【化学大师高中】环境保护与绿色化学——变异怪物

教育   教育培训   2024-10-12 09:30   浙江  


海洋因为人类丢弃的各种垃圾而变得肮脏不堪,生物在工业垃圾中逐渐进化,与这些垃圾融为一体。


小鱼与垃圾桶融合,在轮胎中寻找食物;鲨鱼与探照灯融合,捕食小鱼;






寄居蟹与瓶盖融合,聚餐吃起了小鱼的残骸;

其中一只贪婪的寄居蟹,不幸被一只与锅融合的海龟吃掉……

海底都是变异的怪物,陆地上也同样危机四伏……






现今世界,人类在利用资源、发展工业的同时,也产生了大量的废气、废水和废渣工业三废),处理不当就会污染环境。






通常所说的环境问题主要指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏,以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。


除自然因素外,大气污染物主要来自化石燃料的燃烧工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物






水源污染主要是来自于工业生产中的废水(废液),其中往往含有复杂的成分,需要经过多步处理才能达到排放标准;当然,生活污水也是水源污染的原因之一。






废渣等固体废弃物的污染也必须治理,不仅有利于减少环境污染还可以进行资源的回收利用。


化学在三废治理方面发挥着重要的作用。






如:硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质。

工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。


例如,针对我国酸雨类型属于硫酸型的特点,主要用CaO、氨水等吸收硫氧化物。 






含氮、磷的大量工业废水或生活污水任意排向湖泊、水库等,会造成水中藻类疯长,消耗水中溶解的氧,水体变成浑浊绿色,水质恶化,出现水华、赤潮等水体污染问题。进而导致水体缺氧,鱼虾等水生物死亡。






我们日常使用的合成洗涤剂常用多聚磷酸盐作为助洗剂,在水体中经微生物催化后,容易水解为磷酸盐,使水中含磷量剧增,成为引起水体富营养化的污染物。

洗衣粉本是清洁之物,却因此成了污染的元凶。






因此,我国倡导使用无磷洗衣粉,主要以4A沸石为助洗剂,以减少水体污染。






我们发现,实施清洁生产是非常必要的。既能满足人们的物质需求又可以保护环境。


这与绿色化学的核心是相契合的,就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。


绿色化学在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物。


它强调防止污染优于治理污染;

提倡合理利用资源和能源,使原料尽可能全部转化到最终产品中,尽可能减少能源消耗;

并且注重生产安全。


简单而言,化学反应就是原子重新组合的过程。






因此,按照绿色化学的原则,最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子利用率为100%。


所谓原子利用率是指期望产物的总质量与生成物的总质量之比。


无机反应中的化合反应和有机反应中的加成反应、加聚反应的原子利用率均为100%。






比如:

以乙烯为原料生产环氧乙烷,经典的方法是氯代乙醇法,包括两步反应;

现代石油化工采用银作催化剂,可一步完成。


计算两种生产工艺的原子利用率,可知分别为25.4%和100%;且后者步骤少、原料无毒无害。


可见,后者更符合绿色化学的要求。







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