重复使用的设计。,回收（Recycling）回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。再生（Regeneration）是变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。拒用（Rejection）是杜绝污染的最根本办法，它是指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的

26、毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用。,、化学实验绿色化的途径,绿色化学对化学反应的基本要求是：（1）淘汰有毒原材料，尽量使用可再生材料，从源头上杜绝污染，逐渐摆脱对石油、煤等矿产资源的依赖。（2）尽可能使参加反应的原子都进入终端产物，这不但防止了污染，而且也提高了经济效益和原子利用率。,（）合成中尽量不使用和产生有毒有害物质。（）寻找最佳转换反应和良性循环，使用高选择性催化剂，实现“零排放”，降低副产物，使整个过程只有原料和能量的输出，而产出只有产品。（）设计对人类健康无害，对环境无污染的产品。,目前世界上化学家主要从化学反应原料、催化剂、溶剂三个方面对绿色化学进行研究。1、原

27、料 95%以上的有机化学品来自石油，但是，地球上的煤和石油是有限的和不可再生的。因此，如何利用生物资源为原料生产人类需要的化学品就成为绿色有机合成的战略任务。反应原料的绿色化包括两方面：,（1）采用无毒、无害原料；我国已研制出由甲醇氧化法合成碳酸二甲酯 以代替剧毒光气为原料的合成法；Noyo等在超临界CO2中，用CO2和H2合成了甲酸被认为是最理想的反应之一。我国科学家利用自行设计的催化剂，在过氧化氢的作用下，直接从丙烯制备环氧丙烷被认为“具有环境最友好的体系”。（2）用可再生资源为原料。利用可再生的生物资源代替当前广泛使 用的石油原料是化学工业可持续发展的方向之一。中国科技大学关于木质素结构

28、和以木质纤维为原料的绿色合成研究已取得阶段性成果。,2、溶剂,现在实验室及化工厂使用的大多数有机溶剂易燃易炸并有一定的毒性。绿色化学中人们用超临界流体、离子液体、水等绿色溶剂代替有机溶剂来充当化学反应的介质。,(1)超临界流体 超临界流体是温度和压力处于临界条件以上的流体，它的密度接近液体而黏度却接近气体，扩散系数比液体大100倍左右。超临界流体在萃取、色谱、重结晶以及有机反应中表现出特有的优越性。特别是二氧化碳等小分子化合物，因为它们的临界温度和压力都不是很高，并且来源广，价廉无毒，所以在有机合成和分析等方面应用极广。例如，杜邦公司已将超临界二氧化碳用于聚四氟乙烯工业生产，超临界二氧化碳还可

29、以用来净化半导体芯片，提取咖啡中的咖啡因，可以用于制备超细微粒。,(2)离子液体离子液体是指没有电中性分子，且完全由阳离子和阴离子组成的液态物质，它的熔点通常低于100-150，它的热稳定性和化学稳定性相对很高，蒸气压、黏度很低，导电性很好，离子迁移和扩散速率均很高，极性极强，配位能力低以及溶解有机无机材料的能力强等。,同时离子液体与非极性有机溶剂互不相溶，因而可以为两相体系提供一种非水的极性替代物，一些离子液体也不溶于水，也可用作难溶于水的极性相。此外，与超临界流体不同，离子液体对温度和压力没有要求，可以在低温、常压下进行。所以现在关于离子液体制备和应用的研究成为人们研究的热点之一。,离子液

30、体的历史可以追溯到1914年，当时Walden报道了（EtNH2+HNO3）的合成(熔点12)。而50%LiCI-50%AlCl3(摩尔分数)组成的混合体系的熔点只有144。1976年，美国Colorado州立大学的Robert利用AlCl3/N-EtPyCl作电解液，进行有机电化学研究时，发现这种室温离子液体是很好的电解液，能和有机物混溶，不含质子，电化学窗口较宽。1982年Wilkes以1-甲基-3-乙基咪唑为阳离子合成出氯化1-甲基-3-乙基咪唑，在摩尔分数为50%的AlCl3存在下，其熔点达到了8。,(3)水溶剂 以水或临界水作为溶剂以及有机溶剂/水相界面的反应。优点：操作简单、易于后

31、处理、安全；反应的立体选择性可以与有机相反应结果相反。资源丰富、廉价、无污染。（4）无溶剂 固-固、固-液、气-液，可在固态、液态及熔融状态下进行，与微波技术结合，具有安全、反应快速、易操作、选择性好等特点。,(4)固定化溶剂 固定化溶剂是另一种很有前景的绿色溶剂，它也就是用聚合物充当溶剂，这类聚合物与常规用于化学合成、分离和清除等过程中的溶剂有类似的溶剂化性能。由于是高分子化合物，因此这种溶剂既可以保持溶解性，又不挥发，避免了溶剂的挥发性对人和环境的影响。例如，有人将溶剂分子束缚在固定载体上，或者直接将溶剂分子键在聚合物链上作固体化溶剂。,3、催化剂 追求高效能的催化剂无疑是绿色化学发展的重

32、要环节。当今化学家研究的主要方向有生物催化剂和固体酸碱催化剂。()生物催化剂 运用生物酶催化反应来生成有机产品成为现在研究较多的催化方式之一。()固体酸碱催化剂 固体酸碱催化剂可以有效地减少甚至避免对环境的污染，同时也容易回收，可以多次使用。（杂多酸催化）()有机金属，相转移催化剂。,五绿色化学化工技术,催化技术催化剂是化学工艺的基础,是使许多化学反应实现工业应用的关键,目前大多数化工产品的生产均采用了催化反应技术。可以说,现代化学工业中,最重要的成就都与催化剂的应用密切相关。正确地选用催化剂,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

33、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,这正是绿色化学研究所追求的目标。,生物技术,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。,微波技术,在无机合成中,微波主要用于烧结合成和水热合成。微波应用于有机合成,由于能大大加快化学反应速率,缩短反应时间,特别是以无机固体物为载体的无溶剂的微波有机合成反应,操作简便,溶剂用量少,产物易于分离纯化,产率高,因此微波有机合成成了合成化学工作者研究的热点.,超声技术,由于声化学反应能

34、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。,膜技术,膜技术作为一种迅速崛起的高新技术,对21世纪许多相关行业的科技进步和发展产生很大的推动作用。膜技术通常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。,六、绿色化学与化学教学,（一）教材中引入,1、侯氏制碱法：,制碱法的流程如图 所示：NaCl(饱)+NH3+H2

35、O+CO2=NH4Cl+NaHCO32NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2,侯氏制碱法既保留了氨碱法的优点，又消除了它的缺点，使食盐的利用率由原来的 68%提高到 96；体现绿色化学的原子经济概念。同时制碱厂可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2，革除了 CaCO3制 CO2这一工序；而 NH4Cl又可做氮肥，可谓一举多得。因此联合制碱法很快为世界所采用。体现了“循环操作，节省资源”的思想。因为在煅烧炉中分解产生的 CO2气体重新回到沉淀池，促进碳酸氢钠沉淀下来；而析出 NH4Cl 晶体后的母液也重新回到沉淀池被充分利用。,2、以海水为原料提取镁：为从海水中提取镁，先将

36、海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳，然后将石灰乳加入到海水沉淀池中，得到氢氧化镁沉淀，再将氢氧化镁与盐酸反应，蒸发结晶可获得六水合氯化镁（MgCl26H2O）。将六水合氯化镁晶体在一定条件下加热生成无水氯化镁，电解熔融的氯化镁就得到了金属镁。,流程图,归纳生产流程中涉及到的化工生产原理：(1)增大反应物的接触面积；(2)使用合适高效的催化剂；(3)反应物循环氧化；(4)利用余热；(5)采取适当温度；(6)增大反应物的浓度(空气)；(7)尾气的吸收利用等。,3、氨催化氧化法制硝酸：,植物花朵的汁液在不同溶液中的颜色变化食物中含有淀粉吗？葡萄糖的检测蛋白质的性质,（二）教学科研,甲烷

37、制取取2 克无水醋酸钠、1 克二氧化锰（作催化剂）、1.2克氢氧化钠固体于纸上充分混和，迅速装入预热的试管中，按制氧气手续进行。取无水醋酸钠4 克、氢氧化钠2 克，放入研钵中迅速研和后，加入敲成细屑的新鲜石灰1 克，再研和后，即成碱石灰，装入用铝箔卷成的圆柱筒（比试管内径略小）内，塞入试管，按制氧气手续进行。,煤渣的处理煤渣是家用蜂窝煤烧过之后的新干燥残渣。实验之前，将其捣碎，筛子过筛，去掉未燃烧尽的煤和杂质。混合均匀将无水醋酸钠与氢氧化钠混合研细，再加入准备好的煤渣充分混合，立即装进干燥的试管中，塞上带导管的单孔橡皮塞。煤渣、氢氧化钠、无水醋酸钠三种物质的实验配比情况：,实验组数：1、煤渣质

38、量（）；2、氢氧化钠质量（）；3、无水醋酸钠质量（）；4、火焰最高度（cm）；、燃烧持续时间（分钟）。用煤渣代替石灰，反应制得的气体燃烧后均能得到比较明亮的火焰；煤渣、氢氧化钠和无水醋酸按的质量比混合较好，反应速度快，产生的气流量大，燃烧火焰可冲击cm高。,草木灰中含有较为丰富的碳酸盐,其中碳酸钾和碳酸钠含量一般都在10%以上。向日葵籽皮灰、向日葵杆灰.葵草杆灰含碳酸钾和碳咬钠量可高达40%以上。含于灰中的碳酸钾与碳酸钠和乙酸反应生成乙酸盐,乙酸盐再和氢氧化钠反应,就可得到甲烷。用反应式表示如下：M2CO3+CH3COOH CH3COOM+CO2+HOCH3COOM+NaOH CH4+M2CO

39、3考察不同灰分；不同用量的气体产生量。（化学教育）,装置改进,四氯化锡的制备,SnCl4的制备装置图,1 注射器（内装浓HCl）2 氯气发生管（内装固体KMnO4）3 浓H2SO4 4反应管（内装Sn粒）5 产物接收管 6 冷却杯（内装冰水）7 尾气吸收管（内装NaOH）8酒精灯,氯气、氯酸钾和次氯酸钠的制备及氯气性质实验（H2S、SO2）,1 多用滴管装2ml浓盐酸 2 具支试管中装0.5gMnO2 3 浓H2SO4 2-3ml 4 30%KOH10滴（热水浴7080）5 2.0mo1L1NaOH10滴（冰水浴）6 0.1 mo1L1KBr 7 0.1 mo1L1KI加淀粉液 8 靛蓝溶液

40、9 0.01 mo1L1NaOH与酚酞指示剂（装满W管底部）10 湿润Na2S2O3溶液的棉花 I干燥Cl2用的具支试管 II、III收集Cl2的具支试管 IV、V增容U形管、W形反应管 玻璃滴管,常见绿色化实验从“盐泥”中制取七水合硫酸镁从玉米芯制取糠醛 植物油脂交换法制备生物柴油甲壳素的提取柑橘皮中果胶的提取超声波辐射分子碘催化合成乙酰水杨酸 微波辐射合成乙酸乙酯杂多化合物催化合成乙酸异戊酯,蒸馏实验用水代替甲苯循环试验（甲壳素提取-壳聚糖制取-羧甲基壳聚糖制取）性质实验微型化（点滴板、井穴板）氧气制取残渣进行提纯实验（代替粗盐）,主要药品用量与价格对比如下表：以氯气及其性质实验为例，实验向200名学生开出（100组）。微型实验药品消耗经费仅为常规实验的3.7%。,基础无机化学实验微型化的探讨，河北省优秀教学成果二等奖，1997.10化学系的绿色化学教学工作，科学时报以“沧州师院绿色化学教育显成效”为题在2011年11月1日B2版进行了报道，河北科技报也在2011年11月12日以“沧州师范学院绿色化学实验实现零污染”为题进行了报道。化学实验绿色化的探索与实践、生活中的绿色化学、绿色联想等系列教材和读物出版中。建立“河北省绿色化学研究基地”。,