綠色化學的研究方向

摘 要：綠色化學是對傳統化學的更新和發展，是化學工業發展的必然趨勢。首先簡要介紹綠色化學的興起，然后著重闡述綠色化學的發展現狀和研究方向，最后提出要對學生進行綠色化學的宣傳和教育。

關鍵詞：綠色化學；研究方向；宣傳教育

一、興起中的綠色化學

環境與發展問題，已成為當今世界必須面對的兩難選擇，成為21世紀人類面臨的最嚴峻的挑戰，人類不得不開始關注自身的環境問題了。人類在享受科學技術帶來巨大的物質財富的同時，也使人類自身賴以生存與發展的生態環境遭到嚴重破壞，能源和資源

的短缺日益困擾著人們。而當今社會的許多環境問題，都直接或間接地與化學物質的污染有關。因此，一種著眼于從源頭上消除污染的被稱為環境無害化學或環境友好化學的綠色化學便于20世紀90年代初最早在美國應運而生。

綠色化學是用一種全新的、創造性的思維方式研究新的反應體系，尋求新的反應原料，探索新的反應條件與合成路線，設計新的綠色產品的一門新興學科。［1］

綠色化學的主要目標是運用化學的技術和手段從源頭上防止污染，是人類追求自然完美的一種高級意識，它與傳統的“先污染、后治理”的環保意識不同。因此，綠色化學可以看成是進入成熟期的高層次的化學，是對傳統化學和化學工業的更新和革命。

二、綠色化學的研究方向

國內外綠色化學的研究工作主要圍繞原料、化學反應、催化

劑、溶劑和產品的綠色化展開的。

1.尋找綠色反應原料

在化工生產過程中，常使用一些有毒、有害的原料，如，光氣、氰化氫、甲醛、苯等，它們嚴重污染環境，危害人類健康。采用無毒、無害原料或以再生資源作原料來生產特定的化學物品，是綠色化

學研究的重要課題。

異氰酸酯是一種重要的化工產品，以前一直以毒性很大的光

氣來作為生產原料。目前，科學家已經探索出了用二氧化碳和有機胺成功地合成了異氰酸酯，取代了光氣，實現了“無廢棄物”工藝。［2］

石油是當今主要的化工原料，95%以上的有機化學物品都來自石油，但是地球上石油的儲量是有限的。因此，科學家正在考慮如何運用生物技術手段，利用可再生的生物質原料合成有機化學物質，以替代石油、煤等礦物原料。

生物質主要有兩類：淀粉和木質纖維素。玉米、小麥和土豆是淀粉類的代表，農作物秸稈和草類是典型的木質纖維素。我國擁有豐富的生物質，可都被白白浪費掉了，如，每年收成10億噸農作物秸稈，5％用于造紙，就產生約25億噸的造紙廢水，既污染了環境，廢水中有重要經濟價值的木質素又被浪費掉；再如，大量的秸稈被焚燒，又造成大氣污染。目前，科學家正努力尋找高效廉價的酶或化學仿酶催化劑，以實現生物質原料的高效轉化，同時也是發展生態農業的需要。

2.開發原子經濟反應

最大限度地利用原料、最大限度地減少副產物，減少廢棄物的排放，是化學合成方法發展的趨勢。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子100％地轉變成產物，不產生副產物或廢棄物，實現廢棄物的“零排放”。

開發新的原子經濟反應已成為綠色化學研究的熱點之一。例如，由乙烯為原料生產環氧乙烷，較早的氯醇二步法工藝的原子利用率只有25%，改用銀催化氧化法工藝，則原子利用率可達100%；再如，利用鈦-硅分子篩作催化劑，將環己酮與氨、過氧化氫反應，可直接合成環己酮肟。取代先前由氨氧化法制硝酸，然后在催化劑作用下還原得到羥胺，最后羥胺再與環己酮反應合成環己酮肟的復雜合成線路，并已實現工業化。

近年來，我國對綠色化學的研究也取得了一些進展，基本做到了“零排放”。如，中國科技大學研發的制皂新工藝實現了無污水排放；四川聯合大學研發的尿素氮磷復合肥、氮磷鉀復合肥生產新工藝；在醫藥合成中，利用生物催化、仿酶催化技術，代替了傳統的化學合成技術，也取得了可喜的進展。［3］

3.采用綠色催化劑

在化學反應中，我們經常使用硫酸、磷酸、氫氟酸、三氟化硼等催化劑和含有鉛、汞、鎘等重金屬的催化劑。這些有毒、有害的催化劑嚴重污染環境，腐蝕設備。［4］為了保護環境，近年來國內外科研工作者正從分子篩、雜多酸、超強酸等新型催化材料中大力開發固體綠色催化劑，這些催化劑具有選擇性高、不腐蝕設備、不污染環境、易分離、穩定性好、可再生利用等優點，在化學反應中得到廣泛的應用。

例如，乙苯液相烴化的新型分子篩催化劑技術，催化劑選擇性

高且壽命長，乙苯的回收率超過了99.6%；再如，在酰基化反應中需用到有腐蝕性、易水解的無水三氯化鋁作催化劑，而每生產1噸酰化產物，就會帶來3噸對環境有害的酸性富鋁廢棄物及蒸汽。將蒙脫土作為載體，把三氯化鋁吸附在其上開發成新的非均相催化

劑，該催化劑的用量僅為傳統三氯化鋁催化劑用量的十分之一，廢棄物氯化氫的排放量也減少了四分之三。［5］

4.使用無毒無害溶劑

揮發性有機化合物常常被用作有機合成的溶劑，此外還在油

漆、涂料以及泡沫塑料中作噴霧劑和發泡劑使用。但是有機溶劑毒性大、易燃燒、不易回收，是環境的嚴重污染源。所以，綠色化學研究的另一個重點就是用無毒無害的液體取代這些易揮發的有機化合物。

因此，我們盡量選用水作溶劑，或用超臨界流體做反應介質，或在無溶劑的條件下進行反應，避免使用有毒有害和揮發性的有

機溶劑，這已成為綠色化學的發展方向。

當前，超臨界流體溶劑的研究已經取得重大進展。例如，采用超臨界二氧化碳替代有機溶劑作為油漆、涂料的噴霧劑和泡沫塑料的發泡劑已經在工業上得到應用；再如，四川聯合大學皮革系已經成功地用超臨界二氧化碳對皮革進行處理，前景令人鼓舞等

等。［6］

5.設計生產綠色產品

化工產品與人類的生產和日常生活密切相關，因此，化工產品的綠色化是十分必要的。綠色產品要求在使用過程中以及使用后不含危害人體健康和生態環境，易于回收、降解和再生。為此，世界各國對化工產品的綠色化開展了廣泛的研究，以尋求一些相應的解決方法。現已成功開發了為保護大氣臭氧層的氟氯烴代用品和防止“白色污染”的可生物降解塑料，以及減少汽車尾氣一氧化碳、芳烴排放量的新配方汽油等技術。［7］

三、積極開展綠色化學教育

綠色化學是對傳統化學的更新與發展，是實現可持續發展戰略的重要組成部分。目前，綠色化學及其帶來的產業革命正在全球興起。作為化學教育工作者，應從可持續發展的角度，從人與自然和諧共處的角度深刻理解綠色化學教育觀，義不容辭地開展綠色化學的宣傳、教育和普及工作，努力培養學生的綠色意識。

參考文獻：

［1］溫德才.綠色化學：現代化學新觀念［J］.龍巖師專學報，2001，19（3）：30.

［2］ANASTAS P T，WILLIAMSON T C. Green-Designing Chem-istry for the Environment， ACS Synmoposium Senies 626th［C］.Washington：American Chemical Society，1996.

［3］張意正.第二屆國際綠色化學高級研討會論文摘要集［C］.成都：四川大學出版社，1999.

［4］朱清時.綠色化學的進展［J］.大學化學，1997，12（6）：7.

［5］趙干卿.綠色化學與化學教育［J］.平頂山師專學報，2001，16（4）：76.

［6］朱清時.綠色化學的進展［J］.大學化學，1997，12（6）：9.

［7］趙干卿.綠色化學與化學教育［J］.平頂山師專學報，2001，16（4）：77.

（作者單位 江蘇省連云港中等專業學校）