绿色化学原理与绿色产品设计

绿色化学原理与绿色产品设计及

其发展趋势

史文华 2140420102 指导老师：杭教授

[摘要]论述了绿色化学理念和基本原理以及主要介绍绿色产品设计的概念, 重点探讨了绿色化学理念在化学化工过程中的实施，即不断开发新的化学催化过程, 提高反应的原子经济性, 选用新的合成原料；采用不对称催化剂、分子筛固体酸碱催化剂和生物催化剂等高选择性、高活性的催化剂；采用水、超临界流体、离子液体、氟碳相等无毒无害溶剂和固态反应；重视生物质的利用和化学产品的绿色化等。绿色产品设计主要研究从产品需求、设计、制造到销售、使用、废弃与回收再生的广义产品生命周期设计，并行地考虑产品生命周期中每一个阶段产品对人和环境的影响。木文主要介绍绿色产品设计的概念、关键技术及其发展趋势。[关键词]绿色化学；绿色化学理念；绿色产品设计；

前言

绿色化学理念其内涵是一种思想认识观念。绿色化学理念同样是人们在社会发展、生产建设、科学研究、生态保护等实践中产生和形成的一种全新的思想认识、发展观念、实践精神及超前意识。绿色化学理念具有导向性、协调和评鉴功能，它引导着人类生产活动的方向，影响着人类的生存与生产环境，也决定着人类社会的可持续发展决定着人类生产活动的效益和人们的生活质鼠绿色化学理念是一个实践的过程作为一种理念，它既是社会的产物，又对社会实践具有指导和能动作用。绿色化学理念具有与时俱进的品格，它必然在社会发展中不断充实新的内容，以满足人类社会不断发展的要求

人类在生产力不断发展，物质文明不断丰富的今天，而临着人口的急剧增加、资源的缺短、环境的恶化和生态危机等一系列世界性的难题，如何合理开发和利用资源，怎样保护好环境和维持生态的平衡，如何从源头和根本上解决好环境和资源问题，在这种情况下，绿色化学理念便应运而生。绿色化学，又称环境友好化学或清洁化学。绿色化学的日标要求任何一个化学活动包括使用的化学原料、化学和化工过程以及最终的产品，对人类的健康和环境都是友好的。绿色化学的研究成果，对解决环境问题，对化学科学和化工生产的持续发展都有着十分重要

的意义。绿色化学作为可持续发展的战略之一，随着技术的进步，将为企业界注入新的活力并创造出巨人的经济效益和社会效益。

随着公众环保意识的提高，对那些在生产、使用和废弃过程中直接或间接地引起环境污染的产品将会产生抵触。这些新的发展趋势使产品的生产厂家在产品成本和市场竞争力上面临巨大的压力，它迫使生产厂家重新思考一个基本的问题：应该生产什么样的产品，如何设计这些产品。由此可见，这种压力首先对产品设计产生冲击，面临新的挑战必须有新的设计方法学与其相适应，产品的设计不能只考虑功能、美学以及市场等方面的需求，它还必须考虑环境的因素。

1 绿色化学的基本原理

绿色化学的基本原理包括以下几个方面：(1)防比污染的产生优于治理已产生的污染；(2)原子经济性反应；(3)尽量选用无毒或毒性小的化学合成路线；(4)化学产品的设计，在保证其应具有的高效功能的同时也要尽量减小其毒性；(5)尽可能避免使用溶剂、分离试剂等辅助物质，如果不可避免，也要选用无毒无害的；(6)应考虑能源消耗对环境和经济的影响，设法降低能耗，最好在常温常压下操作；(7)原料应尽量用可再生的，而不是耗竭性的；(8)尽量避免不必要的衍生化步骤，如限制性基团、保护去保护作用和物理化学过程的瞬时改良剂等；(9)尽量选用高选择性催化剂；(10)化学品在完成其使用功能后，不应水存于环境之中，而应能降解为无害物质；(11)进一步发展改进分析方法，以便在有害物质生成前进行及时预测并能在线跟踪及控制；(12)在化学过程中，所选用的物质形式，应尽可能降低发生化学事故的可能性。这12条原则是世界化学界所公认的绿色化学的基本原理。

绿色化学是当今化学科学研究的前沿，它吸收了当代化学、物理、生物、材料、信息等科学的最高理论和技术，是具有明确的社会需要和科学日标的新兴交义学科。从科学的观点来看，它要求化学家从一个崭新的角度去审视传统的化学研究和化工过程，是化学学科基础内容的实践；从环境观点看，它是从源头上消除污染；从经济观点看，它合理利用资源和能源、降低生产成本。绿色化学的核心内容是“原子经济性反应，”和“高选择性，高效反应”。

“原子经济性”的观点认为高效的有机合成反应应最人限度地利用原料分子的每一个原子，使它结合在日标分子中，不产生副产物或废物，实现废弃物的“零

排放”，原子经济}N}可以用原子利用率来衡量：

原子利用率(%)=(预期产物的分子量/反应物的原子量总和)X 100%

也可以用Sheldon提出的E-因子(即生产每千克产品所产生的废弃物的量)的方法来衡量化工过程的排废量。

2绿色产品设计理论国内外研究状况

2.1国外研究状况

自丹麦学者L. Aping首先提出而向产品生命周期设计(LCD. Life Cycle

De-sign的思想以来}，人们逐步认识到产品生命周期设计实现的关键是使用后产品的处理。虽然回收工作在不断加强，但仍有大量产品零部件被废弃，造成环境污染，同时也是造成有用资源的浪费。随着工业产品需求的不断增加，人们己经逐渐考虑到产品从设计、制造、使用、回收对环境的影响，绿色产品设计(Green Product Design)思想日益受到重视。

而对废旧产品造成日益严重的环境污染，欧美、日木等国己制订了有关回收的法律法规，引起了企业界的高度重视，即生产企业必须对自己产品负责回收或支付废旧产品的回收费用。美国环境保护委员会(EPA )、德国政府和日木汽车制造协会(JAMA)对汽车行业分别制订了相应的促进资源重用的法规，同时美国福特、德国大众和日木丰田等世界著名的汽车公司相继成立了汽车回收技术开发部，进行不断的探索。其中福特汽车公司1991年9月在COLONG。成立了拆卸厂，研究经费的一部分作为分析产品的结构、重量、材料和拆卸时间，主要是为了选择经济、可行的回收处理的绿色产品设计方法。此外，通过研究产品的回收和拆卸策略，开发了具有处理60万台电冰箱的回收系统以及相应的拆卸流水线，

有效地减少环境污染，也减轻了工人的劳动强度。

基于绿色产品设计思想，使产品设计师能考虑到产品生命周期的全过程，明显降低废旧产品的处置成本。美、日、德等国己经在汽车、家电行业应用绿色产品设计思想，并取得了良好的经济效益。

2.2国内研究状况

在我国，绿色产品设计理论的研究处于起步阶段。我国于1993年8月25日。正式确定环境保护标志图案，1995年制订了中国21世纪议程一中国21世纪人口、环境与发展白皮书，从而在法规上己初步实施对固体废弃物的排放量进行限制。国内一些大学己在绿色产品设计理论上，对中国小汽车、家用冰箱冰柜产品提出了适合我国国情的绿色产品设计和回收策略，同时在产品结构可拆卸性、可经济回收的评估理论力一而作了更深的研究工作。

美国Ford汽车公司的一项研究课题就是调查小汽车在中国的回收状况，然后对汽车结构进行可回收性设计。上海环境研究科学院机械研究室也正在对上海市家用大件的回收处置工少一作可行性论证。

3绿色产品的设计原理

3.1绿色产品设计过程

绿色产品设计的基本定义是从产品的概念设计阶段到详细设计阶段的过程中，应用并行工程的思想，考虑产品全生命周期的所有阶段，包括用户需求、设计、生产、销售、使用以及回收、处理。

绿色产品设计是并行工程思想的深化，从广义的产品生命周期的角度来看，对环境问题的考虑不能分阶段的独立考虑和解决，由于一旦产品的设计方案被选定后，其在整个产品生命周期内对环境的影响己基本上固定了，因此，必须在设计的同时并行地考虑制造、使用等其他阶段的相关因素，也就是说，必须而向产品生命周期以确定优选的设计方案。

3.2绿色产品设计原理

面向产品生命周期的绿色产品设计策略作为一种指导原则已被广泛的认可，但如何把其基本思想贯彻到日常的产品设计开发过程中，以便形成一个切实可行的绿色产品设计过程的总体框架是绿色产品设计得以普遍接受应用的关键。下而介绍初始倡导者之一，丹麦著名学者L. Aping提出的绿色产品设计过程的总体框

架，他从四个层次规范绿色产品设计过程：

a．产品的功能从产品的功能上考虑绿色产品设计主要是为了使产品的功能更加合理，其基本思想是详细地分析产品的功能以确定什么是最基木的功能特性，进而评价是否这些功能的实现消耗了比较少的材料和能源，对环境造成了比较小的负荷。

b．产品的结构从产品的结构上考虑绿色产品设计主要是为了使产品的结构更加合理。在这个层次上，首先认可基木的产品概念，并在其框架下考虑如何改进产品对环境的影响。在设计过程中既要分析产品的功能结构也要分析产品的材料结构。

c.产品的生命周期从产品的生命周期上考虑绿色产品设计主要是为了得到产品在整个产品生命周期内资源消耗、环境负荷和工作环境影响的总体描述。

d.．产品的零部件从产品的零部件上考虑绿色产品设计主要是为了描述产品的零部件在制造过程中的环境问题，即使对有问题的零部件考虑多种可行的制造工艺，同时考虑是否通过合理化产品的功能和结构可以去除这些零部件，达到消除环境污染的可行的处理技术和成本。

4绿色产品的评价体系与方法

4.1 绿色产品的评价体系

绿色产品的评价是多目标问题。但目前主要是针对产品的某一方面提出的, 很少从技术、经济和环境全方位的角度进行绿色产品评价。我们认为绿色产品的评价指标体系必须系统地反映绿色产品的技术先进性、绿色性和经济性，如图 1 所示。

4.1.1技术先进性指标

由于绿色产品强调从整个寿命循环来分析问题, 因此, 其技术先进性应包括生产过程各项技术先进性(如可靠性、简单易行性、冗余度、柔性以及各技术之间的协调性等)、产品功能和使用性能的先进性(如产品应具有的功能及其主要部件应具有的分功能、总体及各部分的性能参数等) 、回收处理及再利用阶段技术的先进性(如拆卸的可靠性、拆卸的方便性、回收利用技术的可靠性等)。有关技术先进性的评价研究已有很多相关报道, 这里不再赘述。

4.1.2绿色产品的绿色性指标

绿色产品的绿色性是实现经济、环境和社会协调持续发展的基础。因此, 绿色性是绿色产品评价中一个必不可少的因素。产品的绿色性是指产品在其寿命周期中节省资源、节省能源、保护环境、保护劳动者健康的程度, 包括产品寿命周期各阶段和总体的能源属性指标、资源属性指标、环境属性指标、劳动保护指标等。

能源指标能源短缺已严重制约着国民经济的发展和人民生活水平的进一步提高, 因此提高产品的节能性或优化利用能源的性能, 对解决和延缓能源短缺问题十分重要。绿色产品的能源指标包括: 产品寿命周期各阶段及总体所用能源类型( 清洁型、污染型等) 、能源消耗量、利用率、回收率、能源的获取形式, 如一次能源( 风能、太阳能、水能) 、二次能源( 电能、汽油、煤油) , 以及能源自身的绿色性等。

资源指标这里是指广义的资源，它包括产品寿命周期中的材料资源、设备资源、信息资源和人力资源，是绿色产品生产的最基本条件．材料资源指标是用产品的材料利用率、材料种类、材料绿色性、材料回收率、材料再生率等表示的；设备资源指标包括设备利用率、设备资源的优化配置、工艺装备的有效利用性、设备空载时间、设备效率等，它是衡量绿色产品生产组织合理性的一个重要方面；人力资源指标有各种人力资源的优化配置、各种人力资源的利用情况等；信息资源指标有信息的全面性、准确性、正确利用率、采集的实时性等。

环境指标：环境指标在绿色性评价指标中占有重要的地位。主要包含产品寿命周期各阶段及全过程中的水环境指标、大气环境指标、固体废物排放指标、振动噪声指标以及射频辐射指标等。

水环境指标：常见的水环境评价指标有30多种，可分为：一般水质标准，如色度、透明度、悬浮固体、电导率、pH 值、硬度、碱度、总矿化度、总盐量等；氧平衡参数指标，如溶解氧、COD、BOD 等；重金属参数指标，如汞、铬(六价)、铅、镉、镍、铜、锰、锌等；有机污染物指标，包括酚类(如挥发酚、五氯酚钠、苯胺类等)、油类(如石油类物质、动植物油等)；无机污染物指标，如氨氮、硫酸盐、硝酸盐、硫化物、无机氮、氰化物、氟化物等；生物参数指标，如细菌数、总大肠菌群、无脊椎动物、藻类、病原体等。

大气环境指标：人类向大气排放的污染物种类繁多，其主要有：有毒物质，包括硫氧化物( SO2、S2O3等)、碳氧化物( CO、CO2)、氮氧化物(NO、NO2等)、碳氢化合物(丙体六六六、丙烯腈、环乙酮等)、金属及其化合物(铅烟、钒及其他化合物、钨及碳化钨等)、氢化物( 氰化氢、硫化氢、磷化氢、氟化氢等)；悬浮微粒, 包括含有10%以上游离二氧化硅的粉尘(石英、石英岩)，石棉粉尘及含有10%以上石棉的粉尘，含有10%以下游离二氧化硅的滑石粉尘和煤尘，铝、氧化铝、铝合金粉尘, 玻璃棉和矿渣棉粉尘，烟草及茶叶粉尘，含有10%以下游离二氧化硅的不含有毒物质的矿物性和动植物性粉尘等通过六个评价指标加以讨论。

固体废物排放指标：固体废物可对土壤、水体和大气造成不同程度的污染和危害。按其化学性质可分为有机固体废物和无机固体废物两大类：有机固体废物，包括各种塑料(聚乙烯、聚丙烯)、橡胶、多环芳烃、金属羰化合物、酚类化合物、卤化有机化合物等；无机固体废物, 包括重金属及其化合物(镉、汞、铅、砷、铜、锌、镍、锑、铍、铊等及其化合物等)。

噪声：噪声属物理污染, 按照物体振动的物理特性, 它可分为机械振动噪声(机床齿轮啮合、电机旋转等) 和气体动力噪声( 超声速喷气机的轰隆声、储气罐排气、鼓风机气流、内燃机燃烧等) 。衡量噪声的指标有声强、频率、声压、噪声级、声压级、噪声源等。

振动污染：振动污染是指振动对人体、仪器设备和建筑物的不良影响。像机

床的冲剪下料、锻压零件、切削加工、鼓风机及风动工具等都可成为振动污染源。衡量振动污染的指标主要包括振幅、频率、振动类型等。

射频辐射污染：由于某些电子仪器和设备(例如, 高频电焊设备、高频淬火炉、高频加热炉、工频和冲击高压试验以及电火花加工等), 在运行过程中都会产生强力的射频干扰电磁波, 通过电源线和空间向外辐射, 对通讯、电子设备以及人体健康造成严重的损害。衡量射频辐射污染的指标主要有场强、频率以及距离辐射源的距离。

劳动保护指标：传统观念认为产品在使用过程中具有优良的安全性和宜人性，但随着清洁化生产和绿色产品概念的提出，劳动保护的内涵得到了极大的丰富，它强调在产品寿命周期过程中保护劳动者的健康，为他们提供舒适宜人的工作或使用环境。下面主要从三个评价指标进行讨论。作业环境的评价指标作业环境是指在产品寿命周期中作用于劳动者的有毒、危害、过度紧张、过度繁重以及能导致事故、伤害、职业病、职业中毒和职业性多发病症等的诸多有害因素构成的工作环境。衡量的指标主要包括产品生产、使用以及回收再利用环境的有害作业点数，特种作业人机匹配不合格率, 接触级毒物危害工人比率，接触级粉尘危害工人比率，车间安全通道占道率，厂区主干道占道率，车间设备、设施布局的合理性，作业环境的地面状态以及作业环境的采光等。产品的安全性评价指标产品安全性评价是指评价产品及其零部件的性能和功能的安全状态。由于产品的种类及使用环境不同，因此安全性指标也千差万别。例如，焊接工艺的主要危险之一是防止触电，因此，电焊机的安全性应主要从这方面考虑；而锅炉设备是一种热能转换设备，由于直接由火焰加热，内部承受一定压力，易发生爆炸危险，因此对它的安全性评价主要包括锅炉的安全阀、水位计、压力表、给水设备、炉墙、水质处理和停炉保养情况等。可见，产品安全性指标的确定应结合具体的产品功能和性能及其使用环境, 以及产品的人机匹配性来确定。

安全管理方面的评价指标：严格的安全管理对于实现绿色产品的绿色性十分重要。通常，衡量绿色产品安全管理的评价指标有：产品生产、使用及回收企业安全制度的完善性、规章制度的执行力度、安全机构及其人员配备的合理性、安全费用占企业运行经费的比例、安全费用的到位率、企业安全教育的普及性和职工的安全意识增加度，以及产品说明书的完整性等。

４.1.3绿色产品的经济性

绿色产品的经济性也应从寿命循环的角度出发，其指标必须反映产品寿命循环的所有特性，主要包括产品寿命循环成本、寿命循环效益。绿色产品的成本主要由企业、用户及社会三方面来承担，其效益也应由这三方面来分享。必须指出, 由于产品的复杂程度、使用条件以及绿色产品在功能、性能及环境行为等方面都是千差万别，因此在评价时应根据具体情况制定评价准则，并且都应明确包括技术先进性、经济性以及绿色性等内容，只是具体指标不同罢了。

4.2绿色产品的评价方法

国际标准化组织(ISO)和许多国家都明确指出, 对绿色产品的评价应采用寿命循环分析( LCA)方法。所谓LCA 就是在产品整个寿命循环中对与产品相关的各类信息进行汇集和测定的一种系统方法。该方法有助于获得目标信息在产品寿命循环各阶段中的具体情况和在整个过程中的总体情况, 为产品改进提供完整、正确的信息。如图 3 所示, 绿色产品的LCA 可分为四个阶段, 即确定LCA 所要评估的目标和范围、清单分析、影响分析和改进分析。

目前，用于饮料包装的材料很多，如玻璃瓶、低密度聚乙烯( LDPE) 、铝等，它们具有不同的技术特性、经济特性、物质组成、能源特性以及环境特性，因此对其进行完整的寿命周期评价是十分复杂的。限于篇幅，本文只对玻璃器皿进行绿色特性分析，即将评价目标和范围界定在产品寿命循环的绿色特性内。

5结束语与展望

绿色化学理念影响着人类的生存与生产环境, 决定着人类社会的可持续发展, 具有与时俱进的品格。绿色化学将对传统化学工业带来革命性的变化, 并且必将推动产业的建设和发展, 绿色化学在化学化工中的实施, 重在提高化学反应的原子经济性, 从源头上消除和减少化学化工过程对环境影响和污染。为此, 应采取开发新的化学催化过程, 采用高活性、高选择性的化学催化剂, 应用无毒无害溶剂, 充分利用生物质之类的可再生原料和重视化学产品的绿色化等措施。专家预测21世纪将是绿色产品畅销的时代。绿色产品设计不仅注重产品质量、寿命、功能等力一而的要求，而且考虑到产品生命周期结束后易于拆卸与回收，减少废弃物对环境造成的污染，提高废旧产品的回收重用率。因此，针对我国是发展中国家，居民的消费水准、资源回收、再生效率较低的国情，在我国应用绿色产品设计的思想，不仅能充分利用有限的宝贵的自然资源，而且可以避免发达国家所走过的冼发展经济，后解决环境问题的弯路。

[参考文献]

[1]邓修, 吴俊生. 化工分离工程[M].北京:科学出版社,2000.

[2]张招贵. 精细有机合成与设计[M].北京:化学工业出版社, 2003.

[3]郭伟祥, 刘志峰. 产品拆卸运动仿真及干涉分析.计算机集成制造系统.

[4]郭伟祥, 刘志峰, 黄海鸿. 产品材料回收经济性分析与决策.农业机械学报.

[5]刘志峰, 刘光复. 绿色产品与绿色设计.机械设计,1997,12:1-3

[6]刘志峰. 面向环境的产品设计方法.水利电力机械,1995,4:56-59

[7]刘志峰,刘光复. 绿色产品与绿色设计.科技导报,1997,4:48-50

[8]刘志峰, 刘光复. 绿色设计一可持续发展的必由之路.安徽科技与企业,1997, 5:12-14

[9]刘志峰, 刘光复. 工业产品拆卸性设计系统模型研究.中国机械程,1998,1:69-71

[10]刘光复,刘志峰.绿色产品及其评价系统框架.机械设计与研究,1997,4:12-14

[11].刘光复,刘学平,刘志峰.绿色设计的体系结构及实施策略.中国机械程,2000, 9965~968

绿色设计产品自评价报告

绿色设计产品自评价报告 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

附件3 绿色设计产品自评价报告申报单位： 所在省市： 工业和信息化部制 20 年月日

填写说明 一、申请企业应当准确、如实填报。 二、所属行业请依据GB/T 4754-2011《国民经济行业分类》填写；单位性质依据营业执照中的类型填写。 三、有关项目页面不够时，可加附页。 四、自评价报告应按照规定格式填写，并使用A4纸打印装订（一式三份、电子版一份）。

一、企业基本信息表

按照绿色设计评价标准中评价指标要求，对照基准值，逐项列表提供各指标的实际值及相应的证明文件来源，并给出总体自评价结论。 四、产品亮点描述

从产品原料选择、有毒有害物质减量或替代、清洁生产工艺技术、包装及运输、资源化循环利用、无害化处置等方面以及资源能源消耗、污染物排放等方面简要概述绿色设计产品亮点，尽可能采取定性和定量描述相结合方式。（限1000字） 五、相关证明材料 1.企业法人证书复印件（加盖公章）、注册商标证明（授权书）、品牌授权书； 2.标准符合性证明材料（如具有相应资质的检测机构出具的检测报告等）； 3.产品生命周期评价报告：须按照绿色设计评价标准中产品生命周期评价报告编制方法要求进行编制。 4.企业对自评价结果的声明。 ×××绿色设计产品自我声明 本企业自愿申报绿色设计产品，并郑重声明：申报的绿色设计产品符合[填写绿色设计评价标准名称]要求，所提供的所有申报材料及委托机构的证明材料真实、有效，并对所生产的产品和声明的一致性负责，接受社会各方监督，如有违反，愿承担相应法律责任。 法人或单位负责人签字： （公章）

绿色化学

绿色化学的定义及其特点 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、洁净化学。 利用现代科学技术的原理和方法，从根源上根除污染；研究环境友好的新原料、新反应、新过程、新产品，实现环境化工与生态协调发展；减少甚至消灭对人类健康、社区安全、生态环境的有害原料、催化剂、溶剂、助剂、产物、副产物的使用和生产。 特点: 绿色化学是从源头上消除污染，促进自然生态系统的良性循环； 绿色化学是要求合理利用资源和能源、降低生产成本、实现资源使用的“减量化、在再使用、再循环”，是发展循环经济的关键途径。 绿色化学的基本特点是：在获取新物质的转化过程中，充分利用每个原子，实现零排放。 1、绿色化学反应的主要任务 寻找无害化学合成； 尽量减少化学合成中得有毒原料和有毒产物； 设计安全化学品； 使化学品在被期望功能得以实现的同时，将其毒性降到最低； 使用安全溶剂和助剂，尽可能不使用助剂 采用无毒无害的溶剂代替挥发性有毒有机物作溶剂 反应原子转化率高 2、举例说明绿色化学的主要研究领域。 设计安全有效的目标分子：构效关系。 设计安全有效化学品主要包括如下两个方面的内容：①新的安全有效化学品的设计；②对已有的有效但不安全的分子进行重新设计。 寻找安全有效的反应原料，如： （1）用二氧化碳代替有毒有害的光气生产聚氨酯:RNH2 + CO2-> RNHCOOR1 （2）亚氨基二乙酸二钠的生产采用新工艺消除有毒氢氰酸的使用: HOCH2CH2NHCH2CH2OH + 2NaOH (铜催剂)=NaOOCH2CH2NHCH2CH2OONa + 4H2寻找安全有效的合成路线：要符合原子经济性原理。要考虑到产品的性能优良，价格低廉，又要使产生的废物和副产物少，对环境无害，可利用计算机来进行辅助设计。 寻找新的转化方法：①催化等离子体方法；②电化学方法；③光化学及其他辐射方法； 寻找安全有效的反应条件：（1）寻找安全有效地催化剂①活性组分的负载化②用固体酸代替液体酸； （2）寻找安全有效的反应介质①采用超临界流体作为反应介质②水作溶剂的两相催化法。 4、什么是原子利用率，计算用氯醇法和过氧化氢直接氧化法制备环氧丙烷的原子利用率。 原子利用率=（目标产物的量/按化学计量式所得所有产物的量之和）*100%=（目标产物的量/各反应物的量的和）*100% 氯醇法：CH3-CH=CH2 + Cl2+ Ca(OH)2——C3H6O +CaCl2+H2O 42 71 74 58 111 18 原子利用率=58/（111+18+58）=58/(42+71+74)=31% 过氧化氢法：H2O2 +CH3-CH=CH2——C3H6O +H2O 3442 58 18 原子利用率=58/(42+34)=76.3% 5、影响化学物质在环境中相态和归宿的性质有哪些？简述化学在环境中降解的化学反应类 型。 1.挥发性、熔点、密度

绿色化学及其发展方向

绿色化学及其发展方向 摘要:伴随着社会经济生活的不断发展及进步,我国的化学应用过程中不免会对环境和人体造成一定的伤害,本文从我国化学发展所面临的问题出发,在对化学发展问题分析的基础上提出了发展绿色化学是化学发展趋势的必然选择的观点。并针对如何发展绿色化学的角度出发,对环境保护目的下的绿色化学提出了解决问题的策略,坚持资源、环境及经济生活的可持续发展。 关键词: 绿色化工; 环境保护; 可持续发展 当今 ,可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展 ,既要发展经济 ,又要保护自然资源和环境 ,使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。 一、绿色化学定义 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质 ,不再产生废物 ,不再处理废物。它是一门从源头上阻止污染的化学 [1] 二、绿色化学遵循的相关准则 绿色化学应该以“预防为主，治理为辅”作为行事准则，这样能够从源头上就解决好污染问题，保护环境。在日常生活生产活动最大限度地减少分离溶剂与试剂之类的物质，尽量选择使用无污染、无害

等辅助物质。尤其是那些能够对人们身体健康与生活环境造成毒害的物质，更是需要控制其在生产生活中的使用。 三、绿色原料是可持续发展基石 所谓的“绿色原料”也就是化学品需要使用到的原材料，在采用、产生、利用、再循环利用与废弃物处理等诸多环节里和生态环境和谐共存。同时，此材料不会对人类身体健康成危害，还具有促进健康与净化吸收这样的主要功能。现阶段，国内白色污染方面相对较为严重，这也是由于塑料制品的大量使用而引发的。通过绿色原料的生产实现有效降解熟料的目的，已经成该领域重点关注的研究课题。在这方面国际上现使用方式有生物降解塑料，还有光、化学以及组合等降解塑料的类型。化学品传统生产过程中通常都是用含剧毒的氢氰酸与光气之类的物质作为原料生产异氰酸酯，当前已经被基本无毒害的二氧化氮与胺类生产异氰酸酯所代替。用这两种原料完成两步生产氨基二乙酸钠，并采用二乙醇胺与催化脱氢两种物质为原料成功开发出安全生产氨基二乙酸钠的这种新工艺。 四、从环境保护角度出发,促进绿色化学的应用 4.1原料的绿色化 在绿色化学的应用中,绿色化选择原料是应用的基础。通过原料的选择可以有效的降低化学过程对环境所带来的消极影响。简而言之,过原来的绿色化,来实现绿色化学在应用中环保型效应。 4.2溶剂的绿色化在绿色化学的应用中还可通过选用溶剂的绿色化来实现对环境的保护,降低对人体的各类伤害。绿色化的溶剂安全

浅谈绿色设计理念

浅谈机械产品绿色设计理念 摘要：随着人类社会的发展和进步，生态环境的破坏也在加剧。传统的机械产品已经不能满足人与自然和谐相处的要求，违背了可持续发展原则。为此，基于绿色设计理念的机械产品应运而生，这也是我们当今社会发展的必然。本文首先介绍了我国机械制造业在环保方面存在的主要问题，接着说明了机械产品绿色设计概念，阐述了机械产品设计中应考虑的主要因素。最后举例说明绿色设计在汽车工业中的应用。 关键词：生态环境，可持续发展，机械产品，绿色设计。 Abstract: with the development and progress of human society, the destruction of the ecological environment is intensifying. Traditional mechanical products have been can't meet the requirements of harmony between man and nature, in violation of the principle of sustainable development. Therefore, based on the concept of green design of mechanical products arises at the historic moment, which we must in today's social development. This article first introduces our country mechanical manufacturing industry on the main problems of environmental protection, and then illustrates the mechanical product green design concept, this paper expounds the main factors should be considered in the design of mechanical products. Finally, an example is given to illustrate application of green design in automobile industry. Key Words：the ecological environment, sustainable development, mechanical products the mechanical product green design. 1.引言 工业革命以来,人类社会经过100多年的快速发展, 目前已经面临社会发展与环境和资源之间的深刻矛盾。在人类对自己长期以来采用较为粗放的、大规模工业发展模式及由此而引起的资源枯竭、环境恶化等问题的反思之后, 如何选择一条适合该国国情的可持续发展道路, 实现人与自然的和谐相处,成为世界大多数国家的共识。 作为人类社会可持续发展的重要标志, 是使子孙后代拥有与当代人相同, 甚至比当代人还多的人均财富和生存发展空间。这就要求当代人要有对历史和子孙后代负责的精神, 切实地改变现在传统的发展思维模式以及由这种思维模式而产生的生产、生活和经济发展方式, 特别是在这么一个经济快速增长、人口众多、人均资源不到世界平均水平1/2的发展中国家更是如此。应该看到, 由于中国经济基础薄弱, 技术相对落后,发展大部分是通过以自然资源和劳动力为主要的投入手段所推动的, 是一种粗放型的经济增长方式。这种发展的结果, 是现在面临越来越严重的资源短缺和生态环境恶化问题。 随着当前世界经济的飞速发展，机械产品生产数量以及迅速的换代速度导致越来越多的废弃产品，资源的浪费与过度开发对当今生活环境和生态带来严重的破坏。实施机械产品的绿色设计和制造，能在有效利用资源的同时降低废弃物的生成，提高产业效率，降低成本，减少污染，避免制造业的恶性循环，形成可持续发展生产模式，因此以绿色设计 和绿色制造为主要特征的绿色浪潮正在席卷全球。 本文主要介绍绿色设计理念在机械产品制造上的体现。 2.我国机械制造业在环保方面存在的主要问题 目前，我国的机械制造业大多采用的还是高投入的粗放型发展模式，资源和

绿色设计产品实例

触动心灵的绿色 紧随科学研究和舆论领袖的脚步，设计师和产品生产者也在日益注重环保和可持续性。作为新锐设计力量的集中代表，Droog一直也关注着产品设计的人性化，并且不断通过主体性的设计延伸创意的触角。通过“触摸绿色”的设计主题，Droog着急众多年轻设计者从各个角度对于可持续的发展话题提供某些启发或灵感。事实上，所有设计者都在努力用全新的创造展现各种可能性。 那么，最完美的可持续性是怎样的？人们都知道这是一个复杂的概念，往往是这里做对了，可是却会对别的地方产生不良的影响。譬如生物汽油，看上去对环境很好，实质上却会对粮食供应产生破坏性影响。现在人们已经了解了这个问题的双重性，并且认识到在设计中情况也是如此。将一天办公室中废弃的纸张收集起来制作一件家具，会对环保又帮助么？至少将浪费降低到最低程度的想法是指导我们走向正确方向的第一步。 为“触摸绿色”献计献策的年轻设计者们都在用各自不同的方式诠释绿色的概念，包括通过外观改进可持续性存在的缺陷或者巧妙使用节能技术。而米那勒﹒马依达（Minale Maeda）的低燃点瓷，SMAQ的保温椅，克里斯蒂﹒梅因德马(Christien Meindertsma)的编制作品都向人们证明了工业生产并没有将手工制作彻底拒之门外。当然，还有更多贴近“绿色”的想法，一起看个研究吧。 折叠围栏 最好禁止使用塑料袋，这种看法是正确的。但是只要它们存在于人们的生活中，我们就不得不解决这个问题。像马丁﹒阿祖做的那样，吧废弃的材料编织折叠刀铁框架立做成一个折叠围栏。利用已使用过的材料可以制造出不同颜色、质地和透明度的产品。 作为与“荷兰现代设计代名词”Droog Design最早合作的设计师之一，德桥（Tejo Remy）以对废弃材料和原有旧物品的巧妙利用，重新设计让人耳目一新，印象深刻，并被看做Droog Design最具颠覆性和最近草根本色的设计师。他不满传统设计观念，以挑战当时主导性形式风格的姿态推出了“抽屉式”，在引起设计界骚动的同时，预示了一个充满乐趣与智慧的设计新时代即将到来。 在回忆艺术里，人们通过将房子里的物品与情景联系在一起，使得回忆狠容易的被唤醒。“抽屉柜—你不能扔掉自己的回忆”的灵感正来源于德乔对记忆所作的探索与应用。抽屉柜是一些旧抽屉的集合，将捡来的二手抽屉放在新的外壳中，以稍显凌乱的方式叠摞在一起，然后用亚麻绳捆绑在一起，使用者可以方便增减抽屉的数量。在他看来，由就抽屉组成的柜子成为记忆系统的一个隐喻。随意而偶然排列的状态，让人产生急切和执着的感觉。这样的设计不仅仅是废旧抽屉的重新利用，也提供了物品定制的独特和重要方式。德乔说，他并不想设计，只是即兴创作，当他找到这些抽屉时就接受了它们的状态，使用者可以按自己意思再上面做出增减。

绿色化学与可持续发展

绿色化学与可持续发展 摘要：绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学，又称环境无害化学，环境友好化学或清洁化学。绿色化学吸收了传统化学化工.环境.物理.生物.材料和信息等学科的最新理论和技术，代表了化学化工科学理念的重大变革，具有可持续发展的意义。本文介绍了绿色化学的一般概念及绿色化学与环境保护的关系。从主要研究内容及发展现状和趋势等方面阐明了绿色化学是可持续发展的必由之路。 关键词：绿色化学，可持续发展，环境保护 当今时代，人类的生活与化学息息相关。无论是衣、食、住、行，都离不开化学。同时，对资源的开发利用成为了当今社会面临的制约经济发展、影响环境的重要因素。因此，可循环利用、、可持续发展、绿色化学生产被人们提上了议事议程。 绿色化学简介： 名词解释： 按照美国《绿色化学》(Green Chemistry)杂志的定义，绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术.它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发，并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。 绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。 重要性： 传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。化学工业能否生产出对环境无害的化学品？甚至开发出不产生废物的工艺？有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染。 绿色化学给化学家提出了一项新的挑战，国际上对此很重视。1996年，美国设立了“绿色化学挑战奖”，以表彰那些在绿色化学领域中做出杰出成就的企业和科学家。绿色化学将使化学工业改变面貌，为子孙后代造福。

浅谈生活中的产品绿色设计

浅谈生活中的产品“绿色设计” 摘要：绿色设计(Green Design)是20世纪80末出现的一股国际设计潮流。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归。在漫长的人类设计史中，工业设计为人类创造了现代生活方式和生活环境的同时，也加速了资源，能源的消耗，并对地球的生态平衡造成了极大的破坏。特别是工业设计的过度商业化，使设计成了鼓励人们无节制的消费的重要介质，“有计划的商品废止制”就是这种现象的极端表现。无怪乎人们称“广告设计”和“工业设计”是鼓吹人们消费的罪魁祸首，招致了许多的批评和责难。正是在这种背景下，设计师们不得不重新思考工业设计师的职责和作用，绿色设计也就应运而生。本文论述了绿色设计的基本理念和内涵，绿色设计与传统设计的比较，绿色设计的内容与方法和绿色设计的未来发展方向等问题，并且通过生活和工业中的产品来对其加以说明。 关键词：绿色设计；产品实例；发展趋势 On the life of the product "green design" Abstract:"Green Design" is an army of international design trends began to emerge in the late 1980s, the requirements of the sustainable development of society indicates that "green design" is still one of the hot spots of the 21st century, product design, and "green design" shall notshould just stay at the technical level, should be reflected in the design of thinking and principles. This paper discusses the basic concept and connotation of green design, green design and the comparison of traditional design, content and methods of green design and green design future development direction, and explained it by domestic and industrial products. Keywords:Green design; instance; trends 1.绿色设计的内涵和理念 绿色设计(Green Design)也称为生态设计(Ecological Design)，环境设计(Design for Environment)等。相似于抗震设计，是一种概念设计。虽然叫法不同，内涵却是一致的，绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R1D”，即Reduce,Recycle,Reuse,Degradable，不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。 绿色设计的核心思想和内容，也就是被国际上普遍承认的“3R”设计原则：“Reduce（减少）”、“Reuse（再利用）”、“Recycle（再循环）”，即不仅要减少物质和能源的消耗，减少有

绿色化学与生活精编版

绿色化学与生活 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

绿色化学与现代生活学院：经济与管理学院 专业：物流工程 班级： 142 名字：丁文雄 学号： 目录 摘要……………………………………………………………………………………… 3 1.绿色化学的基本内容 (4) 12个基本原理 (4) 2.绿色化学的研究成果 (7)

1 2 3.绿色化学与生活 (12) 绿色化学与生活的联系 (12) 绿色化学面临的挑战 (14) 怎样实行绿色化 学 (14) 摘要 随着21世纪环境污染问题的加重，绿色化学被提出，绿色化学也叫环境友好化学，它是从源头上阻止污染的新兴学科绿色化学又称“环境学”、“”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。它涉及、、、等,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为或。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪的主要方向之一。 美国在1996年设立了总统绿色化学挑战奖，以此来奖励那些在减少化学污染方面取得成就的人；1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志，标志着绿色化学的正式产生。绿色化学确实应该提倡，它是我们通向美好生活的必经之路。 1.绿色化学的基本内容

技术原理 它可通过使用,避免给环境造成负担、避免排放.利用太阳能为目的的光触和的制造和储藏技术的开发,并考虑节能、节省资源、减少排放量 传统的给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。化学工业能否生产出对环境无害的化学品甚至开发出不产生废物的工艺有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。 绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用。 12个基本原则 1. 防止污染优于污染治理：防止废物的产生而不是产生后再来处理； 2. 提高原子经济性：合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到最终产物中； 3. 尽量减少化学合成中的有毒原料、产物：只要可能，反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小； 4. 设计安全的化学品：设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小； 5. 使用无毒无害的溶剂和助剂：尽量不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂等），如果一定要用，也应使用无毒物质； 6. 合理使用和节省能源，合成过程应在环境温度和压力下进行：能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面的考虑所接受；

绿色设计与绿色制造

1．简述绿色技术的历史、绿色设计与制造的研究内容及国内外发展现状和趋势。（10分） 答：绿色技术的发展经历了漫长的历史，也是科技发展的必然趋势。绿色技术的概念是在1992年联合国环境发展大会通过的《21世纪议程》里提出的。客观地讲，是公害事件和环境问题使科学家认识到绿色科技的重要性。为了解决环境问题，人类需要更为先进的技术来寻求一种新的技术体系，以实现人类的可持续发展。在此背景下，绿色技术应运而生。上世纪末，发达国家开发绿色技术已形成一股潮流，各国政府采取了一系列措施支持绿色技术的发展。美国1994年就发布了《面向可持续发展的未来技术报告》，并设立了“总统绿色化学挑战奖”。日本政府倡导以绿色技术推动绿色革命，并于2001年制定实施了《绿色采购法》，规定各级政府和机关单位有优先采购环境友好型产品的义务。2007年，欧盟出台了《用能产品生态设计框架指令》，要求对各种用能产品进行节能、延长寿命、降低环境影响的设计。 绿色设计是指在产品及其寿命周期全过程的设计中，要充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，更要优化各种相关因素，使产品及其制造过程中对环境的总体负影响减到最小，使产品的各项指标符合绿色环保的要求。其基本思想是：在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即Reduce,Recycle,Reuse,不仅要减少物质和能源的消耗，减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便的分类回收并再生循环或重新利用。 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。 当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，国内一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下对绿色设计与制造技术进行了广泛的研究探索。如：机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目－－清洁生产技术选择与数据库的建立、机械工业基金项目－－绿色设计技术发展趋势及对策研究。围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系，同时还进行了车辆的拆卸和回收技术的研究。国外不少国家的政府部门已推出了以保护环境为主题的“绿色计划”。1991年日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已热衷于购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。国际经济专家分析认为，目前“绿色产品”比例大约为5－10％，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品。 2．简述传统产品设计的过程和主要不足。（10分）

绿色化学的原理及应用 论文

绿色化学原理和应用 在这即将过去的20世纪里，化学真正成为了一门最有用的科学。化学科学的研究成果和化学知识的应用，创造了无数的新产品进入每一个普通家庭的生活，使我们衣食住行各个方面都受益匪浅。更不用说化学药物对人们防病去疾、延年益寿、更高质量地创造和享受生活的神奇功效了。另一方面，随着化学品的大量生产和广泛应用，给人类本来绿色平和的生态环境带来了黑色的污水、黄色的烟尘、五颜六色的废渣和看不见的无色毒物??威胁人们的健康、伤害哺育我们生存的地球母亲。人类就在发展生产、提高生活水平与保护环境这一矛盾中奋斗，以求得最佳平衡，不断绵延、前进。 一、概念 “绿色化学”由美国化学会提出，目前得到世界广泛的响应。其核心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；反应物的原子全部转化为期望的最终产物。按照美国《绿色化学》杂志的定义,绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术.它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发,并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。 绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。

二、发展背景及主要特点 化学在为人类创造财富的同时，给人类也带来了危难。而每一门科学的发展史上都充满着探索与进步，由于科学中的不确定性，化学家在研究过程中不可避免地会合成出未知性质的化合物，只有通过经过长期应用和研究才能熟知其性质，这时新物质可能已经对环境或人类生活造成了影响。 传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境，不危害人类生存的可持续发展的道路。化学工业能否生产出对环境无害的化学品？甚至开发出不产生废物的工艺？绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国。1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991年后在，“绿色化学”由美国化学会（ACS）提出并成为美国环保署（EPA）的中心口号，并立即得到了全世界的积极响应。 绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点是：1.充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；2.在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；3.提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；4.生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。 三、绿色化学的重要性 传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。化学工业能否生产出对环境无害的化学品？甚至开发出不产生废物的工艺？有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染。

浅谈绿色材料与产品设计

浅谈绿色材料与产品设计 摘要：二十一世纪以来，随着环境问题的不断涌现，绿色设计成为现代人关心和研究的热点。在欧美一些西方发达国家对绿色产品的重视已经超过了其在贸易中对价格的追求，而我国对于环境保护和可持续发展的问题也同样重视。因此，文章从对绿色材料的概念和理解出发，通过一些绿色材料在产品设计中的应用实例进行分析，并对其与产品设计的关系进行简单的探讨。 关键词：绿色材料；产品设计；环境保护 材料是社会发展和国民经济的先导和物质基础，是人类发展史的里程碑。材料的使用、发现和发明，使得人类在与自然界的斗争中，走出了混沌蒙昧的落后时代，发展到科学技术高度发达的今天。可以说，我们人类文明的发展，一直都伴随着材料的大量消耗、使用。 然而，人们在生产过程中总是过多地追求材料的使用性能和成本，而对材料的生产所需消耗的资源和能源却没有节制，从而给环境带来的压力越来越大，导致对环境造成的污染越来越严重。随着二十一世纪的到来，人类文明进程的不断发展和“可持续发展战略”的提出，使得“绿色材料”的概念应运而生，而绿色材料在产品设计中的运用也成为了新时代设计所应关注的焦点。 一、绿色材料概述 绿色材料又称为生态环境材料、环境友好材料等。是指从原材料获取、生产、加工、使用、再生和废弃等寿命周期全程中，具有较低的环境负荷和较高可循环再生率和良好使用性能的材料。绿色材料包含一个很广的范围，其包含的范围也不限定在某一特殊的材料种类中。根据绿色材料的特性，可以将其大致分为生物

降解材料（如淀粉基热塑性塑料）、循环材料（如可再生塑料）、净化材料锕（如各类废水的过滤净化材料）、绿色能源（如太阳能、风能等）和绿色建材（如远红外陶瓷内墙板）等（如图）。 生物降解材料可再生材料 绿色能源绿色建材绿色材料实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料，以及直接具有净化和修复环境功能的材料。它是由材料工作者在环境意识指导下，或开发新型材料，或改进、改造传统材料而获得的。因此，绿色环保材料的选择也需要遵循以下几个原则： (1)技术原则——根据产品的功能，性能以及工作环境等方面的要求进行选择。 (2)材料的环保协调性原则——材料在其生命周期内节省能源，节省资源，保护环境；在材料上提高材料的利用率，减小材料浪费，尽量选择可再生材料，使材料的回收利用与投入比率趋于最小；材料生命周期能量利用率最高原则，即输出与输入能量比值最小，在材料生命周期全过程中产出的环境污染最小，对人体健康损害最小。

绿色化学的兴起及其在中国的发展状况

绿色化学的兴起及其在中国的发展状况 前言：化学在保证和提高人类生活质量、保护自然环境以及增强化学工业的竞争力方面均起着重要作用。化学科学的研究成果和化学知识的应用，创造了无数的新产品，并走进了千家万户的生活中，使我们衣食住行各个方面都受益匪浅，更不用说化学药物对人们防病祛疾、延年益寿、更高质量地享受生活等方面起到的作用。但是另一方面，随着化学品的大量生产和广泛应用，给人类原本和谐的生态环境带来了黑臭的污水、讨厌的烟尘、难以处置的废物和各种各样的毒物，这些正威胁着人们的健康，伤害着我们的地球。 目前人类正面临的十大环境问题是：（1）大气污染；（2）臭氧层破坏；（3）全球变暖；（4）海洋污染；（5）淡水紧张和污染；（6）土地退化和沙漠化；（7）森林锐减；（8）生物多样性减少；（9）环境公害；（10）有毒化学品和危险废物。应当说这十个问题都直接或间接地与化学物质污染有一定关系。因此从根本上或源头上治理环境污染的必由之路就是要大力发展绿色化学【1】。 摘要：化学工业在给人类带来丰富的新产品的同时,也带来了严重的环境污染.于是 绿色化学应运而生.绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物, 不再处理废物,它是一门从源头上阻止污染的化学.本文简要介绍了绿色化学的起源、概念、实现途径和以及在中国的发展现状。 关键词：绿色化学；环境污染；原子经济性 正文： 绿色化学的定义 绿色化学又称（1）、环境无害化学 （2）、环境友好化学 （3）、清洁化学 绿色化学即是用化学的技术方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和生产。绿色化学的理想就在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物总之，绿色化学是一门具有明确社会要求和科学目标的新兴交叉学科，就是要以体现当代最新科学技术的物理、化学、生物手段和方法，从源头上根除污染实现化学与生态协调发展为宗旨来研究环境友好的新反应、新过程、新产品。 从科学观点认识，绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展； 从环境观点认识，它是从源头上杜绝污染或彻底阻止污染的化学，它的着眼点就在于废物不再产生，不再有废物处理的问题； 从经济观点来看，它是合理利用资源和能源，降低生产成本，符合经济可持续发展要求，力求使化学反应具有“原子经济性”，实现“零排放”。 因此，绿色化学是发展生态经济和工业的关键，是实现可持续发展战略的重要组

绿色化学

第一章 1、简答：温室效应及其与化学的相关性；核冬天；光化学烟雾及其化学本质；生物多样型？ 答：全球气候变暖是大气中温室气体浓度升高引起的。这些温室气体又是人类在寻找食物、生活用品及供热取暖等满足基本生活要求的过程中，以及工业生产活动过程中排放到大气中的。温室气体主要有CO2、NO X、CH4、卤代烃等。 核冬天：有限的核战争所产生的烟尘会导致地球冷却的假设，被称为“核冬天”。 光化学烟雾主要就是氮氧化合物与烃类物质在紫外线照射下，经过一系列复杂反应后形成的一种大气污染现象。氮氧化物是光化学烟雾引发的主要元凶：NO2→NO+O；O+C X H Y→C X H Y O；C X H Y O+O2→C X H Y O3； C X H Y O3+C M H N→RCHO+R’COR2；O+O2→O3。 生物多样性是指地球上所有生物——植物、动物和微生物及其他物质构成的综合体。它包括遗传的多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。 2、为什么说化学是一门中心的、实用的、创造性的学科？ 答：化学的原理和方法以及化学反应方面的研究目前仍在主导其他学科；它在开发天然资源以满足人类的生活需要方面作出了巨大贡献。基于化学的产业，利用天然资源制取大量的化肥、农药、农膜、塑料、钢铁、水泥等产品和材料，并生产大量的合成纤维和橡胶等以弥补农业、林业的不足；能源的开发利用，新材料的开发利用，医药卫生等均离不开化学。可以说，人类的衣、食、住、行、用及保持健康等无一项可以离开化学，化学在这些领域中直接或间接地发挥着不可替代的作用。 3、人类目前面临的主要环境问题有哪些？造成这些困境的原因是什么？（1页） 答：1、全球气候变暖2、核冬天的威胁3、臭氧层破坏4、光化学烟雾和大气污染5、酸雨6、生物多样性锐减7、深林的破坏8、荒漠化9、水资源危机10、海洋污染日甚。环境问题的起因是人类自己。环境问题是指由于人类活动作用于周围的环境所引起的环境质量变化以及这种变化对人类的生产、生活和质量造成的影响。 第二章 1、简答：绿色化学的目标；化学工业造成的危害；风险试剂；生物质的种类；可再生资源；原子利用率；环境商；环境因子？（课本第2章） 答：绿色化学的目标是：化学过程不产生污染，即将污染消除于其产生之前。 2、为什么要大力发展绿色化学？（11页）答：1、大力发展绿色化学是人类社会可持续发展的必然要求；2、发展绿色化学是科学技术和经济发展的要求。 3、绿色化学及其与环境污染治理的异同？（10~11页） 答：绿色化学就是利用化学原理和方法来减 少或消除对人类健康社会安全、生态环境有 害的反应原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、 副产物的新兴学科，是一门从源头上、从根 本上减少或消除污染的化学。 传统的环境保护方法是治理污染，或曰污染 的末端处理，也就是研究已有污染物对环境 的污染情况，研究治理这些已经产生了的污 染物的原理和方法，是一种指标的方法。 绿色化学的目标是：化学过程不产生污染， 即将污染消除于其产生之前。实现这一目标 后就不需要治理污染，因其根本就不产生污 染，是一种从源头上治理污染的方法，是一 种治本的方法。 4、什么是绿色化学品？怎么设计安全的化 学品？（17页） 5、举例说明原子经济反应是不产生污染的 必要条件？（找不到） 6、试论计算机辅助绿色化学合成路线设计 的必要性和方法？（23页） 7、怎样在反应过程中使化学反应绿色化？ （第5节） 8、自选一条目前使用的环氧丙烷合成路线， 用绿色化学原理对其进行评价并设计一条 更佳的新路线？（13页底端14页顶端） 9、简述绿色化学十二原则？（27页） 答：1、不让废物产生而不是让其生成后再 处理；2、最有效地设计化学反应和过程， 最大限度地提高原子经济性；3、尽可能不 使用、不产生对人类健康和环境有毒有害的 物质；4、尽可能有效地设计功效卓著而又 无毒无害的化学品；5、尽可能不使用辅助 物质，如须使用也应是无毒无害的；6、在 考虑环境和经济效益的同时，尽可能使消耗 最低；7、技术和经济上可行时应以可再生 资源为原料；8、应尽可能避免衍生反应；9、 尽可能使用性能优异的催化剂；10、应设计 功能终结后可降解为无害物质的化学品； 11、应发展实时分析方法，以监控和避免有 害物质的生产；尽可能选用安全的化学物 质，最大程度地减少化学事故发生。 第三章 1、设计安全无毒化学品的一般性原则有哪 些？（36页表3-1） 2、设计安全化学品的方法主要有哪些？其 基本原理分别是？（39~57页） 答：方法有：1、毒理学分析及相关分子设 计；2、利用构效关系设计安全的化学品；3、 利用集团贡献法构筑构效关系；4、利用等 电排置换设计更加安全的化学品；5、“软” 化学设计；6、用另一类有相同功效而无毒 的物质替代有毒有害物质；7、消除有毒辅 助物品的使用。 3、化学品的毒理学分析包括哪些内容？如 何根据毒理学分析进行相关分子的设计？ 举例说明？（39页） 4、什么是构效关系？如何根据构效关系设 计更加安全的化学品？（49页） 答：一类化合物的毒性以及该类化合物中不 同结构（结构差异）引起的毒性差异称为构 效关系。 第四章 1、由碳、硅元素的化学性质，试讨论用硅 取代碳的可行性及硅取代物的优点？（58 页） 2、用辛酸—水分配系数表征有毒化学品毒 性的一般准则是什么？（68页） 3、举例说明等电排置换是设计更加安全化 学品的有效方法？（找不到） 4、从分子量、分子体积角度看，应该怎样 设计更加安全的化学品？（找不到） 5、常见可降解和不可降解的基团有哪些？ （62页） 6、从可生物降解、对水声生物的毒性角度 看，怎样设计更加安全的化学品？（67页 第3节） 第五章 1、举例说明什么是催化剂，它在化学反应 中有何作用？（80页表5-1最后一列） 2、以环戊二烯钛催化烯烃聚合为例，说明 催化剂分子机器的作用？（81页图5-2） 3、为什么说催化剂能全方位地促进绿色化 学的发展？（81页） 4、什么是催化剂设计？怎样进行催化剂设 计？（84页） 答：所谓催化剂设计，就是指人们按照自己 的意图制造目标催化剂的工作，它代表一种 构思，而不一定要画出图纸。也就是对指定 的反应，或者需要制造的某种产品，应该如 何选用一种催化剂的知识逻辑分析。（设计 步骤见图5-5） 5、以萘与丙烯发生烷基化反应为例说明催 化剂结构对反应选择性的巨大影响？（87 页） 6、简述反应原料的重要性及绿色化学对反 应原料的选择原则？（88页） 7、生物质作为反应原料的优缺点？（89页） 答：优点：1、生物质可给出结构多样性的 产品材料2、生物质的结构单元通常比原油 的结构单元复杂3、由生物质衍生所得物质 常常已是氧化产物，无需再通过氧化反应引 入氧4、增大生物质的使用量可增长原油的 使用时间，为可持续发展做出贡献，为一些 必须使用石油做原料的产品的生产提供保 证5、使用生物质可减少二氧化碳在大气中 浓度的增加，从而减缓温室效应6、化学工 业使用更多的可再生资源可使其本身在原 料上更有保障7、生物质资源比原油有更大 的灵活性。 缺点：1、在经济上还不具备竞争力2、现 在考虑用作化学化工原料的生物质是传统 的食品原料，把食品原料改作化工原料是否 合适3、生物质的生产季节性很强4、生物 质的组成极为复杂，不同种类的物质，其组 成和性质都可能不尽相同，若需要对每一类 生物质有针对性地修建工厂，这将使生物质

绿色化学常考知识点

绿色化学常考知识点 1.全球十大环境问题 ①大气污染； ②臭氧层破坏； ③全球变暖； ④海洋污染； ⑤淡水资源紧张和污染； ⑥土地退化和沙漠化； ⑦森林锐减； ⑧生物多样性减少； ⑨酸雨蔓延； ⑩有毒的化学品和危险废物。 2.为了保护环境，美国设立了什么奖，包括哪几项奖励？ 美国设立了“总统绿色化学挑战奖”包括：学术奖、新合成路线奖、新工艺奖安全化学品设计奖、中小企业奖。 3.绿色化学的12条原则 ①污染预防优于末端治理污染； ②合成方法应具原子经济性，即尽量使反应过程的原子都进入最终产品中； ③在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质； ④设计具有高使用效益、低环境毒性的化学品； ⑤尽量不用溶剂、分离试剂等辅助物质，不得已使用时也应是无毒、无害的； ⑥生产过程应该在温和的温度和压力下进行，而且能耗应最低； ⑦在技术可行和经济合理的前提下，尽量使用可再生原料； ⑧尽量避免或减少不必要的衍生步骤(例如，使用屏蔽基团、保护/复原、物理/化学过程的临时性变更等)； ⑨使用高选择性的催化剂优于化学计量试剂； ⑩化学产品在使用完后应能降解成无害的物质并且能进入自然生态循环； ?发展实时分析技术以监控有害物质的形成； ?选择参加化学过程的物质，尽量减少发生意外事故的风险。

4.1998年，英国出版了第一本绿色化学专著《Theory and Application of Green Chemistry》这是绿色化学发展史上的里程碑。 5.由英国皇家化学会主办的国际性杂志《Green Chemistry》于1999年创刊。 6.绿色化学的定义 是用化学的技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。 7.绿色化学又称：环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学(Environmentally Friendly Chemistry)、清洁化学(Clean Chemistry)。 8.绿色化学的研究内容 ①改革现有工艺过程，实现清洁生产； ②清洁合成，减少废物排放，目标是零排放； ③安全化学品和绿色新材料的设计； ④提高原材料和能源的利用率，大量使用可再生资源； ⑤生物技术和生物质的应用； ⑥新的分离技术； ⑦评价环境效果的方法学和工具； ⑧用绿色化学变革社会生活。 9.绿色化学主要研究发展趋势 ①探索与利用化学反应的选择性（包括区域选择性，化学选择性和立体选择性），这不仅与合成产品的效率有关，且可能影响产品的生态效应和对环境的友好程度； ②发展和应用对人和环境无毒、无害的试剂和溶剂，特别是开发以水或超临界流体为反应介质的化学反应； ③大力开发新型环境友好催化剂； ④开发新型分离技术。 10.绿色化学与环境化学及环境治理的区别 ①环境化学是一门研究污染物的分布、存在形式、运行、迁移及其对环境影响的科学； ②环境治理则是对已被污染的环境进行治理，即研究污染物对环境的污染情况和