绿色化学化工基本问题的发展与研究

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1、本文由丁明19881006贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。万　方数据万　方数据万　方数据６０８?化工进展２００７年第２６卷选择性的提高可开辟化学新领域，减少能量消耗和废物产生量。目前有关绿色化学的研究中有相当的数量是应用新型催化剂对原有的化学反应过程进行绿色化改进，如均相催化剂的高效性、固相催化剂的易回收和反复使用等。这类研究几乎无一例外地描述了对反应绿色化改进的程度，或减少了试剂的使用，或反应条件更加温和，或反应更加高效和高选择性，或催化剂多次重复使用和回收等。但仅有很少研究者考虑了催化剂制备时的绿色化问题，

2、如催化剂制是目前研究者关注的焦点。１．６新型反应器及过程强化与耦合技术为了实现绿色化工技术，许多工艺的改进，如反应器的设计、单元过程的耦合强化，成为这些技术得以实现的基础，可极大地提高原子效率并降低能耗。在常规的化学反应基础上，采用新技术进行过程强化，可使反应得以强化。微波应用于有机反应，能大大加快化学反应的速度，缩短反应时间，具有产物易于分离、产率高等优点，已广泛地应用于各备过程中废液的处理、催化剂焙烧过程中Ｎｑ的排放，催化剂中活性成分的原子经济性、催化剂制备过程中的环境因子和环境熵等。可以回收并反复使用的固体催化剂的使用是环境友好的催化技术，但固体催化剂一直被普

3、遍认为催化活性较均相催化剂低很多。通过在分子水平上构筑高活性、高选择性的固体催化剂，不仅可解决催化剂的循环回收、反复使用等问题，而且对资源的有效利用和环境的保护起着积极的作用１２】。另外，以手性金属配合物为催化剂的不对称催化反应一直是研究的核心，这其中具有较大范围适用性的手性助剂的设计和开发、手性功能和催化功能一体化的手性催化剂的设计和开发是研究的核心。研究过程中要注意提高手性活性，避免废弃物的生成，以及降低分离成本。手性试剂和手性催化剂由于合成价格昂贵，其循环回收反复使用性能也非常重要。酶催化剂与仿生催化剂由于在温和条件下的高效性和高度专一性往往是化学催化剂望尘莫

4、及的，已引起了广泛的重视。１．５溶剂的绿色化及绿色溶剂大量的与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。目前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物（ＶＯＣｓ），其在使用过程中有的会引起臭氧层的破坏，有的会引起水源和空气污染，因此需要限制这类溶剂的使用。采用无毒无害的溶剂，代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向，在新工艺过程需要限制这些溶剂的使用，最好不用，或用环境友好的代替物替代环境不友好的溶剂。对溶剂实现闭环循环，是解决溶剂对人类和环境影响的最终解决方法。另外超临界流体和

5、离子液体与生物催化的结合、水作为溶剂和无溶剂系统均类化学反应。由于超声波能加快反应速度、缩短反应时间、提高产率和反应选择性、具有温和的反应条件等多种有利因素，近些年来更是作为一种绿色化学的有效手段广泛应用于有机合成中。作为光驱动的化学反应，紫外光和可见光是研究得最多的光源，紫外光和可见光由于其一定范围的波长，对于某些材料，如二氧化钛、半导体等，具有激发这些材料介电子的某些能带的作用，这些光源本身及受光源激发的材料具有良好的氧化性能，已广泛用于氧化反应、污染物处理等，具有极大的研究和开发价值。对一些条件非常苛刻的反应，包括温室气体的化学转化、空气中有害气体的净化等，等

6、离子体技术的采用则非常容易解决这些问题。若等离子体与催化剂的协同作用，则可以降低等离子体击穿电压和反应温度，提高反应活性。各种耦合技术对于化工技术开发的成功及工业化具有特别重要的作用。“二合一”或“多合一”可能是对反应与分离过程在容器的同一区域内完成的最简单描述。它是替代传统的反应与分离的有效方法。目前，单元操作通常是在各自的装置上完成，产物毫无疑问是化学反应的核心。由于产物中混有溶剂和催化剂，在反应之后一系列的分离工序是必需的。反应与分离的耦合，可克服上述诸多不足，使得反应与分离在同一区域完成。另外，从大多数反应分离实例来看，反应与分离的集成可使得它们彼此性能更佳

7、；如反应物的不断动态移走，可使得反应平衡发生移动，而反应的顺利进行有利于分离效率的进一步提高。反应与反应的耦合毫无疑可以大大简化操作过程。具体表现在可缩短整个反应时间，减少中间产物与反应体系之间的分离和提纯，充分有效利用反应器，减少中间产物的损失。特别是对于不稳定的中间物种，通过原位生成中间物种立即用于下个反应中，可充分提高中间物种的利用效率，对于同时存在吸热和放热反应来说，放热反万　方数据第５期纪红兵等：绿色化学化工基本问题的发展与研究６０９?应的热量可以填补或部分填补吸热反应的需要。１．７新型分离技术在美国各种分离过程耗费了工业所消耗能源总量的６％，它们占工