探索可持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)

王瑩莎

摘 要：在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，化學(xué)在人類社會(huì)的飛速進(jìn)步中發(fā)揮著重要作用，帶領(lǐng)人們認(rèn)識新物質(zhì)世界的奧妙，探索微觀世界的本質(zhì)現(xiàn)象，在科技進(jìn)步的同時(shí)我們也應(yīng)當(dāng)全力避免或減少化學(xué)所帶來的負(fù)面影響，創(chuàng)建可持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)科學(xué)。

關(guān)鍵詞：可持續(xù)發(fā)展；綠色化學(xué)；環(huán)境

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.201

1 綠色化學(xué)的定義

綠色化學(xué)又稱之為環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué)[1]。所謂環(huán)境清潔無害即是指在生產(chǎn)化學(xué)品和化學(xué)工藝設(shè)計(jì)的過程中，盡量避免或減少有毒有害物質(zhì)的使用而減小對環(huán)境的污染。其綠色化學(xué)的核心是利用化學(xué)基本原理在源頭上避免或減少反應(yīng)產(chǎn)物等對環(huán)境的污染及盡可能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化為所需要目標(biāo)產(chǎn)物，最后實(shí)現(xiàn)始終端與過程的零污染、零排放。

2 綠色化學(xué)的特點(diǎn)

充分利用自然界中的綠色原料，即具有再循環(huán)利用、凈化吸收功能、與環(huán)境和諧共存、利于人類健康的綠色原料。在無毒無害、可操作性高的條件下進(jìn)行綠色無污染的化學(xué)反應(yīng)，消除或減少廢物排放至環(huán)境。其綠色化學(xué)反應(yīng)具有高選擇性，極少副產(chǎn)物，甚至實(shí)現(xiàn)零排放、零污染，[2]對人類、環(huán)境的危害最小，同時(shí)生產(chǎn)出對人體健康無傷害、對環(huán)境無污染及社會(huì)安全的環(huán)境友好型產(chǎn)品。

3 可持續(xù)發(fā)展與綠色化學(xué)的關(guān)系探索

從二十世紀(jì)科學(xué)發(fā)展至今，人類隨意利用化學(xué)方法對大自然進(jìn)行破壞，如果一直這樣沿襲下去，那么我們的地球終將受到嚴(yán)重污染。在這種情況下，需及時(shí)改變傳統(tǒng)的發(fā)展理念，從根本上解決環(huán)境問題和能源問題，綜合思考、聯(lián)合布局，全面統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展，這將是人類文明的又一大進(jìn)步。[3]因而我們應(yīng)當(dāng)全力避免或減少化學(xué)所帶來的負(fù)面影響，努力探索并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的綠色化學(xué)發(fā)展。

4 如何實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)

（1）盡可能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物的完全轉(zhuǎn)化及產(chǎn)物利用。侯氏制堿法制純堿：氨氣、水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨：NH3+H2O+CO2═NH4HCO3；碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成一分子的氯化銨和碳酸氫鈉沉淀：NH4HCO3+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓（由于此時(shí)碳酸氫鈉的溶解度很小因而出現(xiàn)沉淀）；加熱碳酸氫鈉，最后得到碳酸鈉即純堿：2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2。在這個(gè)系列反應(yīng)中，保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，反應(yīng)原料易得，其中生成的NH4Cl可以用作氮肥，且食鹽的利用率達(dá)到90%以上，體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)核心價(jià)值。

（2）防止實(shí)驗(yàn)過程中尾氣、廢物等環(huán)境的污染。在探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，很多情況下不可避免的存在著有危害性物質(zhì)，因而需要加強(qiáng)對尾氣、廢物的吸收和處理，對實(shí)驗(yàn)的最終產(chǎn)物或過程產(chǎn)物盡可能重復(fù)再次利用且妥善處置實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢物。

①NO的尾氣處理：通過Fe（II）-EDTA溶液絡(luò)合吸收法能有效吸收一氧化氮：NO+Fe（II）-EDTAFe（II）（NO）-EDTA，其凈化程度高、操作簡便且經(jīng)濟(jì)合理，經(jīng)過對Fe（II）-EDTA吸收NO動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中維持較低的吸收溫度、保持溶液中性，提高液相反應(yīng)物濃度及加強(qiáng)氣側(cè)擾動(dòng)以降低氣側(cè)阻力是提高本過程吸收速度的有效措施。[4]若在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以將NO通入到NaOH溶液中以吸收NO減少其污染環(huán)境：4NO+3O2+4NaOH═2H2O+4NaNO3；也可以將NO通入含氧的溶液中以吸收NO以減少其污染環(huán)境：

4NO+3O2+2H2O═4HNO3

②SO2的尾氣處理：SO2是一種無色有刺激性、窒息性臭味的氣體，同時(shí)具有較強(qiáng)的腐蝕作用，因此在涉及有SO2的試驗(yàn)中可用NaOH來處理尾氣SO2，以防止SO2對人體的傷害，對環(huán)境的污染。

（3）開發(fā)綠色實(shí)驗(yàn)。涉及一些有毒、有害試劑的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，用一些低毒性的試劑來代替有毒有害試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?；蛟诓挥绊憣?shí)驗(yàn)效果觀察的前提下，盡量減少有毒有害實(shí)驗(yàn)試劑的用量，使危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)微型化卻又不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。

①在萃取物溴與碘的選擇時(shí)，由于溴具有比碘更易揮發(fā)的性質(zhì)，因此選用碘做萃取物便防止了溴的大量揮發(fā)而造成的空氣污染。此外在萃取劑：苯、汽油、四氯化碳中，由于苯有毒且易揮發(fā)，而汽油常常呈現(xiàn)黃色，易揮發(fā)且多數(shù)為裂化汽油，因此四氯化碳是較為理想的萃取劑。

②在正溴丁烷制備實(shí)驗(yàn)中，正丁醇用量為4mL，產(chǎn)物可得2.4--3.5mL，正丁醇用量減少，實(shí)驗(yàn)中的其他試劑也都相應(yīng)減少，在這個(gè)制備實(shí)驗(yàn)中的小用量也可得到最后產(chǎn)物且不影響實(shí)驗(yàn)效果，這樣的微型化實(shí)驗(yàn)既節(jié)約了化學(xué)試劑，也減少了對環(huán)境的污染，同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)間由原來的5h減少到3h。

③在乙酰苯胺制備實(shí)驗(yàn)中，苯胺是一種有毒物質(zhì)且僅少量苯胺就能引起中毒，此外乙酸酐是一種強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，若在本實(shí)驗(yàn)中將苯胺的用量由5.5mL減少至2mL，乙酸酐的用量由7.3mL減少至3mL，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果任然可得2.5 g 左右產(chǎn)品，[5]不會(huì)對實(shí)驗(yàn)觀察產(chǎn)生影響。

5 綠色化學(xué)的意義

綠色化學(xué)在其開發(fā)與發(fā)展的過程中，具有重大的社會(huì)意義、賴以生存的環(huán)境效益以及所帶給人類發(fā)展的經(jīng)濟(jì)效益。尤其是可持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)在當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生，展現(xiàn)出化學(xué)科學(xué)與社會(huì)、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的相互聯(lián)系和相互作用。社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提升是化學(xué)科學(xué)高度發(fā)展的產(chǎn)物，體現(xiàn)在既能控制環(huán)境污染，又能增加原子利用率及化學(xué)反應(yīng)合成的效率[6]。因而可持續(xù)的綠色化學(xué)就本身意義而言象征著一個(gè)新階段的到來，作為新世紀(jì)的新青年，我們更應(yīng)當(dāng)在當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下拓展全新的環(huán)境友好化學(xué)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]李慶林.淺談綠色化學(xué)[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2010（21）：180.

[2]鐘國清，蔣琪英.無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（09）：150-153.

[3]鄭瑞.綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究[J].當(dāng)代化工研究，2017（09）：80-81.

[4]李華生，方文驥.Fe（Ⅱ）-EDTA吸收一氧化氮?jiǎng)恿W(xué)研究[J].化工學(xué)報(bào)，1988（01）：89-97.

[5]馬楠，王筱平.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中體現(xiàn)綠色化學(xué)的探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（07）：141-143.

[6]古書奇.綠色化學(xué)的研究進(jìn)展探析[J].化工管理，2016（01）：124.