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第1章 绪论1

1.1 绿色化学的兴起与发展1

1.1.1 生态环境的危机呼唤绿色化学1

1.1.2 环境保护的宣传和法规推动绿色化学1

1.1.3 化学工业的发展催发绿色化学2

1.1.4 可持续发展促进绿色化学3

1.1.5 绿色化学和技术成为各国政府和学术界关注的热点3

1.2 绿色化学的研究内容和特点5

1.2.1 绿色化学的含义5

1.2.2 绿色化学的研究内容5

1.2.3 绿色化学的特点5

1.3 绿色化学在国内外的发展概况6

1.3.1 绿色化学在国外的发展概况6

1.3.2 我国十分重视绿色化学的研究工作12

1.4 绿色化学是我国化学工业可持续发展的必由之路13

1.4.1 绿色化学所引发的产业革命13

1.4.2 绿色化学是我国化学工业可持续发展的优选模式15

1.4.3 发展对策16

复习思考题17

参考文献18

第2章 绿色化学原理19

2.1 防止污染优于污染治理20

2.1.1 末端治理与污染防治20

2.1.2 污染防治的措施20

2.2 原子经济性21

2.2.1 原子经济性的概念21

2.2.2 反应的原子经济性21

2.3 绿色化学合成23

2.3.1 无毒、无害原料23

2.3.2 改变合成路径23

2.3.3 绿色化学合成24

2.4 设计安全化学品25

2.4.1 安全化学品的含义25

2.4.2 设计安全化学品的一般原则26

2.4.3 设计安全化学品的方法26

2.5 采用安全的溶剂和助剂27

2.5.1 常规有机溶剂的环境危害27

2.5.2 水27

2.5.3 二氧化碳27

2.5.4 离子液体28

2.5.5 固定化溶剂28

2.5.6 无溶剂系统29

2.6 合理使用和节省能源29

2.6.1 化学工业中的能源使用29

2.6.2 新的能源利用技术29

2.6.3 优化反应条件30

2.7 利用可再生资源合成化学品30

2.7.1 可再生资源与不可再生资源30

2.7.2 利用可再生资源合成化学品30

2.8 减少不必要的衍生化步骤31

2.8.1 保护基团31

2.8.2 暂时改性31

2.8.3 加入官能团提高反应选择性31

2.9 采用高选择性的催化剂32

2.9.1 催化作用优于化学计量关系32

2.9.2 环境友好催化剂32

2.9.3 环境友好催化过程33

2.1 0设计可降解化学品33

2.1 0.1 化学品废弃物的危害性33

2.1 0.2 化学品设计应考虑降解功能34

2.1 1预防污染的现场实时分析34

2.1 2防止生产事故的安全工艺35

复习思考题35

参考文献36

第3章 无机合成反应的绿色化技术37

3.1 水热合成法37

3.1.1 概述37

3.1.2 水热合成法的原理37

3.1.3 水热合成法的应用实例37

3.2 溶胶-凝胶法38

3.2.1 概述38

3.2.2 溶胶凝胶法的原理38

3.2.3 溶胶-凝胶法的应用实例39

3.3 局部化学反应法39

3.3.1 脱水反应40

3.3.2 嵌入反应40

3.3.3 离子交换反应40

3.3.4 同晶置换反应41

3.3.5 分解反应42

3.3.6 氧化还原反应42

3.4 低热固相反应42

3.4.1 概述42

3.4.2 低热固相反应的反应机理及化学反应规律43

3.4.3 低热固相反应的应用44

3.5 流变相反应45

3.5.1 概述45

3.5.2 流变相反应的原理45

3.5.3 流变相反应的应用45

3.6 先驱物法46

3.6.1 概述46

3.6.2 先驱物法的应用47

3.7 助熔剂法47

3.8 化学气相沉积法48

3.8.1 概述48

3.8.2 化学气相沉积法的原理48

3.8.3 化学气相沉积法的应用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 聚合物模板法应用实例51

复习思考题51

参考文献52

第4章 绿色有机合成54

4.1 高效化学催化的有机合成54

4.1.1 固体酸催化的有机合成54

4.1.2 固体碱催化的有机合成67

4.1.3 离子液体催化剂70

4.2 生物催化的有机合成74

4.2.1 概述74

4.2.2 酶催化的基本原理75

4.2.3 生物催化剂的主要种类77

4.2.4 生物催化反应的典型工艺77

4.3 不对称催化合成78

4.3.1 概述78

4.3.2 不对称催化合成反应的原理及过程分析79

4.3.3 不对称催化反应中的催化剂体系82

4.4 氟两相系统的有机合成94

4.4.1 氟两相系统的反应原理94

4.4.2 氟两相系统的主要应用实例94

4.5 相转移催化的有机合成96

4.5.1 概述96

4.5.2 相转移催化反应原理96

4.5.3 相转移催化反应的应用97

4.6 组合化学合成98

4.6.1 概述98

4.6.2 组合化学合成原理98

4.6.3 组合化学合成的应用99

4.7 有机电化学合成101

4.7.1 概述101

4.7.2 有机电化学合成原理101

4.7.3 电化学合成的典型工艺102

复习思考题104

参考文献104

第5章 高分子材料的绿色合成技术108

5.1 以水为分散介质的聚合技术108

5.1.1 以水为介质聚合的特点109

5.1.2 水相聚合系统的组成及其作用109

5.1.3 水相聚合反应原理111

5.2 离子液体中的聚合技术113

5.2.1 自由基聚合113

5.2.2 离子聚合114

5.2.3 缩聚和加聚114

5.2.4 配位聚合114

5.2.5 电化学聚合115

5.3 超临界流体中的聚合技术115

5.3.1 超临界二氧化碳中的聚合反应115

5.3.2 超临界介质中聚合物的解聚反应116

5.4 低残存VOC的水性聚氨酯合成技术116

5.4.1 水性聚氨酯的分类117

5.4.2 水性聚氨酯的原料118

5.4.3 水性聚氨酯树脂的制备118

5.4.4 水性聚氨酯的性能121

5.4.5 水性聚氨酯的应用122

5.5 辐射交联技术123

5.5.1 辐射交联与裂解的基本原理123

5.5.2 辐射聚合的主要特点124

5.5.3 辐射交联对聚合物性能的影响125

5.5.4 辐射交联技术的工业化应用125

5.5.5 辐射交联技术在生物医用材料方面的应用125

5.6 等离子体聚合技术126

5.6.1 等离子体的种类及特点127

5.6.2 等离子体聚合机理127

5.6.3 等离子体聚合的应用128

5.7 酶催化聚合技术130

5.7.1 酶催化开环聚合130

5.7.2 酶催化缩聚反应132

复习思考题133

参考文献133

第6章 精细化工的绿色化135

6.1 制药工业的绿色化135

6.1.1 概述135

6.1.2 绿色化学制药135

6.1.3 绿色生物制药140

6.1.4 绿色天然药物142

6.2 农药工业的绿色化145

6.2.1 绿色农药的含义及分类145

6.2.2 绿色生物农药145

6.2.3 绿色化学农药152

6.2.4 绿色农药制剂155

6.3 功能材料的绿色化156

6.3.1 聚苯胺材料156

6.3.2 石墨烯157

6.4 电子化学品的绿色化160

6.4.1 辐射线抗蚀剂160

6.4.2 聚酰亚胺封装材料161

6.4.3 环氧模塑料161

6.4.4 超净高纯化学试剂163

6.4.5 绿色电池材料163

复习思考题169

参考文献169

第7章 重要中间体和产品的绿色合成工艺172

7.1 概述172

7.2 重要中间体的绿色合成172

7.2.1 碳酸二甲酯172

7.2.2 1,3-丙二醇179

7.2.3 己二酸184

7.3 典型产品的绿色合成工艺189

7.3.1 过氧化氢的绿色合成工艺189

7.3.2 聚天冬氨酸的绿色合成工艺192

7.3.3 聚乳酸的绿色合成工艺193

7.4 绿色工程195

复习思考题195

参考文献195

第8章 二氧化碳的资源化利用与减排绿色过程197

8.1 全球二氧化碳的排放概况197

8.1.1 二氧化碳的来源197

8.1.2 世界各国二氧化碳排放的现状与趋势197

8.1.3 中国的能源利用和温室气体的排放199

8.2 二氧化碳的分离和固定200

8.2.1 二氧化碳的特性200

8.2.2 二氧化碳的分离技术201

8.2.3 二氧化碳的固定技术204

8.2.4 二氧化碳的封存技术204

8.3 二氧化碳的化学转化原理206

8.3.1 二氧化碳的结构206

8.3.2 二氧化碳的活化方法206

8.4 二氧化碳资源化利用及其实例209

8.4.1 二氧化碳在无机合成中的应用211

8.4.2 二氧化碳在有机合成中的应用214

8.4.3 二氧化碳在高分子材料合成中的应用216

8.4.4 二氧化碳作为超临界流体技术的应用217

8.5 二氧化碳的节能减排224

8.5.1 能源合理利用与环境的可持续发展224

8.5.2 实施二氧化碳减排的发展对策225

复习思考题228

参考文献229

第9章 生物质利用的绿色化学化工过程231

9.1 概述231

9.1.1 生物质的自然状况231

9.1.2 生物质概念231

9.1.3 生物质的分类231

9.1.4 生物质的用途232

9.1.5 生物质的分布233

9.1.6 生物质的综合利用233

9.2 生物质主要成分的性质及分析方法235

9.2.1 纤维素的物理化学性质235

9.2.2 半纤维素的物理化学性质238

9.2.3 木质素的物理化学性质240

9.2.4 生物质的溶剂体系及规律242

9.2.5 生物质结构分析方法243

9.2.6 生物质组成分析方法247

9.3 生物质主要成分的化学转化原理248

9.3.1 纤维素组分的化学转化248

9.3.2 半纤维素组分的化学转化249

9.3.3 木质素组分的化学转化251

9.4 生物质组分清洁分离原理及工艺252

9.4.1 组分分离的基本原理252

9.4.2 基于蒸气爆破的组分分离过程253

9.4.3 基于碱过氧化物体系的组分分离过程254

9.4.4 基于超临界介质体系的组分分离过程255

9.4.5 基于能量场强化的组分分离过程255

9.5 生物质化工利用的绿色过程255

9.5.1 生物质制乙醇256

9.5.2 生物质制丁醇与丙酮257

9.5.3 生物质制多元醇258

9.5.4 生物质制乙酰丙酸259

9.5.5 生物质制己二酸259

9.5.6 生物质制氢气260

9.5.7 基于生物质的功能材料262

9.6 天然油脂的绿色化学转化过程264

9.6.1 简介264

9.6.2 天然脂肪酸（酯）的性质及化学转化原理265

9.6.3 天然脂肪酸绿色转化典型产品与过程267

复习思考题269

参考文献269

第10章 海洋资源开发利用的绿色化学272

10.1 海洋资源储量及其利用进展272

10.1.1 海洋资源储量272

10.1.2 海洋资源利用进展273

10.2 从海洋资源中提取和制备食品添加剂274

10.2.1 海藻多糖274

10.2.2 鱼肝油276

10.3 从海洋资源中提取和合成药物278

10.3.1 甲壳素／壳聚糖的提取及降解278

10.3.2 海洋药物的全合成281

10.3.3 从微生物次生代谢产物中提取活性物281

10.4 从海洋资源中提取稀有元素283

10.4.1 钾元素284

10.4.2 溴元素285

10.4.3 锂元素285

10.4.4 铀元素287

10.5 海水淡化288

10.6 海洋资源开发利用的战略意义和发展对策290

10.6.1 海洋资源开发利用的战略意义290

10.6.2 海洋资源开发利用的发展对策291

复习思考题291

参考文献291

第11章 能源工业的绿色化294

11.1 化石燃料清洁利用技术294

11.1.1 能源消耗对环境的影响294

11.1.2 煤的洁净燃烧与高效利用技术294

11.2 生物质能的研究与开发301

11.2.1 生物质能利用现状302

11.2.2 生物质能利用技术303

11.2.3 生物质能发电305

11.3 清洁能源的开发利用308

11.3.1 太阳能308

11.3.2 风能310

11.3.3 地热311

11.3.4 海洋能312

11.4 可再生能源与可持续发展314

11.4.1 可再生能源314

11.4.2 能源可持续利用战略研究314

复习思考题316

参考文献317

第12章 循环经济与生态工业园319

12.1 生态工业的理论基础319

12.1.1 生态工业的概念与特点319

12.1.2 传统工业的两重性320

12.1.3 工业生态经济系统320

12.1.4 生态工业的理论依据320

12.2 循环经济321

12.2.1 循环经济的产生背景321

12.2.2 循环经济的基本原则324

12.2.3 循环经济的典型实例325

12.2.4 循环经济的实施办法328

12.3 生态工业园330

12.3.1 国内外发展概况330

12.3.2 生态工业园的规划原则及内容332

12.3.3 生态工业园的构建333

12.3.4 生态工业园示范项目334

12.4 发展循环经济，建设和谐节约型社会338

复习思考题341

参考文献341

第13章 化工过程强化技术343

13.1 概述343

13.1.1 化工过程强化的起因343

13.1.2 化工过程强化的概念343

13.1.3 化工过程强化的起源和发展344

13.2 多功能反应技术345

13.2.1 膜催化反应技术345

13.2.2 催化蒸馏技术349

13.2.3 悬浮床催化蒸馏技术350

13.2.4 交替流反应技术352

13.2.5 磁场稳定流化床反应技术353

13.3 分离耦合技术355

13.3.1 反应分离耦合技术355

13.3.2 膜分离耦合技术355

13.3.3 吸附蒸馏技术357

13.4 微化工技术357

13.4.1 微化工技术的研究358

13.4.2 微型反应器358

13.4.3 微化工技术的应用360

13.4.4 微化工技术的展望360

13.5 水力空化技术361

13.5.1 水力空化作用机理361

13.5.2 水力空化反应器361

13.5.3 水力空化技术的应用362

13.6 超重力技术363

13.6.1 超重力技术简介363

13.6.2 超重力反应／分离器363

13.6.3 超重力技术的应用363

13.6.4 超重力技术展望364

13.7 超临界流体技术364

13.7.1 超临界流体技术简介364

13.7.2 超临界流体技术的应用365

13.7.3 超临界流体的问题与展望365

13.8 脉动燃烧干燥技术366

13.8.1 脉动燃烧干燥系统366

13.8.2 脉动燃烧干燥技术的特点367

13.8.3 脉动燃烧干燥技术的应用367

13.9 基于能量场的强化技术368

13.9.1 微波技术368

13.9.2 超声波技术371

13.9.3 辐射技术373

13.9.4 等离子体技术375

13.1 0化工过程强化设备376

13.1 0.1 静态混合反应器376

13.1 0.2 整体式反应器378

13.1 0.3 旋转盘反应器379

13.1 0.4 振荡流反应器380

复习思考题382

参考文献382

第14章 绿色化学化工过程的评估384

14.1 绿色化学评估的基本准则384

14.1.1 绿色化学的12条原则384

14.1.2 绿色化学的1 2条附加原则384

14.1.3 绿色化学工程技术的1 2条原则384

14.2 生命周期评估385

14.2.1 生命周期评估的含义385

14.2.2 生命周期评估的步骤386

14.2.3 生命周期评估的用途387

14.3 绿色化学化工过程的评估量度387

14.3.1 化学反应过程的绿色化388

14.3.2 化学化工过程绿色化的评价指标389

14.3.3 绿色化学化工过程的评估实施394

14.4 打造绿色化工，推进绿色发展400

14.4.1 绿色化工产业的崛起400

14.4.2 绿色化工产业的内涵401

14.4.3 绿色化工产业的构建和发展401

复习思考题403

参考文献403