Hóa học xanh Chương 1: Giới thiệu

CHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICATCHUYÊN NGÀNH SILICAT

GREEN CHEMISTRY MƠN HỌC HĨA HỌC XANH KHỐI KIẾN THỨC CƠ SỞ NGÀNH THUỘC KHOA CNHH SỐ TIẾT: 30 MƠ TẢ HỌC PHẦN – Các ngun tắc hóa học xanh: giới thiệu hhx, lịch sử phát triển hhx 12 nguyên tắc hhx MƠ TẢ HỌC PHẦN – Xúc tác hóa học xanh: Khái niệm xúc tác, lịch sử phát triển xúc tác, hệ xúc tác truyền thống, hệ chất mang xúc tác (chất mang rắn, chất mang nano từ, chất mang polymer) xúc tác sinh học MÔ TẢ HỌC PHẦN – Dung mơi nước hóa học xanh: Vai trị dung mơi, đặc điểm dung mơi nước, số ứng dụng dung môi nước (trong tổng hợp, q trình tách chiết) hạn chế dung mơi nước MƠ TẢ HỌC PHẦN – Dung mơi chất lỏng ion hóa học xanh: Giới thiệu chất lỏng ion (cấu trúc, tính chất chất lỏng ion, tổng hợp chất lỏng ion) ứng dụng dung môi chất lỏng ion (tổng hợp, tách chiết, lĩnh vực khác) MƠ TẢ HỌC PHẦN – Dung mơi CO2 hóa học xanh: Giới thiệu dung mơi CO2 (đặc điểm, tính chất, điều chế) ứng dụng dung môi CO2 (tổng hợp, tách chiết, lĩnh vực khác) MÔ TẢ HỌC PHẦN – Phương pháp hóa học xanh: Tổng hợp microwave (giới thiệu, ứng dụng microwave tổng hợp), tổng hợp Ultrasound (giới thiệu, ứng dụng ultrasound tổng hợp) tổng hợp micro reactors MÔ TẢ HỌC PHẦN – Nguyên liệu lượng hóa học xanh: Nguyên liệu thân thiện môi trường (nguyên liệu dễ phân hủy, nguyên liệu có khả thu hồi) nguồn lượng xanh ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN – Đánh giá trình: + Điểm thái độ học tập: 10% + Điểm tiểu luận: 20% – Điểm thi kết thúc học phần: 70% (Tự luận, chương – 7) 1.3.10 Design for Degradation P Avoiding certain chemical structures: • halogenated moieties • some heterocycles • quaternary carbons • tertiary amines P Favoring the chemical biodegradation (insertion of amides or esters) Chemical products should be designed so that at the end of their function they not persist in the environment and instead break down into innocuous degradation products 1.3.11 On-line analyis P Real-time analysis is defined as the ability to monitor a transformation and act immediately upon it to prevent unwanted outcomes, by-products formation and to save energy P It is the goal of green analytical chemistry to measure chemicals without generating waste P Analytical procedure must be safer to human health and the environment Analytical methodologies need to be further developed to allow for real-time in-process monitoring and control prior to the formation of hazardous substances 1.3.11 On-line analyis Sấy Làm lạnh Khuấy Chưng cất Nén Bơm Tách Yêu cầu lượng (điện) SỰ ẤM LÊN TOÀN CẦU Đốt chấy nhiên liệu hóa thạch CO2 khí 1.3.12 Safer chemistry for accident prevention O Chemical accidents are generally very dangerous and with harmful consequences P The 12nd principle focuses on safety for the worker and the surrounding community where an industry/laboratory resides P When designing a process, it is best to avoid highly reactive chemicals that have potential to result in accidents Substance and the form of a substance used in a chemical process should be chosen so as to minimize the potential for chemical accidents (releases, explosions, fires) 1.3.12 Safer chemistry for accident prevention 1.3 MƯỜI HAI NGUYÊN TẮC CỦA HHX (Paul Anastas & John Warner) 1.3.1 Phòng ngừa chất thải 1.3.2 Tiết kiệm nguyên tử 1.3.3 Sử dụng q trình tổng hợp độc hại 1.3.4 Thiết kế hóa chất an tồn 1.3.5 Sử dụng dung môi chất trợ an tồn 1.3.6 Thiết kế q trình đạt hiệu lượng 1.3.7 Sử dụng nguyên liệu có khả tái tạo 1.3.8 Hạn chế trình tạo dẫn xuất 1.3.9 Sử dụng xúc tác 1.3.10 Thiết kế sản phẩm phân hủy 1.3.11 Phân tích sản phẩm qui trình 1.3.12 Hóa học an tồn phịng ngừa tai nạn Condensed Principles of green chemistry (Samantha Tang, Richard Smith and Martyn Poliakoff ) P – Prevent wastes R – Renewable materials O – Omit derivatization steps D – Degradable chemical products U – Use safe synthetic methods C – Catalytic reagents Productively !!! T – temperature, pressure ambient I – In-process monitoring V – Very few auxiliary substances E – E-factor, maximize feed in product L – Low toxicity of chemical products Y – Yes, it is safe 36 Các nguyên tắc rút gọn HHX (Samantha Tang, Richard Smith and Martyn Poliakoff ) P – Ngăn ngừa hình thành chất thải R – Sử dụng vật liệu có khả tái tạo O – Hạn chế giai đoạn trung gian tạo dẫn xuất không cần thiết D – Sản phẩm hóa học có khả tự phân hủy U – Sử dụng pp tổng hợp hữu an toàn C – Sử dụng xúc tác cho q trình HỮU ÍCH!!! T – Thục trình nhiệt độ, áp suất thường I – Giám sát trình online V – Sử dụng chất trợ cho q trình E – Chuyển hóa tối đa nguyên liệu thành sản phẩm L – Sản phẩm hóa học có độc tính thấp Y – An tồn 36 Kết luận Hóa học xanh giải pháp cho tất vấn đề môi trường phương pháp để ngăn ngừa ô nhiễm BÀI TẬP ÁP DỤNG Ex1: Analyse to Principles of green chemistry Love Canal: In Niagara Falls, NY a chemical and plastics company had used an old canal bed as a chemical dump from 1930s to 1950s The land was then used for a new school and housing track The chemicals leaked through a clay cap that sealed the dump It was contaminated with at least 82 chemicals (benzene, chlorinated hydrocarbons, dioxin) Health effects of the people living there included: high birth defect incidence and siezure-inducing nervous disease among the children BÀI TẬP ÁP DỤNG Ex2: Analyse to Principles of green chemistry Cuyahoga River – Cleveland, Ohio – There were many things being dumped in the river such as: gasoline, oil, paint, and metals The river was called "a rainbow of many different colors" – Fires erupted on the river several times before June 22, 1969, when a river fire captured national attention when Time Magazine reported it Some river! Chocolate-brown, oily, bubbling with subsurface gases, it oozes rather than flows "Anyone who falls into the Cuyahoga does not drown," Cleveland's citizens joke grimly "He decays“ Time Magazine, August 1969 BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài tập 3: Phân tích nguyên tắc hhx Quy trình sản xuất Viagra – Quy trình chuẩn: bước tổng hợp liên tiếp với hiệu suất thấp, phản ứng closunfo hóa khó tiến hành Kết tạo nhiều chất thải BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài tập 4: Quy trình sản xuất Viagra – Khi có “can thiệp” vi bình phản ứng (Kobayashi, J.Mori, Y., Okamoto., K., Akiyama., R., Ueno, M., Kitamori., T., S.Science 2004, 304, 1305) BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài tập 5: Phân tích ngun tắc hhx – Cơng ty Cargill Dow thuộc nhóm Nature Works thành cơng việc sản xuất chất dẻo (plastic) từ trái bắp Đây cách mạng xanh lớn vào đầu kỷ 21 Polylactic acid hay PLA loại chất dẻo thực vật có từ việc tổng hợp đường dextrose trái bắp Loại plastic “bắp” áp dụng kỹ nghệ quần áo, khăn, thảm, bao bì cho thực phẩm nhiều ứng dụng khác nông nghiệp Việc sản xuất chất dẻo điều kiện giảm thiểu 20 đến 50% lượng sử dụng so với việc sản xuất theo quy trình chất dẻo Cơng ty Blair, Nebraska bắt đầu sản xuất 140.000 /năm từ năm 2002 tăng lên 500.000 năm 2006 (Phát minh giải thưởng Presidential Green Chemistry Challenge năm 2002) BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài tập 6: Phân tích nguyên tắc hhx – Công ty Pháp Novasep phát triển thiết bị phản ứng cỡ micro, cho phép thực phản ứng an tồn dễ thao tác hơn, tính chọn lọc cao hơn, tạp chất nên giảm bước làm cuối dịng Cơng ty phát triển quy trình sắc ký liên tục, cho phép giảm lượng dung mơi làm tái chế tồn dung mơi kết hợp với phương pháp dung mơi có hiệu Nhờ áp dụng quy trình UCB dùng để tách chất đồng phân đối ảnh, Cơng ty tái chế 99,97% dung môi sản xuất hàng trăm thuốc năm Đối với quy trình tách quy mơ nhỏ, Novasep sử dụng hỗn hợp CO2 tái chế dung môi hữu - 20% Công nghệ phù hợp cho phịng thí nghiệm điều chế nhỏ với sản lượng từ vài gam đến vài kg, phục vụ nhu cầu phát triển hóa chất