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內容簡介

綠色化學是21世紀化學學科發展的重要方嚮之一，是當今國際化學科學研究的前沿。綠色化學是利用化學的技術和方法去設計閤成對人類健康、社會安全、生態環境害的化學品及其工藝。它是從源頭上消除汙染的化學，從根本上確保化工清潔生産，從而使對環境的治理從治標轉嚮治本，對環境、經濟和社會的和諧發展具有重要的意義。本書以綠色化學基本原理、原料的綠色化、過程的綠色化、産品的綠色化及能源的綠色化為主綫，分彆介紹瞭綠色化學的産生和發展，綠色化學的概念、原理、方法、應用及主要研究動嚮等內容，並結閤實際，重點介紹瞭綠色化學品實例。全書分七章，主要包括緒論、綠色化學基本原理、綠色化學研究內容和任務、綠色化學品的設計原理及應用、綠色有機閤成方法和技術、綠色化工生産技術、綠色能源。本書內容豐富，選材新穎，注意理論聯係實際，注重知識創新，論述前後呼應，有較強的科學性、係統性和知識性。本書在附錄中列齣瞭“美國總統綠色化學挑戰奬”獲奬項目及內容，可使讀者更深入地瞭解綠色化學的實用性。
本書可作為化學、化工、環境及製藥等領域的研究生、本科高年級學生教學用書，亦可供相關科研、管理、生産人員和愛好者閱讀參考。

目錄

第一章 緒論
第一節化學與環境問題1
第二節化學與人類健康問題4
第三節化學與可持續發展問題5
一、傳統化學工業與傳統發展觀5
二、綠色化學與可持續發展觀6
第四節綠色化學的産生和發展6
第五節綠色化學的基本概念與內涵8
一、綠色化學的內涵8
二、綠色化學與環境保護的差異9
三、綠色化學與傳統化學的差異9
四、綠色化學與清潔生産9
五、大力發展綠色化學10
第六節綠色化學教育11
一、構建綠色文化11
二、實施綠色生産13
三、倡導綠色消費14
四、培養綠色化學人纔14
參考文獻15
第二章 綠色化學基本原理
第一節化學反應中的原子經濟性16
一、原子經濟性概念16
二、原子利用率與産率的區彆16
三、環境因子與環境商18
第二節綠色化學十二原則19
一、防止汙染産生優於汙染治理19
二、原子經濟性20
三、害化學閤成22
四、設計安全化學品24
五、采用安全的溶劑和助劑25
六、盡可能提高能源的經濟性28
七、盡可能利用可再生資源來閤成化學品29
八、盡量減少衍生物生成30
九、盡量采用高選擇性的催化劑30
十、設計可降解的化學品31
十一、發展預防汙染的實時監控技術31
十二、盡量使用安全的化學物質，防止化學事故的發生32
參考文獻33
第三章 綠色化學研究內容和任務
第一節設計更安全的化學品35
一、用甲苯代替苯36
二、更安全羧酸的設計36
三、可降解的海洋船舶防汙劑36
第二節尋找綠色原料和試劑37
一、原料的綠色化學評價37
二、綠色原料碳酸二甲酯的閤成與應用38
三、二氧化碳的利用42
四、生物質資源的利用43
五、綠色氧化劑的利用45
第三節選擇閤適的反應條件48
一、綠色溶劑48
二、溶劑有機閤成54
三、高效催化劑54
第四節設計理想的閤成路綫65
一、開發原子經濟性反應65
二、提高閤成反應的原子經濟性的途徑66
第五節尋找新的轉化方法69
一、催化等離子體方法69
二、電化學方法69
三、光化學及其他輻射方法69
參考文獻70
第四章 綠色化學品的設計原理及應用
第一節設計安全有效化學品的一般原則71
一、“外部”效應原則71
二、“內部”效應原則72
第二節設計安全有效化學品的方法73
一、毒理學分析及相關分子設計74
二、已知毒性機理與安全化學品的設計77
三、已知構效關係與安全化學品的設計80
四、等電排置換與安全化學品的設計82
五、生物利用率(度)小化與相關分子設計85
六、用具有相同功效而毒的物質替代有毒有害物質87
七、減少有毒輔助物品的使用87
第三節設計可生物降解的化學品88
一、生物降解的細菌基礎與降解途徑89
二、化學結構與生物降解性90
三、基團貢獻法預測生物降解能力91
四、設計可生物降解化學品的例子92
第四節設計對水生生物更加安全的化學品94
一、利用構效關係預測對水生生物的毒性95
二、物質結構和物理化學性質對水生生物毒性的影響96
三、分子結構修飾降低對水生生物的毒性99
四、設計對水生生物安全的化學品例子100
第五節綠色化學産品的例子106
一、綠色農藥106
二、綠色塗料108
三、綠色錶麵活性劑109
四、綠色活性染料110
五、綠色製冷劑111
六、綠色可降解聚閤物111
參考文獻112
第五章 綠色有機閤成方法和技術
第一節組閤化學113
一、組閤化學原理113
二、組閤化學的基本要求114
三、組閤化學的研究方法114
第二節手性技術121
一、手性和手性分子121
二、不對稱催化閤成122
第三節溶劑反應124
第四節微波輻射技術125
一、微波作用機理125
二、微波在化學閤成上的應用126
第五節超聲化學130
一、超聲波的作用機理130
二、超聲化學的主要應用領域130
第六節電化學閤成134
一、有機電閤成的原理135
二、有機電閤成的新方法135
三、有機電閤成的應用136
第七節光化學閤成137
一、光化學反應的基本原理138
二、光化學反應的特點138
第八節膜技術141
一、膜分離技術141
二、膜催化技術143
三、膜化學反應器144
第九節生物技術145
一、生物技術及其發展145
二、生物技術的分類和應用145
第十節等離子體技術148
一、電子迴鏇共振等離子體148
二、射頻感應耦閤等離子體149
三、螺鏇波等離子體149
參考文獻150
第六章 綠色化工生産技術
第一節清潔生産的概念和內容151
一、清潔生産的概念151
二、清潔生産的內容151
第二節清潔生産的途徑152
一、産品的生産規模153
二、原料的選擇153
三、原料的綜閤利用154
四、清潔生産工藝的開發154
第三節機物清潔生産工藝159
一、磷肥的清潔生産工藝159
二、燒堿的清潔生産工藝162
三、鉻酸酐的清潔生産工藝162
第四節有機物清潔生産工藝163
一、苯甲醛的清潔生産工藝164
二、對苯二甲酸二甲酯氧化迴收利用164
第五節精細化學品清潔生産工藝165
一、3,5-二氯苯胺的清潔生産166
二、碳化矽晶須的清潔生産166
第六節綠色化學評估167
一、綠色化學評估的基本準則167
二、生命周期評估168
三、綠色化學化工過程的評估量度170
參考文獻178
第七章 綠色能源
第一節新能源分類及發展180
一、新能源分類180
二、我國新能源利用發展現狀和趨勢181
第二節清潔燃料183
一、清潔汽油183
二、天然氣及液化石油氣184
三、二甲醚185
第三節氫能185
一、製氫工藝186
二、貯氫方法188
第四節太陽能和風能189
一、太陽能189
二、風能193
第五節生物質能源194
一、生物質能源的特點194
二、生物質能源的分類195
三、生物質能源利用技術196
第六節海洋能197
第七節地熱能197
參考文獻198
附錄 美國總統綠色化學挑戰奬

前言/序言

化學品極大地豐富瞭人類的物質生活，提高瞭生活質量，並在控製疾病、延長壽命，增加農作物品種和産量，食物的儲存和防腐等方麵起到瞭重要作用。但在生産、使用這些化學産品的過程中也産生瞭大量的廢物，汙染瞭環境，目前全世界每年産生的3億～4億噸危險廢物(我國化學工業排放的廢水、廢氣和固體廢物分彆占全國工業排放總量的22.5%、7.82%、5.93%)，給人類帶來瞭災難，所以，在當今社會隻要一提起“化學”，很多人都會緊皺雙眉。然而隻要留心觀察和仔細思考一下，化工科技的進步實則為人類帶來瞭巨大益處，如醫藥工業的發展有助治愈不少疾病，延長人類的壽命；聚閤物材料的進步創造新的製衣材料和建築材料；農藥化肥的發展，控製瞭蟲害，提高瞭糧食的産量。由此可見，我們的衣食住行和社會經濟的發展樣樣都離不開化學的幫助，可以毫不誇張地說，人類的生活離不開化學的發展。但是，傳統化學工業給人類環境帶來瞭十分嚴重的汙染，引起瞭社會各界的關注。解決這一矛盾已成為21世紀人類環境問題的科學挑戰。今天，研究人員正努力探討各種物質對環境造成的影響及研究怎樣清除汙染，應付各種環境問題。為此，化學傢已提齣綠色化學概念，提倡綠色化學和綠色生産,通過防止汙染、治理汙染的方法來消除環境汙染，使化學成為環境的朋友。綠色化學與技術已經成為世界各國政府關注的重要的問題與任務之一。
本書以綠色化學基本原理、原料的綠色化、過程的綠色化、産品的綠色化及能源的綠色化為主綫，分彆介紹瞭綠色化學的産生和發展，綠色化學的概念、原理、方法、應用及主要研究動嚮等內容。並結閤實際，重點介紹瞭綠色化學品實例。本書第一章由劉興利編寫，第二章由鍾瑩編寫，第三章由易文婧編寫，第四章由何帥及李清寒編寫、第五章及附錄由李清寒編寫，第六章由陳峰編寫，第七章由李新瑩編寫，全書由李清寒及趙誌剛統稿。由於綠色化學是一門新興的交叉學科，涉及的知識麵較廣，而我們的知識水平和經驗有限，再加之編寫倉促，不妥之處在所難免，敬希各位讀者批評指正。
感謝西南民族大學教育教學改革項目(No.2013YB17)提供的支持。

編者
2016年7月

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