绿色化学工艺考试习题及答案.docx
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绿色化学工艺考试习题及答案
1什么是绿色化学及其主要特点是什么
又称环境无害化学（GreenBeginChemistry）,是指利用化学原理，从根本上减少化学工业及其他过程工业中有害物质的使用和产生对环境的污染。
其手段是采用高选择性化学反应、原子经济反应和过程密集化新技术，减少废物的产生，实现生产的“零排放”。
主要特点：
采用无毒、无害的原料
在无毒、无害的反应条件（催化剂、溶剂）下进行反应
具有“原子经济性”，即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原子，选择性极高，无副产品，实现“零排放”
产品是环境友好的
2绿色化学工艺的定义
在绿色化学基础上发展的化学生产技术，又称环境友好工艺（EnvironmentalFriendlyTechnology）或清洁工艺（CleanTechnology）。
绿色化学工艺是一种新的创造性的思想（或理念），该思想将整体预防的环境战略应用于化工生产过程、产品和服务中，以增加生态效益，减少对人类、生物及环境的危险。
对化工（或相关的过程工业）生产过程，要求节约原料和能源，淘汰有害原料，降低废弃物产生的数量和毒性；对产品，要求减少从原料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。
3绿色化工实现途径？
化学反应的绿色化
原料的绿色化
溶剂绿色化
催化剂绿色化
产品的绿色化
化工生产的绿色化
4清洁生产内涵？
早期定义:
清洁生产（cleanproduction）是20世纪80年代发展并逐渐成熟起来的全新概念，它是指在产品生产过程和预期消费中，既要合理利用自然资源，把人类和环境的危害减至最小，又要能够充分满足人类需要，使社会、经济效益最大化的一种生产模式。
清洁生产是一种创造性的思想，指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品及服务中，以增加生态效率和减少对人类和环境的危害风险
内涵：
重点强调：
清洁能源
清洁生产过程
清洁产品
目的：
通过低消耗、低污染、高产出的途径，实现经济效益、社会效益和环境效应相统一的21世纪化学工业生产的基本模式。
（1）就清洁能源而言：
常规能源的合理利用，尽量开发新能源以及各种节能技术的开发等。
（2）对于生产过程而言，要求：
1.节约原材料和能源
2.淘汰或减少使用有毒原辅材料
3.减少或/和降低生产过程“废弃物”的数量和毒性
（3）对于产品而言，要求：
减少从原材料的获取到产品最终处置的全部生命周期的不利环境影响
对服务而言，要求：
要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中
5实现清洁生产途径？
1）、资源的综合利用
资源的综合利用是推行清洁生产的首要方向，是工业持续发展的基本前提。
2）、改革工艺和设备
合理简化生产流程和设备构造，是削减污染的有效措施；将间歇操作改为连续操作过过程，以减少开车、停车造成的不稳定状态，从而提高成品率，减少废料量；采用大型高效设备，提高设备的生产能力，强化生产过程；适当变通工艺条件，做到工艺条件合理化；配套自动控制装置，实现过程的转化控制；严格原料质量管理，改变原料配方，革除有毒有害物质组分或辅助材料，利用可再生原料，变废料为原料；开发利用最新科技成果的全新工艺。
3）、组织厂内物料循环
在美国，环保局将“组织厂内物料循环”和“源削减”并列为实现废物排放量最小化的两大基本方向。
4）、改革产品设计
产品的设计应当考虑到产品在生产过程、使用过程以至在使用之后都不对环境造成危害。
5）、加强管理
在企业管理中要突出清洁生产目标，从着重于末端治理向全过程控制倾斜，使环境管理落实到企业的各个层次，分解生产过程的各个环节，贯穿于企业的全部经济活动之中，与企业的计划管理、生产管理、财务管理、建设管理等专业管理紧密结合起来。
6清洁生产的原则？
（1）采用清洁能源，大力开发可再生能源，提高能源利用率。
（2）尽量提高原材料的转化率和选择性，充分、合理地利用物质资源，尽量采用可再生资源。
（3）废弃物最小化，即最大限度地削减有害物质的产生量和排放量。
（4）污染源头预防，也就是说将污染消灭在产生污染地方。
（5）无害化工艺，即实施生产全过程控制，形成能力和物质的闭路循环，充分利用资源和能源，整个过程只有原料和能量的输入和产品的输出，对环境没有污染。
（6）环境相容，即原料和产品与环境相容，对生态系统的平衡没有不良影响。
7清洁生产与可持续发展的关系？
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绿色技术与可持续发展的关系
绿色技术的内涵：
●绿色技术是一种现代技术体系，它不同于人类蒙昧时代、野蛮时代或农业文明时代的原始技术，那时，人类技术活动虽是绿色的，但不是现代意义上的绿色技术；同时，绿色技术是指一种技术体系，而不是专指某一种技术或某一产业部门的技术。
●绿色技术是一种无公害化或少公害化的技术，即对人类赖以生存的环境无害的技术。
这主要体现在绿色技术功能与环境功能的一致性上，因此，防止与治理环境污染有利于自然资源生态平衡的技术均是绿色技术。
这是制定绿色技术的生态标准或环境标准。
●采用绿色技术生产出来的产品，应该有利于人类健康和福利，有利于人类文明进步。
这是制定绿色技术的社会标准。
绿色技术创新可以在三个不同层次上进行，即末端治理技术创新、绿色工艺创新和绿色产品创新。
●末端治理技术创新。
由于这种创新不需要改革现有生产工艺，而绿色程度不高，不是绿色技术的重点。
●绿色工艺创新。
是指对生产工艺进行创新，生产过程中就要求研究绿色技术应当具备“四性”，即技术上的先进性、经济上的综合性、环境上的有益性、生态上的持续性。
●绿色产品创新。
是指产品生命周期（设计、制造、销售、消费、报废处理）全过程都能预防和减少污染，包括产品更新，生产低废、无废及可以回收利用。
8可持续发展的定义及内涵？
定义：
既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。
可持续发展的内涵：
1.经济可持续发展：
经济增长是可持续发展的前提和保障
2.生态可持续发展：
生态可持续发展是可持续发展的基础
3.社会可持续发展：
社会可持续发展是可持续发展的根本目的
在可持续发展系统中,经济可持续发展是前提,生态可持续发展是基础,社会可持续发展是目的,三者相互依存,相互促进,形成一个有机整体。
4.自然
5.以人为本
6.协调
9可持续发展的基本原则？
（1）公平性原则（Fairness）公平是指机会选择的平等性
1.代际公平指当代人与后代人应有平等的发展机会、平等的发展机会主要表现在对资源和环境问题
a.二者是谋求发展的物质基础和前提
b.应将代际公平视为人类活动的约束条件
2.代内公平指当代人应有平等的发展机会表现在：
a.对资源的占有和消费的平等b.公平的发展权c.公平的资源使用权
当今世界国与国之间在资源的占有和消费上差别极大；污染转移
强调代内公平就是在资源分配、消费、收入分配等方面协调国际关系和区际关系。
（2）持续性原则（Sustainability）
资源的永续利用和生态环境的可持续发展是可持续发展的重要保证
人类的经济活动和社会发展必须在生态可能的范围内来满足，即：
a.必须考虑资源的临界性
b.必须适应资源与环境的承载能力
结论：
人类在经济社会的发展进程中，需根据持续性原则调整自己的生活方式。
（3）共同性原则（Common）实现可持续发展是全球的总目标，因而必须是全球人民的共同行动。
a.地球具整体性和相互依存性
b.环境问题影响范围大
10什么是清洁生产审核？
清洁生产审核是指按照一定程序对生产和服务过程进行调查和诊断，找出能耗高、物耗高、污染重的原因，提出减少有毒有害物料的使用、产生，降低能耗、物耗以及废物产生的方案，进而选出技术经济及环境可行的清洁生产方案的过程
11传统无机、有机化工特点是什么？
无机：
产工艺比较落后，原材料能源等消耗较大，生产劳动条件差，对环境污染严重，
有机;原料（不可再生）、过程（利用率低）、废物（排放较多、产品污染环境）
12什么是生物质能源？
利用太阳能通过光合作用（photosynthesis）生成的任何有机物质
13IGCC发电技术？
整体煤气化联合循环发电
IntegratedCoalGasificationCombinedCycle
是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。
它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。
14煤间接液化合成技术？
1.间接液化的基础
F-T（Fischer-Tropsch）合成反应
CO+2H2-（-CH2-）n+H2O
反应条件：
高温、高压、催化剂
2.工艺概述
间接液化工艺包括三个单元
合成气（CO+H2）的生产与净化
F-T（Fischer-Tropsch）合成过程
产品的分离与深加工
15费-脱（F-T）反应？
CO+2H2-（-CH2-）n+H2O
反应条件：
高温高压催化剂
16超临界流体及其特点？
临界流体及其特点
“超临界流体”是指物质的温度和压力分别处在其临界温度和临界压力之上的一种特殊状态的流体，是一种气液不分的混沌态物质。
具有液体的高密度、强溶解性、高传热系数。
具有气体的低粘度、高扩散性。
17超临界流体在材料加工过程中的RESS、GAS技术？
RESS过程
将物料溶解在超临界CO2中制成超临界溶液，然后在高压下以极高的速度通过喷嘴进入常压空间，超临界溶液立即发生快速膨胀，这个过程称为RESS过程。
喷射后，超临界状态立即消失，超临界溶液分离成气液两相，溶质在瞬间的相变激发下，形成超晶态，以微米级的超细粉末沉淀下来。
气体抗溶剂结晶法（GAS过程）
原理：
超临界流体压入溶液时，使溶剂发生膨胀，大大降低了溶剂对溶质的溶解度，迫使溶质结晶出来。
超临界流体具有:
高扩散系数
低粘度
分子能量高
结晶中的溶剂含量远低于常规结晶，晶体强度大大提高。
18反应萃取和反应精馏？
1.反应萃取
将化学反应和萃取分离结合在一起，在一个单元设备内同步完成两个任务
-简化工艺
-节约能量
-降低成本
案例：
以H2SO4和KCl为原料制备K2SO4
H2SO4+KCl=K2SO4+2HCl
将上述水相反应置于溶有有机叔胺的油相中，反应的副产物盐酸与有机胺反应生成有机胺盐而进入油相，产物硫酸钾得以分离纯化。
用氯化铵饱和的氨水作萃取剂，对油相进行反萃取，将有机叔胺结合的盐酸以NH4Cl晶体的形式进入水相，有机叔胺能够再生，可循环使用。
2.反应精馏
精馏是化工分离中最常用的一种单元操作，其原理是利用溶液中各组分挥发性的差异，采用蒸发-冷凝-蒸发的循环操作，使组分得以分离纯化。
反应精馏是将化工反应与精馏操作相结合，通常有催化剂，因此也常称为催化反应精馏。
催化反应精馏，利用一个反应精馏塔把催化反应和产品分离合为一体，精馏塔的反应区生成物不断被分离出去，破坏了可逆反应的平衡，有利于反应向正方向进行.
19超强固体酸催化剂及相转移催化剂含义？
1.超强酸固体催化剂
工业一般用：
硫酸、盐酸
比较标准：
100%硫酸，酸度大于100%硫酸为超强酸
Hammett酸度函数Ho表达酸度
Ho越小酸度越大
100%硫酸Ho=-11.92
Ho＜-11.92就是超强酸
定义：
固体表面的酸度大于100%硫酸的固体酸。
2.超强碱固体催化剂
工业用碱催化剂：
氢氧化钠、碳酸钠
碱度函数H-表达，H-越大，碱强度越大
H-＞26为固体碱催化剂为超强碱固体碱催化剂
三、相转移催化剂
用水溶性无机盐，用极性小的有机溶剂溶解有机物，并加入少量（0.05mol以下）的季铵盐或季磷盐，反应则很容易进行，这类能促使提高反应速度并在两相间转移负离子的鎓盐，称为相转移催化剂
20生物工程主要包括那些内容？
生物工程主要包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、微生物发酵工程。
他们彼此渗透，相互交融。
分子生物学
基因工程学
固定化酶技术
细胞克隆”技术
动植物细胞大规模培养技术
构成了现代生物工程技术，人们可以按照自己的意愿来组建和设计新的生物技术
22绿色产品的定义？
是指生产过程及其本身节能、节水、低污染、低毒、可再生、可回收的一类产品，它也是绿色科技应用的最终体现。
23、什么叫原子经济性？
在有机合成中哪些反应为原子经济反应？
即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原子，选择性极高，无副产品，实现“零排放”
苯与乙烯烷基化制备乙苯
钛硅沸石上丙烯环氧化反应
该工艺简单，反应条件温和（T=313~323K,p﹤0.1Mpa）,30%的H2O2原料安全，价廉易得。
反应几乎是按照化学计量关系进行的，反应速率快，以H2O2计算的转化率为93%，环氧丙烷的选择性大于97%，原子利用率为76.3%。
反应唯一副产物是水，完全可以实现“零排放”，是一种低能耗、无污染的绿色化学工艺。
是一个强放热的气-液-固三相反应。
24、企业清洁生产的工作程序包括哪些？
确定审核重点
原则：
污染严重的环节或部位
消耗大的环节或部位
环境及公众压力大的环节或问题
有明显的清洁生产机会
设置清洁生产目标
1.原则
针对审核重点
定量化、可操作、并有激励作用
要有绝对量和相对量
要有时限性
2.依据
根据外部的环境管理要求，如达标排放，限期治理等
根据本企业历史最好水平
参照国内外同行业，类似规模、工艺或技术装备的厂家的先进水平
25、什么叫闭路循环？
26、统氯碱工业常用的方法有哪些？
主要存在哪些问题？
27、比较乙苯脱氢生产苯乙烯两种方法哪种更绿色化？
28、如何实现磷胺生产的绿色
反应器进口温度/℃
反应器出口温度/℃
单纯转化率/%
苯乙烯选择性/%
n（蒸汽）/n（乙苯）
列管式
540
580~600
40~45
92~95
（6~9）:
1
绝热式
650
582
35~40
~90
14:
1
化？
29、基因工程技术主要有哪些步骤？
30、三氯化铝催化剂有什么缺点？
传统工艺：
用AlCl3为催化剂
-本身有腐蚀性，而且用HCl作助催化剂
-难以分离，造成后续工段复杂，产生大量污
水、废气、废酸
绿色工艺：
采用分子筛催化剂
-利用分子筛较强的离子交换性能，制成固体酸
-简化工艺流程，环境友好
31、目前主要的化学工业原料是什么，有什么问题？
32、在化学工业中采用生物质资源代替化石资源的主要障碍是什么？
33、陆地生物质资源类型及生物质资源开发的关键是什么？
34、为什么说碳水化合物作为可再生的能源是绿色化学和化工的挑战？
35、利用清洁氧化剂发展绿色氧化过程要注意哪三个方面的问题？
36、氧气作为氧化剂使用中的主要问题是什么？
其它氧化剂使用中的主要问题是什么？
37、过氧化氢活化的方式有哪些
38、什么是离子液体，其特点？
离子液体是指完全由离子构成，在室温及相邻温度下呈液态的物质，又称为室温离子液体。
基于离子液体与传统的有机溶剂不同的优点，它被称为“绿色溶剂”。
离子液体是由有机阳离子和无机阴离子构成，通过调整阴阳离子的组成，可改变离子液体对反应物和产物的溶解度。
室温离子液体作为一种新型的溶剂，具有不挥发、蒸气压为零、液态范围广、优良的溶解性能、较高的热稳定性、不燃、不爆炸等优良特性。
（以上是老师PPT里找到的答案，只介绍了室温离子液体的特点，网上对离子液体的特点概括如下，以供参考）
1、非挥发性或“零”蒸气压，这是离子液体被认为有绿色性的重要依据；
2、熔点低（一100℃）；
3、液程宽（最高可达200℃）；
4、静电场强（这应是区别于分子型介质与材料的重要特征）；
5、电化学窗口宽（5-7V），这意味着在如此宽的电压范围内离子液体可不发生电化学反应（即降解）；
6、良好的离子导电性（25mS／cm）和导热性，热容高和热能储存密度大（是现今使用的储热油的热能存储密度（9MJ／m3）的7．4倍）；
7、热稳定性高（分解温度高于400℃）；选择性溶解力；
8、可设计性。
这些特点使离子液体成为兼有液体与固体功能特性的“固体”液体。
从理论上讲，有超过万亿种可能的离子液体。
离子液体的多样性，加上各种特性的组合，使得构成大量性质与用途不同的功能介质成为可能。
39、乳液聚合有哪四种基本物质组成？
各有什么作用？
乳液聚合最简单的配方主要由单体、水、水溶性引发剂和水溶性乳化剂四组分构成。
单体：
为了改善乳液聚合物硬度、抗张强度、耐磨性、耐溶剂性、耐水性，常需要对线型聚合物进行交联形成网状结构聚合物。
共聚物中含有可交联基团的共聚单体，如（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酰胺时，它们与外加交联剂反应或这些基团之间相互反应都可以生成交联型聚合物，从而改善聚合物性能
乳化剂：
乳化剂可以将单体分散成细小的单体珠滴并吸附在其表面使其稳定悬浮于水中成为贮存单体的“仓库”；它在水中形成含有单体的憎溶胶束是形成乳胶粒的重要来源；它吸附在乳胶粒表面形成稳定的聚合物乳液，使聚合物乳液在聚合、存放、运输和应用过程中不会凝结破乳；同时乳化剂还直接影响着乳液聚合反应速率。
乳化剂种类和浓度对乳胶粒的颗粒大小、数目，聚合物的相对分子质量，聚合反应速率及聚合物乳液的稳定性等均有明显影响。
引发剂：
利用自由基生成机理。
分为热分解型引发剂和氧化还原引发剂。
乳液聚合使用的热分解引发剂大多是过硫酸钾和过硫酸铵等过氧化物，遇热时过氧键发生均裂而生成的自由基。
氧化还原引发剂是利用组成它的氧化剂和还原剂之间发生氧化还原反应而产生能引发聚合的自由基。
水：
作为分散介质。
由于水中含有的金属离子（特别是钙、镁、铁、铅等离子）会严重影响聚合物溶液的稳定性，并对聚合过程有阻聚作用，所以乳液聚合要使用蒸馏水或去离子水，所用水的电导值应控制在10mS/cm以下。
40、超临界在流体中的聚合主要应用在哪些方面？
1超临界二氧化碳中的聚合反应
含氟聚合物在传统的有机溶剂中的溶解度很小，含氟聚合物的制备多以氯氟烃有机溶剂为反应介质，氯氟烃有机溶剂的使用会破坏臭氧层。
然而在超临界二氧化碳中，含氟聚合物的溶解度很大，能实现均相聚合。
1992年DeSimone等提出了超临界二氧化碳聚合，从此以后有关聚合体系的报道越来越多，内容涉及均相聚合反应、沉淀聚合反应、分散聚合反应、乳液聚合反应等。
2超临界介质中聚合物的解聚反应
使用超临界流体处理废弃塑料是一项新技术。
超临界水具有常态下有机溶剂的性能，溶解有机物，而不溶解无机物，还具有氧化性。
它可以和空气、氮气、氧气和二氧化碳等气体完全互溶，所以它可以作为氧化反应的介质，又可以直接进行氧化反应。
它还可以分解和降解高分子物质，回收有价值的产品，循环利用资源，满足环保需要。
1.超临界水处理聚乙烯（PE）或聚苯乙烯（PS）
2.超临界水处理聚氯乙烯（PVC）
3.超临界水和超临界甲醇降解聚苯二甲酸酯（PET）
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