绿色化工的发展 下载本文

层状结构及允许外来分子嵌入,已成功地用作取代、加成、重排和氧化还原等的催化剂。

光催化剂 :这是一类借助光的激发而进行催化反应的催化 剂 ,如 ZnO—CuOH2O2,在紫外光作用下 ,可对染料废 水进行催化脱色,脱色率近 100%。TiO2光催化剂光解二氯乙酸、光的光解制氢、CO2 的光催化固碳都是为未来解决能源、人工光合作用的主要催化反应。

电极催化剂:在这类电化学反应中,电极既是电化学反应的 反应物场所,也是供应和接收电子的场所,故兼有催 化和促进电子迁移的双重功能。通过外部电路调控 电极电位,可对反应条件 、反应速率进行调控。日本 EbaraResea公司已应用 电极催化处理有机废水 .经 处理后 99%的酚、酸 、烯 、酯及其它有机物都发生降 解反应,也有用此法来处理含铬废水 、烟气及煤中的 硫分。

酶催化剂:酶催化剂可以说时一种真正的绿色催化剂 ,它 是一种能加速特殊反应的生物分子,有近乎专一的 催化性能。例如可以苯为原料制乙二酸,原料苯是强 致癌物质,且整个操作过程在高温 、高压下进行 ,所 用硝酸对设备腐蚀严重,有毒性。生产成本高 ,投资 大。

膜催化剂:膜催化剂是将催化剂制成膜反应器,反应物可选择性的穿越催化膜并发生反应 ,产物也可以选择性的穿过膜而离开反应区域 .从而有效地调节反应区域内的反应物和产物的浓度 ,这也是将膜技术和催化综合的一种催化工艺。

3.1.4绿色化学品

绿色化学产品应该具备:1、产品本身必须不会引起环境污染或健康问题,包括不会对野生生物、有益昆虫或植物造成伤害;2、当产品被使用后,应该能再循环或易于在环境中降解为无害物质。

3.1.4.1可降解塑料

可降解塑料是指在特定环境下, 其化学结构发生变化, 并用标准的测试方法能测定其物质性能变化的材料。降解塑料按照降解机理可分为光降解塑料、生物降解塑料和光生物降解塑料三大类。

(1)光降解塑料

光降解塑料主要是指利用紫外光引起光化学反应而分解的塑料, 即塑料吸收紫外光后发生光引发作用, 使键能减弱, 分裂成较低分子量的碎片, 较低分子量的碎片在空气中进一步氧化, 产生自由基断链反应, 进一步降解为能被生物分解的低分子量化合物, 最后成为二氧化碳和水 。这类对光敏感的塑料称为光降解塑料。根据其制备方法可分为共聚型和添加型两种类型。

共聚型:共聚型光降解塑料主要通过共聚反应在高分子主链引入羰基

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型感光基团而赋予其光降解特性, 并通过调节羰基基团含量可控制光降解活性。通常采用光敏单体CO 或烯酮类如甲基乙烯酮、甲基丙烯酮与烯烃类单体共聚, 可合成含羰基结构的光降解型PE、 PP、PS、PVC、PET和PA 等。

添加型:添加型光降解塑料即在聚合物中添加少量的光引发剂或光敏剂和其他助剂。实验表明: 在紫外光谱区 200 nm ~ 400 nm 处各种光敏剂均出现了强度不等但有明显吸光强度的吸收峰, 由于光敏剂能被紫外光诱导, 当它添加到塑料中时能引发并加速塑料的光氧化, 在塑料高分子链上产生了能吸收波长为280 nm ~ 321 nm 紫外光的羰基, 从而实现了塑料的可控光降解 。可见, 在光的作用下光敏剂可离解成具有活性的自由基, 进而引发聚合物分子链断链连锁反应, 达到降解作用。

(2)生物降解塑料

生物降解塑料指的是在土壤微生物和酶的作用下能降解的塑料。具体地讲, 就是指在一定条件下,能在细菌、霉菌、藻类等自然界的微生物作用下, 导致生物降解的高分子材料。理想的生物降解塑料在微生物作用下, 能完全分解为CO2和H2O 。它可根据形式和降解机理分为: 生物破坏性塑料和完全生物降解塑料。从来源上又可分为化学合成型、天然高分子型、掺混型、微生物合成型、转基因生物生产型等。

(3)光-生物降解塑料

这是一类结合光和生物的降解作用, 达到较完全降解目的的塑料。它兼具光、生物双重降解功能, 是目前的开发热点之一。制备方法目前是采用在通用高分子材料 (如PE中)同时添加光敏剂、自动氧化剂等和作为微生物培养基的生物降解助剂的添加型技术途径。光-生物降解高分子材料可分为淀粉型和非淀粉型两种, 其中采用天然高分子淀粉作为生物降解助剂的技术目前较为普遍。

3.1.4.2.绿色洗涤剂

(1)洗涤剂的种类

肥皂:肥皂能与钙、镁离子生成硬脂酸钙、镁沉淀而减低肥皂的去污能力,所以肥皂在硬水中使用受限。

合成洗涤剂:十二烷基苯磺酸钙、镁易溶于水,且三聚磷酸钠又可软化硬水,因此,可在硬水中使用而不会降低去污能力;合成洗涤剂因加酶去污能力更强,并且适合洗衣机使用;合成洗涤剂的原料是石油,制造肥皂的主要原料是油脂,石油比油脂更价廉易得。

(2)含磷洗衣粉对环境的危害:水体的富营养化.赤潮 ,影响身体健康。 (3)洗涤剂的无磷化

世界各国出台各种禁磷措施。绿色洗涤,使用无磷洗衣粉

各种三聚磷酸盐的替代品如:乙二胺四乙酸(EDTA)、氨基三乙酸

(NTA) 、酒石酸钠、柠檬酸盐、4A 沸石、层状硅酸钠等助剂相继问世。

3.1.4.3.绿色农药

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绿色农药是指对防治病菌、害虫高效,而对人畜、害虫天敌、农作物安全,在环境中易分解、在农作物中低残留或无残留的农药。

超高效低毒化学药: a. 氮杂环农药 b. 含氟农药 c. 氨基酸类农药 (1)生物农药

生物农药是指利用生物活体或其代谢产物对害虫、病菌、杂草、线虫、鼠类等有害生物进行防治的一类农药制剂,或者是通过仿生合成的具有特异作用的农药制剂。生物农药一般是天然化合物或遗传基因修饰剂,主要包括生物化学农药 (信息素、激素、植物调节剂、昆虫生长调节剂 )和微生物农药 (真菌、细菌、昆虫病毒、原生动物 ,或经遗传改造的微生物)。

分类:我国生物农药按照其成分和来源可分为微生物活体农药、微生物代谢产物农药、植物源农药、动物源农药;按照防治对象可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂、杀鼠剂、植物生长调节剂等。就其利用对象而言 ,生物农药一般分为直接利用生物活体和利用源于生物的生理活性物质两大类 ,前者包括细菌、真菌、线虫、病毒及拮抗微生物等 ,后者包括农用抗生素、植物生长调节剂、性信息素、摄食抑制剂、保幼激素和源于植物的生理活性物质等。

生物农药的出现:1853年首次报道由白僵菌引起的家蚕传染性病害“白僵病”,证实了该寄生菌在家蚕幼虫体内能生长发育,采用接种及接触或污染饲料的方法可传播发病;俄国的梅契尼可夫于 1879年应用绿僵菌防治小麦金龟子幼虫;1901年日本人石渡从家蚕中分离出一种致病芽孢杆菌 --苏云金芽孢杆菌;1926年G.B.Fanford使用拮抗体防治马铃薯疮痂病。20世纪 60年代,“农药公害”问题日趋严重,在国际上引起了震动,使农药发展发生了转折,引出了生物农药。

国内外的应用现状:世界上生物农药使用最多的国家有墨西哥、美国和加拿大,3国生物农药的使用量占世界总量的 44%。欧洲、亚洲、大洋洲、拉美和加勒比、非洲的生物农药使用量分别占全世界的20%、13%、11%、9%、3%。生物农药业在我国已有 50多年的历史,中国生物农药的发展呈现出蓬勃发展的景象。目前,已有 30余家的研究机构,500多名研发人员,50多个登记品种,约 200家的生产企业,年产量已接近 10万t。

生物农药的特点:选择性强,对人、畜安全。对环境安全。作用机理不同于常规农药。 材料易得,来源广泛。产品改良的技术潜力大。

弱点:防治效果一般较为缓慢;有效活性成分比较复杂;控制有害生物的范围较窄;易受到环境因素的制约和干扰;产品有效期短、质量稳定性较差;储藏困难 ;价格偏高。

(2)特性农药 a.昆虫生长调节剂

昆虫生长调节剂主要攻击昆虫的生长发育系统,使昆虫的繁殖能力下降,能杀死对有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯等具有抗性的害虫的化合物。

b.植物激活剂

植物激活剂是指本身并无杀虫作用,但能激发植物免疫系统,产生对病虫害抗性的化合物。

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3.1.4.4.涂料

涂料的定义:涂料是应用于物体表面能结成坚韧保护膜的物料的总称,多数是含有或基本不含颜料的黏液。

涂料具有下列功能:防止物体表面受到气候腐蚀、化学腐蚀以及日光照射而起变化;防止或减少物体表面直接受到摩擦和冲击;增加物体表面美观。

按用途来分类。例如建筑涂料、船舶涂料、电器绝缘涂料、汽车涂料等。建筑涂料又分为室内用、室外用、木材用、金属用和混凝土用等。 按施工方法分类。如刷用漆、喷漆、烘漆、电泳漆、流态床涂装用漆等。 按涂料的作用来分。如打底漆、防锈漆、防腐漆、防火漆、耐高温漆、头度漆、二度漆等。 按漆膜的外观来分类,如大红漆。有光漆、无光漆、半光漆。皱纹漆、锤纹漆等。

涂料通常由成膜物质、颜料、溶剂和各种添加剂组成。成膜物质是涂料的基础,起成膜等作用,主要是各种油脂和树脂,可以是天然物、动植物油等,也可以是人工合成的,如酚醛树脂等。颜料是起漆膜构色、增强抗紫外、耐老化等作用。涂料中加入二甲苯、松节油、丙酮、乙醇类溶剂,是为了降低涂料的粘度,易于施工。为增加涂料的柔韧性,可以加入增塑剂,还可以加入少量的固化剂、消光剂、防腐剂等化学添加剂,如二乙胺、环烷酸酮等。合成涂料中的未完全反应单体、有机溶剂、添加剂、重金属离子等大部分带有毒性,对地球生态和人体健康带来极大的甚至是不可逆转的影响。污染物可直接或间接地进入生物体或者人体,干扰或改变体内正常生理功能,能引起种群变异或减少。

绿色涂料界定:第一个层次是涂料总有机挥发量(VOC),有机挥发物对我们的环境我们的社会和人类自身构成直接的危害。 第二个层次是溶剂的毒性,亦即那些和人体接触或吸入后可导致疾病的溶剂。第三个层次是对用户安全问题 。

3.1.5绿色材料

3.1.5.1. 玻璃 1972年2月日本报纸上刊载了用铅晶质玻璃瓶装威士忌酒,保存5年后,从酒中检测了0.05~1.2×10-6的铅,于是玻璃中溶出有害物质便在日本作为问题提出。近年来,我国用含铅的晶质玻璃装名酒出口时,国外也在酒中测定出铅。因此玻璃中有害物质的溶出量的研究已由安瓿瓶、保温瓶的脱片,扩大到食具、酒具、水具等玻璃制品方面。

(1)玻璃的污染

玻璃本身的有害物质:基础玻璃成分无毒,但可溶出有害物质,当用这类玻璃容器盛装食品时,溶出的铅、砷等有害元素将随食品进入人体。环境中的废玻璃溶出的有害元素,则会污染水源和土壤,使食物链受污染。基础玻璃成分无毒,但含有放射性物质的添加剂,如发光的稀土元素同位素。基础玻璃成分有毒,如硫、硒、碲玻璃,砷酸盐玻璃,铊玻璃,铍玻璃等。

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