綠色化學

綠色化學是20世紀90年代出現的具有重大社會需求和明確科學目標的新興交叉學科，是當今國際化學化工科學研究的前沿和發展的重要領域。本書以綠色化學原理為主線，系統地介紹了具有先進性、實用性和前瞻性的綠色化學技術及其在現代化學工業中的應用，全面地論述了實踐綠色化學原理、發展循環經濟和構建生態工業園的若干重大關聯問題，充分體現了綠色化學的內涵和外延，展示了綠色化學化工的輝煌前景。本書共分14章，內容包括綠色化學的興起和發展、綠色化學原理、綠色無機合成、綠色有機合成、高分子材料的綠色合成技術、精細化工的綠色化、化學工藝過程的綠色化、能源工業的綠色化、化工過程強化技術、二氧化碳資源化利用與減排、生物質利用的綠色化學化工過程、海洋資源開發利用的綠色化學、綠色化學化工過程的評估，以及循環經濟和生態工業園等。

本書可作為化學化工類專業及相關專業大學本科生教材，也可作為研究生選修教材。同時，還可以供從事科學研究與開發、化工生產和企業管理的科技人員參考。

第1章緒論(1)

1.1綠色化學的興起與發展(1)

1.1.1生態環境的危機呼喚綠色化學(1)

1.1.2環境保護的宣傳和法規推動綠色化學(1)

1.1.3化學工業的發展催發綠色化學(2)

1.1.4可持續發展促進綠色化學(3)

1.1.5綠色化學和技術成為各國政府和學術界關注的熱點(3)

1.2綠色化學的研究內容和特點(5)

1.2.1綠色化學的含義(5)

1.2.2綠色化學的研究內容(5)

1.2.3綠色化學的特點(5)

1.3綠色化學在國內外的發展概況(6)

1.3.1綠色化學在國外的發展概況(6)

1.3.2我國十分重視綠色化學的研究工作(12)

1.4綠色化學是我國化學工業可持續發展的必由之路(13)

1.4.1綠色化學所引發的產業革命(13)

1.4.2綠色化學是我國化學工業可持續發展的優選模式(15)

1.4.3發展對策(16)

複習思考題(17)

參考文獻(18)

第2章綠色化學原理(19)

2.1防止污染優於污染治理(20)

2.1.1末端治理與污染防治(20)

2.1.2污染防治的措施(20)

2.2原子經濟性(21)

2.2.1原子經濟性的概念(21)

2.2.2反應的原子經濟性(21)

2.3綠色化學合成(23)

2.3.1無毒、無害原料(23)

2.3.2改變合成路徑(23)

2.3.3綠色化學合成(24)

2.4設計安全化學品(25)

2.4.1安全化學品的含義(25)

2.4.2設計安全化學品的一般原則(26)

2.4.3設計安全化學品的方法(26)

2.5採用安全的溶劑和助劑(27)

2.5.1常規有機溶劑的環境危害(27)

2.5.2水(27)

2.5.3二氧化碳(27)

2.5.4離子液體(28)

2.5.5固定化溶劑(28)

2.5.6無溶劑系統(29)

2.6合理使用和節省能源(29)

2.6.1化學工業中的能源使用(29)

2.6.2新的能源利用技術(29)

2.6.3優化反應條件(30)

2.7利用可再生資源合成化學品(30)

2.7.1可再生資源與不可再生資源(30)

2.7.2利用可再生資源合成化學品(30)

2.8減少不必要的衍生化步驟(31)

2.8.1保護基團(31)

2.8.2暫時改性(31)

2.8.3加入官能團提高反應選擇性(31)

2.9採用高選擇性的催化劑(32)

2.9.1催化作用優於化學計量關係(32)

2.9.2環境友好催化劑(32)

2.9.3環境友好催化過程(33)

2.10設計可降解化學品(33)

2.10.1化學品廢棄物的危害性(33)

2.10.2化學品設計應考慮降解功能(34)

2.11預防污染的現場實時分析(34)

2.12防止生產事故的安全工藝(35)

複習思考題(35)

參考文獻(36)

第3章無機合成反應的綠色化技術(37)

3.1水熱合成法(37)

3.1.1概述(37)

3.1.2水熱合成法的原理(37)

3.1.3水熱合成法的應用實例(37)

3.2溶膠凝膠法(38)

3.2.1概述(38)

3.2.2溶膠凝膠法的原理(38)

3.2.3溶膠凝膠法的應用實例(39)

3.3局部化學反應法(39)

3.3.1脱水反應(40)

3.3.2嵌入反應(40)

3.3.3離子交換反應(40)

3.3.4同晶置換反應(41)

3.3.5分解反應(42)

3.3.6氧化還原反應(42)

3.4低熱固相反應(42)

3.4.1概述(42)

3.4.2低熱固相反應的反應機理及化學反應規律(43)

3.4.3低熱固相反應的應用(44)

3.5流變相反應(45)

3.5.1概述(45)

3.5.2流變相反應的原理(45)

3.5.3流變相反應的應用(45)

3.6先驅物法(46)

3.6.1概述(46)

3.6.2先驅物法的應用(47)

3.7助熔劑法(47)

3.8化學氣相沉積法(48)

3.8.1概述(48)

3.8.2化學氣相沉積法的原理(48)

3.8.3化學氣相沉積法的應用(48)

3.9聚合物模板法(50)

3.9.1概述(50)

3.9.2聚合物模板法的原理(50)

3.9.3聚合物模板法應用實例(51)

複習思考題(51)

參考文獻(52)

第4章綠色有機合成(54)

4.1高效化學催化的有機合成(54)

4.1.1固體酸催化的有機合成(54)

4.1.2固體鹼催化的有機合成(67)

4.1.3離子液體催化劑(70)

4.2生物催化的有機合成(74)

4.2.1概述(74)

4.2.2酶催化的基本原理(75)

4.2.3生物催化劑的主要種類(77)

4.2.4生物催化反應的典型工藝(77)

4.3不對稱催化合成(78)

4.3.1概述(78)

4.3.2不對稱催化合成反應的原理及過程分析(79)

4.3.3不對稱催化反應中的催化劑體系(82)

4.4氟兩相系統的有機合成(94)

4.4.1氟兩相系統的反應原理(94)

4.4.2氟兩相系統的主要應用實例(94)

4.5相轉移催化的有機合成(96)

4.5.1概述(96)

4.5.2相轉移催化反應原理(96)

4.5.3相轉移催化反應的應用(97)

4.6組合化學合成(98)

4.6.1概述(98)

4.6.2組合化學合成原理(98)

4.6.3組合化學合成的應用(99)

4.7有機電化學合成(101)

4.7.1概述(101)

4.7.2有機電化學合成原理(101)

4.7.3電化學合成的典型工藝(102)

複習思考題(104)

參考文獻(104)

第5章高分子材料的綠色合成技術(108)

5.1以水為分散介質的聚合技術(108)

5.1.1以水為介質聚合的特點(109)

5.1.2水相聚合系統的組成及其作用(109)

5.1.3水相聚合反應原理(111)

5.2離子液體中的聚合技術(113)

5.2.1自由基聚合(113)

5.2.2離子聚合(114)

5.2.3縮聚和加聚(114)

5.2.4配位聚合(114)

5.2.5電化學聚合(115)

5.3超臨界流體中的聚合技術(115)

5.3.1超臨界二氧化碳中的聚合反應(115)

5.3.2超臨界介質中聚合物的解聚反應(116)

5.4低殘存VOC的水性聚氨酯合成技術(116)

5.4.1水性聚氨酯的分類(117)

5.4.2水性聚氨酯的原料(118)

5.4.3水性聚氨酯樹脂的製備(118)

5.4.4水性聚氨酯的性能(121)

5.4.5水性聚氨酯的應用(122)

5.5輻射交聯技術(123)

5.5.1輻射交聯與裂解的基本原理(123)

5.5.2輻射聚合的主要特點(124)

5.5.3輻射交聯對聚合物性能的影響(125)

5.5.4輻射交聯技術的工業化應用(125)

5.5.5輻射交聯技術在生物醫用材料方面的應用(125)

5.6等離子體聚合技術(126)

5.6.1等離子體的種類及特點(127)

5.6.2等離子體聚合機理(127)

5.6.3等離子體聚合的應用(128)

5.7酶催化聚合技術(130)

5.7.1酶催化開環聚合(130)

5.7.2酶催化縮聚反應(132)

複習思考題(133)

參考文獻(133)

第6章精細化工的綠色化(135)

6.1製藥工業的綠色化(135)

6.1.1概述(135)

6.1.2綠色化學制藥(135)

6.1.3綠色生物製藥(140)

6.1.4綠色天然藥物(142)

6.2農藥工業的綠色化(145)

6.2.1綠色農藥的含義及分類(145)

6.2.2綠色生物農藥(145)

6.2.3綠色化學農藥(152)

6.2.4綠色農藥製劑(155)

6.3功能材料的綠色化*(156)

6.3.1聚苯胺材料(156)

6.3.2石墨烯(157)

6.4電子化學品的綠色化*(160)

6.4.1輻射線抗蝕劑(160)

6.4.2聚酰亞胺封裝材料(161)

6.4.3環氧模塑料(161)

6.4.4超淨高純化學試劑(163)

6.4.5綠色電池材料(163)

複習思考題(169)

參考文獻(169)

第7章重要中間體和產品的綠色合成工藝(172)

7.1概述(172)

7.2重要中間體的綠色合成(172)

7.2.1碳酸二甲酯(172)

7.2.21，3丙二醇(179)

7.2.3己二酸(184)

7.3典型產品的綠色合成工藝(189)

7.3.1過氧化氫的綠色合成工藝(189)

7.3.2聚天冬氨酸的綠色合成工藝(192)

7.3.3聚乳酸的綠色合成工藝(193)

7.4綠色工程(195)

複習思考題(195)

參考文獻(195)

第8章二氧化碳的資源化利用與減排綠色過程(197)

8.1全球二氧化碳的排放概況(197)

8.1.1二氧化碳的來源(197)

8.1.2世界各國二氧化碳排放的現狀與趨勢(197)

8.1.3中國的能源利用和温室氣體的排放(199)

8.2二氧化碳的分離和固定(200)

8.2.1二氧化碳的特性(200)

8.2.2二氧化碳的分離技術(201)

8.2.3二氧化碳的固定技術(204)

8.2.4二氧化碳的封存技術(204)

8.3二氧化碳的化學轉化原理(206)

8.3.1二氧化碳的結構(206)

8.3.2二氧化碳的活化方法(206)

8.4二氧化碳資源化利用及其實例(209)

8.4.1二氧化碳在無機合成中的應用(211)

8.4.2二氧化碳在有機合成中的應用(214)

8.4.3二氧化碳在高分子材料合成中的應用(216)

8.4.4二氧化碳作為超臨界流體技術的應用(217)

8.5二氧化碳的節能減排(224)

8.5.1能源合理利用與環境的可持續發展(224)

8.5.2實施二氧化碳減排的發展對策(225)

複習思考題(228)

參考文獻(229)

第9章生物質利用的綠色化學化工過程*(231)

9.1概述(231)

9.1.1生物質的自然狀況(231)

9.1.2生物質概念(231)

9.1.3生物質的分類(231)

9.1.4生物質的用途(232)

9.1.5生物質的分佈(233)

9.1.6生物質的綜合利用(233)

9.2生物質主要成分的性質及分析方法(235)

9.2.1纖維素的物理化學性質(235)

9.2.2半纖維素的物理化學性質(238)

9.2.3木質素的物理化學性質(240)

9.2.4生物質的溶劑體系及規律(242)

9.2.5生物質結構分析方法(243)

9.2.6生物質組成分析方法(247)

9.3生物質主要成分的化學轉化原理(248)

9.3.1纖維素組分的化學轉化(248)

9.3.2半纖維素組分的化學轉化(249)

9.3.3木質素組分的化學轉化(251)

9.4生物質組分清潔分離原理及工藝(252)

9.4.1組分分離的基本原理(252)

9.4.2基於蒸氣爆破的組分分離過程(253)

9.4.3基於鹼過氧化物體系的組分分離過程(254)

9.4.4基於超臨界介質體系的組分分離過程(255)

9.4.5基於能量場強化的組分分離過程(255)

9.5生物質化工利用的綠色過程(255)

9.5.1生物質制乙醇(256)

9.5.2生物質制丁醇與丙酮(257)

9.5.3生物質制多元醇(258)

9.5.4生物質制乙酰丙酸(259)

9.5.5生物質制己二酸(259)

9.5.6生物質制氫氣(260)

9.5.7基於生物質的功能材料(262)

9.6天然油脂的綠色化學轉化過程(264)

9.6.1簡介(264)

9.6.2天然脂肪酸(酯)的性質及化學轉化原理(265)

9.6.3天然脂肪酸綠色轉化典型產品與過程(267)

複習思考題(269)

參考文獻(269)

第10章海洋資源開發利用的綠色化學(272)

10.1海洋資源儲量及其利用進展(272)

10.1.1海洋資源儲量(272)

10.1.2海洋資源利用進展(273)

10.2從海洋資源中提取和製備食品添加劑(274)

10.2.1海藻多糖(274)

10.2.2魚肝油(276)

10.3從海洋資源中提取和合成藥物(278)

10.3.1甲殼素/殼聚糖的提取及降解(278)

10.3.2海洋藥物的全合成(281)

10.3.3從微生物次生代謝產物中提取活性物(281)

10.4從海洋資源中提取稀有元素(283)

10.4.1鉀元素(284)

10.4.2溴元素(285)

10.4.3鋰元素(285)

10.4.4鈾元素(287)

10.5海水淡化(288)

10.6海洋資源開發利用的戰略意義和發展對策(290)

10.6.1海洋資源開發利用的戰略意義(290)

10.6.2海洋資源開發利用的發展對策(291)

複習思考題(291)

參考文獻(291)

第11章能源工業的綠色化(294)

11.1化石燃料清潔利用技術(294)

11.1.1能源消耗對環境的影響(294)

11.1.2煤的潔淨燃燒與高效利用技術(294)

11.2生物質能的研究與開發(301)

11.2.1生物質能利用現狀(302)

11.2.2生物質能利用技術(303)

11.2.3生物質能發電(305)

11.3清潔能源的開發利用(308)

11.3.1太陽能(308)

11.3.2風能(310)

11.3.3地熱(311)

11.3.4海洋能(312)

11.4可再生能源與可持續發展(314)

11.4.1可再生能源(314)

11.4.2能源可持續利用戰略研究(314)

複習思考題(316)

參考文獻(317)

第12章循環經濟與生態工業園(319)

12.1生態工業的理論基礎(319)

12.1.1生態工業的概念與特點(319)

12.1.2傳統工業的兩重性(320)

12.1.3工業生態經濟系統(320)

12.1.4生態工業的理論依據(320)

12.2循環經濟(321)

12.2.1循環經濟的產生背景(321)

12.2.2循環經濟的基本原則(324)

12.2.3循環經濟的典型實例(325)

12.2.4循環經濟的實施辦法(328)

12.3生態工業園(330)

12.3.1國內外發展概況(330)

12.3.2生態工業園的規劃原則及內容(332)

12.3.3生態工業園的構建(333)

12.3.4生態工業園示範項目(334)

12.4發展循環經濟，建設和諧節約型社會(338)

複習思考題(341)

參考文獻(341)

第13章化工過程強化技術(343)

13.1概述(343)

13.1.1化工過程強化的起因(343)

13.1.2化工過程強化的概念(343)

13.1.3化工過程強化的起源和發展(344)

13.2多功能反應技術(345)

13.2.1膜催化反應技術(345)

13.2.2催化蒸餾技術(349)

13.2.3懸浮牀催化蒸餾技術(350)

13.2.4交替流反應技術(352)

13.2.5磁場穩定流化牀反應技術(353)

13.3分離耦合技術(355)

13.3.1反應分離耦合技術(355)

13.3.2膜分離耦合技術(355)

13.3.3吸附蒸餾技術(357)

13.4微化工技術(357)

13.4.1微化工技術的研究(358)

13.4.2微型反應器(358)

13.4.3微化工技術的應用(360)

13.4.4微化工技術的展望(360)

13.5水力空化技術(361)

13.5.1水力空化作用機理(361)

13.5.2水力空化反應器(361)

13.5.3水力空化技術的應用(362)

13.6超重力技術(363)

13.6.1超重力技術簡介(363)

13.6.2超重力反應/分離器(363)

13.6.3超重力技術的應用(363)

13.6.4超重力技術展望(364)

13.7超臨界流體技術(364)

13.7.1超臨界流體技術簡介(364)

13.7.2超臨界流體技術的應用(365)

13.7.3超臨界流體的問題與展望(365)

13.8脈動燃燒乾燥技術(366)

13.8.1脈動燃燒乾燥系統(366)

13.8.2脈動燃燒乾燥技術的特點(367)

13.8.3脈動燃燒乾燥技術的應用(367)

13.9基於能量場的強化技術(368)

13.9.1微波技術(368)

13.9.2超聲波技術(371)

13.9.3輻射技術(373)

13.9.4等離子體技術(375)

13.10化工過程強化設備(376)

13.10.1靜態混合反應器(376)

13.10.2整體式反應器(378)

13.10.3旋轉盤反應器(379)

13.10.4振盪流反應器(380)

複習思考題(382)

參考文獻(382)

第14章綠色化學化工過程的評估(384)

14.1綠色化學評估的基本準則(384)

14.1.1綠色化學的12條原則(384)

14.1.2綠色化學的12條附加原則(384)

14.1.3綠色化學工程技術的12條原則(384)

14.2生命週期評估(385)

14.2.1生命週期評估的含義(385)

14.2.2生命週期評估的步驟(386)

14.2.3生命週期評估的用途(387)

14.3綠色化學化工過程的評估量度(387)

14.3.1化學反應過程的綠色化(388)

14.3.2化學化工過程綠色化的評價指標(389)

14.3.3綠色化學化工過程的評估實施(394)

14.4打造綠色化工，推進綠色發展(400)

14.4.1綠色化工產業的崛起(400)

14.4.2綠色化工產業的內涵(401)

14.4.3綠色化工產業的構建和發展(401)

複習思考題(403)

參考文獻(403)