环境材料学-第一章-绪论课件.ppt

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1、环境材料学教材教材环境材料学，翁端等编著，2011年第二版，清华大学出版社环境材料概论哈尔滨工业大学环境材料导论北京大学课程特点课程特点是环境科学与材料科学的交叉学科培养看问题的观念、方法和意识教学方式教学方式课堂讲授自主深入研究型学习考核方式考核方式期末闭卷考试：70%平时出勤+课堂讨论：30%课程安排课程安排1.起源定义起源定义2.研究意义研究意义3.研究内容研究内容4.发展趋势发展趋势第一章第一章 绪论绪论环境材料定义环境材料定义环环境境材材料料是是指指那那些些具具有有满满意意的的使使用用性性能能和和可可接接受受的经济性能，的经济性能，并并在在其其制制备备、使使用用及及废废弃弃过过程程中

2、中对对资资源源和和能能源源消消耗耗较较少少，对对生生态态环环境境影影响响较较小小且且再再生生利利用用率率较较高高的一类材料。的一类材料。在在我我国国现现阶阶段段下下，环环境境材材料料还还包包括括那那些些直直接接具具有有净化和修复环境等功能的材料。净化和修复环境等功能的材料。使用性能使用性能环境性能环境性能经济性能经济性能环境材料无毒无害，减少污染无毒无害，减少污染全生命过程对资源和能源消耗小全生命过程对资源和能源消耗小可再生循环，易于回收可再生循环，易于回收具有高使用效率具有高使用效率环境材料的主要特征环境材料的主要特征环境材料的各种语言表达环境材料的各种语言表达汉语环境材料生态材料绿色材料生

3、态环境材料环境友好型材料环境协调型材料环境兼容性材料环境相容性材料日语环境材料环境调和性材料环境协调性材料英语Ecologically beneficial materialsEnvironmentally friendly materialsEcomaterials环境材料学定义环境材料学定义环境材料学是一门研究材料的开发、生产与使用环境材料学是一门研究材料的开发、生产与使用过程和环境之间相互适应、协调的科学。过程和环境之间相互适应、协调的科学。其目的是寻找在加工、制造、使用和再生过程中其目的是寻找在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负担的材料。具有最低环境负担的材料。其特征在于从环境

4、的角度重新考虑和评价材料科其特征在于从环境的角度重新考虑和评价材料科学与工程，指导未来材料科学与工程的发展。学与工程，指导未来材料科学与工程的发展。其核心思想是强调材料与环境的协调性。其核心思想是强调材料与环境的协调性。环境材料起源环境材料起源20世纪，地球上发生了三种影响深远的变化：生产力极大提高，经济规模空前扩大生产力极大提高，经济规模空前扩大人口爆炸性增长人口爆炸性增长自然资源的过度开发与消耗，环境污染和自然资源的过度开发与消耗，环境污染和生态破坏。生态破坏。社会可持续发展面临的三大问题社会可持续发展面临的三大问题：人口膨胀，人口膨胀，资源短缺，资源短缺，环境恶化。环境恶化。资源短缺，环

5、境恶化资源短缺，环境恶化环境意识环境意识材料产业材料产业环境材料环境材料环境协调性：环境协调性：是指资源、能源消耗少，环境污染小，再生循环利用率高20世纪90年代开始注重材料的环境性能从理论上评价材料环境影响的定量方法和手段从应用上开发具有改善环境状况功能或是环境友好型的新材料及其制品最终在环境和材料两大学科间开创了一门新兴学科环境材料（Ecomaterials)标志着材料科学的发展进入了一个新的历史时期环境材料的历史起源环境材料的历史起源材料在社会经济发展中的地位及其材料在社会经济发展中的地位及其重要作用重要作用 材料是国民经济和社会发展的基础和先导，与能源、信息并列为现代文明的三大支柱。1

6、6世纪以来，人类经历了两次世界范围的产业革命，均离不开新材料的开发。21世纪的经济仍然是建立在物质基础之上，随着世界经济的快速发展和人类生活水平的提高，现代社会对材料及其产品的需求增长也更加迅猛。近几十年材料科学发展的趋势近几十年材料科学发展的趋势环境材料研究的三步走环境材料研究的三步走 阶段阶段目标目标主要内容主要内容案例案例治表治表末端治理末端治理 治理现在的污染，改治理现在的污染，改善生态环境善生态环境废气、污水、废气、污水、废渣治理废渣治理治本治本源头治理源头治理 预防污染，减少污染预防污染，减少污染的发生量的发生量生态设计、生态设计、清洁生产清洁生产和谐和谐生态协调生态协调 所有过程

7、和产品与环所有过程和产品与环境相容协调境相容协调环境友好材环境友好材料及产品料及产品环境材料理论研究（材料的环境负担性评价技术及环境性能数据库）资源保护及再循环利用技术（生态设计及清洁生产、废弃物再生循环利用）环境材料开发与应用（生态协调性材料加工技术）降低材料环境负担性的工艺和技术开发环境相容性新材料和绿色产品发展环境降解新材料及治理环境污染的高效环境工程材料主要研究内容主要研究内容环境材料理论研究的主要内容材料环境性能材料环境性能评价评价LCA方法学、环境性能数据库方法学、环境性能数据库材料可持续发材料可持续发展理论展理论资源效率、物质流分析、工艺生态学资源效率、物质流分析、工艺生态学材料

8、生态设计材料生态设计生态设计理论、非物质化理论生态设计理论、非物质化理论材料的生态加材料的生态加工工清洁生产、再循环利用、降解、废物处清洁生产、再循环利用、降解、废物处理理环境材料应用研究的主要内容环境工程材料环境工程材料环境净化材料、环境修复材料、环境替环境净化材料、环境修复材料、环境替代材料代材料环境友好材料环境友好材料天然材料、仿生物材料、绿色包装材料天然材料、仿生物材料、绿色包装材料、环境降解材料、生态建材、环境降解材料、生态建材环境功能材料环境功能材料自清洁材料、调温调湿调光材料、环境自清洁材料、调温调湿调光材料、环境功能玻璃功能玻璃环境材料关键环境材料关键技术技术无铅化进程中元素替

9、代技术、固废资源无铅化进程中元素替代技术、固废资源化利用化利用环境治理（净化）材料环境治理（净化）材料环境修复材料环境修复材料环境工程材料环境工程材料水、大气、固废污染控制水、大气、固废污染控制过滤、吸附、催化、固化过滤、吸附、催化、固化环境替代材料环境替代材料修复土壤、土地沙漠化修复土壤、土地沙漠化环戊烷（替代氟利昂）环戊烷（替代氟利昂）现有材料进行环境协现有材料进行环境协调性改进调性改进环境友好材料环境友好材料开发具有环境协调性开发具有环境协调性的新材料的新材料生态建材、生物医用生态建材、生物医用材料材料天然材料、可降解高分子天然材料、可降解高分子塑料、绿色包装材料塑料、绿色包装材料自清洁

10、、自调湿、自调温、吸波材料自清洁、自调湿、自调温、吸波材料环境功能材料环境功能材料环环境境材材料料分分类类环境材料的研究现状及发展趋势环境材料的研究现状及发展趋势（1）材料的环境性能将成为材料的环境性能将成为21世纪世纪新材料的一个基本性能，各种环境材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。发展的一个主导方向。中石化从2012年5月起，开始向北京供应京标五车用油，它和欧洲现在实施的欧五排放标准相当，是全球最严格的，油品中硫含量都是小于10ppm。雾霾雾霾电子标示信息产品污染控制管理办法，并且在2006年11月颁布了与之

11、相配套的三个标准:电子信息产品中有毒有害物质的限量要求、电子信息产品污染控制标识要求和电子信息产品中有毒有害物质的检测方法（2）环境治理材料仍是环境工程材料的主环境治理材料仍是环境工程材料的主要研究内容，更高性能、更长寿命、更低要研究内容，更高性能、更长寿命、更低成本成为新型环境治理材料必须具备的性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资源化质，环境修复替代材料和废弃物的资源化研究也将成为环境工程材料产业的另一大研究也将成为环境工程材料产业的另一大热门。热门。汽车尾气净化器汽车尾气净化器污水处理生物滤料（塑料）污水处理生物滤料（塑料）污水处理生物滤料（陶粒）污水处理

12、生物滤料（陶粒）（3）大力推广环境友好型的材料设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计和制备工艺，开发环境友好型的新材料及绿色材料制品。材料及绿色材料制品。稻壳餐具（天然材料、废物利用）稻壳餐具（天然材料、废物利用）（4）功能化、智能化的环境功能材料的功能化、智能化的环境功能材料的技术进步的带动下正渐渐走下高端的神坛，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更好的耐久性能和经济性能将成为环境功能材料研究的方向。能材料研究的方向。调温玻璃调温玻璃“聪明玻璃聪明玻璃”的秘密在于表面一层二氧化钒的秘密在于表面一层二氧化钒及钨的化学物质涂层。在温

13、度正常时会像及钨的化学物质涂层。在温度正常时会像普通玻璃窗一样让光线及热力进入室内，普通玻璃窗一样让光线及热力进入室内，但当户外温度升至摄氏但当户外温度升至摄氏25度时，度时，“聪明玻聪明玻璃璃”在让光线穿透的同时，却会阻隔阳光在让光线穿透的同时，却会阻隔阳光中制造热力的红外线。中制造热力的红外线。自清洁玻璃自清洁玻璃能够利用阳光、空气、雨水，自清洁玻璃能够利用阳光、空气、雨水，自动保持玻璃表面的清洁，并且玻璃表面自动保持玻璃表面的清洁，并且玻璃表面所镀的所镀的TiO2膜或其他半导体膜还能分解空膜或其他半导体膜还能分解空气中的有机物，以净化空气，且催化空气气中的有机物，以净化空气，且催化空气中

14、的氧气使之变为负氧离子，从而使空气中的氧气使之变为负氧离子，从而使空气变得清新，同时能杀灭玻璃表面的细菌和变得清新，同时能杀灭玻璃表面的细菌和空气中的细菌。空气中的细菌。我国环境材料相关研究的热点领域我国环境材料相关研究的热点领域建立材料的环境协调性评价方法（LCA）及数据库材料的生态设计(Eco-Design)理论和方法材料循环过程中性能演变及其控制有害元素或稀缺元素的替代研究天然可再生资源的深加工利用废旧高分子材料的循环与再利用环境净化与治理的新型材料1998年，中国环境材料发展战略研讨会提出我们环境材料领域应优先开展：环境材料的发展趋势环境材料的发展趋势材料的环境性能将成为材料的环境性能

15、将成为21世纪新材料的基本性能世纪新材料的基本性能结合结合ISO14000，LCA方法评价材料产业的资源和能源消方法评价材料产业的资源和能源消耗、三废排放等将成为一项常规的评价方法耗、三废排放等将成为一项常规的评价方法结合资源保护、资源综合利用，对不可再生资源的替代和结合资源保护、资源综合利用，对不可再生资源的替代和再生资源化研究将成为材料产业的一大热门再生资源化研究将成为材料产业的一大热门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个主导方向主要研究课题主要研究课题环境净化材料（如废油固化剂、二氧化碳固化剂、用于分解氮氧化物和

16、硫氧化物等有害气体的新型高效触媒材料）可再生材料，生态资源材料生态环境负担性低的工程技术废物再资源化技术材料中杂质的无害化技术与环境有关的先进材料（新型建筑材料、能源材料、汽车材料、陶瓷化木材等）材料及产品的环境影响的定量评估方法及其数据库 深入研究型学习内容深入研究型学习内容大气污染治理材料过滤材料吸附材料催化材料水污染治理材料氧化还原性水污染治理材料沉淀分类型水污染处理材料稀释中和型水污染治理材料膜材料环境净化材料（废油固化剂、二氧化碳固化剂、用于分解氮氧化物和硫氧化物等有害气体的新型高效触媒材料）深入研究型学习内容深入研究型学习内容报废汽车资源化利用报废电子电器的资源化利用废旧电池资源化利用无铅焊料无毒塑料稳定剂汞铬等替代材料稻壳与秸秆综合利用光降解塑料生物降解塑料生态水泥、生态混凝土环境功能玻璃内容涵盖内容涵盖研究背景（环境意义）及发展历史概念、分类以及理论原理研究及应用现状仍有待于解决的关键技术问题发展趋势