第九章 环境材料精选文档.ppt

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1、第九章环境材料本讲稿第一页，共六十四页9.1 9.1 概概 述述 可持续发展20世纪90年代初，国际上提出了环境材料（环境材料（ecomaterials）定义：定义：指同时同时具有满意的使用性能使用性能和优良的环境协调性环境协调性，或者能改改善环境善环境的材料。其中的“环境协调性”是指对资源和能源的消耗小，对环境的污染少。本讲稿第二页，共六十四页材料大气水土壤/土地纸、纸浆排放含SO2、NOx、CH4、CO2、CO、硫化氢、硫醇、氯化物、二恶英的废气（1）水资源消耗；（2）排放悬浮性固体物、有机物、有机氯、二恶英水 泥、玻璃、陶瓷排放含砷、钒、铅、铬、硅、碱、氟化物的粉尘及NOx、CO2、SO

2、2、CO等废气排放含油、重金属离子的废水（1）矿物资源及土地消耗；（2）排放固体废弃物金 属 及 矿物开采排放各种粉尘及有害气体排放含金属离子及有毒化学品的废水（1）矿物资源及土地消耗；（2）土地退化钢铁（1）排放含铅、砷、镉、铬、铜、汞、镍、硒、锌的粉尘，以及含有机物、酸雾、H2S、HCl的废气；（2）紫外线辐射（1）水资源消耗；（2）排放含无机物、有机物、油、悬浮性固体物、金属离子的废水（1）矿物资源及土地消耗；（2）排放固体废弃物有色金属排放含铝、砷、镉、铜、锌、汞、镍、铅、镁、锰、炭黑、气溶胶、SiO2的粉尘，以及含SO2、NOx、CO、H2S、氯化物、氟化物、有机物的废气排放含重金属

3、离子及有害化学品的废水（1）排放固体废弃物；（2）土地退化本讲稿第三页，共六十四页研究内容：研究内容：A 理论研究理论研究：1.对材料的环境性能的评价环境性能的评价。生命周期评估（生命周期评估（lifecycleassessment,LCA）：）：采用数理方法和实验量化方法，评价某种过程、产品和事件的资源资源、能源消耗能源消耗，废物排放废物排放等环境影响，并寻求改善的可能。2.材料的可持续发展理论。资源的使用效率、生态设计理论。3.材料流理论和生态加工、清洁生产理论、再循环、降解、废物处理理论。本讲稿第四页，共六十四页B实用研究实用研究：1.环境协调材料，传统材料的环境材料化。从人本的角度强调

4、材料与环境的兼容与协调，开发天然材料、绿色包装材料和绿色建筑材料等。2.环境净化和修复材料。指各种积极地防止污染的材料，如分离、吸附、转化污染物的材料。3.降解材料，指通过自身的分解减小对环境的污染。本讲稿第五页，共六十四页9.2 9.2 材料的环境协调性评价材料的环境协调性评价1.能源评价法能源评价法。由于过于片面，基本上已被淘汰淘汰；2.环境影响因子评价法环境影响因子评价法。考虑了多种影响因素，是能源评价法的进步；3.环境负荷单位法环境负荷单位法。采用一种综合的无量纲的数表示材料的环境影响，在欧美欧美较为普遍；4.生态指数生态指数，根据污染物来评价对象；5.生态因子法生态因子法，特点是研究

5、材料单位性能单位性能所带来的环境负担；6.生命周期评估生命周期评估，采用数理方法和实验量化方法，评价某种过程、产品和事件的资源资源、能源消耗能源消耗，废物排放废物排放等环境影响，并寻求改善的可能。是目前流行的高度综合方法高度综合方法，被称为“从摇篮到坟墓从摇篮到坟墓”的评价方法。本讲稿第六页，共六十四页生命周期评估生命周期评估的流程的流程的流程的流程（1）目标和范围的确定LCA的准备阶段准备阶段，也是最重要的环节最重要的环节。目标目标：界定评价对象、实施LCA评价的原因和评价结果的输出方式；范围范围：功能单元的定义、评价边界定义、系统输入与输出分配方法、评价模型及其解释方法、资料要求、审核方法

6、、评价报告的类型和格式等。本讲稿第七页，共六十四页（2）编目分析根据评价的目标和范围，对资料收集和分类整根据评价的目标和范围，对资料收集和分类整理的过程。理的过程。（3）环境影响评价 在编目分析的基础上，研究材料的各种污染对在编目分析的基础上，研究材料的各种污染对环境的环境的量化量化影响。有影响。有4个基本步骤：个基本步骤：分类、表征、归一分类、表征、归一化和评价化和评价。（4）评价结果的解释进行综合阐述和分析，最终给出评价的结果和建议。进行综合阐述和分析，最终给出评价的结果和建议。本讲稿第八页，共六十四页分类分类：将编目条款与环境损害种类相联系并分组排列的过程。表征表征：对比分析和量化的过程

7、。归一化处理归一化处理：根据各种环境影响不同的计量单位，采用加权或分级的方法处理资料，以简化评价过程，使评价结果一目了然。评价评价：比较和量化不同种类的环境损害，最后给出定量的环境影响结果。本讲稿第九页，共六十四页建立环境性能数据库基本原则是通用性、可比性、服务性和预测性。本讲稿第十页，共六十四页LCALCA实例实例实例实例纸杯与塑料杯的竞赛纸杯与塑料杯的竞赛纸杯与塑料杯的竞赛纸杯与塑料杯的竞赛1991年2月，美国科学杂志上刊登了一份纸杯和塑料杯的LCA评估报告（表9-2）。作者认为，塑塑料料杯杯造造成成的的环环境境污污染染相相对对要要小小一一些些。而报告受到他人的质疑。本例说明LCA的结论不

8、是固定不变的，有很强的时时间间性性和和地地域域性性，更增加了它的复杂程度复杂程度。P146本讲稿第十一页，共六十四页 LCALCALCALCA的局限性的局限性应用范围上很少考虑对象主要功能及其相关效益；主要功能及其相关效益；评价范围上的定义定义也往往使结果产生一定误差；评估方法上既包括客观成分，也包括主观成分主观成分。本讲稿第十二页，共六十四页9.3 9.3 传统材料的环境材料化传统材料的环境材料化9.3.1 9.3.1 金属的环境材料化金属的环境材料化思路：思路：l尽量少采用或者不采用稀缺的、环境负荷大的元素，多采用储量丰富、易于获得的元素储量丰富、易于获得的元素；l尽量采用同同种种元元素素

9、或者简简单单元元素素组合制造材料。例如用钢纤维增强铁基超细粉形成FeFe粉末冶金材料。本讲稿第十三页，共六十四页目前金属的环境材料化主要是针对金金属属的的加加工工过过程程，如熔融还原炼铁技术、喷射成形等。近尺寸加工技术 直接制取接近零件形状的坯体生产流程大大缩短、更加紧凑大幅度节约能源，降低环境负担，生产成本比粉末冶金法降低40以上 本讲稿第十四页，共六十四页20世纪中期提出了“零排放，零废弃零排放，零废弃”，实现封闭式生产封闭式生产的目标。例如，高速钢中含有17左右的贵重金属，因此研究开发了钢屑、氧化皮和磨屑废料等难以利用形式的循环再生技术。注意对金属加工时的各种固态废弃物固态废弃物的研究。

10、例如，利用尾矿（我国超过50亿吨）可以制造建材、化肥和铺路，钢渣和高炉渣同样也可以制造各种建材。本讲稿第十五页，共六十四页9.3.29.3.29.3.29.3.2无机非金属材料的环境材料化无机非金属材料的环境材料化无机非金属材料的环境材料化无机非金属材料的环境材料化问题：问题：l陶瓷工艺中往往达到1400以上的高温（碳石墨化的温度更是超过了2500），能耗惊人。l无机非金属材料废弃物很难分解，难以处理，也很难循环利用。l在无机非金属材料生产中大量有毒有害添加剂和废水、废气、粉尘的排放也不容忽视。本讲稿第十六页，共六十四页开发低能耗、少污染的制备加工技术开发低能耗、少污染的制备加工技术l免烧和低

11、温固化技术免烧和低温固化技术（水热热压、反应硬化型免烧陶瓷、电沉积陶瓷膜）l快速烧结快速烧结（微波烧结、爆炸烧结）l反应烧结反应烧结（反应烧结、自蔓延烧结）l近尺寸成型、可切削技术近尺寸成型、可切削技术本讲稿第十七页，共六十四页（1）水热热压19世纪中叶由法国地质学家首先提出；当时旨在模拟和研究天然矿物形成规律，后来发展成为合成人工晶体的一种方法；在水热反应的同时施加机械压力；在水热条件下，水可作为一种化学组分参与反应。水既是溶剂又是矿化剂，同时还可作为压力传递介质，可以使无机非金属材料在低温（300）发生固结和致密化，具有低能耗、无污染的特点。本讲稿第十八页，共六十四页（2 2）陶瓷可切削技

12、术一般陶瓷很难切削，少数可切削陶瓷力学性能较差。一般陶瓷很难切削，少数可切削陶瓷力学性能较差。最近，日本大阪大学新原皓一教授，通过巧妙的微微观观结结构构设计设计，能够将优良的力学性能和可切削性统一起来。将纳米h-BN颗粒分散在Si3N4基体中而制备。由于六方BN易于解解理理，再加上良好的分散性，因此可对该材料进行切削加工；又由于是纳纳米米级级的BN，解理仅发生于局域，远小于临界裂纹尺寸，使材料能够保持较高的强度，该材料弯曲强度大于1100MPa。本讲稿第十九页，共六十四页本讲稿第二十页，共六十四页微晶玻璃陶瓷又称可加工陶瓷，是以合成云母为主晶相的云母微晶玻璃，是一种可以机加工的陶瓷材料。微晶玻

13、璃陶瓷加工性能类似于铸铁，它能加工成各种形状复杂、精度要求高的产品。微晶玻璃陶瓷虽系脆硬材料，但只要合理地确定加工工艺路线及装夹方式，注意加工方法，准确地选择切削量，在一般设备上公差等级可控制在IT7级，光洁度达到0.5微米，加工精度控制在0.005毫米。如加工设备优良，操作工技术熟练，则精度可达级。本讲稿第二十一页，共六十四页9.3.3 9.3.3 高分子材料的环境材料化高分子材料的环境材料化高分子材料的环境材料化高分子材料的环境材料化主要是零排放技术、再生循环技术、可降解化和天然化零排放技术、再生循环技术、可降解化和天然化共混再生循环利用实例：包装材料、一次性餐具等塑料制品，使用过程十分短

14、暂，废弃时材料性能没有严重破坏，因此可与其它塑料一起混合利用。如废塑料纤维化、木材化、土工制品化等。共混再生利用技术简便易行，几乎适用于任何一种废旧高分子材料。本讲稿第二十二页，共六十四页 在难以分离的PE（聚乙烯）与其它聚烯烃的混杂塑料中添加30的PET或PS，挤出拉成直径为10m的“纤维”，废塑料纤维化；将五颜六色的混杂废塑料粉碎成小颗粒后直接成型再生制品，或添加锯木粉后挤压成耐湿耐腐的“塑料木材”，或添加废纸混合后制成“复合木材”，或与其它材料混合制成地板等，废塑料木材化；用废塑料PP或HDPE制备防止滑坡塌方的土工隔栅，用废塑料PP制备土筋，用废PVC或LDPE制造防漏或保水的土工膜，

15、用废PVC加工成治理铁路基床翻浆冒泥的排水板，用废PVC和LDPE农膜加工软质地板，废塑料土工制品化。本讲稿第二十三页，共六十四页研制出可循环利用和再塑形的新塑料研制出可循环利用和再塑形的新塑料目前的塑料制品，要被加热到200摄氏度或是更高温度时才能够充分软化，以进行再塑形。消耗大量能源、环境污染，且破坏塑料的聚合体链，降低塑料的强度，使其不能进行循环再利用。据新一期自然杂志报道，麻省理工学院的安妮梅斯等人在硬度较大的聚苯乙烯和另一种比较柔软的塑料的混合物中找到了一种新型塑料，在室温及标准制造压力下可进行循环利用和再塑形，可以重复利用达10次，其韧性强度始终保持不变。解决“白色污染”。本讲稿第

16、二十四页，共六十四页本讲稿第二十五页，共六十四页本讲稿第二十六页，共六十四页废弃物从限制到再利用废弃物从限制到再利用韩国循环经济大兴其道韩国循环经济大兴其道早在1992年，韩国便开始实施“废弃物预付金制度”，即生产单位依据其产品出库数量，按比例向政府预付一定数量的资金，根据其最终废弃资源的情况，再返回部分预付资金。从2002年起，韩国将“废弃物预付金制度”改为“废弃物再利用责任制”，即从限制废弃改为再利用。“废弃物再利用责任制”规定，废旧的家用电器、轮胎、润滑油、日光灯、电池、纸袋、塑料包装材料、金属罐头盒、玻璃瓶等18种材料须由生产单位负责回收和循环利用。回收处理废弃物的合作社有11家，遍布

17、全国各地。同时，韩国还成立了一家名为“资源再生公社”的公营企业，专门负责管理和监督“废弃物再利用责任制”的实施。企业违反“废弃物再利用责任制”，将被课以最高100万韩元的罚款。本讲稿第二十七页，共六十四页9.4 9.4 天然材料的加工和应用天然材料的加工和应用9.4.1 9.4.1 木材木材木材具有优异的环境特性。良好的可再生性能可一定程度地解决资源匮乏的问题，强大的固碳作用可以缓解温室效应，天然的调湿性能有利于人体的健康和物品的保存。同时，宜人的视觉、触觉特性也是木材的优势。本讲稿第二十八页，共六十四页为了克服木材易易腐腐烂烂、易易变变形形、易易着着火火、强强度度低低的缺点，发展了对木材的改

18、性技术和深加工技术，例如浸渍、塑化、压缩、层叠，乃至近年来出现的等离子表面处理、木材陶瓷化等离子表面处理、木材陶瓷化等。本讲稿第二十九页，共六十四页日本学者将木材浸渍酚醛树脂后，通过高温炭化得到被称为木材陶瓷(woodceramics)的产品，这种产品具有优良的物理，电学，热学性能，可以用于电子，航空航天领域；德国研究人员将木材炭化，然后溶于熔融含硅化物中，得到碳化硅陶瓷，用作生物医学材料，航空航天材料；美国研究人员将木材浸入四乙醛硅氧烷中，得到木材陶瓷化合物，主要用于建筑和室内装修材料。国内学者利用正硅酸乙脂采用溶胶-凝胶方法开展了木材陶瓷化方面的研究。利用仿生原理，采用化合物络合及晶体原位

19、生长的方法，将无机物质引入到木材内部，靠提高细胞填充率达到增强的目的；完全保留了天然木材所具有的优美的木质纹络和质感。本讲稿第三十页，共六十四页9.4.2 9.4.2 甲壳素甲壳素甲壳素甲壳素甲壳素（chitin）广泛存在于虾蟹等甲壳动物的甲壳中，年生物合成量高达100亿吨，是用之不完的全新生物资源。它的环环境特性十分良好境特性十分良好，近年来引起了人们的广泛关注，甚至专门针对它召开了好几次国际会议好几次国际会议。甲壳素和壳聚糖（甲壳素制品）有广泛的用途。在生物医学领域，被用来生产可吸收的手术缝合线、人造皮肤、药用微胶囊、人造骨、人工透析膜、隐形眼睛等。本讲稿第三十一页，共六十四页甲壳素有抗菌

20、效果。甲壳素本身带正电，而细菌的细胞膜带负电，当细菌接触到甲壳素抗菌衣，因为正负相吸，甲壳素会对细菌产生穿刺效果，扯破细菌的细胞膜，导致细菌死亡，所以说甲壳素可以抑制细菌生长。从1997年开始，舟山海山生化制品有限公司从中国纺织大学引进甲壳素纤维生产技术专利，生产甲壳素纤维，试制成功甲壳素纤维与其它各种纤维混纺制成的保健T恤、衬衣、内衣、袜子、床上用品等各种混纺制品，本讲稿第三十二页，共六十四页9.5 9.5 绿色包装材料绿色包装材料9.5.1 设计原则（1）减量化材料（2）可复用材料（3）可降解材料（4）无毒害材料本讲稿第三十三页，共六十四页9.5.2 9.5.2 典型绿色包装材料典型绿色包

21、装材料（1）天然生物包装材料如木材、竹材、纸、芦苇、麦秸、淀粉和甲壳素等。特别是甲壳素甲壳素，来源广泛，加工制备的包装材料具有良好的保护性、透气性、美观性、安全性、稳定性和可降解性，得到了广泛的应用。（2）可食性包装材料 一般是用人体可可消消化化吸吸收收的蛋白质、淀粉、多糖、植物纤维等原料制成食品和药品的内膜内膜，得到了广泛的应用。本讲稿第三十四页，共六十四页（3）绿色金属包装材料是以高强低厚的马口铁代替铝罐马口铁代替铝罐，节约材料用量，降低成本，还能减小废弃物的环境污染；是降低马口铁的镀锡量降低马口铁的镀锡量。是改进焊接工艺改进焊接工艺。据统计，人体内14的铅是来自马口铁的锡焊材料。高频电阻

22、焊可减轻污染，并提高焊接质量。是采用铝箔代替塑料和纸铝箔代替塑料和纸。这主要是基于铝箔的回收利用非铝箔的回收利用非常容易常容易。本讲稿第三十五页，共六十四页（4）绿色玻璃包装材料现在的主要发展方向是提高玻璃的强度，减小玻璃包装材料的厚度，提高玻璃瓶的重复利用次数。我国常有啤啤酒酒瓶瓶爆爆炸炸的事故，主要就是因为玻璃瓶多次周转后强度下降。（5）绿色塑料包装材料主要致力于轻量、高性能塑料、无氟泡沫塑料、可再生塑料和可降解塑料的开发研制。本讲稿第三十六页，共六十四页9.6 9.6 绿色建材绿色建材 绿色材料的概念是在1988年第一届国际材料科学研究会上首次提出。1992年国际学术界给绿色材料定义为：

23、在原料采取、产品制造、应用过程和使用以后的再生循环利用等环节中对地球环境负荷最小和对人类身体健康无害的材料。本讲稿第三十七页，共六十四页某些装修材料的危害性某些装修材料的危害性花岗石衰变会产生氡气，人长期处在高浓度的氡气环境中会有致癌的危险；木材类复合板的生产，多用脲醛树脂、酚醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂为胶粘剂，在使用过程会释放出游离甲醛，它可以使蛋白质发生硬化，人长时间接触高浓度甲醛气体会导致癌症的产生；涂料所用成膜助剂主要是毒性较大的乙二醇单乙醚、乙二醇丁醚，二乙二醇和苯甲醇等；油性涂料中的氯化物溶液或芳香类碳氢化合物以及塑料制品中使用的铅类热稳定剂等对人体都有很大的危害性等等。本讲稿第三十

24、八页，共六十四页9.6.1 9.6.1 绿色建材的分类绿色建材的分类（1）天然型（2）节能型（3）废物利用型（4）安全舒适型（5）保健型（6）特殊环境型本讲稿第三十九页，共六十四页9.6.2 9.6.2 9.6.2 9.6.2 生态水泥和生态混凝土生态水泥和生态混凝土生态水泥和生态混凝土生态水泥和生态混凝土生生态态水水泥泥作为最主要的建筑材料，生产时环环境境负负荷荷很很高高。目前改良的方法主要是大量掺掺入入固固体体废废弃弃物物作原料，或者是开发降低能耗的新工艺。生生态态混混凝凝土土主要是在其中的孔洞上做文章，包括环境友好型和生物兼容型。环环境境友友好好型型主要靠降低生产时的环境负担，延长使用寿

25、命和改善性能以减少对环境的影响。生生物物兼兼容容型型是指能与动植物和谐共处的混凝土。本讲稿第四十页，共六十四页9.6.3 9.6.3 环境功能玻璃环境功能玻璃环境功能玻璃环境功能玻璃（1）热反射玻璃热反射玻璃是在玻璃表面涂上金属膜、金属氮化物膜或金属氧化物膜而制成的。这种玻璃能反反射射太太阳阳光光，可创造一个舒适的室内环境，同时在夏季能起到降低空调能耗的作用。此外，金属膜具具有有镜镜面面效效果果，周围景观会呈现在玻璃上，为建筑物增添情趣，使之与自然达到和谐统一。本讲稿第四十一页，共六十四页苏州研制出可钢化热反射玻璃苏州研制出可钢化热反射玻璃苏州华东镀膜玻璃有限公司、中科院物理所、清华大学联合研

26、制开发的可热处理和可钢化的热反射玻璃。该项技术成果填补了一项国内空白。苏州华东镀膜玻璃有限公司从美国引进的真空磁控溅射镀膜真空磁控溅射镀膜玻璃生产设备生产的该产品，采用了清洗镀膜裁边磨边清洗热弯或钢化的最新工艺。其工艺技术解决了膜层在高温下易烧坏的难题，可在真空磁控溅射镀膜后进行热弯处理；可钢化热反射玻璃的技术关键在于先镀膜后钢化，解决了膜结构在700左右的钢化高温下不粉末化脱落且保持原来性质的难题。本讲稿第四十二页，共六十四页普通透明玻璃可以透过80以上，不同厚度的玻璃只是吸收率在变化。为阻挡太阳热辐射，在玻璃原片中添加一些元素添加一些元素可以制成吸热玻璃，这种玻璃从颜色来划分有茶色、蓝色、

27、灰色和绿色，不同颜色玻璃有不同的透光率和吸热率。吸热玻璃因其有吸热的能力而将一部分太阳能吸收，然后通过长波辐射和传热分别传到室内和室外。由于室外的风速比室内大，因而对流换热系数高，所以传到室外的热量要多一些。通过这样的热量转换，太阳光的部分能量未能进入室内，从而达到隔热的目的。吸热玻璃吸收的热量越多，隔热的效果就越好，但吸热和透光经常是矛盾的，因此吸热玻璃的隔热能力也受到一定的限制。吸热玻璃吸热玻璃本讲稿第四十三页，共六十四页（2）高性能隔热玻璃 一一般般的的隔隔热热玻玻璃璃是在玻玻璃璃夹夹层层内内充填导热系数低的空空气气层层而制成，而高高性性能能隔隔热热玻玻璃璃是在玻璃夹层内的一面涂上一层特

28、殊的金金属属膜膜，由于该膜的作用，太阳光能照人室内，而室外的冷空气被阻挡在外，室内的热量不会流失。据介绍，采用这种玻璃后冬天取暖节能可达60%。本讲稿第四十四页，共六十四页低辐射镀膜玻璃低辐射镀膜玻璃是在离线镀膜工艺的基础上镀上含纯金属银的膜层，以降低玻璃的辐射率，提高中空的性能，同时玻璃具有较好的光谱选择性，在大量通过可见光的基础上，能阻挡相当部分紫外线进入室内，既保持了室内光线明亮，又在一定程度上减少室内的热负荷。1、节能2、环保3、居住舒适4、防紫外线本讲稿第四十五页，共六十四页（3 3）自动调光玻璃）自动调光玻璃一种是电电致致变变色色调光玻璃，属于透透过过率率可变型。结构是两片相对的透

29、明导电玻璃，一片上涂有还原状态发色的WO3层，另一片上涂有氧化状态下发色的普鲁士蓝层，两层同时着色、消色，通过改变电流方向可自由地调节光的透过率，调节范围达1575。另一种是液液晶晶调光玻璃，属于透透视视性性可变型。结构为在两片相对的透明导电玻璃之间夹有一层分散有液液晶晶的聚合物。通常聚合物中的液晶分子处于无序状态，入射光被散射，玻璃为不透明；加上电场后，液晶分子轴按电场方向排布，结果得到透明的视野。本讲稿第四十六页，共六十四页 电致变色玻璃电致变色玻璃皮尔金顿生产出世界第一块根据需要可改变颜色的用于建筑物的电致变色玻璃。这种玻璃产品的颜色通过调节可从透明色转变为令人惬意的蓝色，借此控制进入室

30、内的热量和光量。PilkingtonEControl玻璃是通过向玻璃表面的显微薄层通低电压，激活含钨的电色层而改变颜色的。可对单体玻璃窗的颜色进行调节，也可使建筑物整体玻璃的颜色同时发生变化。在德国所做试验表明,使用PilkingtonEControl玻璃可节省一半的空调电能。本讲稿第四十七页，共六十四页（4）隔音隔热玻璃是在将隔热玻璃夹层中的空气换成氦氦、氩氩或或六六氮氮化化硫硫等气体并用不同厚度的玻璃制成，它在很宽的频道范围内有优异的隔音性能和隔热性能。（5）电磁屏蔽玻璃是在导导电电膜膜反射电磁波的性能上再加上电电解解质质膜膜的干扰效应，其屏蔽性能达35dB60dB。本讲稿第四十八页，共六

31、十四页（6）抗菌自洁玻璃这种不用擦洗的自净玻璃属生态环保型玻璃新品种，是在玻璃表面覆盖一层二二氧氧化化钛钛薄膜。这层二氧化钛薄膜在阳光下，特别是在紫外线的照射下能自行分解出自由移动的电子，同时留下带正电的空空穴穴。空穴能将空气中的氧激活变成活性氧，这种活性氧能把大多数病菌和病毒杀死；同时它能把许多有害的物质以及油污等有机污物分解成氢气和二氧化碳，从而实现了消毒和玻璃表面的自清洁。本讲稿第四十九页，共六十四页9.7 9.7 环境净化、替代和修复材料环境净化、替代和修复材料9.7.1 9.7.1 环境净化材料环境净化材料l大气污染控制材料大气污染控制材料l水污染控制材料水污染控制材料l噪声控制材料

32、噪声控制材料l电磁波防护材料电磁波防护材料本讲稿第五十页，共六十四页大大气气污污染染物物主主要要有有二二氧氧化化硫硫和和含含氮氮氧氧化化物物，一一般般由由吸吸附、吸收和催化转化材料处理。附、吸收和催化转化材料处理。l石石灰灰、石石灰灰石石是最早使用在二氧化硫烟气净化的材料，优点是成本低廉，但脱硫效率不高。l活性炭活性炭在氧气和水蒸气的存在下，可以将二氧化硫连续不断地转化为硫酸。l氧化锌和三氧化二铁氧化锌和三氧化二铁是常见的中低温脱硫剂。l近年来，世界上又出现了用离子交换树脂和稀土氧化物用离子交换树脂和稀土氧化物处理二氧化硫的方法。l含氮氧化物的催化法处理目前主要采用氧化铝为载体的催化剂、铁铬催

33、化剂和铜基催化剂。吸收法主要用到一些氧化、还原试剂。吸附法处理时常用到杂多酸、分子筛、活性炭、硅胶等。本讲稿第五十一页，共六十四页水污染控制中水污染控制中氧化、还原氧化、还原是一种基本方法。是一种基本方法。l常用的氧氧化化剂剂是臭氧、氧、氯气和含氧酸盐等，常用的还还原原剂剂是活泼金属，常用催催化化剂剂是活性炭、粘土、金属氧化物和高能射线等。l沉沉淀淀分分离离方法是将水中悬浮物与水分离的方法，用到多种絮凝剂材料和沉淀剂材料。另外还有膜分离膜分离材料。本讲稿第五十二页，共六十四页噪噪声声控控制制材料中主要吸吸音音材材料料是玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、棉絮等多孔材料多孔材料。电电磁磁波波防防护护

34、材料主要有两类，一是吸吸波波材材料料，包括有机材料为主的泡沫吸波材料和铁氧体吸波材料；二是反反射射材材料料，主要是各种金属。本讲稿第五十三页，共六十四页9.7.29.7.2环境替代材料环境替代材料l制冷剂氟利昂（破坏臭氧层）氟利昂（破坏臭氧层）的替代材料，如丙烷、异丁烷和环戊烷等；l石棉（刺激、致癌）石棉（刺激、致癌）替代材料；l铝合金（能耗大，污染重）铝合金（能耗大，污染重）替代材料；l无磷（水体富营养化）无磷（水体富营养化）洗涤剂等。本讲稿第五十四页，共六十四页9.7.3 9.7.3 环境修复材料环境修复材料常见的环境修复材料有固沙植被材料、二氧化碳固化材料固沙植被材料、二氧化碳固化材料和

35、臭氧层修复材料和臭氧层修复材料。固沙植被材料中的一种是高高吸吸水水性性树树脂脂，吸水率可高达30005000倍倍，可在干旱条件下供应植物的发芽、生长。另一种是高高分分子子乳乳液液，是把增粘剂、养生剂和草籽、肥料、水混合而成，用于绿化、固沙和粉料固定。本讲稿第五十五页，共六十四页9.8 9.8 环境降解材料环境降解材料环境降解材料是指可以被环境自然吸收、消化、分解，从而不产生固体废弃物不产生固体废弃物的材料。一些天然材料及其提取物天然材料及其提取物往往属于环境降解材料。人工合成的环境降解材料目前主要有两大类：一类是可降降解磷酸盐解磷酸盐陶瓷材料，另一类就是量大面广的可降解塑料降解塑料。本讲稿第五

36、十六页，共六十四页主要类型主要类型包括包括光降解塑料、生物降解塑料和光生物降解塑料光降解塑料、生物降解塑料和光生物降解塑料。l光降解塑料是指塑料在光光照照条条件件下发生裂化分解反应，逐渐失去机械强度，达到分解的目的。目前主要是烯烯烃烃和和一一氧氧化化碳碳的的共共聚聚物物。l 生物降解塑料是指塑料能在微生物分泌酶微生物分泌酶的作用下分解。l 光生物降解塑料不仅克服了光降解塑料对光得要求，也克服了生物降解塑料工艺复杂，成本高昂的弊端，是近年来发展较快的种类。本讲稿第五十七页，共六十四页（3 3）微生物吸收或消耗碎片，经代谢最）微生物吸收或消耗碎片，经代谢最 终形成二氧化碳和水等。终形成二氧化碳和水

37、等。过程：过程：（1 1）高分子材料的表面被微生物粘附。）高分子材料的表面被微生物粘附。（2)2)在微生物分泌的酶的作用下，高分在微生物分泌的酶的作用下，高分 子断裂成相对小的分子碎片。子断裂成相对小的分子碎片。本讲稿第五十八页，共六十四页（1 1）掺混型：在普通高分子材料中掺入掺混型：在普通高分子材料中掺入易被分解的物质。易被分解的物质。（2 2）结构型：使高分子材料中形成具有）结构型：使高分子材料中形成具有被微生物分解的结构。被微生物分解的结构。使高分子材料更具降解性使高分子材料更具降解性 本讲稿第五十九页，共六十四页在普通高分子材料中加入改性淀粉，在普通高分子材料中加入改性淀粉，其材料可

38、生物降解。其材料可生物降解。鱼网鱼网有机酸有机酸分解酶分解酶微生物微生物氧气氧气二氧化碳二氧化碳水水本讲稿第六十页，共六十四页地膜地膜地下地膜分子量和强度下降地下地膜分子量和强度下降50%保温效果好。保温效果好。60天左右出现裂纹。天左右出现裂纹。80-90天出现大裂崩解。天出现大裂崩解。三个月后失重率达三个月后失重率达60-80%。当年，地表地膜降解为粉末状。当年，地表地膜降解为粉末状。最终被微生物吞噬，放出二氧化碳和最终被微生物吞噬，放出二氧化碳和水，对土壤和作物无毒无害。水，对土壤和作物无毒无害。本讲稿第六十一页，共六十四页容器包装材料容器包装材料目前使用较多的就是目前使用较多的就是现有

39、包装材料（聚乙现有包装材料（聚乙烯、聚丙烯）中加入烯、聚丙烯）中加入淀粉等生物降解剂使淀粉等生物降解剂使其容易降解。其容易降解。本讲稿第六十二页，共六十四页2002年春，大日精化年春，大日精化工业公司开发了可生工业公司开发了可生物降解墨。该商品系物降解墨。该商品系采用专用有机颜料采用专用有机颜料,和和天然衍生物材料（作天然衍生物材料（作添加剂）配制而成，添加剂）配制而成，其功能几乎与传统的其功能几乎与传统的照相印刷墨相当。照相印刷墨相当。油墨、颜料油墨、颜料本讲稿第六十三页，共六十四页冷冷却却后后有有足足够够的的强强度度，保保持持长长久久不不变形。变形。可降解自由树脂的塑料。可降解自由树脂的塑料。放在放在600C热水里软化成一团。热水里软化成一团。可以加工成各种形状的玩具。可以加工成各种形状的玩具。玩具玩具本讲稿第六十四页，共六十四页