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内容简介

绿色化学是21世纪化学学科发展的重要方向之一，是当今国际化学科学研究的前沿。绿色化学是利用化学的技术和方法去设计合成对人类健康、社会安全、生态环境害的化学品及其工艺。它是从源头上消除污染的化学，从根本上确保化工清洁生产，从而使对环境的治理从治标转向治本，对环境、经济和社会的和谐发展具有重要的意义。本书以绿色化学基本原理、原料的绿色化、过程的绿色化、产品的绿色化及能源的绿色化为主线，分别介绍了绿色化学的产生和发展，绿色化学的概念、原理、方法、应用及主要研究动向等内容，并结合实际，重点介绍了绿色化学品实例。全书分七章，主要包括绪论、绿色化学基本原理、绿色化学研究内容和任务、绿色化学品的设计原理及应用、绿色有机合成方法和技术、绿色化工生产技术、绿色能源。本书内容丰富，选材新颖，注意理论联系实际，注重知识创新，论述前后呼应，有较强的科学性、系统性和知识性。本书在附录中列出了“美国总统绿色化学挑战奖”获奖项目及内容，可使读者更深入地了解绿色化学的实用性。
本书可作为化学、化工、环境及制药等领域的研究生、本科高年级学生教学用书，亦可供相关科研、管理、生产人员和爱好者阅读参考。

目录

第一章 绪论
第一节化学与环境问题1
第二节化学与人类健康问题4
第三节化学与可持续发展问题5
一、传统化学工业与传统发展观5
二、绿色化学与可持续发展观6
第四节绿色化学的产生和发展6
第五节绿色化学的基本概念与内涵8
一、绿色化学的内涵8
二、绿色化学与环境保护的差异9
三、绿色化学与传统化学的差异9
四、绿色化学与清洁生产9
五、大力发展绿色化学10
第六节绿色化学教育11
一、构建绿色文化11
二、实施绿色生产13
三、倡导绿色消费14
四、培养绿色化学人才14
参考文献15
第二章 绿色化学基本原理
第一节化学反应中的原子经济性16
一、原子经济性概念16
二、原子利用率与产率的区别16
三、环境因子与环境商18
第二节绿色化学十二原则19
一、防止污染产生优于污染治理19
二、原子经济性20
三、害化学合成22
四、设计安全化学品24
五、采用安全的溶剂和助剂25
六、尽可能提高能源的经济性28
七、尽可能利用可再生资源来合成化学品29
八、尽量减少衍生物生成30
九、尽量采用高选择性的催化剂30
十、设计可降解的化学品31
十一、发展预防污染的实时监控技术31
十二、尽量使用安全的化学物质，防止化学事故的发生32
参考文献33
第三章 绿色化学研究内容和任务
第一节设计更安全的化学品35
一、用甲苯代替苯36
二、更安全羧酸的设计36
三、可降解的海洋船舶防污剂36
第二节寻找绿色原料和试剂37
一、原料的绿色化学评价37
二、绿色原料碳酸二甲酯的合成与应用38
三、二氧化碳的利用42
四、生物质资源的利用43
五、绿色氧化剂的利用45
第三节选择合适的反应条件48
一、绿色溶剂48
二、溶剂有机合成54
三、高效催化剂54
第四节设计理想的合成路线65
一、开发原子经济性反应65
二、提高合成反应的原子经济性的途径66
第五节寻找新的转化方法69
一、催化等离子体方法69
二、电化学方法69
三、光化学及其他辐射方法69
参考文献70
第四章 绿色化学品的设计原理及应用
第一节设计安全有效化学品的一般原则71
一、“外部”效应原则71
二、“内部”效应原则72
第二节设计安全有效化学品的方法73
一、毒理学分析及相关分子设计74
二、已知毒性机理与安全化学品的设计77
三、已知构效关系与安全化学品的设计80
四、等电排置换与安全化学品的设计82
五、生物利用率(度)小化与相关分子设计85
六、用具有相同功效而毒的物质替代有毒有害物质87
七、减少有毒辅助物品的使用87
第三节设计可生物降解的化学品88
一、生物降解的细菌基础与降解途径89
二、化学结构与生物降解性90
三、基团贡献法预测生物降解能力91
四、设计可生物降解化学品的例子92
第四节设计对水生生物更加安全的化学品94
一、利用构效关系预测对水生生物的毒性95
二、物质结构和物理化学性质对水生生物毒性的影响96
三、分子结构修饰降低对水生生物的毒性99
四、设计对水生生物安全的化学品例子100
第五节绿色化学产品的例子106
一、绿色农药106
二、绿色涂料108
三、绿色表面活性剂109
四、绿色活性染料110
五、绿色制冷剂111
六、绿色可降解聚合物111
参考文献112
第五章 绿色有机合成方法和技术
第一节组合化学113
一、组合化学原理113
二、组合化学的基本要求114
三、组合化学的研究方法114
第二节手性技术121
一、手性和手性分子121
二、不对称催化合成122
第三节溶剂反应124
第四节微波辐射技术125
一、微波作用机理125
二、微波在化学合成上的应用126
第五节超声化学130
一、超声波的作用机理130
二、超声化学的主要应用领域130
第六节电化学合成134
一、有机电合成的原理135
二、有机电合成的新方法135
三、有机电合成的应用136
第七节光化学合成137
一、光化学反应的基本原理138
二、光化学反应的特点138
第八节膜技术141
一、膜分离技术141
二、膜催化技术143
三、膜化学反应器144
第九节生物技术145
一、生物技术及其发展145
二、生物技术的分类和应用145
第十节等离子体技术148
一、电子回旋共振等离子体148
二、射频感应耦合等离子体149
三、螺旋波等离子体149
参考文献150
第六章 绿色化工生产技术
第一节清洁生产的概念和内容151
一、清洁生产的概念151
二、清洁生产的内容151
第二节清洁生产的途径152
一、产品的生产规模153
二、原料的选择153
三、原料的综合利用154
四、清洁生产工艺的开发154
第三节机物清洁生产工艺159
一、磷肥的清洁生产工艺159
二、烧碱的清洁生产工艺162
三、铬酸酐的清洁生产工艺162
第四节有机物清洁生产工艺163
一、苯甲醛的清洁生产工艺164
二、对苯二甲酸二甲酯氧化回收利用164
第五节精细化学品清洁生产工艺165
一、3,5-二氯苯胺的清洁生产166
二、碳化硅晶须的清洁生产166
第六节绿色化学评估167
一、绿色化学评估的基本准则167
二、生命周期评估168
三、绿色化学化工过程的评估量度170
参考文献178
第七章 绿色能源
第一节新能源分类及发展180
一、新能源分类180
二、我国新能源利用发展现状和趋势181
第二节清洁燃料183
一、清洁汽油183
二、天然气及液化石油气184
三、二甲醚185
第三节氢能185
一、制氢工艺186
二、贮氢方法188
第四节太阳能和风能189
一、太阳能189
二、风能193
第五节生物质能源194
一、生物质能源的特点194
二、生物质能源的分类195
三、生物质能源利用技术196
第六节海洋能197
第七节地热能197
参考文献198
附录 美国总统绿色化学挑战奖

前言/序言

化学品极大地丰富了人类的物质生活，提高了生活质量，并在控制疾病、延长寿命，增加农作物品种和产量，食物的储存和防腐等方面起到了重要作用。但在生产、使用这些化学产品的过程中也产生了大量的废物，污染了环境，目前全世界每年产生的3亿～4亿吨危险废物(我国化学工业排放的废水、废气和固体废物分别占全国工业排放总量的22.5%、7.82%、5.93%)，给人类带来了灾难，所以，在当今社会只要一提起“化学”，很多人都会紧皱双眉。然而只要留心观察和仔细思考一下，化工科技的进步实则为人类带来了巨大益处，如医药工业的发展有助治愈不少疾病，延长人类的寿命；聚合物材料的进步创造新的制衣材料和建筑材料；农药化肥的发展，控制了虫害，提高了粮食的产量。由此可见，我们的衣食住行和社会经济的发展样样都离不开化学的帮助，可以毫不夸张地说，人类的生活离不开化学的发展。但是，传统化学工业给人类环境带来了十分严重的污染，引起了社会各界的关注。解决这一矛盾已成为21世纪人类环境问题的科学挑战。今天，研究人员正努力探讨各种物质对环境造成的影响及研究怎样清除污染，应付各种环境问题。为此，化学家已提出绿色化学概念，提倡绿色化学和绿色生产,通过防止污染、治理污染的方法来消除环境污染，使化学成为环境的朋友。绿色化学与技术已经成为世界各国政府关注的重要的问题与任务之一。
本书以绿色化学基本原理、原料的绿色化、过程的绿色化、产品的绿色化及能源的绿色化为主线，分别介绍了绿色化学的产生和发展，绿色化学的概念、原理、方法、应用及主要研究动向等内容。并结合实际，重点介绍了绿色化学品实例。本书第一章由刘兴利编写，第二章由钟莹编写，第三章由易文婧编写，第四章由何帅及李清寒编写、第五章及附录由李清寒编写，第六章由陈峰编写，第七章由李新莹编写，全书由李清寒及赵志刚统稿。由于绿色化学是一门新兴的交叉学科，涉及的知识面较广，而我们的知识水平和经验有限，再加之编写仓促，不妥之处在所难免，敬希各位读者批评指正。
感谢西南民族大学教育教学改革项目(No.2013YB17)提供的支持。

编者
2016年7月
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