生态环境材料学五到七章(超超级伪重点)

第一节 金属类生态环境材料

一、合金元素无害化、资源丰富和易于再生循环

1．添加元素无毒无害化

1)无铅焊料2)无铅机械加工钢3）无铬表面处理钢

2 合金元素再生循环性的选择

绝大多数传统合金为改善其性能都含有一些辅助元素，这些辅助元素常会妨碍合金的再生

3 采用资源丰富、廉价易得的元素。代替昂贵稀缺缺合金元素

二、围绕降低资源、能源消耗和降低排放进行工艺技术的结构调整

“节能降耗，紧凑流程、降低排放、改善环境”是金属冶炼、加工工艺环境协调性改进的核心内容。

第二节 钢铁冶金清洁生产的环境协调性

管理水平落后，这些因素是造成环境污染严重的症结所在。

清洁生产的概念和内容

概念定义为：对生产过程及其产品连续地实施集成的、预防性的环境保护战略，以减少生产过程对人类及其环境的风险。

清洁生产强调的是对已有的生产工艺和产品进行创新，以技术和管理相集成的手段 实现全过程的污染控制。

清洁生产有别于过去传统的工业污染防治模式——末端控制¨末端控制存在许多弊端，①污染控制与生产过程脱离；②末端控制的投入和运行费用高；③排放的“三废”在处理过程中易造成二次污染；④只有局部的环境效益，没有经济效益。

包括：选择清洁原材料和能源。选择无污染和少污染的替代产品强化生产管理技术和技术改造。提高综合利用率减少生产排泄物，以最少量的投入获得最高产出、最少污染并高效率、低费用处理和处置必排的少量污染物钢铁工业清洁生产改进环境影响

2. 炼铁系统（1)继续完善和改进高炉炼铁工艺（2）熔融还原炼铁·

第五节 冶金工业废渣

1钢渣的组成：CaO/SiO2/Al2O3/Fe2O3/MgO等

做冶金原料（1）做烧结原料（2）作高炉或化铁炉溶剂（3）从钢渣中回收废钢 作建筑材料（1）生产水泥（2）生产高炉渣、玻璃与陶瓷（3）代替碎石和细骨料

二、赤泥

赤泥是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物。

赤泥的综合利用：(1)利用赤泥生产水泥(2)利用赤泥作新型墙材（3）作填充料

第六章 无机非金属材料类

共同点：量大面广，原料来源广泛，生产过程需粉磨、高温烧结或熔融，能耗高，废气排放量大，且难以再生利用（除玻璃外），很难为环境所消纳、降解

无机非金属材料分为（传统的）和先进的（新型的）两大类

1.原料特性：直接取自天然矿物，原料的环境负荷低

2.生产工艺、技术特性：新型无机非金属材料的生产工艺过程基本上和普通材料类似，但生产条件的控制要精细严格得多

（一）传统无机非金属材料面临的主要生态环境问题

1．使用性能与环境协调性的矛盾是主要生态环境问题

2．土地资源占用和消耗量大、破坏严重

3．制备过程中能耗高

4．很难再循环利用

5.固体废弃物难处理

6.有毒有害添加剂和排放物问题

（二）无机非金属类材料生态化改造的基本原则和对策

1.环境协调设计

2.用高新技术提升改造传统材料产业，提高产品品质、节能降耗、提高效益，减少或消除排放

3．充分利用工业废渣、城市垃圾、尾矿改变原料体系，减轻对地表的破坏

4．循环再生利用（闲路循环），零摊放零废弃

5．发展替代材料，淘汰环境负荷重、对人体有毒害的材料

二、绿色高性能混凝土技术

耐久性、适用性，强度、体积稳定性、经济性

技术优势特点：

更多地节约熟料水泥，减少环境污染

更多地掺加工业废渣为主的细掺料

更大地发挥高性能的优势，减少水泥与混凝土用量

陶瓷材料的清洁生产与生态化

污水是湿法生产的主要缺点

第三节 长寿命设计

一陶瓷材料的长寿命化

l．性能设计

原则 （1）以服役条件和失效分析为依据（2）将成分设计与结构设计相结合。

I高温性能设计1)高温强度、抗蠕变性能2)热震抗力设计3)抗氧化设计

II强度、韧性、抗疲劳性能设计III耐腐蚀、磨损性能设计

2．结构设计

纤维、晶须复合结构是最经典的复合材料制备手段

低渗透性是混凝土的第一道防线

第四节 再生循环利用

开发高附加值的利用方法和再生循环技术

2．建筑材料可循环再生利用

材料的可循环再生要从设计抓起。建筑材料可循环再生设计包括如下几点：

①减少使用材料。以最少的材料达到对性能和功能的要求；②材料再使用。要求可拆卸、可修复使用。③循环使用。可拆卸，可降级使用。

第五节 生态化新材料

一、新型陶瓷生态材料：陶瓷生态材料是通过改变陶瓷的化学成分和微观结构，使之成为具有高性能、高功能，用以取代能耗高、寿命短等环境负载高的材料。

二、生态建筑材料

生态建筑材料主要包括两大类：生态协调性建筑材料；净化和修复功能性生态建筑材料。

生态混凝土的意义是减轻地球环境负荷、与生态体系协调发展、创造舒

适环境的混凝土材料。生态混凝土可分为减轻环境负荷与生物对应型两类生态混凝土。

第七章 高分子环境材料

一、高分子材料的环境问题

高分子材料的环境问题可归纳为两大类：一是生产和使用过程中的问题；二是废弃物的降解和回收利用问题

生产过程中的环境问题

(1)高分子化合物制备时的环境问题

1)采用有毒原料的生产方法造成的问题

2)生产过程中废液、废弃物的排放

(2)加工过程中的环境问题 使用重金属添加剂，发泡剂使用氟氯烃

2.使用过程中的环境问题

使用过程中的环境问题主要分为两大类：①高分子材料的燃烧问题：释放大量烟雾和有毒气体；②废弃高分子材料的问题：“白色污染”，即指废弃的塑料膜、塑料袋和其他类塑料浅色制品。

第二节 高分子环境材料

为了高分子材料工业的持续性发展，需要贯彻3R原则

(1)减量化原则(Reduce) (2)再使用原则(Reuse) (3)再循环原则(Recycle)

环境友好的绿色化学产品应该具有两个特征：①产蹁芩身必须不会引起起环境污染或健康问题。②当产品被使用后，应该能再循环或易于在环境中降解为无害物质。

二、高分子环境材料的主要研究内容：1．高分子合成工业的绿色化2.可降解高分子材料3.高分子废弃物的再生循环技术 4.长寿命材料5.环境友好的新型高分子材料 所谓降解，是指高分子聚合物材料在热、机械、光、辐射、生物及化学物质作用下，分子中化学键断裂，并由此引发的一系列材料老化，性能劣化的过程。该过程包括多种物理的和化学的协同作用 。高分子材料的降解有四种主要方式：①微生物降解。②大型生物降解③光降解。④化学降解。根据降解机理，大致可分为光降解和生物降解，以及光一生物共降解等。

光降解塑料属于一类不完全降解型的高分子材料，其降解速度不易控制。

制备光降解塑料的方法是在塑料中加入光敏性物质。通常有两种方法：在塑料中添加光敏剂；另一种是采用含羰基的光敏单体与常规的结构单体共聚以光敏单体的加入量控制聚合物的降解时间。

可控降解塑料：成功的关键是选用合适的光敏剂

根据降解机理和破坏形式，生物降解高分子塑料可分为完全生物降解型塑料和生物崩坏型塑料两种

生物降解塑料主要有以下四大类型：(l)天然高分子型(2)共混型(3)生物合成(4)化学合成

光-生物共降解机理：塑胶在光和微生物的共同作用下发生的分解过程

第五节

材料再生的基本手段有机械法再生、溶剂法再生和热熔加工再生技术方法

机械法再生技术方法为：①将简单分离的物料输入专用生产线，切碎、筛选和烘干；②科学分离和清洗；③制成粒料或粉料，作为再生原料出售或利用。该技术适于对所有热塑性废塑料（如PVC、PE、PET等）和热固性废塑料（如聚氨酯PU、酚醛树脂PF、环氧树脂和不饱和树脂等）及废橡胶等的再生利用。

溶剂化再生技术方法为：①将高分子材料废弃物切片、水洗；②加入合适溶剂使其溶解至最高含量；③加压过滤除去不溶解成分；④加入非溶剂使残留在溶液中的聚合物沉淀；⑤对沉淀的聚合物进行过滤、洗涤和干燥。该法的关键是要根据不同高分子材料选择最佳溶剂和非溶剂。如PP的最佳溶剂是四氯乙烯、二甲苯，非溶剂是丙酮；PS泡沫蟛料的最佳溶剂是二甲苯，非溶剂是甲醇；PVC的最佳溶剂是四氢呋哺或环已酮，非溶剂是乙醇；尼龙6废纤维可先溶解于135 ℃~143℃的甲醇和水的混合物中，再冷却至80 - 85℃即可得到尼龙6的精细粉末。用过的溶剂／非溶剂叮通过分馏处理加以分离，以便循环再用。由于溶剂法能获得最佳性能的高分子再生原料，所以广泛用于Ps、PP、FVC及尼龙6等废塑科的再生。

热熔加工再生技术方法为：①热塑性废塑料经分离、清洗、粉碎、干燥；②通过混合机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融加工，挤出造粒，作再生原料出售或直接成形制品．热固性废塑料和橡胶的粉碎料可与热塑性塑料或胶粘剂混合，实现熔融加工。