我看绿色化学化工所谓绿色化学化工,其定义是在化工产品生产过程中,从工艺源头上就运用环保的理念,推行源消减、进行生产过程的优化集成,废物再利用与资源化,从而降低了成本与消耗,减少废弃物的排放和毒性,减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起,使化学工业环境污染的治理 由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。这里应该分成两个部分讨论这个主题,首先应该先了解清楚什么是绿色化学。据了解,绿色化学又称环境无害化学,由此发展的技术称环境友好技术或洁净技术:即利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中消除或减少那些对人类健康、社区安全和生态环境有毒有害物质的使用和生产,设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用,在技术上和经济上可行的产品和化学过程。作为一名文科学生,想要清楚的了解这些原理之类的知识,实在困难。但是,无论属于哪个学科,面对一项有利于人类社会的发展的新理论,都应该树立正确的态度和观念。所以,首先有必要解释清楚这些技术或科学理念的理论来源及前因后果、带来的益处、发展方向、积极意义、发展前景及发展方式等等。首先,需阐述绿色化学产生的背景,也可以理解为产生的具体原因。分别有一、环境危机;二、能源危机。其中环境危机具体又包括:温室气体大量排放所导致的全球变暖问题、臭氧层遭到破坏、生物多样性的减少、森林面积减少,酸雨成灾、大气污染、土地荒漠化、海洋污染、淡水资源污染、城市垃圾的处理等问题。就是由于这些原因,导致我们赖以生存的家园越来越不适宜人类居住,所以,也将为人类敲响警钟。在不断促进科学发展的同时,也要回头看看我们所走过的路,不能一味地只向前看,而把身后置之不理,那将有可能造成很大的隐患。所以,人们在不断地探索更加优越的科学技术,以减少对生存环境和人类自身健康的破坏。所以现在所提出的绿色化学的理念的核心是: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。而绿色化工得理想的生产方式又是:一、充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;二、在无毒、无害的条件下进行反应,以减少向环境排放废物;三、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”;四、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。这一系列的理论知识如果都付诸于实践,那么将会大大提高我们的生活质量,对于人类的生存幸福指数也会做出巨大的贡献。绿色化学的理念的应用领域应该是很广泛的,不仅仅是工业生产方面,当然,在工业生产方面绿色化学的作用和意义是很重大的。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。首先,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。经过十多年的研究和探索,绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则,这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准。按照绿色化学的原则,在理想的化工生产方式是:反应物的原子全部转化为期望的最终产物。然后介绍绿色化学的十二项原则:一、防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。二、讲原子经济——应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。三、较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。四、设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。五、溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料(如溶剂或析出剂),当不得已使用时,尽可能应是无害的。六、设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。七、用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之变坏。八、尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。九、催化作用——催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。十、要设计降解——按设计生产的生成物,当其有效作用完成后,可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。十一、防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。十二、特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中,反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。绿色化学的核心之二也就是五个"R",即:第一是Reduction一一“减量”即减少“三废”排放;第二是Reuse——“重复使用”,诸如化学工业过程中的催化剂、载体等,这是降低成本和减废的需要;第三是Recycling——“回收”可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求;第四是Regeneration——“再生”即变废为宝,节省资源、能源,减少污染的有效途径;第五是Rejection ——“拒用”,指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的,有毒副作用及污染作用明显的原料,拒绝在化学过程中使用,这是杜绝污染的最根本方法。根据这十二项基本原则和它的核心内容,我们能够得出绿色化学的意义。正如其定义所阐述的那样,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 等等。从而在工业生产中体现出它的绿色性,如:在化工产品生产过程中,从工艺源头上就运用环保的理念,推行源消减、进行生产过程的优化集成,废物再利用与资源化,从而降低了成本与消耗,减少废弃物的排放和毒性,减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起,使化学工业环境污染的治理 ,由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。其优点也是很显而易见的,绿色化学与化工是解决全球污染问题的一种方法。与传统的污染处理不同,绿色化学与化工通过改变化学产品的结构与性质或产生工艺过程来减少或消除有害物质的产生与使用。绿色化学通过设计或重新设计化学物质的分子结构,使其具备所需的特性又避免或减少有毒基团的产生与使用。同时,绿色化学追求高选择性化学反应,副产品极少,甚至达到原子经济性,实现零排放。因此,绿色化学与化工不仅可以防止环境污染,亦可提高资源与能源的利用率,提高化工过程的经济效益,对化工过程的可持续发展具有巨大的推动作用。以各国的的应用为例,足以可见这一问题的重要性,这一项绿色理念也与我国所倡导的可持续发展思想是一致的。所以,为了更好的发展,应大力积极地推广,使更多的生产者能够顺应这一绿色环保的发展潮流。因此,无论是科学家、企业家、生产者还是普通居民,都应该树立绿色的环保观念,在产品的生产、销售、使用等方面随时运用环保的观念去考核它,这样不仅仅是有利于个人的健康生活,更是对居住环境及生存、发展等方面有了良好的保障。从而促进绿色产业的发展,循环经济的壮大。所以,有关专家,政府有关方面的工作人员等更应该加强宣传力度,使绿色化学化工的观念深入人心。
食品与化学 在人们的日常生活中,食品是必不可少的,人们从食品中摄取营养,从而维持人体所需的正常的营养物质,而这些营养物质的组成与化学有着密不可分的联系,因此有了食品与化学这门课程。我查了食品与化学的定义:“应用化学的原理和方法,研究食品及其原料的组成、结构、理化性质、生理功能、体内生化过程、营养价值、安全性质及其在加工、贮藏、运销中的变化、变化本质及对食品品质和安全性影响的一门新兴、综合、交叉性学科。”发现自己了解的远远不够,通过这学期这门选修课的学习,让我对此有了更近一步的了解。 食品化学的研究内容包括:1 组成和结构:食品物质的组成;食品物质的组织结构;食品物质的显微结构;食品物质的分子结构。2 食品物质的性质:物理性质;化学性质;功能性质;安全性质。3 食品物质的理化变化:形态变化;组织变化;分子结构变化;组成变化;生理生化变化;生理生化变化;色香味变化;质地变化;营养成分组成变化。4 加工技术对食品成分的影响:原料的来源与种类;原料处理与贮藏;配方、加工工艺与设备;产品包装、转运与货架期。 食品化学的研究层次及主要任务包括:1 认识各类食品成分:营养成分(水、糖、脂、等)、微量及添加成分(调味品、香料、色素和加工辅料等),保健成分以及上述各类成分在食品加工、贮藏过程中的次生物质。2 对各类成分进行提取、分离,表征各类成分的化学性质和理化性质。3 研究各类食品成分在食品加工过程、贮藏、运销过程的化学变化及变化规律。4 研究食品成分的构效关系。 人体赖以生存的营养物质包括:水、糖类、脂类、蛋白质、矿物质五大营养物质,这些化学物质可以从不同的食物中摄取。很多人对喝水的理解仅仅限于解渴,其实喝水也是一门学问,正确地喝水对健康非常重要。水是生命之源,人体一切的生命活动都离不开水。对于人体而言,水在身体内不但是“运送”各种营养物质的载体,而且还直接参与人体的新陈代谢,因此,保证充足的摄水量对人体生理功能的正常运转至关重要。但是,很多人对喝水的理解仅仅限于解渴。其实喝水也是一门学问,正确地喝水对维护人的健康非常重要。研究表明:人每天需要喝1000-1200cc的水。 人每日脏器活动和肢体活动所需的能量中,约有70%源于糖类。含糖丰富的食物主要有米、面等粮食类食品。人体所需能量约有20%来自脂肪。如果膳食中脂肪摄入量不足,不仅会导致人体必需脂肪酸和能量供应不足,还会影响脂溶性维生素的吸收与利用。脂肪的食物来源主要是肉类、豆类食品。人体每日的能量消耗中,约有十分之一的能量由蛋白质所提供。如果人体缺乏蛋白质,处于发育期的青少年,就会发育迟缓、体质瘦弱、抗病能力差;在成年人,轻者体重减轻,肌肉萎缩,疲乏无力,病后恢复慢,重则出现营养不良性水肿。蛋白质主要存在于粮食、豆类、蛋类、肉类食品中。 通过这门课程的学习,我懂得了:人只有获得全面营养,才能有效地维护健康。然而,日常食物的种类繁多,所含的营养成份又各不相同,况且人的胃容量也是有限的,因此,必须做到食物的恰当搭配才可获得全面营养。 综上所述,适当的营养,合理的饮食可增进人体正常发育,消除病患,延缓衰老。总而言之,人体内的生物化学反应与生命活动依赖于化学物质的参与;而这些化学物质又与营养密不可分;营养物质又摄取于五谷杂粮.动物肉类;蔬菜水果。这三者是相辅相成的。在它们共同的作用下人体才能健康成长,益寿延年。
绿色催化剂的应用及进展摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述,主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油化工领域的研究现状,并对其应用和发展前景做了总结和评述。[关键词]杂多化合物;绿色化工催化剂;展望随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应用的不断增加,寻找符合时代要求的工艺简单、污染少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20世纪90年代后期绿色化学[1,2]的兴起,为人类解决化学工业对环境污染,实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类,是一类由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的多氧簇金属配合物,用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接作为固体酸比表面积较小(<10 m2/g),需要对其固载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱性、氧化还原性的同时还具有高活性,用量少,不腐蚀设备,催化剂易回收,反应快,反应条件温和等优点而逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异构化等石油化工研究领域的各类催化反应。1杂多酸在石油化工领域的研究进展随着我国石油化工工业的快速发展,以液态烃为原料制取乙烯的生产能力在不断增长,而产生的副产物中有大量的C3~C9烃类,其化工综合利用率却仍然较低,随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限制,如何在不降低汽油辛烷值的情况下,生产出高标号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技术难题。目前,催化裂化副产物C3~C9烃类的催化氧化、烷基化、芳构化以及C3~C9烃类的回炼技术已成为研究的热点。因此,催化裂化C3~C9烃类的开发与应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。催化氧化反应杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧化催化剂,其阴离子在获得6个或更多个电子后结构依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物,并使自身呈还原态,这种还原态是可逆的,通过与各种氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用,可使自身氧化为初始状态,如此循环使反应得以继续。用杂多酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线是可行的[7]:①分子氧的氧化:即氧原子转移到底物中;②脱氢反应的氧化。将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O两相中,在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+;X=P5+,Si4+或B3+)的存在下,用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时,负离子[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的,并且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性,而[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和[W2O3(O2)4(H2O)2]2-,而这两种活性物种在环氧化反应中起到了重要的作用。烷基化反应石油炼制工业上,烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受到了很大的限制。C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提分离丁二烯后的C4剩余部分,其中富含大量的1-丁烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要的基本有机化工原料,主要用于制备丁基橡胶和聚异丁烯,也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃,其主要用途是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体,也用于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术开发成功以来,随着LLDPE工业生产的蓬勃发展,国内外对1-丁烯的需求与日俱增,已成为发展最快的化工产品之一。刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸,在超临界条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作用。结果表明,它们的活性和选择性大小顺序是当阳离子数相同时,Cs+盐>K+盐>NH4+盐。(NH4)尽管催化活性不高,但对C8产物的选择性达到%;具有很高的催化活性,但其对C8产物的选择性却只有。异构化反应汽油的抗爆性用异辛烷值表示,直链烃异构化是生产高辛烷值汽油的重要手段。C5~C6烷烃骨架异构化旨在提高汽油总组成的辛烷值,反应受平衡限制,低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的异构化油产率,C5~C6烷烃异构化应在尽可能低的温度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型的酸催化反应,最近发现有较多的固体酸材料(其酸强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化,其中,最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。2绿色催化剂绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]:(1)在无毒无害及温和的条件下进行;(2)反应应具有高的选择性,人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为,极性分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴离子之间的距离而进入其体相中,在某种意义上吸收大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液,其状态介于固体和液体之间,使得某些反应可以在这样的体相内进行。作为酸催化剂,其活性中心既存在于“表相”,也存在于“体相”,体相内所有质子均可参与反应,而且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的“拟液相”,这种特性使其具有很高的催化活性,既可以表面发生催化反应,也可以在液相中发生催化反应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应,也可作相转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂,双氧水为氧化剂,醋酸为溶剂,催化氧化三甲基苯酚(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ),这与传统方法先用发烟硫酸磺化TMP,然后在酸性条件下用固体氧化剂氧化得到TMBQ相比,能减少排放大量废水以及10 t以上的固体废物,且其摩尔收率可达86%,大大提高了原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸催化剂,大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散,且不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道,而强酸性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。实验表明,在反应温度和压力较低的情况下(120℃和~ MPa),烯烃的转化率和二十四烷基苯的选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙酯,简化合成工艺,与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂,用30%双氧水催化氧化苯甲醇合成苯甲醛,苯甲醛收率可达。与国内同类产品的生产工艺相比,其具有催化活性好,反应条件温和,生产成本低廉,催化剂可重复使用,对设备无腐蚀性,不污染环境,是一种优良的新型合成工艺路线,具有一定的工业开发前景。3展望虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善,但大多数催化剂仍停留在实验阶段,催化剂性能不稳定,制备过程复杂,性价比低是制约其工业化应用的主要原因,但从长远角度考虑,采用绿色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优点,又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题,而且能重复使用,体现了环保时代的催化剂发展方向。今后的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机制和催化活性的关系,进一步解决活性成分的溶脱问题,并进行相关的催化机理和动力学研究,为工业化技术提供数据模型,使负载型杂多酸早日实现工业化生产,为石油化工和精细化工等行业创造更大的经济、社会效益。求最佳答案
近几年来,我们看到了我们伟大的祖国的科技事业的迅猛发展,这让我为我是个中国人而感到无比的自豪。记得很久以前,手机的用途几乎只有一个,那就是打电话,可是前几年,手机有了很大的改变,不仅外观漂亮多了,而且用途也多了,可以用手机拍照、开会、上网、发短信息等等一系列的事情,这让我们的生活更为方便,也让我更加领会到了科技的力量,不过,我只是个初出茅庐的学生,对“科技”二字的内容还知之有限,我无法用一些很深奥的理论来阐述科技的玄奇,也无法对各位走上工作岗位的长辈们承诺我所能实现的科技蓝图。但我愿意用一个学生的角度来畅想科技与未来。 从基因工程“让人活到一千岁”的梦想,到纳米技术“包你穿衣不用洗”的诺言;从人工智能“送你一只可爱机器狗”的温馨,到转基因技术“让老鼠长出人耳朵”的奇观。不断有新的科技在诞生,每一个新科技的发现都会让人们欣喜若狂,因为,这些新科技正在逐步地改善我们的生活,让我们更加了解自己。就近期而言,中国首先完成了非典病毒全基因组测序,非典现在是全球公认的危害性最大的疾病,可是为什么别的国家不能首先完成,而我们国家就偏偏完成了呢?很简单,这说明了我们国家不比别人落后,不比别人差,回头看看我们祖国的过去,从曾经一个刚刚起步的改革开放的国家到现在的拥有领先的科技水平的大国,我们的祖国经历了多少的风风雨雨,多少的困难与坎坷,但是我们的祖国还是挺过来了,因为我们的祖国坚信——科技不仅改变命运,还可改变未来。 对于我们这一代人,对社会的普遍感觉是竞争意识强了,学习劲头足了。科普知识是我们关注的焦点,爱因斯坦、霍金、比尔·盖茨是我们心目中的明星,计算机科学、现代物理和化学动态更是无时不牵动着我们。我们已经明白科技的重要性,也知道了科技的普遍性。 虽然科技创造新生活的前景引人遐思,令人神往。但是归根结底是要靠我们共同的努力实现的。作为祖国未来建设的中坚,我们这一代年轻人肩上的担子的确不轻,新的机遇总是伴着风险与挑战,但是,我们不会轻易地说放弃,我们用我们的青春向前辈们发誓:决不辜负前辈们对我们的希望。 回望文明的历程,是科技之光扫荡了人类历史上蒙昧的黑暗,是科学之火点燃了人类心灵中的熊熊的希望;科技支撑了文明,科技创造着未来,而未来在我们手中。让我们成为知识的探索者,让我们在未知的道路上漫游,让我用我们的创造力将我们居住的世界变得更美好。
绿色催化剂的应用及进展摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述,主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油化工领域的研究现状,并对其应用和发展前景做了总结和评述。[关键词]杂多化合物;绿色化工催化剂;展望随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应用的不断增加,寻找符合时代要求的工艺简单、污染少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20世纪90年代后期绿色化学[1,2]的兴起,为人类解决化学工业对环境污染,实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类,是一类由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的多氧簇金属配合物,用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接作为固体酸比表面积较小(<10 m2/g),需要对其固载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱性、氧化还原性的同时还具有高活性,用量少,不腐蚀设备,催化剂易回收,反应快,反应条件温和等优点而逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异构化等石油化工研究领域的各类催化反应。1杂多酸在石油化工领域的研究进展随着我国石油化工工业的快速发展,以液态烃为原料制取乙烯的生产能力在不断增长,而产生的副产物中有大量的C3~C9烃类,其化工综合利用率却仍然较低,随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限制,如何在不降低汽油辛烷值的情况下,生产出高标号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技术难题。目前,催化裂化副产物C3~C9烃类的催化氧化、烷基化、芳构化以及C3~C9烃类的回炼技术已成为研究的热点。因此,催化裂化C3~C9烃类的开发与应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。催化氧化反应杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧化催化剂,其阴离子在获得6个或更多个电子后结构依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物,并使自身呈还原态,这种还原态是可逆的,通过与各种氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用,可使自身氧化为初始状态,如此循环使反应得以继续。用杂多酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线是可行的[7]:①分子氧的氧化:即氧原子转移到底物中;②脱氢反应的氧化。将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O两相中,在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+;X=P5+,Si4+或B3+)的存在下,用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时,负离子[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的,并且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性,而[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和[W2O3(O2)4(H2O)2]2-,而这两种活性物种在环氧化反应中起到了重要的作用。烷基化反应石油炼制工业上,烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受到了很大的限制。C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提分离丁二烯后的C4剩余部分,其中富含大量的1-丁烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要的基本有机化工原料,主要用于制备丁基橡胶和聚异丁烯,也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃,其主要用途是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体,也用于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术开发成功以来,随着LLDPE工业生产的蓬勃发展,国内外对1-丁烯的需求与日俱增,已成为发展最快的化工产品之一。刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸,在超临界条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作用。结果表明,它们的活性和选择性大小顺序是当阳离子数相同时,Cs+盐>K+盐>NH4+盐。(NH4)尽管催化活性不高,但对C8产物的选择性达到%;具有很高的催化活性,但其对C8产物的选择性却只有。异构化反应汽油的抗爆性用异辛烷值表示,直链烃异构化是生产高辛烷值汽油的重要手段。C5~C6烷烃骨架异构化旨在提高汽油总组成的辛烷值,反应受平衡限制,低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的异构化油产率,C5~C6烷烃异构化应在尽可能低的温度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型的酸催化反应,最近发现有较多的固体酸材料(其酸强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化,其中,最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。2绿色催化剂绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]:(1)在无毒无害及温和的条件下进行;(2)反应应具有高的选择性,人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为,极性分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴离子之间的距离而进入其体相中,在某种意义上吸收大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液,其状态介于固体和液体之间,使得某些反应可以在这样的体相内进行。作为酸催化剂,其活性中心既存在于“表相”,也存在于“体相”,体相内所有质子均可参与反应,而且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的“拟液相”,这种特性使其具有很高的催化活性,既可以表面发生催化反应,也可以在液相中发生催化反应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应,也可作相转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂,双氧水为氧化剂,醋酸为溶剂,催化氧化三甲基苯酚(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ),这与传统方法先用发烟硫酸磺化TMP,然后在酸性条件下用固体氧化剂氧化得到TMBQ相比,能减少排放大量废水以及10 t以上的固体废物,且其摩尔收率可达86%,大大提高了原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸催化剂,大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散,且不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道,而强酸性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。实验表明,在反应温度和压力较低的情况下(120℃和~ MPa),烯烃的转化率和二十四烷基苯的选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙酯,简化合成工艺,与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂,用30%双氧水催化氧化苯甲醇合成苯甲醛,苯甲醛收率可达。与国内同类产品的生产工艺相比,其具有催化活性好,反应条件温和,生产成本低廉,催化剂可重复使用,对设备无腐蚀性,不污染环境,是一种优良的新型合成工艺路线,具有一定的工业开发前景。3展望虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善,但大多数催化剂仍停留在实验阶段,催化剂性能不稳定,制备过程复杂,性价比低是制约其工业化应用的主要原因,但从长远角度考虑,采用绿色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优点,又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题,而且能重复使用,体现了环保时代的催化剂发展方向。今后的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机制和催化活性的关系,进一步解决活性成分的溶脱问题,并进行相关的催化机理和动力学研究,为工业化技术提供数据模型,使负载型杂多酸早日实现工业化生产,为石油化工和精细化工等行业创造更大的经济、社会效益。[参考文献][1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13]王恩波,胡长文,许林.多酸化学导论[M].北京:化学工业出版社,1997,170-195.夏恩冬,王鉴,李爽.杂多酸氧化-还原催化应用及研究进展[J].天津化工,2007,21(3): C,Chottard G,Bregeault J,et epoxidation using tungsten-based precursors andhydrogen peroxide in a biphase medium[J].Inorg Chem.,1991,30(23):4 409-4 415.刘志刚,刘植昌,刘耀芳.SiW12杂多酸盐在C4烷基化反应中应用的研究[J].天然气与石油,2005,23(1):17-19.陈诵英,陈蓓,王琴,等.环境友好氧化催化剂杂多酸的应用[J].宁夏大学学报,2001,(2):98-99.刘亚杰,温朗友,吴巍,等.负载型杂多酸催化剂合成二十四烷基苯[J].石油炼制与化工,2002,33(12): M,Kung H Catalysis A:General[J],2000,201:9-11.刘秉智.固载杂多酸催化氧化合成苯甲醛绿色新工艺[J].应用化工,2005,(9): Chemistry TheoryandPractice[M].Oxford:Oxford University Press, atom economy:a search for synthetic effi 2ciency[J].Science,1991,254(5037):1 471-1 M,Okuhara [J],1993,23(11): Rev-Sei Eng.[J],1995,37(2):311-352.温朗友,闵恩泽.固体杂多酸催化剂研究新进展[J].石油化工,2000,(1):49-55.
我看绿色化学化工所谓绿色化学化工,其定义是在化工产品生产过程中,从工艺源头上就运用环保的理念,推行源消减、进行生产过程的优化集成,废物再利用与资源化,从而降低了成本与消耗,减少废弃物的排放和毒性,减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起,使化学工业环境污染的治理 由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。这里应该分成两个部分讨论这个主题,首先应该先了解清楚什么是绿色化学。据了解,绿色化学又称环境无害化学,由此发展的技术称环境友好技术或洁净技术:即利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中消除或减少那些对人类健康、社区安全和生态环境有毒有害物质的使用和生产,设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用,在技术上和经济上可行的产品和化学过程。作为一名文科学生,想要清楚的了解这些原理之类的知识,实在困难。但是,无论属于哪个学科,面对一项有利于人类社会的发展的新理论,都应该树立正确的态度和观念。所以,首先有必要解释清楚这些技术或科学理念的理论来源及前因后果、带来的益处、发展方向、积极意义、发展前景及发展方式等等。首先,需阐述绿色化学产生的背景,也可以理解为产生的具体原因。分别有一、环境危机;二、能源危机。其中环境危机具体又包括:温室气体大量排放所导致的全球变暖问题、臭氧层遭到破坏、生物多样性的减少、森林面积减少,酸雨成灾、大气污染、土地荒漠化、海洋污染、淡水资源污染、城市垃圾的处理等问题。就是由于这些原因,导致我们赖以生存的家园越来越不适宜人类居住,所以,也将为人类敲响警钟。在不断促进科学发展的同时,也要回头看看我们所走过的路,不能一味地只向前看,而把身后置之不理,那将有可能造成很大的隐患。所以,人们在不断地探索更加优越的科学技术,以减少对生存环境和人类自身健康的破坏。所以现在所提出的绿色化学的理念的核心是: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。而绿色化工得理想的生产方式又是:一、充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料;二、在无毒、无害的条件下进行反应,以减少向环境排放废物;三、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”;四、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。这一系列的理论知识如果都付诸于实践,那么将会大大提高我们的生活质量,对于人类的生存幸福指数也会做出巨大的贡献。绿色化学的理念的应用领域应该是很广泛的,不仅仅是工业生产方面,当然,在工业生产方面绿色化学的作用和意义是很重大的。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。首先,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。经过十多年的研究和探索,绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则,这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准。按照绿色化学的原则,在理想的化工生产方式是:反应物的原子全部转化为期望的最终产物。然后介绍绿色化学的十二项原则:一、防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。二、讲原子经济——应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。三、较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。四、设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。五、溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料(如溶剂或析出剂),当不得已使用时,尽可能应是无害的。六、设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。七、用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之变坏。八、尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。九、催化作用——催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。十、要设计降解——按设计生产的生成物,当其有效作用完成后,可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。十一、防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。十二、特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中,反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。绿色化学的核心之二也就是五个"R",即:第一是Reduction一一“减量”即减少“三废”排放;第二是Reuse——“重复使用”,诸如化学工业过程中的催化剂、载体等,这是降低成本和减废的需要;第三是Recycling——“回收”可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求;第四是Regeneration——“再生”即变废为宝,节省资源、能源,减少污染的有效途径;第五是Rejection ——“拒用”,指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的,有毒副作用及污染作用明显的原料,拒绝在化学过程中使用,这是杜绝污染的最根本方法。根据这十二项基本原则和它的核心内容,我们能够得出绿色化学的意义。正如其定义所阐述的那样,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 等等。从而在工业生产中体现出它的绿色性,如:在化工产品生产过程中,从工艺源头上就运用环保的理念,推行源消减、进行生产过程的优化集成,废物再利用与资源化,从而降低了成本与消耗,减少废弃物的排放和毒性,减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起,使化学工业环境污染的治理 ,由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。其优点也是很显而易见的,绿色化学与化工是解决全球污染问题的一种方法。与传统的污染处理不同,绿色化学与化工通过改变化学产品的结构与性质或产生工艺过程来减少或消除有害物质的产生与使用。绿色化学通过设计或重新设计化学物质的分子结构,使其具备所需的特性又避免或减少有毒基团的产生与使用。同时,绿色化学追求高选择性化学反应,副产品极少,甚至达到原子经济性,实现零排放。因此,绿色化学与化工不仅可以防止环境污染,亦可提高资源与能源的利用率,提高化工过程的经济效益,对化工过程的可持续发展具有巨大的推动作用。以各国的的应用为例,足以可见这一问题的重要性,这一项绿色理念也与我国所倡导的可持续发展思想是一致的。所以,为了更好的发展,应大力积极地推广,使更多的生产者能够顺应这一绿色环保的发展潮流。因此,无论是科学家、企业家、生产者还是普通居民,都应该树立绿色的环保观念,在产品的生产、销售、使用等方面随时运用环保的观念去考核它,这样不仅仅是有利于个人的健康生活,更是对居住环境及生存、发展等方面有了良好的保障。从而促进绿色产业的发展,循环经济的壮大。所以,有关专家,政府有关方面的工作人员等更应该加强宣传力度,使绿色化学化工的观念深入人心。
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实现我国税收制度绿色化的政策建议一、开征系列环境税我国在环保方面采取的税收措施很少,生态税收严重滞后于环境和资源保护对税收提出的要求。严格地讲,我国目前还不存在纯粹法律意义上的环境税。因此,我国实现税制绿色化的第一步应当考虑将现行的一些宜于以税收形式管理的环保收费项目纳入征税范围,根据环境保护的需要逐步设立环境税。(一)环境污染税。目前,我国环境污染税缺位,治污资金主要通过征收排污费筹集。而现行的排污收费,由于缺乏强制性和规范性,征收困难,任意拖欠现象严重。在我国环境污染日趋严重、环保资金严重不足的情况下,有必要改排污收费为征税,对排污企业课征污染税。1.水污染税。对直接或间接排放废弃污染物和有毒物质而造成水体污染的活动或行为从量征收。开征水污染税的目的,在于减轻和防止现有水资源的进一步毒化和污染,保护我国有限的水资源。2.大气污染税。主要包括二氧化硫税和碳税。我国目前已有对二氧化硫的排污收费,可通过“费改税”,开征二氧化硫税。至于碳税则可在条件成熟时考虑开征。3.固体废物税。可先对工业废弃物征税,然后逐步考虑对农业废弃物、生活废弃物征税。具体税种可考虑饮料容器税、旧轮胎税、润滑油税、化肥税等。4.噪音税。可借鉴国外经验,按飞机着陆次数对航空公司征税,并将所得收入用于补偿机场周围居民。(二)环境保护专项税。我国环保投入严重不足,仅占GDP的~,而发达国家已占~,这也是造成我国现在环境问题的原因之一。加大环保投入,迫在眉睫。建议开征环境保护专项税,为环境保护筹集专项资金。可借鉴意大利的经验,开征废物垃圾处置税,专门用于处理城市废物垃圾。二、调整现行税制,改革和完善现行资源税1994年税制改革后,我国与环境保护有着直接或间接联系的税种主要有:资源税、消费税、车船使用税和固定资产投资方向调节税。尽管这些税与环保有一定联系,但其设立之初一般也很少直接出于保护环境的考虑。借鉴国外的经验,我们对现有税制的完善就应渗透环保意识,采取对环境友好的态度,以为环保服务(特别是对资源税和消费税的调整与完善上)。如对能源(煤炭、石油、水电和天然气)、交通工具(主要是机动车)和汽车燃料(含铅汽油和无铅汽油)这样一些产品间接税收(消费税、销售税或增值税)中就可多考虑环境问题,根据保护环境的日益需求,根据其污染程度的大小,调高或降低税率。具体谈到关于我国现行资源税的改革与完善,建议措施如下:(一)扩大资源税的征收范围。我国现行资源税仅对矿产品和盐类资源课税,征收范围过窄,基本上只属于矿藏资源占用税。这与我国资源短缺、利用率低、浪费现象严重的情况极不相称。资源税的开征不仅是取得财政收入的一种形式,也应起到全面保护资源,提高资源利用效率的税收作用。因而应将目前资源税的征税对象扩大到矿藏资源和非矿藏资源。首先,增加水资源税,以解决我国日益突出的缺水问题。第二,增加森林资源税和草场资源税,以避免和防止生态破坏行为。待条件成熟后,再对其他资源(如土地、海洋、地热、动植物等资源)课征资源税,并逐步提高税率,对非再生性、非替代性、稀缺性资源课以重税。(二)完善计税办法。应将现行资源税计税依据由按应税资源产品销售数量或自用数量计征改为按实际生产数量计征,对一切开发、利用资源的企业和个人按其生产产品的实际数量从量课征,尽可能减少产品的积压和损失,使国家有限的资源得到充分利用,杜绝浪费。(三)规范资源税制。我国现行税制中对土地课征的税种有土地使用税、耕地占用税、土地增值税等,各税种自成体系,相对独立。一方面税种多,计算复杂;另一方面税制内外有别;同时征收范围过窄,减免过宽,税率过低,不利于土地资源的合理配置。鉴于土地课征的税种属于资源性质,为了使资源税制更加规范、完善,建议将土地使用税、耕地占用税、土地增值税并入资源税中,共同调控我国资源的合理开采、开发。同时应扩大对土地征税的范围,并适当提高税率,严格减免措施,统一内外税制。三、对环保产业实行税收优惠政策税收优惠是国家对生产者改进技术和工艺流程,减少污染物排放、资源损耗所给予的一种正面的税收鼓励或间接的财政援助,作为一种环境保护手段,在西方国家中颇受重视。在税收方面,对环保产业生产者给予适当的税收减免补偿非常必要。四、在不加重微观经济主体负担的前提下实现税制绿色化综合的绿色税制改革通常是在一种收入中性的背景下进行的,即为了不加重纳税的总体财政负担,新增的生态税将通过降低其他一些税的税负来加以抵消。西方国家在实现税制绿色化的过程中,非常注意保持微观经济主体现有的总体税负基本不变,比如在开征新的环境税的同时,降低企业的其他税收负担(如所得税负担)。这一点尤其值得我们借鉴。因为目前我国企业的负担(尤其是费)已经相当重,实现税制绿色化应该建立在不加重企业负担的基础上,主要是做好相关的“费改税”工作。结合目前税费制度的改革,在开征上述生态税收之后,应及时将企业缴纳的大多数环保方面的收费(如排污收费、水资源收费等)并入生态税收中一并征收,以避免重复征收,加重纳税人负担。另外,还应做好环境税与其他相关税种的衔接工作,实现统一、高效运行。根据收入中性的原则,对现有税种不当的税收,评估其对环境的有害影响,以对环境有利的生态税取而代之。我国税制改革的建议经济全球化是世界经济发展的必然趋势,WTO是适应和推动经济全球化要求而产生的。加入WTO对我国进一步改革和完善税收制度提出了新的要求。就我国工商税制中的地方税而言,目前的状况是:税种多,收入少,立法层次较低,改革进度滞后,对内对外两套税制并存。加快我国地方税制的改革步伐,既是政治经济形势发展的迫切需要,也是我国进一步完善税制的内在要求。笔者认为,我国地方税制改革的指导思想应该是:统一税法,公平税负,简化税制,合理分权,建立符合社会主义市场经济要求的地方税体系。应遵循的原则应是:(1)坚持国民待遇原则,减少优惠;(2)坚持透明度原则,简化税制;(3)发挥税收调控作用,保护国内幼稚产业;(4)适度调整税负,增加地方税收收入;(5)提高税收立法层次,适当下放税权;(6)清费立税,规范税制。具体地说,应该着重于以下几方面的改革:一、改变现行对内对外两套税制并存的做法,制定统一的房产税、土地使用税、车船使用税税法(一)房产税对内对外应按统一的房产税税法征税;改变计税依据,与国际惯例接轨,把按房产原值减除一定比例后的余额计税的办法,改为按评估值计税,以公平税负,减少税收流失;改进税率设计,由中央统一制定幅度比例税率,以适应我国地域辽阔、地区间经济发展差别很大的实际情况,便于地方根据本地实际确定适用税率。(二)土地使用税目前,很多外资企业和大型内资企业,不是设在城镇,而是设在城镇以外的地区,因此,将原“城镇土地使用税”改为“土地使用税”更为确切;内外资企业及其他纳税人应统一征收土地使用税。建议修订《中外合资经营企业法》中有关外商投资企业不征收土地使用税的条款,以贯彻国民待遇原则。我国现行的《中华人民共和国城镇土地使用税暂行条例》是1988年制定的,10多年来随着经济的发展和物价水平的提高,原制订的税额已显得过低,不利于发挥调节土地级差收入、提高土地使用效益的作用,应适当调高税额,拉大级距,以适应我国地区间经济差距悬殊的状况,增加地方财政收入。(三)车船使用税内外资企业和其他纳税人在我国境内拥有并使用的车船,应统一征收车船使用税。我国现行的《中华人民共和国车船使用税暂行条例》是1986年制定的,随着经济的发展和物价水平的提高,原定税额过低,不适应分税制财政体制的需要,也需要调整税额,以贯彻公平税负原则。二、改革城市维护建设税等税种,对外资企业也依法征收城市维护建设税是我国地方税体系的重要组成部分。改革城市维护建设税应重新立法,建立独立的税种,外资企业同样也应缴纳,名称改为“城乡维护建设税”为宜;计税依据宜改为按生产经营收入额计征,以公平税负、稳定税基、便于征管;税率改为由中央制定幅度比例税率,各省、自治区、直辖市根据当地经济发展情况和城乡维护建设的需要确定具体的适用税率。这样,有利于地方政府将有关城建的收费并轨征收,规范征收行为,有利于保证城乡维护建设资金的需要,也有利于贯彻国民待遇原则。三、取消筵席税,停征土地增值税(一)筵席税筵席税是1988年在特定情况下开征的一个税种,自开征以来,收入甚微,1994年全国共征收了87万元,至1997年也只征收了3089万元,对抑制不合理的高消费、提倡勤俭节约的社会风尚,效果也不显著;1994年国务院将此税下放给地方管理后,多数省、市已停征,建议在全国范围内取消筵席税。 (二)土地增值税土地增值税是1994年1月1日开征的一个新税种,开征目的主要是为了抑制当时的房地产投机炒卖活动,防止国有土地收入的流失,增加财政收入。此税开征7年多来,收入很少,开征当年全国只征到了52万元,至1997年也只征收亿元。近几年随着我国房地产业的正常快速发展,行业利润已逐步趋向平均化;根据实际情况和简化税制的原则,建议暂停征收土地增值税。四、清费立税,开征社会保障税(一)清理整顿乱收费应采取多种渠道分流的方法:巧立名目或重复收取的乱收费,坚决取消;确需收取、具有“规费”和“使用费”性质的,可继续采取收费的形式征收;对那些不以提供公共设施或特定服务为基础,而以取得财政收入为目的的收费,应改费为税。这也有利于改善投资环境,吸引外商来华投资。(二)适时开征社会保障税建立完善的社会保障体系,是市场经济健康运行的重要保证。国际上多数国家都开征了社会保障税。我国目前的各种社会保险基金,虽有缴纳人直接受益性质,但主要内涵属于税,现在有的省、市已由税务机关征收。借鉴国际经验,应积极创造条件开征社会保障税,它能有效克服社会保险统筹基金在缴纳和使用管理上的混乱现象,充分发挥税收的职能作用,促进社会保障事业的健康发展。五、推进农村税费改革,增强我国农业产品竞争力我国加入WTO后,农产品市场将受到强烈冲击,必须加快推进农村税费改革,减轻农民负担,增强我国农业产品的市场竞争力。中央通过多方面的调查研究,已提出农村税费改革试点方案,坚决取消各种不合理的收费、集资和摊派,取消屠宰税,在农村原有税费综合负担减轻的原则下调整农业税税率,重新核定作为农业税计税依据的常年产量并使之保持长期稳定。这一改革方案,已在安徽全省和有些省市的部分县试点。从试点的实践来看,这一改革方案是可行的,要抓紧总结试点经验,及早全面推开。六、提高税收立法层次,适度下放地方税管理权限地方税收管理体制必须遵循“统一领导、分级管理”的原则,兼顾中央与地方两个积极性,实行中央集权与地方分权相结合的模式。为适应我国加入WTO的新形势需要,加快改革步伐,应提高立法层次,合理划分税权。一是全国统一开征的地方税,由全国人民代表大会立法颁布;授权省、自治区、直辖市人民代表大会制定实施细则。授予省、自治区、直辖市人民政府一定的税收加征和减免等权力,以更好地贯彻提高民族产业国际竞争能力和保护幼稚产业的税收政策。二是对不具备在全国范围内统一开征的地区性特有税源,赋予省、自治区、直辖市人民代表大会开征新税种的立法权,避免税源流失,增加地方收入。地方制定的税收法规,都应上报中央备案;凡与国家法律、法规有抵触的,国家最高权力机关、国务院和国家税务总局有权纠正。
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浅谈绿色化学摘 要 建立绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点出发,重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标转向治本。为此,工业、农业、日常生活等采用无毒、无害并可循环使用的物料,化学反应的绿色化,是从“本”治理环境污染的重要途径。当今,化学的发展非常迅速。在20世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285万多种,是此之前发现的所有化合物总数的41倍强。但“化学家太谦虚”,20世纪化学取得的辉煌成就,并未获得社会应有的认可。关键词 绿色化学 环境保护 生物技术 前言 人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。 化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。1 采用无毒、无害并可循环使用的新物料 原料选择 工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。 以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。 我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。 溶剂的选择 大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。 固相反应 固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。 以水为溶剂的反应 由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。 超临界流体作为有机溶剂 超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(℃,7 )以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。 催化剂的选择 许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过,而且催化剂寿命长。 2 化学反应的绿色化 为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。 3 生物技术的应用 生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。 绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。 参考文献1. 朱清时. 绿色化学和新的产业革命[J]. 现代化工,1998(6)2. 闵思泽. 环境友好石油炼制技术的发展[J].化学进展,1998(1)3. 黄培强. 绿色合成:一个逐步形成的学科前沿[J]. 化学进展,1998(4)4. 高兆林, 谭丕亨. 绿色化学浅说[J]. 山东化工,1999(2)[5.王恩举.漫谈绿色化学.大学化学,2002,(4)6.. 徐光宪.今日化学何去何从?.大学化学,2003,(1)7. 董昌耀,杨世忠.中学绿色化学教育实施策略探讨,化学教育. 2002来
食品与化学 在人们的日常生活中,食品是必不可少的,人们从食品中摄取营养,从而维持人体所需的正常的营养物质,而这些营养物质的组成与化学有着密不可分的联系,因此有了食品与化学这门课程。我查了食品与化学的定义:“应用化学的原理和方法,研究食品及其原料的组成、结构、理化性质、生理功能、体内生化过程、营养价值、安全性质及其在加工、贮藏、运销中的变化、变化本质及对食品品质和安全性影响的一门新兴、综合、交叉性学科。”发现自己了解的远远不够,通过这学期这门选修课的学习,让我对此有了更近一步的了解。 食品化学的研究内容包括:1 组成和结构:食品物质的组成;食品物质的组织结构;食品物质的显微结构;食品物质的分子结构。2 食品物质的性质:物理性质;化学性质;功能性质;安全性质。3 食品物质的理化变化:形态变化;组织变化;分子结构变化;组成变化;生理生化变化;生理生化变化;色香味变化;质地变化;营养成分组成变化。4 加工技术对食品成分的影响:原料的来源与种类;原料处理与贮藏;配方、加工工艺与设备;产品包装、转运与货架期。 食品化学的研究层次及主要任务包括:1 认识各类食品成分:营养成分(水、糖、脂、等)、微量及添加成分(调味品、香料、色素和加工辅料等),保健成分以及上述各类成分在食品加工、贮藏过程中的次生物质。2 对各类成分进行提取、分离,表征各类成分的化学性质和理化性质。3 研究各类食品成分在食品加工过程、贮藏、运销过程的化学变化及变化规律。4 研究食品成分的构效关系。 人体赖以生存的营养物质包括:水、糖类、脂类、蛋白质、矿物质五大营养物质,这些化学物质可以从不同的食物中摄取。很多人对喝水的理解仅仅限于解渴,其实喝水也是一门学问,正确地喝水对健康非常重要。水是生命之源,人体一切的生命活动都离不开水。对于人体而言,水在身体内不但是“运送”各种营养物质的载体,而且还直接参与人体的新陈代谢,因此,保证充足的摄水量对人体生理功能的正常运转至关重要。但是,很多人对喝水的理解仅仅限于解渴。其实喝水也是一门学问,正确地喝水对维护人的健康非常重要。研究表明:人每天需要喝1000-1200cc的水。 人每日脏器活动和肢体活动所需的能量中,约有70%源于糖类。含糖丰富的食物主要有米、面等粮食类食品。人体所需能量约有20%来自脂肪。如果膳食中脂肪摄入量不足,不仅会导致人体必需脂肪酸和能量供应不足,还会影响脂溶性维生素的吸收与利用。脂肪的食物来源主要是肉类、豆类食品。人体每日的能量消耗中,约有十分之一的能量由蛋白质所提供。如果人体缺乏蛋白质,处于发育期的青少年,就会发育迟缓、体质瘦弱、抗病能力差;在成年人,轻者体重减轻,肌肉萎缩,疲乏无力,病后恢复慢,重则出现营养不良性水肿。蛋白质主要存在于粮食、豆类、蛋类、肉类食品中。 通过这门课程的学习,我懂得了:人只有获得全面营养,才能有效地维护健康。然而,日常食物的种类繁多,所含的营养成份又各不相同,况且人的胃容量也是有限的,因此,必须做到食物的恰当搭配才可获得全面营养。 综上所述,适当的营养,合理的饮食可增进人体正常发育,消除病患,延缓衰老。总而言之,人体内的生物化学反应与生命活动依赖于化学物质的参与;而这些化学物质又与营养密不可分;营养物质又摄取于五谷杂粮.动物肉类;蔬菜水果。这三者是相辅相成的。在它们共同的作用下人体才能健康成长,益寿延年。
近几年来,我们看到了我们伟大的祖国的科技事业的迅猛发展,这让我为我是个中国人而感到无比的自豪。记得很久以前,手机的用途几乎只有一个,那就是打电话,可是前几年,手机有了很大的改变,不仅外观漂亮多了,而且用途也多了,可以用手机拍照、开会、上网、发短信息等等一系列的事情,这让我们的生活更为方便,也让我更加领会到了科技的力量,不过,我只是个初出茅庐的学生,对“科技”二字的内容还知之有限,我无法用一些很深奥的理论来阐述科技的玄奇,也无法对各位走上工作岗位的长辈们承诺我所能实现的科技蓝图。但我愿意用一个学生的角度来畅想科技与未来。 从基因工程“让人活到一千岁”的梦想,到纳米技术“包你穿衣不用洗”的诺言;从人工智能“送你一只可爱机器狗”的温馨,到转基因技术“让老鼠长出人耳朵”的奇观。不断有新的科技在诞生,每一个新科技的发现都会让人们欣喜若狂,因为,这些新科技正在逐步地改善我们的生活,让我们更加了解自己。就近期而言,中国首先完成了非典病毒全基因组测序,非典现在是全球公认的危害性最大的疾病,可是为什么别的国家不能首先完成,而我们国家就偏偏完成了呢?很简单,这说明了我们国家不比别人落后,不比别人差,回头看看我们祖国的过去,从曾经一个刚刚起步的改革开放的国家到现在的拥有领先的科技水平的大国,我们的祖国经历了多少的风风雨雨,多少的困难与坎坷,但是我们的祖国还是挺过来了,因为我们的祖国坚信——科技不仅改变命运,还可改变未来。 对于我们这一代人,对社会的普遍感觉是竞争意识强了,学习劲头足了。科普知识是我们关注的焦点,爱因斯坦、霍金、比尔·盖茨是我们心目中的明星,计算机科学、现代物理和化学动态更是无时不牵动着我们。我们已经明白科技的重要性,也知道了科技的普遍性。 虽然科技创造新生活的前景引人遐思,令人神往。但是归根结底是要靠我们共同的努力实现的。作为祖国未来建设的中坚,我们这一代年轻人肩上的担子的确不轻,新的机遇总是伴着风险与挑战,但是,我们不会轻易地说放弃,我们用我们的青春向前辈们发誓:决不辜负前辈们对我们的希望。 回望文明的历程,是科技之光扫荡了人类历史上蒙昧的黑暗,是科学之火点燃了人类心灵中的熊熊的希望;科技支撑了文明,科技创造着未来,而未来在我们手中。让我们成为知识的探索者,让我们在未知的道路上漫游,让我用我们的创造力将我们居住的世界变得更美好。
绿色催化剂的应用及进展摘要]对新型绿色催化剂杂多化合物的研究进展进行了综述,主要介绍了杂多化合物在催化氧化、烷基化、异构化等石油化工领域的研究现状,并对其应用和发展前景做了总结和评述。[关键词]杂多化合物;绿色化工催化剂;展望随着人们对环保的日益重视以及环氧化产品应用的不断增加,寻找符合时代要求的工艺简单、污染少、绿色环保的环氧化合成新工艺显得更为迫切。20世纪90年代后期绿色化学[1,2]的兴起,为人类解决化学工业对环境污染,实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化剂与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。杂多化合物催化剂泛指杂多酸及其盐类,是一类由中心原子(如P、Si、Fe、B等杂原子及其相应的无机矿物酸或氢氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多原子)按一定的结构通过氧原子桥联方式进行组合的多氧簇金属配合物,用HPA表示[3-6]。HPA的阴离子结构有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、Standberg和Lindgvist 7种结构。由于杂多酸直接作为固体酸比表面积较小(<10 m2/g),需要对其固载化。固载化后的杂多酸具有“准液相行为”和酸碱性、氧化还原性的同时还具有高活性,用量少,不腐蚀设备,催化剂易回收,反应快,反应条件温和等优点而逐渐取代H2SO4、HF、H3PO4应用于催化氧化、烷基化、异构化等石油化工研究领域的各类催化反应。1杂多酸在石油化工领域的研究进展随着我国石油化工工业的快速发展,以液态烃为原料制取乙烯的生产能力在不断增长,而产生的副产物中有大量的C3~C9烃类,其化工综合利用率却仍然较低,随着环保法规对汽油标准中烯烃含量的严格限制,如何在不降低汽油辛烷值的情况下,生产出高标号的环境友好汽油已是我国炼油业面临的又一个技术难题。目前,催化裂化副产物C3~C9烃类的催化氧化、烷基化、芳构化以及C3~C9烃类的回炼技术已成为研究的热点。因此,催化裂化C3~C9烃类的开发与应用将有着强大的生产需求和广阔的市场前景。催化氧化反应杂多酸(盐)作为一类氧化性相当强的多电子氧化催化剂,其阴离子在获得6个或更多个电子后结构依然保持稳定。通过适当的方法易氧化各种底物,并使自身呈还原态,这种还原态是可逆的,通过与各种氧化剂如O2、H2O2、过氧化尿素等相互作用,可使自身氧化为初始状态,如此循环使反应得以继续。用杂多酸作催化剂使有机化合物催化氧化作用有两种路线是可行的[7]:①分子氧的氧化:即氧原子转移到底物中;②脱氢反应的氧化。将直链烷烃进行环氧化是生产高辛烷值汽油的重要途径之一。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O两相中,在作为具有催化活性的过氧化多酸化合物的前体的杂多负离子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多负离子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+;X=P5+,Si4+或B3+)的存在下,用过氧化氢进行1-辛烯的环氧化反应时,负离子[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的,并且许多光谱分析法表明它们的结构在反应过程中没有发生变化。[PMo12O40]3-表现出很低的活性,而[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表现出高活性。反应中Keggin型杂多负离子[PW12O40]3-被过量的过氧化氢分解而形成过氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和[W2O3(O2)4(H2O)2]2-,而这两种活性物种在环氧化反应中起到了重要的作用。烷基化反应石油炼制工业上,烷烃烷基化、烯烃烷基化及芳烃烷基化反应是生产高辛烷值清洁汽油组分的环境友好工艺。但以浓硫酸和氢氟酸作为催化剂的传统烷基化工艺因氢氟酸的毒性和浓硫酸的严重腐蚀性受到了很大的限制。C4抽余液是蒸气裂解装置产生的C4馏份经抽提分离丁二烯后的C4剩余部分,其中富含大量的1-丁烯和异丁烯。如何利用C4抽余液中的异丁烯和1-丁烯是C4抽余液化工利用的关键。异丁烯是一种重要的基本有机化工原料,主要用于制备丁基橡胶和聚异丁烯,也用来合成甲基丙烯酸酯、异戊二烯、叔丁酚、叔丁胺等多种有机化工原料和精细化工产品。1-丁烯是一种化学性质比较活泼的a-烯烃,其主要用途是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体,也用于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直链或支链烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药、农药等。特别是自20世纪70年代LLDPE工业化技术开发成功以来,随着LLDPE工业生产的蓬勃发展,国内外对1-丁烯的需求与日俱增,已成为发展最快的化工产品之一。刘志刚[9]等用浸渍法制备了Cs+、K+、NH4+的SiPW12杂多酸盐类和SiO2负载的SiPW12杂多酸,在超临界条件下评价了它们对异丁烷和丁烯烷基化的催化作用。结果表明,它们的活性和选择性大小顺序是当阳离子数相同时,Cs+盐>K+盐>NH4+盐。(NH4)尽管催化活性不高,但对C8产物的选择性达到%;具有很高的催化活性,但其对C8产物的选择性却只有。异构化反应汽油的抗爆性用异辛烷值表示,直链烃异构化是生产高辛烷值汽油的重要手段。C5~C6烷烃骨架异构化旨在提高汽油总组成的辛烷值,反应受平衡限制,低温有利于支链异构化热动力学平衡。为达到最大的异构化油产率,C5~C6烷烃异构化应在尽可能低的温度和高效催化剂存在下进行。烷烃骨架异构化是典型的酸催化反应,最近发现有较多的固体酸材料(其酸强度高于H-丝光沸石)可用于轻质烷烃骨架异构化,其中,最有效的有基于杂多酸(HPA)的催化材料和硫酸化氧化锆、钨酸化氧化锆(WOx-ZrO2)。2绿色催化剂绿色化学对催化剂也提出了相应的要求[1,2]:(1)在无毒无害及温和的条件下进行;(2)反应应具有高的选择性,人们将符合这两点的催化剂称之为绿色催化剂。由于一些杂多酸化合物表现出准液相行为,极性分子容易通过取代杂多酸中的水分子或扩大聚合阴离子之间的距离而进入其体相中,在某种意义上吸收大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液,其状态介于固体和液体之间,使得某些反应可以在这样的体相内进行。作为酸催化剂,其活性中心既存在于“表相”,也存在于“体相”,体相内所有质子均可参与反应,而且体相内的杂多阴离子可与类似正碳离子的活性中间体形成配合物使之稳定。杂多酸有类似于浓液的“拟液相”,这种特性使其具有很高的催化活性,既可以表面发生催化反应,也可以在液相中发生催化反应。准液相形成的倾向取决于杂多酸化合物和吸收分子的种类以及反应条件。正是这种类似于“假液体”的性质致使杂多酸即可作均相及非均相反应,也可作相转移催化剂。陈诵英[10]等用二元杂多酸为催化剂,双氧水为氧化剂,醋酸为溶剂,催化氧化三甲基苯酚(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ),这与传统方法先用发烟硫酸磺化TMP,然后在酸性条件下用固体氧化剂氧化得到TMBQ相比,能减少排放大量废水以及10 t以上的固体废物,且其摩尔收率可达86%,大大提高了原子利用率。刘亚杰[11]等采用一种性能优良的环境友好的负载型杂多酸催化剂(HRP-24)合成二十四烷基苯。HR-24属于一种大孔、细颗粒、强酸性的固体酸催化剂,大孔和细颗粒有利于大分子烯烃的扩散,且不容易被长链烯烃聚合形成的胶质堵塞孔道,而强酸性可使催化剂在较低温度下就具有较高的催化活性。实验表明,在反应温度和压力较低的情况下(120℃和~ MPa),烯烃的转化率和二十四烷基苯的选择性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40催化乙烯在氧气和水存在下氧化一步合成了乙酸乙酯,简化合成工艺,与绿色化学相适应。刘秉智[13]以活性炭负载磷钼钨杂多酸为催化剂,用30%双氧水催化氧化苯甲醇合成苯甲醛,苯甲醛收率可达。与国内同类产品的生产工艺相比,其具有催化活性好,反应条件温和,生产成本低廉,催化剂可重复使用,对设备无腐蚀性,不污染环境,是一种优良的新型合成工艺路线,具有一定的工业开发前景。3展望虽然绿色化工催化剂理论发展逐渐得到完善,但大多数催化剂仍停留在实验阶段,催化剂性能不稳定,制备过程复杂,性价比低是制约其工业化应用的主要原因,但从长远角度考虑,采用绿色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势。环境友好的负载型杂多酸催化剂既能保持低温高活性、高选择性的优点,又克服了酸催化反应的腐蚀和污染问题,而且能重复使用,体现了环保时代的催化剂发展方向。今后的研究重点应是进一步探明负载型杂多酸的负载机制和催化活性的关系,进一步解决活性成分的溶脱问题,并进行相关的催化机理和动力学研究,为工业化技术提供数据模型,使负载型杂多酸早日实现工业化生产,为石油化工和精细化工等行业创造更大的经济、社会效益。[参考文献][1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13]王恩波,胡长文,许林.多酸化学导论[M].北京:化学工业出版社,1997,170-195.夏恩冬,王鉴,李爽.杂多酸氧化-还原催化应用及研究进展[J].天津化工,2007,21(3): C,Chottard G,Bregeault J,et epoxidation using tungsten-based precursors andhydrogen peroxide in a biphase medium[J].Inorg Chem.,1991,30(23):4 409-4 415.刘志刚,刘植昌,刘耀芳.SiW12杂多酸盐在C4烷基化反应中应用的研究[J].天然气与石油,2005,23(1):17-19.陈诵英,陈蓓,王琴,等.环境友好氧化催化剂杂多酸的应用[J].宁夏大学学报,2001,(2):98-99.刘亚杰,温朗友,吴巍,等.负载型杂多酸催化剂合成二十四烷基苯[J].石油炼制与化工,2002,33(12): M,Kung H Catalysis A:General[J],2000,201:9-11.刘秉智.固载杂多酸催化氧化合成苯甲醛绿色新工艺[J].应用化工,2005,(9): Chemistry TheoryandPractice[M].Oxford:Oxford University Press, atom economy:a search for synthetic effi 2ciency[J].Science,1991,254(5037):1 471-1 M,Okuhara [J],1993,23(11): Rev-Sei Eng.[J],1995,37(2):311-352.温朗友,闵恩泽.固体杂多酸催化剂研究新进展[J].石油化工,2000,(1):49-55.
绿色化学主要是关于环境的化学。绿色化学的12项原则: 1.防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。 2.讲原子经济——应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。 3.较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。 4.设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。 5.溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料(如溶剂或析出剂),当不得已使用时,尽可能应是无害的。 6.设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。 7.用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之变坏。 8.尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。 9.催化作用——催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。 10.要设计降解——按设计生产的生成物,当其有效作用完成后,可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。 11.防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。 12.特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中,反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。
化学与环境保护摘要:从环境保护出发,介绍了环境污染的现状及防治方法,综述了绿色化学的定义、特点及研究内容。指出绿色化学是近年来国际上普遍提倡和开展的研究课题,绿色化学的发展能节省资源,减少环境污染,将成为可持续发展战略的核心内容。关键词:环境污染,环境治理,绿色化学1 前言人类在改造自然创造物质财富的进程中,特别是20世纪,随着有机化学工业的发展,石油、天然气生产的急剧增长,使化工污染越来越突出,环境问题日趋严重。不可否认,化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步作出了巨大的贡献,化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但另一方面,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。在大气方面,有马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件。特别是伦敦烟雾事件,其致死人数最多,5天内4OOO多人死亡。原因就是燃煤产生的二氧化硫转化成硫酸雾,导致人们胸闷、咳嗽、呕吐,年老体弱者因而死亡。1956年,13本熊本县水俣湾被化工厂排放含汞废水污染,诱发水俣病,使一些人四肢麻木,精神失常,一会酣睡,一会兴奋异常 惨痛而死。环境污染威胁着人们的健康,给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁,如何保护我们赖以生存的自然环境,已成为世界各国共同关注和思考的问题。2 环境污染与治理2.1 水污染及治理水是一切细胞和生命组织的重要成分,是构成自然界一切生命的重要物质基础。由于人类大规模的生产活动,在使用水的同时,也往往使某些有害物质进人水体,引起天然水体发生物理和化学上的变化,造成水污染。水污染按污染物质的类型可分为:病原体污染、需氧物质污染、植物营养物质污染、石油污染、热污染、有毒化学物质污染、无机物污染、放射性污染。在水污染防治技术上,我国科技工作者通过不懈的努力,取得了一定的成果。历时五年的“甲基汞污染综合防治与对策研究”,取得可喜成果;“长江中下游浅水湖生态渔业研究”通过专家鉴定;无磷洗衣粉的研制生产等,为水资源保护与可持续利用作出了积极的贡献。2.2 大气污染及治理排放到大气中的主要污染物有二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等。大气污染来源主要有三个方面:一是生活污染源,包括饮食或取暖时燃料向大气排放有害气体和烟雾;二是工业污染源,包括火力发电、钢铁和有色金属冶炼,各种化学工业给大气造成的污染;三是交通污染源,包括汽车、飞机、火车、船舶等交通工具的煤烟、尾气排放。人类活动导致全球大气层的主要变化及环境问题可以归结为三方面:一是大气中温室气体增加导致气候变化;二是大气臭氧层破坏;三是酸雨和污染物的越界输送。为了保护全球大气环境,改善本国的环境质量,一些国家在治理大气污染方面制定了新的计划。比如,英国政府宣布实施为期l0年的“全国空气质量战略”计划,以使英国的空气变得清新;我国已加人联合国《气候变化框架公约》和修正后的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》,从调整能源政策人手,改善能源生产结构,增大一次能源中水电、核电及太阳能比例。3 环境污染的预防虽然当今的化学污染防治已取得了巨大的成绩,发展了新的灵敏分析监测手段,测定环境中的污染物;从化学品中鉴定出有毒化合物的类型;发明了化学方法处理废弃物;减少了废弃物的排放等等,并对一些全球性的化学污染,如原油泄漏,燃煤烟尘,酸雨,汽车尾气,温室效应,有机氯农药,环境致癌物等的研究、控制、治理,已取得了肯定的进展。然而多年来解决化工生产过程中产生的废弃物,有毒有害物质的大量排放问题,基本上是以治理为主,这些办法的效果是有限的,所需费用昂贵且日益增长。因此,我们需要大力研究与开发绿色化学,这样可以减少末端治理,从根本上解决环境污染问题。3.1 绿色化学的定义及重要性“绿色化学”是在20世纪90年代提出的,“绿色化学”又称为无害化学、环境友好化学和清洁化学。绿色化学是指以绿色意识为指导,研究和设计环境负作用没有或尽可能小的,并在技术上,经济上可行的化学品与化学过程。其核心是利用化学知识和技术预防污染,从源头消除污染,避免或减少废物的产生。绿色化学的目标是研究与寻找能充分利用的无毒无害原材料,最大限度地节约能源,在各环节都实现净化和无污染的反应途径的工艺。绿色化学的最大特点,在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。由于它在通过化学转化获取新物质的过程中就已充分利用了每个原料的原子,具有“原子经济性”,因此它既充分利用了资源,又实现了防止污染。传统化学虽然具有不可替代的作用,但在许多场合却不能有效地利用资源,又大量排放废物造成严重污染。以1993年为例,美国仅按365种有害物质排放估算,化学工业的排放量为136万吨,1992年美国化学工业用于环境的费用为l150亿美元,清理已污染地区花费7000亿美元,所以从环保、经济和社会的要求来看,化学工业已不能再使用和产生有毒、有害物质了,需大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色技术.而不仅是对废水、废气、废渣等局部性终端治理技术的开发。绿色化学包括节约材料和能源,淘汰有毒原材料;在生产过程排放废物之前减降废物的数量和毒性;对产品而言,绿色化学旨在减少从原材料的提炼到产品的最终处置全过程的不利影响。绿色化学不仅对传统的化学工业带来革命性的变化,而且还将推进绿色能源工业、绿色农业的建立和发展。