資源簡介

(共28張PPT)
第三節 環境保護與綠色化學
(1) 化學與環境保護
(2) 綠色化學
第八章 化學與可持續發展
“破壞環境，地球不會毀滅，毀滅的是人類”
人類和其他生物生存的生物圈與大氣圈、水圈和巖石圈不斷地進行著物質和能量的交換，共同構成了地球生態系統。環境問題，主要是指由于人類不合理地開發和利用自然資源而造成的生態環境破壞，以及工農業生產和人類生活所造成的環境污染。
水源污染
空氣污染
土壤污染
海洋污染
“破壞環境，地球不會毀滅，毀滅的是人類”
化學與
環境保護
Part I
對污染物的存在形態、含量等進行分析和鑒定，提供可靠的分析數據 —— 環境質量評價和污染治理的基礎。
聲污染監測
水污染監測
大氣污染檢測
水質檢測
一、化學在環境保護中的任務
1. 環境質量監測：
2. 治理工業三廢：
廢渣
廢水
廢氣
這部分知識如何走上試卷？
本質：考察化學品的物理化學性質。
注意：① 是否可反應或吸附除去污染物？ ② 生成啥，是否有害？
一、化學在環境保護中的任務
一、化學在環境保護中的任務
3. 化工生產工藝改進：
“污染的源頭治理”
—— 減少甚至杜絕污染物的排放
—— 提升資源的利用率
1. 大氣污染物來源：
① 主要來自 化石燃料燃燒 和 工業生產 過程產生的 廢氣 及其 攜帶的顆粒物。
② 這些污染物在在太陽輻射等因素作用下，經復雜變化形成 次生污染物，
在一定的天氣條件下，造成 酸雨、霧霾、光化學煙霧 等污染現象。
CO、 NOx、SO2
煙塵
揮發性有機物
陽光、空氣和水蒸氣等作用
酸雨
霧霾
光化學煙霧
次生污染物
化石燃料的燃燒
二、大氣污染及“廢氣”治理
2. 大氣中的常見污染物：
污染物 一次污染物 次生污染物
含硫化合物 SO2、H2S SO3、H2SO4、硫酸鹽
碳的化合物 CO -
含氮化合物 NO2、NO、NH3 HNO3、硝酸鹽、過氧乙酰硝酸酯
碳氫化合物(CxHy) C2~C6化合物 醛、酮、過氧乙酰硝酸酯
鹵素化合物 HF、HCl、Cl2 -
注：CO2不算污染物(大氣成分之一)，但過量會造成“溫室效應”過強。
二、大氣污染及“廢氣”治理
二、大氣污染及“廢氣”治理
3. 大氣污染的危害：
4. 大氣污染的防治：
危害人體健康
影響動植物生長
破壞建筑材料
改變地球的氣候
調整能源結構
合理規劃工業發展和城市建設布局
充分利用環境自凈能力
運用各種防治污染的技術
制定大氣質量標準
加強大氣質量監測
注：我國空氣污染指數監控的項目
SO2、NO2 和 可吸入顆粒物（如PM10、PM2.5） 等
“PM10”— 粒徑在 10微米 以下的顆粒物
工農業生產和生活中產生的污水往往含有復雜的成分，任意排放會導致土壤和水體的污染，必須經過多步處理才能達到排放標準。
三、水污染及“廢水”治理
1. 水污染種類：
病原體、放射性、懸浮固體物和熱污染
重金屬、酸、堿、某些鹽等無機物
耗氧物質的污染
植物營養物質的污染
石油和難降解有機物的污染
2. 污水的防治：
污水處理方法有：物理法、化學法和生物法等。
化學方法（通過反應）：中和法、氧化還原法、沉淀法等。
例如：加入鐵、鋁鹽類（易水解形成氫氧化物膠體）等，
使污水中細小懸浮物等聚集成較大顆粒，經沉淀、過濾除去。
三、水污染及“廢水”治理
一級
處理
方法：物理方法
目的：除去不溶的
污染物
二級
處理
方法：微生物法
+ 一些化學方法
目的：除去可降解的
有機污染物
三級
處理
方法：化學沉淀法、氧化還原法、
離子交換法、反滲透法等
目的：對污水進行深度凈化
三、水污染及“廢水”治理
3. 污水處理流程：
可排放
的水
可用于綠化
和景觀用水
工業廢渣和生活垃圾等固體廢物的處理：
遵循 無害化、減量化 和 資源化 的原則
達到 減少環境污染 和 資源回收利用 這兩個重要目的
四、“廢渣”及固體生活垃圾的處理
附：各種環境問題（初中回顧）
環境問題 形成原因 主要危害
溫室效應過強 大氣中CO2含量不斷增加 全球變暖，冰川融化
酸雨（pH<5.6） SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蝕建筑物
光化學煙霧 NOx和碳氫化合物排放 危害人體健康和植物生長
臭氧層空洞 NOx和氟氯代烴的排放 地球上生物受紫外線傷害加劇
赤潮和水華 含 P 洗衣粉的大量使用及廢水的任意排放 藻類過度繁殖, 水質惡化。
海水中稱赤潮，淡水中稱水華
白色污染 聚乙烯塑料的使用、丟棄 破壞土壤結構和生態環境
霧霾 廢氣中的顆粒物 如 PM10、PM2.5 引發霧霾，增加交通事故；
可吸入，危害人體健康。
綠色
化學
Part II
長期以來，科學技術為人類帶來了巨大的物質財富，而社會發展卻面臨著越來越大的環境壓力。如何協調資源開發利用與環境保護的關系，實現人類社會的可持續發展？
可持續發展
一、“綠色化學”定義及核心思想
“綠色化學”也稱為“環境友好化學”
核心思想：
改變“先污染后治理”的觀念和做法
利化學原理和技術手段，減少或消除產品在生產和應用中涉及的
有害化學物質，實現從源頭減少和消除環境污染
理解：從一開始就“不產生污染”
提高能源的利用率
反應過程
反應物
反應產物
無毒、無害原料可再生資源
環境友好產品
(安全、可降解和再利用)
原子經濟性反應高選擇性反應
安全的生產工藝
應用無毒、無害的催化劑
應用無毒、無害的溶劑
綠色化學示意圖：
一、“綠色化學”定義及核心思想
理解：從一開始就“不產生污染”
一、“綠色化學”定義及核心思想
【思考】在汽車的排氣管上安裝“催化轉化器”，可以把汽車尾氣中的有害氣體
CO 與 NO 催化生成無毒氣體 CO2 和 N2。
這種尾氣處理的方法符合“綠色化學”的概念嗎
仍不符合！
綠色化學的核心：從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。
而此：先產生污染氣體，再被動治理污染，不符合綠色化學概念。
二、關注：原子利用率
化學反應 原子重新組合的過程
綠色化學中最理想的：
“原子經濟性反應”—— 反應物的原子 全部轉化為 期望的最終產物
原子利用率為 100%
【相應地：污染物一定零排放】
原子利用率 = ×100%
其中期望產物總質量
所有生成物的總質量
方法一：CH2=CH2 ＋ Cl2 ＋ H2O ClCH2CH2OH ＋ HCl
2 ClCH2CH2OH ＋ Ca(OH)2 2 ＋ CaCl2 ＋ 2 H2O
總反應為：CH2=CH2＋Cl2 ＋Ca(OH)2 ＋ CaCl2 ＋ H2O
二、關注：原子利用率
【例 p.120 】以乙烯制環氧乙烷有兩種方法，
① 試計算兩種方法的原子利用率。
方法二的原子利用率：
2× 44
2× 44
×100%
=
100%
方法一的原子利用率：
44
44 ＋ 111 ＋ 18
×100%
≈
25.4 %
方法二：2 CH2=CH2＋ O2 2
Ag催化劑
二、關注：原子利用率
【例 p.120 】以乙烯制環氧乙烷有兩種方法，試從反應物、產物對環境的影響，
生產工藝，原子經濟性反應等角度分析兩方法的優劣。
方法一：反應物 Cl2 和 Ca(OH)2 對環境及設備有污染性和腐蝕性，
生產工藝分二步，繁瑣；原子利用率低，產物中有大量的非期望物質。
方法二：反應物中O2無毒無污染；生產工藝簡單；原子利用率為100%。
二、關注：原子利用率
產率＝ ×100%
實際產量
理論產量
轉化率＝ ×100%
已反應的反應物的量
反應總量
原子利用率＝ ×100%
期望產物的總質量
生成物的總質量
注意！以下三者不同：
Reuse
再利用
Reduce
減量化
Recycle
再循環
02
01
03
三、開發和利用自然資源遵循的三原則 (3R原則)
環境保護與綠色化學
環境監測
化學與環境保護
治理工業三廢
綠色化學
核心思想——不產生污染
原子經濟性反應
大氣污染物來源
污水的處理
“廢渣”及生活垃圾的處理
小 結
課堂練習
選項 污染物 處理措施 方法類別
A 含Cr2O72-的廢水 加FeSO4反應 物理法
B 含純堿的廢水 加石灰水反應 化學法
C 含Cu2+等重金屬離子的廢水 加硫酸鹽沉降 化學法
D 含復雜有機物的廢水 通過微生物代謝 生物法
E 含苯的廢水 用活性炭吸附 物理法
1.【多選】工業廢水中常含有不同類型的污染物，可采用不同的方法處理。以下處理措施和方法類別都正確的是 (　 　)
DE
2. 下列反應最符合綠色化學原子經濟性要求的是 ( )
A. 乙烯聚合為聚乙烯高分子材料
B. 甲烷與氯氣制備一氯甲烷
C. 以銅和濃硝酸為原料生產硝酸銅
D. 用SiO2制備高純硅
A
3.“綠色化學”要求從經濟、環保和技術上設計可行的化學反應。據此，由單質鎂制硝酸鎂的下列 4 個方案中，可行而且最符合“綠色化學”要求的是( )
C
課堂練習

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