绿色化学原理与绿色产品设计第3章 绿色产品的设计原理

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1、第三章绿色产品的设计原理主讲人：代斌（教授）绿色化学主要特点：对环境不造成污染的前提下实现尽可能大的经济效益。绿色产品应具有以下两个特点：一是产品本身对环境与人类无害，二是产品整个生命周期具有可持续性。绿色产品要在产品的制造过程中尽量使用无毒无害的原材料，使原材料实现最大利用化，而在产品完成它的使用价值以后，废物可以被回收再利用或是可在自然界中迅速降解为无害的物质。符合这一要求的产品便可称之为绿色产品，这一过程可称之谓绿色工艺或绿色技术。绿色产品的设计原理绿色产品的设计原理绿色产品强调绿色和功能

2、兼重，它的意义在于能直接促使人们消费观念和生产方式的转变，其主要特点是以市场调节方式来实现环境保护为目标。公众以购买绿色产品为时尚，促进企业以生产绿色产品作为获取经济利益的途径。这一点对全球可持续性经济的发展具有十分重要的现实意义。实现产品的绿色化一方面存在许多困难，是一项系统工程；另一方面，也给产品的绿色化提供了多种思路和途径。本章拟介绍三种绿色产品的设计思路和方法，它们的核心是一致的，但处理问题的切入点和侧重面有所不同。3.1绿色设计途径与方法3.1.1“十二原则”应用分析绿色化学原理可用“

3、十二原则”表示，它不仅适合绿化工产品设计的指导思想，在设计其它产品时同样可借鉴这些思路，是指导开发绿色化工产品与工艺的基本依据。十二条绿色化学原则：（1）防止污染优于污染治理：坚持“防止废物的产生比产生废物后进行处理为好”的理念，即防患于未然；（2）原子经济性：合成方法应具有“原子经济性”，即尽量使参加反应的原子都进入最终产物；（3）低毒害化学合成：设计的合成方法中所采用的原料与生成的产物对人类与环境都应当是低毒或无毒的；（4）设计较安全的化合物：在绿色产品设计中，就要求同时考虑产品的性能与毒性

4、，在保证毒性不超过相关标准的前提下，提高产品的性能；（5）使用较安全的溶剂与助剂：在产品的设计中，要尽可能不用或少用溶剂等辅助原材料，必须用时，要选用无毒或低毒易回收溶剂；（6）有节能效益的设计：化工过程的能耗必须节省，并且要考虑其对环境与经济的影响，如有可能，合成方法要在室温、常压下进行；（7）使用再生资源作为原料：在产品的设计中要尽可能的设计尽可再生资源作为原材料；（8）减少运用衍生物：在产品的设计中要尽可能的简化或缩短生产工艺，亦即短流程设计；（9）催化反应：即在产品的设计中采用催化剂或促

5、进剂，并且尽可能提高其选择性；（10）设计可降解产物：产物应当设计成为在使用之后能降解成为无毒害的降解产物而不残存于环境之中；（11）及时分析以防止污染：能实现在线监控，分析方法先进得当，既要保证产品合格，又要及时现场分析，尽可能做到在有害物质生成之前就得到有效控制；（12）采用本身安全、能防止发生意外的化学品：在产品设计中，优选安全性高的原材料，尽可能避免使用易燃、易爆、易挥发、易泄漏、高毒性等原材料，以避免对人身的伤害和对环境的危害。“十二原则”被多数相关人士认为已十分全面，被用于指导产品的

6、设计。但在实际应用中，一方面一个产品往往涉及技术、经济、政策法规等多个方面，需要多个部门或多种人才共同努力；另一方面，限于当前技术水平或企业效益、或市场因素等，完全符合“十二原则”的产品还很难一步到位。理想的绿色产品目标往往是渐进式的到达。所以，在实践中，如果一个产品在设计中采用了一种或多个原则，便可以认为该产品具有“绿色概念”。3.1.2绿色化工产品的绿色设计途径绿色化工产品的制造和设计过程可称之为绿色化工技术。绿色化工技术应符合如下特点：（1）原料均使用能持续利用的资源；（2）以安全的用之不

7、竭的能源供应为基础；（3）高效率的利用能源和其他资源，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。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；（4）高效率的回收利用废旧物资和副产品，只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏；（5）越来越智能化，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；（6）越来越充满活力，绿色化学理论为化学化工的发展注入了新的活力，在２１世纪必将大有可为。评价一个生产及

8、其生产工艺对人类健康的影响问题时，可将一个问题分成五个方面来分析：（1）对原料的分析，化工生产要尽可能多使用安全的无毒的可再生的资源；（2）对反应类型的分析，反映过程要充分地体现原子经济性，同时提高反应的选择性，并用尽可能的使用物理方法促进化学反应；（3）对反应试剂的分析，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；（4）对反应溶剂和反应条件的分析，化学污染不仅来源于原料和产品,而且与反应介质、分离和配方中使用的溶剂有关,有毒挥发性溶剂替代品的研究是绿色化学的重要研究方向。如超临