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摘要:绿色化学是近几年才开始出现的更高层次的化学,是当今国际化学的前沿,其核心是利用化学原理从根本上减少或消除化学工业对环境的污染。绿色溶剂替代传统有机溶剂是绿色化学的研究内容之一,本文首先介绍绿色化学和绿色溶剂的概念,然后着重讨论了几类绿色溶剂的原理,应用及发展现状,讨论了水在有机合成和溶剂方面应用,离子液体在分离过程和电化学的应用,超临界流体如超临界水和超临界二氧化碳的应用。全文最后对绿色溶剂的发展作了简要的展望。
关键词:绿色化学;绿色溶剂;离子液体;超临界流体
1、绿色化学
绿色化学是近几年才开始出现的更高层次的化学,是当今国际化学的前沿,其核心是利用化学原理从根本上减少或消除化学工业对环境的污染。它所研究的中心问题是使化学反应、化工工艺及其产物具有以下四个方面的特点:①采用无毒、无害的原料;②在无毒、无害的反应条件(溶剂、催化剂等)下进行;③使化学反应具有极高的选择性,极少的副产物,甚至达到“原子经济”的程度,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”;④产品对环境无害。从科学观点看,绿色化学是化学基础内容的更新,即从环境友好、经济可行的绿色化学产品的设计出发,发展对环境友好、符合原子经济性的起始原料化学,提高化学反应的产率和选择性,或从新的起始原料出发,发展原子经济性、高选择性的新反应来完成绿色目标产物的合成。绿色化学提供从源头上消除污染的原理和方法,把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染,后治理”改变为“不产生污染,从源头上根除污染
2、绿色溶剂
在化工生产中,反应介质、分离过程和配方中都会大量使用挥发性有机溶剂,如石油醚、苯等芳烃、醇、酮、挥发性有机溶剂进入空气中后,在太阳光的照射下,容易在地面附近形成光化学烟雾,引起和加剧肺气肿、支气管炎等多种呼吸系统疾病;增加癌症的发病率;导致谷物减产、橡胶老化和织物褪色等;挥发性有机溶剂还会污染海洋、食品和饮用水;毒害水生物;氟氯烃能破坏臭氧层。因此,溶剂绿色化是实现清洁生产的核心技术之一。目前备受关注的绿色溶剂是水、超临界流体、离子液体。
3、水
水作为介质,在稀释溶剂或萃取溶剂方面,有其独特的优越性。而且也是地球上自然界最丰富的溶剂,价廉易得,无毒无害,不燃不爆,不污染环境。在有机合成反应中,水可以省略许多诸如官能团的保护和保护基团等的合成步骤,是取代传统挥发性有机溶剂和助剂的理想替代品。中国留美学者李朝军教授用金属铟在水相反应方面做了大量工作,因而获得了 2001 年美国总统绿色化学奖,这也表明水相有机反应的研究正受到越来越多的关注。作为环境友好和对人类无害的优良绿色溶剂,水已经应用在化学工业、生物制药天然植物提取和纳米材料制备等各个领域中。下面主要介绍水在有机化学反应中作为溶剂的应用。
3.1 水在有机合成方面的应用
在有机化学反应中,根据相似相容原理,大多数有机化学反应选用有机物质如醛、酮、酯等作为溶剂来进行反应,但是在化学反应结束后进行产物分离时,势必要将溶剂蒸发,因而会对环境造成污染,同时也很浪费资源。而用水作为溶剂时因其廉价性可大大节约成本,同时可减少对环境的危害。
3.2 水作为溶剂方面的应用
本文主要讨论水在胶粘剂及乳液方面的使用情况。胶粘剂既能粘接各种金属又能粘接非金属,是一类重要的精细化工产品,其社会、经济效益非常大,虽其消费量较少,但同酶、激素和维生素一样,却是保持工业“健康”的不可缺少的材料,如今已广泛渗透到社会的各个领域之中。然而胶粘剂中使用最多的有机溶剂在其固化过程中的挥发会对人体及环境造成巨大的危害。据报道由于胶粘剂中甲苯的挥发,使深圳市一制鞋厂粘接工艺中的 10 位女工先后患上了白血病。因而用最廉价的水替代有机溶剂开发的环境友好型胶粘剂应运而生。
4 总结与展望
综上所述,水、离子液体和超临界流体作为新型的绿色溶剂,不但可以替代传统的有机溶剂而且能够为反应分子提供新的分子环境,使反应的选择性转化率得到改变和提高,或使分离提纯等过程较容易进行。因此,绿色溶剂的研究已引起了科学家的浓厚兴趣并有待进一步的开发,如何增强其商业可行性及预防污染在未来对化学家的工作将起到重要作用。每一位化学家需要知道如何设计生产程序,将注意力集中在有效预防环境问题及解决那些环境问题上,并重视选择合适溶剂,我们相信,绿色溶剂将迎来一个更加繁荣的春天。
参考文献:
[1]胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2004:93.
[2]李文安,孙敬轩,王香爱.绿色溶剂的发展现状及应用[J].中国胶粘剂,2007(8):56-59.
[3]梁红玉,宫红,姜恒.离子液体———未来化学工业中的绿色溶剂[J].当代化工,2002(1):60-62.
[4]寇元,何玲.離子液体与绿色化学[J].化学进展,2008(1):6-10.
[5]闵恩泽,傅军.绿色化学的进展[J].化学通报,1999(1):11-18.
关键词:绿色化学;绿色溶剂;离子液体;超临界流体
1、绿色化学
绿色化学是近几年才开始出现的更高层次的化学,是当今国际化学的前沿,其核心是利用化学原理从根本上减少或消除化学工业对环境的污染。它所研究的中心问题是使化学反应、化工工艺及其产物具有以下四个方面的特点:①采用无毒、无害的原料;②在无毒、无害的反应条件(溶剂、催化剂等)下进行;③使化学反应具有极高的选择性,极少的副产物,甚至达到“原子经济”的程度,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”;④产品对环境无害。从科学观点看,绿色化学是化学基础内容的更新,即从环境友好、经济可行的绿色化学产品的设计出发,发展对环境友好、符合原子经济性的起始原料化学,提高化学反应的产率和选择性,或从新的起始原料出发,发展原子经济性、高选择性的新反应来完成绿色目标产物的合成。绿色化学提供从源头上消除污染的原理和方法,把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染,后治理”改变为“不产生污染,从源头上根除污染
2、绿色溶剂
在化工生产中,反应介质、分离过程和配方中都会大量使用挥发性有机溶剂,如石油醚、苯等芳烃、醇、酮、挥发性有机溶剂进入空气中后,在太阳光的照射下,容易在地面附近形成光化学烟雾,引起和加剧肺气肿、支气管炎等多种呼吸系统疾病;增加癌症的发病率;导致谷物减产、橡胶老化和织物褪色等;挥发性有机溶剂还会污染海洋、食品和饮用水;毒害水生物;氟氯烃能破坏臭氧层。因此,溶剂绿色化是实现清洁生产的核心技术之一。目前备受关注的绿色溶剂是水、超临界流体、离子液体。
3、水
水作为介质,在稀释溶剂或萃取溶剂方面,有其独特的优越性。而且也是地球上自然界最丰富的溶剂,价廉易得,无毒无害,不燃不爆,不污染环境。在有机合成反应中,水可以省略许多诸如官能团的保护和保护基团等的合成步骤,是取代传统挥发性有机溶剂和助剂的理想替代品。中国留美学者李朝军教授用金属铟在水相反应方面做了大量工作,因而获得了 2001 年美国总统绿色化学奖,这也表明水相有机反应的研究正受到越来越多的关注。作为环境友好和对人类无害的优良绿色溶剂,水已经应用在化学工业、生物制药天然植物提取和纳米材料制备等各个领域中。下面主要介绍水在有机化学反应中作为溶剂的应用。
3.1 水在有机合成方面的应用
在有机化学反应中,根据相似相容原理,大多数有机化学反应选用有机物质如醛、酮、酯等作为溶剂来进行反应,但是在化学反应结束后进行产物分离时,势必要将溶剂蒸发,因而会对环境造成污染,同时也很浪费资源。而用水作为溶剂时因其廉价性可大大节约成本,同时可减少对环境的危害。
3.2 水作为溶剂方面的应用
本文主要讨论水在胶粘剂及乳液方面的使用情况。胶粘剂既能粘接各种金属又能粘接非金属,是一类重要的精细化工产品,其社会、经济效益非常大,虽其消费量较少,但同酶、激素和维生素一样,却是保持工业“健康”的不可缺少的材料,如今已广泛渗透到社会的各个领域之中。然而胶粘剂中使用最多的有机溶剂在其固化过程中的挥发会对人体及环境造成巨大的危害。据报道由于胶粘剂中甲苯的挥发,使深圳市一制鞋厂粘接工艺中的 10 位女工先后患上了白血病。因而用最廉价的水替代有机溶剂开发的环境友好型胶粘剂应运而生。
4 总结与展望
综上所述,水、离子液体和超临界流体作为新型的绿色溶剂,不但可以替代传统的有机溶剂而且能够为反应分子提供新的分子环境,使反应的选择性转化率得到改变和提高,或使分离提纯等过程较容易进行。因此,绿色溶剂的研究已引起了科学家的浓厚兴趣并有待进一步的开发,如何增强其商业可行性及预防污染在未来对化学家的工作将起到重要作用。每一位化学家需要知道如何设计生产程序,将注意力集中在有效预防环境问题及解决那些环境问题上,并重视选择合适溶剂,我们相信,绿色溶剂将迎来一个更加繁荣的春天。
参考文献:
[1]胡常伟,李贤均.绿色化学原理和应用[M].北京:中国石化出版社,2004:93.
[2]李文安,孙敬轩,王香爱.绿色溶剂的发展现状及应用[J].中国胶粘剂,2007(8):56-59.
[3]梁红玉,宫红,姜恒.离子液体———未来化学工业中的绿色溶剂[J].当代化工,2002(1):60-62.
[4]寇元,何玲.離子液体与绿色化学[J].化学进展,2008(1):6-10.
[5]闵恩泽,傅军.绿色化学的进展[J].化学通报,1999(1):11-18.