关键字 绿色化学 环境保护 生物技术
人类正面临有史以来最紧急的环境危机,因为人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量渐渐降低,人口与资源的矛盾愈加尖锐;环保问题就成为经济与社会进步的要紧问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及有关产业,在为创造人类的物质文明作出要紧贡献的同时,在生产活动中不断排放出很多有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来肯定的害处。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洗工业技术,消减污染源头,生产环境友好商品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热门和要紧科技前沿。
绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洗化学。绿色化学即是用化学及其它技术和办法去降低或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的材料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的用法和产生。
化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然能得到人类需要的新物质,但在很多场所中却既未有效地借助资源,又产生很多排放物,导致紧急的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分借助每一个材料原子,达成“零排放”,因此既能够充分借助资源,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。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提升。绿色化学已在全世界兴起,它对国内如此新兴的进步中国家更是一个难得的机会。
1 使用无毒、无害并可循环用的新物料
1.1 材料选择
工业化的进步为人类提供了很多新物料,它们在不断改变人类物质生活的同时,也带来很多生活废物,使人类的生活环境飞速恶化。为了既不减少人类的生活质量,又不破坏环境,大家需要研制并使用对环境无毒无害又可循环用的新物料。
以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上用的塑料就超越55.43亿kg(20世纪90年代数目进一步上升),打开包装后即被抛弃,这类塑料废物破坏环境是大家面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。
国内也很多用塑料包装,而且在农村还广泛地用塑料大棚和地膜,导致的“白色污染”也愈加紧急。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,现在国际上已有一些成功的办法,比如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是国内“八五”科技攻关的一个重大项目,已获得一些进展。
1.2 溶剂的选择
很多的与化学制造有关的污染问题不只源自材料和商品,而且来源于在其制造过程中用的物质。最容易见到的是在反应介质,离别和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常见的反应介质,这主如果由于它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和很难收购又使之成为对环境有害的原因。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,与超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为进步洁净合成的要紧渠道。
1.2.1 固相反应
固相化学反应事实上是在无溶剂化用途的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是防止用挥发性溶剂的一个研究动向。
1.2.2 以水为溶剂的反应
因为大部分有机化合物在水中的溶解性差,而且很多试剂在水中会分解,因此一般防止用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,由于水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不风险环境。除此之外水溶剂特有些疏水功用对一些要紧有机转化是十分有益的,有时可提升反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。
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