FINAL生态危机解决方案绿色化学

*生态危机解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 深圳大学生命科学学院徐宏一、循环经济与生态工业园当今社会发展的主要矛盾 由于上世纪在核能技 术，信息技术生物技术 和先进制造技术上的 进步； 人类社会积聚了空前 强大的能力；空前巨大 的物质财富和高度繁荣 的精神文明。 追求更好的生活质量， 更健康，更安全，更 长寿面临历史上最严重的危机：资源短缺能源枯竭环境污染，自然生态恶化（冰盖、草原、湿地、生物多样性退化、荒漠化，酸雨、沙暴、赤湖、干旱、频繁、温室效应，厄尔尼诺气候反常）威胁人类生存规模空前的资源利用我国资源与能源状况矿业资源：总量居世界第五位人均产量居世界第53位2/3矿种短缺化石资源：原油储量占世界的2.43%天然气储量占世界的1.20%煤储量为世界人均的45%淡水资源：相当世界人均的1/4，居世界第110位规模巨大的能源消耗20世纪末规模 世界 中国 世界位次 石油 开采量 33.15亿吨/年 1.6亿吨/年 一次加工能力 40.2亿吨/年 2.7亿吨/年 3 煤 开采量 45.5亿吨/年 12.35亿吨/年 1严重的环境污染20世纪末我国CO2排放20多亿吨（占世界总量的14％）NOX排放1000万余吨SO2排放2000万余吨生产约3.6万种化学品，数十种属荷尔蒙毒害，或致癌畸变毒物工业固、液废弃物10亿余吨对社会可持续发展的忧虑开始于20世纪中叶50-60年代，西方实施凯恩斯政策，赤字财政刺激（以消费拉动经济增长），引发了发展的可持续性思考。1962年R.Carson发表“寂静的春天”。1968年罗马俱乐部成立，人们开始深入思考世界未来的命运。现代社会可持续发展的热力学基础 从热力学的观点看，整个人类社会是一个大的热力学封闭体系，本质上，社会发展常伴随着资源等物质和能量的消耗（∆S>0∆H<0，导致∆G<0），是一个自发过程，但不能持续发展。 而可持续发展是非自发过程（∆G>0），要将发展方式向可持续发展转化，就需要向体系引入能量和负熵。 从能量方面看，可以从太阳能和核能得到补充。 从熵的情况看，虽然物质的使用和能量的转化一般都会导致熵增，但自然生态过程、工业代谢过程是熵减的，还有所谓的信息负熵，是指我们可以通过获得信息，减少一些不确定性，从而使得我们的日常生活或整个社会变得更加有序。 由此，从热力学看，人类社会可以持续持续发展下去。生态工业工程遵循的生态观人类社会活动是地球生态进化中最为活跃的一部分，不和谐只是插曲。社会文明的可持续发展与关爱人类自然家园是可以同时作到的。坚信人类的智慧和能力，依赖科学技术的发展是可以创造出新的生产与生活模式，使社会与自然协调、和谐发展。循环经济循环经济：就是在物质的循环、再生、利用的基础上发展经济。是一种建立在资源回收和循环再利用基础上的经济发展模式。原则：资源使用的减量化、再利用、资源化再循环。基本特征：低消耗、低排放、高效率。技术基础：有赖生态工业技术的发展。生态工业体系工程开发的基本原则 产品灵巧化原则 低物耗工艺优先原则 低能耗工艺优先原则 可再生能源开发优先原则 生物技术优先开发原则 “原子节约”工艺优先原则 从“摇篮”到“坟墓”全生命周期清洁产品优先原则（清洁原料，催化剂，溶剂产品，副产品。清洁使用，清洁代谢。 区域物流，能流，信息流，资金流…集成优化原则（生态工业园区）资源的充分利用､重复利用､循环利用的原则（模式-1）通过功能修复，局部更新，进行产品直接再利用（静脉产业）轮胎（内燃机）等翻修和局部更新回收使用资源的充分利用､重复利用､循环利用的原则（模式-2）主要通过物理加工，进行资源循环利用（铁､铝等金属循环）纸张金属冶炼消费回收成型制造资源的充分利用､重复利用､循环利用的原则（模式-3）通过化学反应，进行资源循环利用（氯循环）钛矿石氯化四氯化钛精制废渣氯(Cl2)高纯TiCl4氯(Cl2)氧化TiO2钛白粉氧O2资源的充分利用､重复利用､循环利用的原则（模式-5）通过化学过程，生物过程，进行资源循环利用（碳循环）循环是通过生态工业，农业，消费的不同过程组合实现的。煤石油燃烧二氧化碳光合作用淀粉油纤维素为开车发电提供能量太阳光发酵等酒精生物质油产品灵巧化原则产品工程（ProductEng.）定义消费需求产品结构设计可行性热力学分析可行性动力学分析实验研究工程开发灵巧化学品最易合成的产品生产开发用途最佳性能用途的产品设计开发灵巧产品的生产技术区别灵巧化肥的合成我国 氮肥产量世界第一，消费量世界第一，利用率30％－35％ 磷肥产量世界第二，消费量世界第一，利用率10％－20％ 钾肥产量世界第一，消费量世界第二，利用率35％－50％主要原因：化肥分解速率与植物吸收速率不匹配后果：污染水系，污染土壤，浪费资源，能源解决方法：专用，变速，可控释放该技术也可用于灵巧农药，致导型药品制备产品工程——大粒可控缓释化肥制备环境源头治理—清洁生产工艺与绿色化学工程一、使用无毒害原料、溶剂和催化剂的绿色化学新工艺采用绿色原料（用水代替有机溶剂）代替光气（COCl2）为原料制备 异氰酸酯，碳酸二甲酸，聚碳酸酯等代替氢氰酸为原料制备　甲基丙烯酸，叔丁胺，氨基二乙酸钠，丙烯腈等采用绿色催化剂与工艺采用分子筛、固体酸为催化剂代替HF，H2SO4，H3PO5，BF3，AlCl3等污染催化剂采用绿色溶剂采用环戊烷，戊烷为发泡剂采用己烷油，碳酸二甲酯，N－甲基吡啶烷酮为萃取剂采用超临界CO2，H2O为溶剂进行合成、聚合，氧化反应或造粒、包涂环境源头治理—清洁生产工艺二、环境友好产品的生产将废弃物生物质转化为动物饲料、燃料等（获美国总统绿色化学挑战奖，TexasA&M学院Holtzappll教授）生物降解塑料,清洁燃油技术，生物柴油制备三、提高反应产品的专一性，反应的选择性和收率利用催化剂晶格氧进行烃类氧化反应，新催化剂（如钛硅分子筛）的利用等四、“原子节约”反应工艺路线的开发异丙苯氧化法生产苯酚、丙酮等五、生化合成过程*绿色化学的主要内容无毒无害原料可再生资源环境友好产品回归自然废物回收利用无毒无害催化剂无毒无害溶剂原子经济反应*“废物零排放”的“原子经济”反应BarryTrost教授：原子经济性(AtomEconomy)概念 A＋BC＋D A＋BC ％原子经济性＝100 产物废物被利用原子的原子量之和反应中所有反应物的分子式量*例：用乙烯合成环氧乙烷传统的氯醇法原子利用率只有25%。采用乙烯催化环氧化方法原子利用率达到100%，产率99%。*Boots公司的Brown方法合成布洛芬—镇静、止痛药原子经济性~40%绿色化学在医学上的发展*BHC公司新发明的绿色方法原子经济性~99%*开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无害固体酸催化剂AlCl3、HF催化剂：腐蚀设备，危害人身健康和社区安全，废水、废渣污染环境 工艺 传统工艺 绿色工艺 乙苯合成 AlCl3 ZSM-5气相法USY、液相法 异丙苯合成 AlCl3 、MCM-22液相法 长链烷基苯合成 HF 固体酸，固定床*化工生产过程中挥发性有机溶剂的代替挥发性有机溶剂对环境的危害形成光化学烟雾引起和加剧多种呼吸系统疾病，增加癌症发病率导致谷物减产、橡胶硬化等，每年造成大量损失二氟二氯甲烷等破坏地球大气中的臭氧层代替溶剂超临界二氧化碳超临界水常温离子液体两相体系反应无溶剂体系*超临界二氧化碳溶剂的优点二氧化碳在常温下是气体，无色、无味、不燃烧、化学性质稳定不会形成光化学烟雾，也不会破坏臭氧层来源丰富，价格低廉超临界二氧化碳可很好地溶解一般有机化合物*生物质资源生产超清洁燃料——生物柴油：以动植物油脂为原料，用甲醇或乙醇在催化剂作用下经脂交换制成的柴油它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。生物柴油的特点（环境友好产品）减少汽车尾气中SOx和颗粒物排放整个过程少排放CO2，减少温室效应本身无毒、无害，能自行分解回归自然具有一定的润滑性，从而延长机动车的寿命燃烧热值稍低，倾点较高，影响低温启动倾点(英文：Pourpoint.)是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度*废合成材料的“闭路循环”回收高分子材料循环示意图*废聚苯乙烯泡沫塑料回收利用聚苯乙烯（PS）是一种性能好，价格低廉的通用塑料。据统计在我国所有塑料废品中，聚苯乙烯废品大约占总量的1/3左右。聚苯乙烯广泛应用于包装、保温、防水、防震材料、快餐行业。由于聚苯乙烯泡沫塑料的一次性使用，且化学性质稳定，密度小，体积大，在自然界中既不腐烂，也不降解。是日益严重的所谓“白色污染”主要来源之一。对聚苯乙烯的循环利用的方法归纳起来大致有以下几种：①废旧聚苯乙烯的再造粒，②废旧聚苯乙烯塑料的直接利用，③废旧聚苯乙烯的改性利用，④废旧聚苯乙烯裂解回收苯乙烯及其他化工产品等。*橡胶的回收与利用废橡胶制品的产量是除废旧塑料外居第二位的废旧高分子材料，1992年世界废旧轮胎总量达644.6万吨，而我国废轮胎量仅次于美国，居世界第二。日本废轮胎的回收率已达93%（1995年），美国为55%（1994年），欧共同体各成员国为53%，我国仅为20%。废旧橡胶的回收与利用主要是直接利用和物理化学加工两大类，包括橡胶废制品的改制、制再生胶利用、制胶粉后利用、热分解回收化工原料以及燃烧回收热能等方面。物流，能流，信息流区域集成的优化原则－生态工业园区(Eco-IndustrialPark)发展现状丹麦的Kalundborg工业园区（70-90年代）美国的PCSD支持下的四个EIP示范园区(1994)（BaltimoreMarlandVirginia等地）法国的PALME 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 （1995）加拿大对现有工业园区的改造（90年代末）日本川崎零排放工业园（2001）一些发展中国家的EIP建设计划我国在太原、枣庄、衢州的实验研究生态工业园区分类 老区改造型、主导产业型、全新规划型、虚拟型生态工业园区（ECO－industrialPark）KalundborgEIP组成KalundborgEIP效果减少资源消耗： 石油：45，000吨/年 煤：15，000吨/年 水：600，000m3/年减少污染： CO2排放：175，000吨/年 SO2排放：10，000吨/年废物再利用： 炉灰：130，000吨/年 硫：4，500吨/年 石膏：90，000吨/年 氮：1，440吨/年 磷：600吨/年纯碱－有机硅－尿素耦合工艺H2ONaCl氨盐水吸收碳化Na2CO3NH3NH4Cl(副产物）Si有机硅生产CH3Cl分解炉CH3OHNH3合成尿素CO2后处理CaCl2(废物)NH3Ca(OH)2人类的未来*页眉*现代社会生活中的各种虚拟现象日常生活中经常用到的电话就是虚拟的，通过电话与朋友聊天，语音是通过电话线和电话机虚拟的。生活中存在的虚拟现象已经发展到电子邮件、网上游戏、视频聊天、视像会议、专家会诊系统、网络课程、网上银行、手机银行、电子钱包、网上商城、5D电影，并有望进一步发展到网络学校和家庭办公系统。科技可以帮助人们实现世界大同。由此可见，我们现在已经生活在了一个部分虚拟的世界之中，并且虚拟的程度在不断增加。通过对现实的虚拟，在给我们的生活带来极大便利的同时，也极大地提高了人类社会和经济生活的效率，减少了对资源的消耗和对环境的污染。从而代表着人类社会未来发展的方向触觉和气味传感器据报道，触觉和气味现在也都可以传感了，这进一步加强了我们对未来虚拟世界的认识。只要戴上一个传感手套，隔着大洋对面的人可以相互握手，这种握手的感觉和他们当面握手的真实感觉完全一样，这就是所谓的触觉传感。同样，人体的气味也可以通过特殊的装置实现远距离的传感。所有这代表着一种趋势，人类已经或即将进入到后信息时代。设备：三维立体眼镜 立体眼镜是用于3D模拟场景VR效果的观察装置，它利用液晶光阀高速切换左右眼图像原理，有有线和无线之分，可支持逐行和隔行立体显示观察，也可用无线眼镜进行多人团体VR效果观察，是目前最为流行和经济适用的VR观察设备。**设备：数据手套 数据手套是虚拟现实应用的主要交互设备，它作为一只虚拟的手或控件用于3DVR场景的模拟交互，可进行物体抓取、移动、装配、操纵、控制，有有线和无线、左手和右手之分，可用于3DVR或视景仿真软件环境中。**设备：头盔显示器头盔显示器（又称数据头盔或数字头盔）是虚拟现实应用中的3DVR图形显示与观察设备，可单独与主机相连以接受来自主机的3DVR图形信号。使用方式为头戴式，辅以空间跟踪定位器可进行VR输出效果观察，同时观察者可做空间上的自由移动，如；自由行走、旋转等，VR效果非常好，沉浸感极强，在VR效果的观察设备中，头盔显示器的沉浸感优于立体眼镜。**MetaMersion虚拟头盔能让玩家在一个虚拟的环境中体验PC游戏的快乐。在这个游戏系统中，如果想进入一个正前方房间，那就需要真的用玩家的脚向前"走"进去，而不是像传统的PC游戏是用键鼠操作；躲避游戏中的敌人也是同样道理，玩家蹲下来或者侧身走一步就可以做到，甚至可以用真实世界的障碍物做掩体；想要跃过障碍也一样，用你真正的脚向前跳一下就行，真的是太真实了。设备：三维空间交互球 三维空间交互球是虚拟现实应用中的另一重要的交互设备，用于六个自由度VR场景的模拟交互，可从不同的角度和方位对三维物体观察、浏览、操纵；也可作为3DMouse来使用；并可与数据手套或立体眼镜结合使用，作为跟踪定位器。**设备：位置跟踪器 三维空间跟踪定位器是VR系统中用于空间跟踪定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等，使参与者在空间上能够自由移动、旋转，不局限于固定的空间位置，操作更加灵活、自如、随意。产品有六个自由度和三个自由度之分。**设备：力反馈器 力反馈器是VR研究中的一种重要的设备，该设备能使参与者实现虚拟环境中除视觉、听觉之外的第三感觉——触觉和力感，进一步增强虚拟环境的交互性，从而真正体会到虚拟世界中的交互真实感，该设备广泛应用于虚拟医疗、虚拟装配等诸多领域。 触觉反馈分为：接触反馈和力反馈。**设备：三维显示器 这种三维显示器并不需要使用者在头部佩戴任何特制眼镜之类的装备，而是应用当前的计算机的计算能力回放或实时渲染显示三维影像。**http://news.newhua.com/news1/xianshiqi/2008/324/08324143548AH375IA3KFKJA25J6EHH2HECK52AFBAA979G865CFEA41.html人类未来的虚拟世界 对未来的预测从来都是困难的，没有人能给出人类在后信息时代以及在未来虚拟世界里生活的具体和明晰的描述。 根据当今信息时代具有的特征和未来发展的趋势，我们可以在某些方面做大致和粗略的预测人类未来的虚拟世界人类将可能用机器人替身实现太空旅行儿童可能是在完全虚拟的世界中成长。在未来的虚拟世界中，儿童的成长，包括接受教育的方式当然也都是完全虚拟的。头盔及传感器可能会成为人体不可分离的器官。在未来的虚拟世界里，头盔和传感器就像是人体的器官一样，你需要整天戴着它们，甚至一刻都离不开它们。人们生活在头盔和传感器的虚拟世界里，包括工作和旅行。我们现代生活的社会可能会被称为所谓的“原始社会”，什么事情都需要亲历亲为，就像我们今天想象远古的原始社会一样。一方面，这说明人类实现未来的虚拟世界也许还需要一段相当长的时间另一方面，也显示出未来虚拟世界的生活方式与人类现代生活方式的巨大差距。科技的发展是没有止境的，在这以后，科技继续发展的结果是将可能会导致更新一轮的虚拟世界。结论 当代人类社会需遵循生态工业工程和循环经济实现可持续发展； 人类社会最终通过虚拟现实达到对自然资源的最低消耗和最小的环境污染，人类永续生存和发展。促进生态文明，建设美丽中国美丽世界*页眉*******MetaMersion虚拟头盔能让玩家在一个虚拟的环境中体验PC游戏的快乐。在这个游戏系统中，如果想进入一个正前方房间，那就需要真的用玩家的脚向前"走"进去，而不是像传统的PC游戏是用键鼠操作；躲避游戏中的敌人也是同样道理，玩家蹲下来或者侧身走一步就可以做到，甚至可以用真实世界的障碍物做掩体；想要跃过障碍也一样，用你真正的脚向前跳一下就行，真的是太真实了。********http://news.newhua.com/news1/xianshiqi/2008/324/08324143548AH375IA3KFKJA25J6EHH2HECK52AFBAA979G865CFEA41.html