綠色化學(xué)理念與實(shí)驗(yàn)

前言

綠色化學(xué)是從源頭根治環(huán)境污染的化學(xué)，即采用原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，使原料中的每一個(gè)原子都進(jìn)入產(chǎn)品中，不再產(chǎn)生廢物，從而實(shí)現(xiàn)廢物“零排放”。不使用有毒有害的原料、催化劑、溶劑等，同時(shí)生產(chǎn)環(huán)境友好的產(chǎn)品，使環(huán)境保護(hù)走上一條新的途徑，不再是先污染后治理。綠色化學(xué)的基本思想可應(yīng)用于化學(xué)化工的所有領(lǐng)域。隨著化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展和不斷變化，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，對(duì)綠色化學(xué)的需求已變得十分迫切。而預(yù)防化學(xué)污染，最關(guān)鍵的問題是培養(yǎng)具有環(huán)境保護(hù)意識(shí)的人。為了適應(yīng)這一發(fā)展要求，全國部分高等院校先后開設(shè)了綠色化學(xué)必修課或選修課，有的還開設(shè)了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)課。1996年8月，在中國科學(xué)院院士、中國科技大學(xué)校長朱清時(shí)的積極倡導(dǎo)下，中國科技大學(xué)開設(shè)了一門獨(dú)立的綠色化學(xué)新課程。其后，四川大學(xué)、中山大學(xué)、廈門大學(xué)也相繼開設(shè)了該課程。然而，綠色化學(xué)是一門新興的學(xué)科，盡管有多種國外和國內(nèi)版本的教材出版，但比起其他老學(xué)科來講，其教材的數(shù)量和質(zhì)量都有待進(jìn)一步提高。所以，出版綠色化學(xué)相關(guān)教材，成為當(dāng)務(wù)之急。為了使學(xué)生在了解綠色化學(xué)理念的同時(shí)，掌握綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能，編寫了本書。本書分為三章：第一章闡述了綠色化學(xué)基本理論，簡(jiǎn)單介紹了綠色化學(xué)的基本知識(shí)，使本書成為一本不附屬理論課、可獨(dú)立設(shè)課的實(shí)驗(yàn)教科書，而不是單純地作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；第二章介紹了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)，在學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)之前，對(duì)其進(jìn)行全面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)教育；第三章依據(jù)綠色化學(xué)基本原則，綜合近十年綠色化學(xué)方面的科研成果，選編了31個(gè)體現(xiàn)綠色化學(xué)思想的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師不但要指導(dǎo)學(xué)生按照要求完成每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，更重要的是要通過該實(shí)驗(yàn)向?qū)W生們展示綠色化學(xué)方法與傳統(tǒng)方法的區(qū)別，使學(xué)生理解和掌握綠色化學(xué)理念，學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)整個(gè)過程的安全性及環(huán)境影響，為今后在工作中踐行綠色化學(xué)理論打下基礎(chǔ)。本書由王敏、宋志國、王秀麗共同編著，參加編寫工作的人員還有趙爽和萬鑫。我們發(fā)現(xiàn)，在開展綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，除了可以使學(xué)生樹立環(huán)保意識(shí)外，還有一些意想不到的收獲，如學(xué)生不再簡(jiǎn)單地認(rèn)為所有的化學(xué)物質(zhì)都有毒性，而是學(xué)會(huì)了如何正確地評(píng)價(jià)化學(xué)物質(zhì)的毒性，從而消除了他們對(duì)化學(xué)負(fù)面性的看法。

內(nèi)容概要

綠色化學(xué)是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)。推廣和實(shí)施綠色化學(xué)是教育界一項(xiàng)極其重要的教學(xué)主題及實(shí)踐活動(dòng)。本書旨在培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識(shí)，建立綠色化理念，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作技能，提高創(chuàng)新能力和科研素質(zhì)。本書分為3章，第1章闡述了綠色化學(xué)基本理論；第2章介紹了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)；第3章選編了31個(gè)體現(xiàn)綠色化學(xué)思想的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容覆蓋無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、天然產(chǎn)物化學(xué)、高分子化學(xué)、材料化學(xué)、日用化學(xué)品化學(xué)、石油化工等各個(gè)領(lǐng)域。書末附有各類實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)，方便讀者查詢。    本書可作為高等院?；瘜W(xué)、化工及相關(guān)專業(yè)本科生的教材，也可供從事相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第1章  綠色化學(xué)基本理論  1.1  綠色化學(xué)概論    1.1.1  綠色化學(xué)的定義    1.1.2  綠色化學(xué)的核心    1.1.3  綠色化學(xué)的12條原則  1.2  化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的途徑    1.2.1  化學(xué)實(shí)驗(yàn)全程綠色化    1.2.2  劑量綠色化    1.2.3  末端處理綠色化    1.2.4  選用先進(jìn)儀器和技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)    1.2.5  通過計(jì)算機(jī)輔助與多媒體仿真實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化  1.3  綠色化學(xué)化工過程的評(píng)估    1.3.1  原子經(jīng)濟(jì)性    1.3.2  環(huán)境因子和環(huán)境系數(shù)    1.3.3  質(zhì)量強(qiáng)度    1.3.4  成本關(guān)系    1.3.5  技術(shù)因素第2章  綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)  2.1  化學(xué)實(shí)驗(yàn)常識(shí)    2.1.1  實(shí)驗(yàn)室安全守則    2.1.2  事故的預(yù)防、處理和急救    2.1.3  實(shí)驗(yàn)室環(huán)境保護(hù)  2.2  實(shí)驗(yàn)常用儀器和設(shè)備簡(jiǎn)介    2.2.1  常用的玻璃儀器    2.2.2  常用的設(shè)備    2.2.3  玻璃儀器的洗滌、干燥和保養(yǎng)  2.3  實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、記錄和實(shí)驗(yàn)報(bào)告第3章  綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)    實(shí)驗(yàn)1  氨基磺酸催化合成乙酸異戊酯    實(shí)驗(yàn)2  環(huán)己烯的綠色合成    實(shí)驗(yàn)3  正溴丁烷的制備    實(shí)驗(yàn)4  H2O2氧化環(huán)己酮合成己二酸    實(shí)驗(yàn)5  無溶劑固相研磨法合成乙酰丙酮鋁    實(shí)驗(yàn)6  非催化條件下合成尿囊素    實(shí)驗(yàn)7  甲基磺酸催化合成對(duì)叔丁基苯甲酸甲酯    實(shí)驗(yàn)8  固體酸催化合成季戊四醇雙縮苯甲醛    實(shí)驗(yàn)9  四苯基溴化膦的綠色合成    實(shí)驗(yàn)10  氟化鉀催化合成肉桂酸    實(shí)驗(yàn)11  無溶劑空氣氧化苯甲醇制苯甲酸    實(shí)驗(yàn)12  查爾酮衍生物的綠色合成    實(shí)驗(yàn)13  N-甲基二乙醇胺的綠色合成    實(shí)驗(yàn)14  羥醛縮合反應(yīng)    實(shí)驗(yàn)15  甲基橙的綠色合成    實(shí)驗(yàn)16  2羥基4一正辛氧基二苯甲酮的綠色合成    實(shí)驗(yàn)17  用維生素B，取代氰化物催化安息香縮合反應(yīng)    實(shí)驗(yàn)18  親電芳香族化合物碘化反應(yīng)    實(shí)驗(yàn)19  室溫離子液體(1-甲基.3丁基咪唑溴鹽)的制備    實(shí)驗(yàn)20  離子液體催化的Knoevenage縮合反應(yīng)    實(shí)驗(yàn)21  電化學(xué)法合成二茂鐵    實(shí)驗(yàn)22  二茂鐵的乙?；磻?yīng)    實(shí)驗(yàn)23  植物油脂交換法制備生物柴油    實(shí)驗(yàn)24  從茶葉或茶葉下腳料中提取茶多酚    實(shí)驗(yàn)25  微波輻射下二苯甲酮的綠色合成    實(shí)驗(yàn)26  微波輻射下陽離子交換樹脂催化合成1萘乙酸甲酯    實(shí)驗(yàn)27  超聲波輻射合成苯亞甲基苯乙酮    實(shí)驗(yàn)28  超聲波輻射分子碘催化合成乙酰水楊酸    實(shí)驗(yàn)29  超聲波輻射水溶液中取代對(duì)甲氧基苯甲醛縮氨基硫脲的合成    實(shí)驗(yàn)30  溶膠-凝膠法制備納米SnO2/TiO2復(fù)合催化劑及光催化活性    實(shí)驗(yàn)31  膜反應(yīng)法制備Sb摻雜SnO2納米半導(dǎo)體材料    附錄1  化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)則    附錄2  化學(xué)試劑及藥品保管規(guī)則    附錄3  常用的無機(jī)干燥劑    附錄4  常用溶劑的沸點(diǎn)、溶解性和毒性    附錄5  常用試劑的性質(zhì)與純化    附錄6  化學(xué)試劑的特別保存    附錄7  關(guān)于有毒化學(xué)藥品的知識(shí)    附錄8  實(shí)驗(yàn)室加熱和制冷技術(shù)    附錄9  常用化合物物性常數(shù)表    附錄10  常用酸堿溶液密度及百分組成表    附錄11  水的蒸氣壓表(0～100℃)    附錄12  二元共沸混合物組成表    附錄13  三元共沸混合物組成表    附錄14  常用酸、堿的濃度    附錄15  常用酸堿溶液的配制    附錄16  常用酸堿指示劑配制及變色范圍    附錄17  常用混合酸堿指示劑配制及變色范圍    附錄18  常用pH緩沖溶液的配制和pH值    附錄19  常用洗液的配制與適用范圍參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的途徑可以具體從以下幾個(gè)方面開展。1.2.1化學(xué)實(shí)驗(yàn)全程綠色化根據(jù)綠色化學(xué)的原則，化學(xué)實(shí)驗(yàn)全程綠色化包括原料綠色化、催化劑和溶劑綠色化、綠色合成工藝以及目標(biāo)產(chǎn)物無公害。1.2.1.1原料綠色化主要表現(xiàn)在采用低毒或無毒無害的原料代替高毒原料以及利用可再生資源作為原料方面。選用可再生的自然物質(zhì)如生物質(zhì)（包括農(nóng)作物、野生植物）作原料，可從源頭上防止環(huán)境污染。如將農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物（稻草、麥秸、蔗渣）或野生纖維植物（樹枝、木屑、蘆葦）加工為酸、酮、醇類化學(xué)品和糠醛；將木質(zhì)素氧化轉(zhuǎn)換為苯醌；用糖作物生產(chǎn)乙酰丙酸或乳酸；用生物質(zhì)氣化制造氫氣等，都是“綠色”原料的典型例子。而用谷物和糖作物制得的葡萄糖，更是化學(xué)品優(yōu)良的替代原料。如己二酸的生產(chǎn)，傳統(tǒng)原料是苯（致癌物），改用葡萄糖作原料，利用的是微生物轉(zhuǎn)化途徑，大大提高了合成反應(yīng)的綠色化程度。1.2.1.2催化劑、溶劑綠色化目前，約90％以上的化學(xué)反應(yīng)要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必須采用催化劑提高其反應(yīng)速率。開發(fā)新型高效、無毒無害的催化劑是綠色化學(xué)工藝的方向之一。應(yīng)盡量避免使用有毒有害的物質(zhì)作催化劑，如重金屬離子、液態(tài)強(qiáng)酸堿、苯和苯胺等，采用環(huán)境友好的固體酸、堿及酶等作催化劑。盡可能避免使用溶劑、分離試劑等助劑，避免有毒有害和揮發(fā)性有機(jī)溶劑的使用，尤其是鹵代烴的使用。（1）綠色催化劑主要包括固體酸堿催化劑和生物催化劑。①固體酸堿催化劑固體酸堿催化劑性質(zhì)穩(wěn)定，同時(shí)也容易回收，可以多次使用。避免了無機(jī)酸、堿帶來的廢水處理、腐蝕設(shè)備等問題。②生物催化劑所謂生物催化劑，就是在生物細(xì)胞中形成可加速體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，通常以酶為主。酶具有反應(yīng)步驟少、催化效率高、副產(chǎn)物少和產(chǎn)物易分離純化等優(yōu)點(diǎn)。除了酶以外，微生物、植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞等也有類似的作用。（2）綠色溶劑主要包括超臨界流體、離子液體、水及無溶劑。①超臨界流體在無毒無害溶劑的研究中，最活躍的研究項(xiàng)目是開發(fā)超臨界流體：超臨界流體是溫度和壓力處于臨界條件以上的流體，它的密度接近液體而黏度卻接近氣體，擴(kuò)散系數(shù)比液體大100倍左右。

編輯推薦

《綠色化學(xué)理念與實(shí)驗(yàn)》是由化學(xué)工業(yè)出版社出版的。

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