2022年环境材料学复习重点 .pdf

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1、学习必备欢迎下载环境材料学复习重点一、名词解释（6 个）1、 环境材料 ：是指在加工、 制造、使用和再生过程中具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料。2、 材料环境负荷值：指对某一具体材料在其生产过程中耗用的资源和能源的多少，以及其向环境排放的废弃物（气态、固态和液态之和）多少的综合值。3、 材料的生命周期：是指从原料采集和处理、材料制造、产品制造、运输、销售、使用、再循环、直至最终处理和废弃等环节组成的生命链。4、 生命周期评价（LCA ） ：是对材料和产品进行环境表现分析的一种重要方法。具体是通过确定和量化与评估对象相关的能源消耗、物质消耗和废弃物排放，来评估某一产品、过程或事件的环

2、境负荷。5、 酸雨 ：大气中二氧化硫和一氧化氮在强光照射下进行光化学作用，并和水汽结合而形成硫酸和硝酸，使得雨雪pH 下降，一般将pH 小于 5.6 的雨称为酸雨。6、 再生资源 ：在社会的生产、 流通、 消费过程中产生的不再具有使用价值而以各种形式储存，但可以通过不同的加工途径而使其重新获得使用价值的各种物料的总称。7、 循环经济 ：是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。8、 腐植酸 ：是动、植物遗骸， 主要是植物遗骸经过微生物的分解和转化，以及地球化学的一系列过程

3、形成和积累起来的一类有机物质，广泛存在于风化煤、泥炭和褐煤中。9、 避害技术 ：将有害物留在生产过程内部处理，将有害物在进入环境之前转化为无害物，在排放到环境以前进行消化，避免污染环境生态加工技术。10、 材料生产的资源效率：某一生产过程中所产出的所有产品占所投入原料总量的百分比。11、 固体废弃物 ：指人类在生产、 加工、流通、消费以及生活等过程中提取目的组分之后而被丢弃的固体泥浆状的物质。12、 复合材料 ：由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。13、 吸附材料 ：具有多孔结构和巨大的比表面积的材料，常见有活性炭，活性炭纤维，沸石分子筛，活性氧化铝等。14、 PM2.5 ：

4、指大气中直径小于或等于2.5 微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。二、填空题（ 4 个）1、 全球面临的五大环境问题包括温室效应、臭氧层破坏、有毒物质污染、酸雨、 生态环境破坏。2、 可降解塑料的三种类型：光降解型、生物降解型、光生物降解型。3、 环境材料的生态设计目标考虑的要素包括：先进性、协调性、舒适性。4、 我国“十二五”提出的环保四项约束性减排指标分别是：SO2、NOx 、COD、NH4-N。5、 生态加工技术包括：再循环利用技术、避害技术、控制技术、补救修复技术。6、 材料资源的系统物质流包括：自然物质流、经济物质流、废弃物质流。7、 清洁生产的内容：1）能源2）生产过程3）产品。8、

5、 膜材料按照孔径大小分为三种：微滤、超滤、纳滤。三、简答题（ 3 个）1、简述一次能源与二次能源及其区别。答：能源是指能提供能量的自然资源，它可以为人类提供所需要的电能、热能、机械能、光能、 声能等。能源按照形成条件以二类：一类是在自然界现存在，可以用一定技术开发取得，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学习必备欢迎下载未加工改变其性质和转换的能源，称为一次能源。如原煤、原油、天然气、水能、太阳能、风能、生物质能等；由一次能源经过加工、转换成另一种形式的能源，称之为二次能源。如电力、石油制品、焦炭、人工煤气、甲醇、乙醇

6、等。一次能源转换成二次能源时，总会有转换损失，但二次能源比一次能源有较高的终端利用效率。如：原油加工成汽油、煤油、柴油等各种石油制品。2、简述清洁生产及其主要途径。答：清洁生产是指既满足人们的需要又合理使用自然资源和能源，并保护环境的实用生产方法和措施， 其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、 资源化和无害化， 或消灭于生产过程之中。清洁生产是一种新的创造性的思想。其主要途径包括：不断改进设计；使用清洁的能源和原料；采用先进的工艺技术与设备；改善管理；综合利用； 从源头削减污染，提高资源利用效率；减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放。清洁生产是

7、实施可持续发展的重要手段。3、简述自然界中N 循环主要过程。答：氮循环 (Nitrogen Cycle) 是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。自然界N 素主要过程：1)自然界氮元素以分子态（ N2） 、无机结合氮 和有机结合氮 三种形式存在；2)大气中 N2只有被豆科植物根瘤菌和某些蓝绿藻转变为硝态氮（硝酸盐）；3)植物从土壤中吸收无机态的铵态氮（铵盐）和硝态氮（硝酸盐），用来合成氨基酸，再进一步合成各种蛋白质；4)动物则只能直接或间接利用植物合成的有机氮（蛋白质），经分解为氨基酸后再合成自身的蛋白质。 在动物的代谢过程中， 一部分蛋白质被分解为氨、尿酸和尿素

8、等排出体外，最终进入土壤；5)动植物的残体中的有机氮则被微生物转化为无机氮（氨态氮和硝态氮），从而完成生态系统的氮循环。4、二氧化硫和氮氧化合物是引起大气污染的主要污染物，简述脱硫和脱硝的主要方法。脱硫产品在环境改良中有何用途？答：烟气脱硫是一个化工过程，是利用碱性脱硫吸收剂吸收SO2，先反应形成亚硫酸盐，再加上氧氧化成为稳定的硫酸盐，然后将硫酸盐加工为所需产品。烟气脱硫分：钙法（以石灰石/石灰 -石膏为主）；氨法（氨或者碳铵） 、镁法（氧化镁） 、钠法（碳酸钠、氢氧化钠）等。如，钙法是在吸收塔内吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的氢氧化钙以及鼓入的空气发生化学反应，最终反应产物

9、为石膏，主要成分为含水硫酸钙，可以用作盐碱地的土壤改良剂。国内外烟气脱硝方法百余种，使用10 多种，包括湿法脱硝和干法脱硝。选择性催化还原法（SCR）是目前主要方法。5、环境材料的生态设计的四种方法及其主要内容。答：目前环境材料的生态设计有4 种方法：1)系统设计 ， 主要设计思想是整体性、综合性和最优化。 特点是采用物料和功能循环思想，扩大产品寿命周期，提高资源效率，减少废弃物数量及处理成本。2)模块化设计 ，对一定范围内的不同功能、性能、规格的产品进行分析，设计出一系列功能模块，再组装成不同产品。特点体现在拆卸技术和回收技术等方面。应用于汽车、家电、计算机、复印机工业机器行业；3)长寿命设

10、计 ，产品寿命越长， 其环境负担性越小。长寿命设计目前在工业产品设计中较流行，如陶瓷设计。4)再生设计 ，就是把材料的使用性能与保护环境充分结合，使材料的服务性能和环境性能相协调，如聚合高分子材料设计。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学习必备欢迎下载6、简要说明LCA 的基本框架和要素。1)目的与范围确定：确定应用目标，研究深度，研究范围，调查研究方法，要调查清单分析项目，数据类型，数据质量要求。2)清单分析 ：分析任务（收集数据，数据处理，制出清单分析表），清单分配原则。3)影响评估 ：定性影响评估方法，定量影响

11、评估方法。4)结果讨论 ： LCA 采用方法是否符合ISO1404 标准，采用方法在科学和技术上是否合理，采用的数据是否适宜和合理，结构讨论是否反映了原定的限制范围和研究目标，研究报告是否明晰和前后一致。7、目前生态设计的主要四种方法包括哪些内容？1)系统设计 ： 要求设计人员在产品开发设计过程中要有系统观点，充分掌握设计的全盘性、相互联系及制约的细节。其特点是采用物料和功能循环的思想，扩大了产品的寿命周期，有利于维护生态系统平衡，提高资源效率，减少废弃物数量及处理成本。2)模块化设计 ：指对一定范围内的不同功能、不同性能、 不同规格的产品进行分析，划分并设计出一系列功能模块。通过模块的选择和

12、组合可以组装成不同产品。模块化设计也有利于产品使用后的拆卸，继续利用一些可用的模块。目前模块化设计已广泛应用于汽车、家电、计算机、复印机以及许多工业机器行业。3)长寿命设计 ：目前在工业产品设计中比较流行。特别是对一些影响到人身安全的产品，长寿命设计更是首选的设计原则，以确保产品能够长周期安全地使用。4)再生设计 ：强调对材料的环境问题从材料产品寿命全程，即“从摇篮到坟墓”角度加以综合考虑；从采矿到材料冶炼、加工、使用、废弃，一直到再生利用等诸环节，使材料的服务性能和环境性能相协调。8、简要说明高分子保水材料的作用原理。答：保水剂是利用强吸水性树脂制成的一种具有超高吸水保水能力的高分子聚合物，

13、它能迅速吸收比自己重数百倍甚至上千倍的纯水，而且具有重复吸水能力，吸水后可缓慢释放水分，被作物利用；其作用原理：1)保水剂自身吸水、保水和释水原理。它主要与保水剂的基本特征包括物理、化学结构，吸水保水特征等有关。2)保水剂的改土保水原理。增加土壤团聚体改善土壤结构；提高土壤的吸水能力，增加土壤含水量；增加土壤保持水分能力，降低土壤水分蒸发量和水分渗透速度。3)保水剂对化肥和农药等农化材料的效应原理。 保水剂表面分子有吸附，离子交换作用，肥料和农药中的铵离子等官能团在保水剂上发生离子交换和络合作用，以“包裹” 方式把土壤中离子包裹起来，减少肥效药效流失。4)保水剂对植物调节效应原理。主要基于保水

14、剂对土壤和植物两方面的效应，对植物的效应主要与保水剂的应用方法有关。四、论述题（2 个）1、 利用风化褐煤等劣质煤炭资源，以及煤炭加工、利用过程中粉煤灰等废弃物，经过加工可作为环境改善和治理中的功能材料，请举例说明其应用的原理及其应用效果。（内容广泛，可以对风化煤利用，泥炭利用，粉煤灰利用，煤矸石利用等方面，通过原理介绍和应用实际距离，说明会，根据考生答题思路深度实际评分。）答：1)风化煤利用：出露于地表或埋藏于浅部的煤层，风化作用后，其化学和物理性质都发生了极为明显的改变，这一部分煤层的煤称为风化煤. 腐植酸含量较高的风化煤是一种宝贵的自然资源，可用来提取和加工成各种腐植酸产品。精选学习资料

15、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习必备欢迎下载2)泥炭利用：泥炭是一种经过几千年所形成的天然沼泽地产物（又称为草炭或是泥煤），是煤化程度最低的煤，同时也是煤最原始的状态，无菌、无毒、无污染，通气性能好，质轻、持水、保肥、有利于微生物活动，增强生物性能，营养丰富，既是栽培基质，又是良好的土壤调解剂，并含有很高的有机质，腐殖酸及营养成份。泥炭被广泛应用于农业、园艺、建筑工业、医药等各个领域。3)粉煤灰利用： 粉煤灰， 是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物 , 在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥

16、和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土的修饰性. 4)煤矸石利用： 煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。回收煤炭和黄铁矿：通过简易工艺，从煤矸石中洗选出好煤，通过筛选从中选出劣质煤，同时拣出黄铁矿。用于发电：主要用洗中煤和洗矸混烧发电。制造建筑材料：代替粘土作为制砖原料，可以少挖良田。烧砖时，利用煤矸石本身的可燃物，可以节约煤炭。2、 论述清洁生产内容、实现清洁生产的主要途径及清洁生产的评价内容？答： (1)、清

17、洁生产内容：包括能源、生产过程和产品的清洁生产。1)能源：节约能源，实现节能措施；新能源开发；利用可再生能源和清洁能源。2)生产过程：使用无毒无害原材料；节约原材料， 尽量使用再生资源；开发新材料，提高材料使用寿命；使中间产品无毒、无害；先进可靠的操作和控制；采用先进生产工艺流程；建立先进和完善的生产管理；减少生产中的各种危害因素。3)产品：物料循环利用和现场回收利用；少用稀缺和有害原材料的产品；合理的使用功能；提高材料可回收率，易回收，易处理，易降解；产品在使用过程中以及使用后不会危害人类健康和生态环境。(2)、实现清洁生产的主要途径：资源的综合利用；改革工艺和设备；组织厂内的物料循环； 改

18、进操作和加强管理；革新产品体系；采取必要的末端治理；组织区域范围内的清洁生产。(3)、清洁生产的评价内容：生产工艺与装备要求；资源能源利用指标；产品指标；污染物产生指标；废物回收利用指标；环境管理要求。3、 举例说明环境材料在退化环境或污染环境治理中的应用及其发展的趋势。（高分子环境材料，沸石、腐植酸、泥碳等。根据考生答题思路深度实际评分。）答： 高分子材料 ：一、高分子材料可为人类提供清洁和可再生能源人们制造了很多装置对太阳能直接加以利用， 关键设备就是集热器。集热器的透明光照材料、隔热材料和外壳都可以用高分子材料来制备。 高分子材料是城市固体废料中所含能量最高的一类材料，通过焚烧， 将释放

19、的热能加以有效利用可达到能量回收的目的。二、高分子材料可用于废气和污水处理高分子絮凝剂和高分子膜材料，如离子交换膜、微孔滤膜等已在城市污水处理中发挥了重要作用。高分子气体分离膜则能分离回收化工厂废气中的有机物。沸石 ：一、去除水中氨氮：沸石对氨氮进行离子交换。二、去除水中有机物：去除水中溶解状分子物质时，吸附起主要作用；去除水中离子状污染物时，离子交换和吸附两种行为共同作用，以离子交换为主。三、去除水中重金属离子：沸石吸附重金属离子。四、去除水中的氟和磷。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习必备欢迎下载4、 根据你

20、对可持续发展的理解，考虑如何实现非金属材料、高分子材料和无机矿物材料（选一种）的可持续发展，并提出集中可具体实施的技术措施。答：高分子材料的可持续发展：高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、 塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。高分子废弃物的传统处理方法是焚烧和填埋，其对环境的危害较大。随着自然资源与能源资源的匮乏废弃，高分子材料的循环利用越来越受到人们的重视，集中可具体实施的技术措施如下：一、废旧塑料的回收、利用和处理：1)原料化制造各种再生制品，如一般的塑料包装材料。2)燃料化废旧塑料是热量值很高的材料，用其制造燃料很有价值。对于那些难以清洗、分选处理、无法回

21、收利用的混杂废旧塑料，可以在焚烧炉中焚烧，回收其散发的热能；可以制成固体燃料；可以先液化油类，再制成液体燃料。二、加强对废弃高分子材料的立法，贯彻落实可持续发展三、强调对高分子材料使用方法的宣传和对高分子材料的分类管理5、 谈谈我国煤炭生产和加工、应用过程中的环境问题，以及环境材料开发和应用前景。答：煤炭是我国能源的主要来源，近年我国年生产煤炭在25 亿吨左右。在煤炭的开采和转化过程中，环境污染问题日益突出，成为环境科学和环境工程研究的重点之一。一、我国煤炭生产和加工、应用过程中的环境问题1煤炭开采有露天开采和井下开采等类型，煤炭开采过程中主要环境污染问题包括：土地破坏、土地塌陷、地下水破坏、

22、植被破坏、瓦斯爆炸等。1)导致土地资源破坏及生态环境恶化问题。煤炭露天开采剥离排土，井工开采地表沉陷、裂缝，都将破坏土地资源和植物资源，影响土地耕作和植被生长，改变地貌并引发景观生态变化。开采沉陷造成我国东部平原矿区土地大面积水受淹或盐渍化，西部矿区水土流失和土地荒漠化加剧；采煤塌陷还会引起山地、丘陵发生山体滑落或泥石流，并危及地面建筑物、水体及交通线路安全。2)破坏地下水资源，加剧缺水和矿井水污染问题。我国缺水且水资源分布极不平衡。如干旱缺水的黄土高原地区，包括神府煤田和大同煤田等，是我国煤炭开采的重点地区，也是我国贫水地区。地下开采破坏地下水系使干旱加剧。一些矿井水为高浊度、高铁锰、高盐度

23、废水，危害河流、土壤和植被等。3)导致废气排放，危害大气环境问题。煤炭开采形成废气主要是矿井瓦斯和地面矸石山自燃施放SO2 等气体。矿井瓦斯主要成分是甲烷，其温室效应为CO2 的 21 倍；管理不当造成的瓦斯爆炸和人员伤亡事故还没有得到有效治理。2煤炭利用过程中主要环境问题：SO2， NOx 和 CO2 排放，粉煤灰和烟尘， 有害废水等。煤炭燃烧利用中产生SO2 和 NOx，引发大气污染和酸雨危害。我国85%煤炭是直接燃烧使用，包括火力发电、工业锅炉、民用取暖和家庭炉灶等。此外，燃煤向大气中排放大量烟尘，也是我国大气污染的重点问题。3煤炭生产、加工和利用中的环境废弃物，经过加工处理，可以作为环

24、境材料加以利用。（可以从粉煤灰、脱硫石膏等利用在盐碱地改良、建筑材料等方面的利用加以论述）二、环境材料的开发与应用前景1材料的环境性能将成为21 世纪新材料的一个基本性能，各种环境材料及绿色产品的开发将成为材料产业发展的一个主导方向；2环境治理材料仍是环境工程材料的主要研究内容，更高的性能、 更长的寿命以及更低的成本成为新型环境治理材料必须具备的性质，环境修复替代材料和废弃物的再资源化研究也将成为环境工程材料产业的另一大热门；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习必备欢迎下载3大力推广环境友好型的材料设计和制备工艺，开发环境友好型的新材料及绿色材料制品4功能化、智能化的环境功能材料在技术进步的带动下正渐渐走下“高端”的神坛，更好的耐久性能和经济性能将成为环境功能材料研究的主攻方向。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页