环境材料学-环境替代材料PPT课件(同名136761).ppt
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1、.1环境工程材料环境工程材料环境替代材料环境替代材料.2环境替代材料环境替代材料?氟里昂替代品氟里昂替代品?石棉替代品石棉替代品?含磷洗涤替代品含磷洗涤替代品.3氟里昂氟里昂?化学组成化学组成? 氟里昂是卤代烃的总称。最早商品化的氟里昂是二氟二氯甲氟里昂是卤代烃的总称。最早商品化的氟里昂是二氟二氯甲烷烷(1932) (1932) 、一氟三氯甲烷、一氟三氯甲烷(1931) ,(1931) ,还有四氟二氯乙烷、五氟还有四氟二氯乙烷、五氟一氯乙烷、二氟二氯甲烷等。一氯乙烷、二氟二氯甲烷等。?用途:用途:? 由于其优良的性能由于其优良的性能,20 ,20 世纪世纪30 30 年代以来年代以来, ,氟里
2、昂被广泛用作氟里昂被广泛用作制冷剂、发泡剂、清洗剂、灭火剂和喷雾剂。制冷剂、发泡剂、清洗剂、灭火剂和喷雾剂。?致命缺点致命缺点? 它是一种它是一种“温室效应气体温室效应气体”, ,温室效应值比二氧化碳大温室效应值比二氧化碳大1700 1700 倍倍, ,更危险的是它会破坏大气层中的臭氧。更危险的是它会破坏大气层中的臭氧。.4氟里昂氟里昂.5臭氧层破坏臭氧层破坏?CFCs (CFCs (氟氯烃氟氯烃) )在紫外线的作用下放出氯原子在紫外线的作用下放出氯原子, ,氯氯原子与臭氧发生自由基链反应原子与臭氧发生自由基链反应, ,一个氯原子就可一个氯原子就可以消耗上万个臭氧分子。以消耗上万个臭氧分子。?
3、 CFClCFCl3 3UvCFClUvCFCl2 2ClCl? CFCF2 2ClCl2 2UvCFUvCF2 2ClClClCl? ClClO O3 3ClOClOO O2 2? ClOClOOClOClO O2 2?后两个反应中后两个反应中ClCl和和ClOClO都未被消耗,其净效果是:都未被消耗,其净效果是:?O OO O3 32O2O2 2.6臭氧层保护臭氧层保护 ? 19851985年年3 3月,月,2222个国家签署了关于臭氧层保护的个国家签署了关于臭氧层保护的维也纳公约维也纳公约。这是原则上限制使用含氯氟烃化合物的初步协议。这是原则上限制使用含氯氟烃化合物的初步协议。? 198
4、71987年年4 4月,月,3030多个国家的代表出席了日内瓦关于多个国家的代表出席了日内瓦关于臭氧层公约臭氧层公约的临时磋商会议,并通过一项条约,将的临时磋商会议,并通过一项条约,将CFCsCFCs的生产与使用冻结在的生产与使用冻结在19861986年的水平上。只要有年的水平上。只要有2/32/3主要签约国家的努力,主要签约国家的努力,6868年内年内CFCsCFCs就会降低就会降低3030。? 19871987年年9 9月,月,4646个国家的代表在蒙特利尔通过了关于臭氧层耗损个国家的代表在蒙特利尔通过了关于臭氧层耗损物质的物质的蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书,并于,并于19891989年年
5、1 1月月1 1日生效。此协议要日生效。此协议要求求19931993年各国削减年各国削减CFC11CFC11、CFC12CFC12实际消耗量的实际消耗量的2020,19981998年消年消减减5050。? 19881988年年1010月,在海牙召开了关于保护臭氧层的国际会议。与会代月,在海牙召开了关于保护臭氧层的国际会议。与会代表认为,即使实施了表认为,即使实施了蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书,也不能消除南极臭氧,也不能消除南极臭氧洞的存在,因此,需要更严厉的措施。洞的存在,因此,需要更严厉的措施。.7臭氧层保护臭氧层保护 ?19891989年,年,蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书缔约国第一次会议通
6、过缔约国第一次会议通过关于臭氧层保护的关于臭氧层保护的赫尔辛基宣言赫尔辛基宣言。?19901990年,年,蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书缔约国第二次会议在伦缔约国第二次会议在伦敦举行,通过敦举行,通过蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书修正案。修正案。20002000年年1 1月月1 1日全部淘汰日全部淘汰CFCsCFCs。?19911991年,年,蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书缔约国第三次会议,呼缔约国第三次会议,呼吁对臭氧耗损进行新的紧急科学评价。吁对臭氧耗损进行新的紧急科学评价。?19921992年年1111月,月,蒙特利尔议定书蒙特利尔议定书缔约国第四次会缔约国第四次会议在哥本哈根举行。议在哥本哈
7、根举行。.8氟里昂氟里昂?一些新型制冷剂一些新型制冷剂, ,如如四氯乙烷、二氟乙烷、五四氯乙烷、二氟乙烷、五氟乙烷、二氟甲烷、三氟甲烷以及它们的混合氟乙烷、二氟甲烷、三氟甲烷以及它们的混合物物虽然不破坏臭氧层虽然不破坏臭氧层, ,但它们大都是温室气体但它们大都是温室气体, ,也被联合国气候变化框架公约大会也被联合国气候变化框架公约大会(1997) (1997) 在在日本京都通过的日本京都通过的“京都议定书京都议定书”列为限制使用列为限制使用的物质。的物质。?因此寻找替代氟里昂类物质的无公害的因此寻找替代氟里昂类物质的无公害的新型制新型制冷剂冷剂已成为目前研究的热点。已成为目前研究的热点。.9替
8、代制冷剂替代制冷剂?目前广泛应用的有目前广泛应用的有: :?(1) (1) 异丁烷异丁烷? 它是很早被使用的制冷剂它是很早被使用的制冷剂, ,但由于其具有可燃性没有得到推广。但由于其具有可燃性没有得到推广。德国绿色和平组织在上世纪重新论证了其在小型制冷系统上德国绿色和平组织在上世纪重新论证了其在小型制冷系统上使用的可靠性后逐渐大规模用于冰箱制冷。由于其作为制冷使用的可靠性后逐渐大规模用于冰箱制冷。由于其作为制冷剂具有原料易得、对臭氧层无破坏、高循环率和不用换压缩剂具有原料易得、对臭氧层无破坏、高循环率和不用换压缩机润滑油等优点机润滑油等优点, ,因而有着良好的应用前景。因而有着良好的应用前景。
9、? 1999 1999 年年, ,该种物质占到冰箱制冷剂的该种物质占到冰箱制冷剂的15 % ,15 % ,我国和美国的小我国和美国的小型冰箱使用的是这种制冷剂型冰箱使用的是这种制冷剂, ,在日本在日本, ,安全法规不允许使用这安全法规不允许使用这种制冷剂。这种制冷剂的缺点除了使用上的安全性外种制冷剂。这种制冷剂的缺点除了使用上的安全性外, ,碳氢化碳氢化合物具有比合物具有比HFCS HFCS 类物质高的光化学烟雾类物质高的光化学烟雾, ,也是值得考虑的问也是值得考虑的问题。题。.10替代制冷剂替代制冷剂?(2) (2) 二氟乙烷与二氟一氯甲烷的混合剂二氟乙烷与二氟一氯甲烷的混合剂?它们具有良好
10、的制冷性能它们具有良好的制冷性能, ,在我国和美国的部分冰在我国和美国的部分冰箱生产线用了此物质。它具有环保性能优越、节能箱生产线用了此物质。它具有环保性能优越、节能等优点等优点, ,在我国可以自行生产在我国可以自行生产, ,适合我国国情。到适合我国国情。到19991999年年, ,这种制冷剂占到这种制冷剂占到15%15%。?此外还有三氟二氯乙烷与三氯甲烷、五氯己烷、四此外还有三氟二氯乙烷与三氯甲烷、五氯己烷、四氯己烷的混合剂。三氯甲烷、五氟乙烷的混合剂等。氯己烷的混合剂。三氯甲烷、五氟乙烷的混合剂等。?这些制冷剂其中仍含有对大气臭氧层具有破坏性的这些制冷剂其中仍含有对大气臭氧层具有破坏性的氯
11、氯, ,但由于有着比较理想的制冷效应但由于有着比较理想的制冷效应, ,目前尚没有被目前尚没有被淘汰淘汰, ,属于过渡替代品。属于过渡替代品。.11替代制冷剂替代制冷剂?据报道据报道, ,国内有公司选择多元混合物作为替代国内有公司选择多元混合物作为替代品品, ,于于1997 1997 年底成功地开发出无毒、难燃的年底成功地开发出无毒、难燃的KLB KLB 绿色制冷剂绿色制冷剂, ,其成品破坏臭氧层值仅为其成品破坏臭氧层值仅为0. 0. 008 ,008 ,温室系数仅为温室系数仅为0. 015 ,0. 015 ,远远低于国际组织远远低于国际组织对氟利昂替代品所规定的环保指数。对氟利昂替代品所规定的
12、环保指数。KLB KLB 制冷制冷剂不但能直接替代氟利昂剂不但能直接替代氟利昂, ,而且节能效果也十而且节能效果也十分显著。分显著。.12替代制冷剂替代制冷剂?此外此外, ,科研人员还发展了科研人员还发展了磁致冷磁致冷和和吸附致冷吸附致冷等等替代技术。替代技术。?磁致冷磁致冷又叫又叫“顺磁盐绝热致冷顺磁盐绝热致冷”。?顺磁盐中包含铁或稀土元素顺磁盐中包含铁或稀土元素, ,其其3d3d、4f 4f 层电子层电子未充满未充满, ,因此具有磁性因此具有磁性, ,在励磁和退磁过程中会在励磁和退磁过程中会吸热或放热吸热或放热, ,例如例如以硝酸镁铈为致冷剂以硝酸镁铈为致冷剂的磁致的磁致冷机降温可接近冷机
13、降温可接近0 K0 K。?利用这种性质发展的制冷技术具有效率高、成利用这种性质发展的制冷技术具有效率高、成本低、结构简单等优点本低、结构简单等优点, ,其最大好处在于不污其最大好处在于不污染环境。染环境。.13替代制冷剂替代制冷剂?吸附致冷吸附致冷是利用吸附是利用吸附- - 脱附时吸热或放热的性质制冷脱附时吸热或放热的性质制冷, ,常用的制冷剂体系包括金属氢化物常用的制冷剂体系包括金属氢化物- - 氢、沸石分子筛氢、沸石分子筛- - H H2 2O O、活性炭、活性炭- - 氮气、氧化镨氮气、氧化镨- - 氧化铈体系等。氧化铈体系等。?目前世界上关于氟利昂的替代方案很多目前世界上关于氟利昂的替
14、代方案很多, ,但都不很令但都不很令人满意。迄今为止人满意。迄今为止, ,世界上还没有发现一种经济和能世界上还没有发现一种经济和能效超过氟利昂的电冰箱制冷、发泡替代品在未来能最效超过氟利昂的电冰箱制冷、发泡替代品在未来能最大满足人与自然的和谐和可持续发展的制冷剂应为自大满足人与自然的和谐和可持续发展的制冷剂应为自然物质然物质, ,如如氨、二氧化碳、异丁烷氨、二氧化碳、异丁烷等等, ,是今后值得关注是今后值得关注和研究的方向。和研究的方向。.14石棉石棉.15石棉概述石棉概述?石棉按矿物组成和化学成分不同石棉按矿物组成和化学成分不同, ,可以分为蛇可以分为蛇纹石石棉纹石石棉( (温石棉温石棉)
15、) 和角闪石石棉。和角闪石石棉。?通常所称石棉多指蛇纹石石棉通常所称石棉多指蛇纹石石棉, ,化学组成为化学组成为MgMg6 6 (Si (Si4 4 O O1010 ) (O H) ) (O H) 8 8 , ,浅黄绿色或蓝绿色浅黄绿色或蓝绿色, ,常常含少量含少量Fe Fe 、Al Al 、Ca Ca 等机械混入物等机械混入物, ,单斜晶系单斜晶系, ,呈层状构造呈层状构造, ,在高倍电子显微镜下在高倍电子显微镜下, ,纤维呈平行纤维呈平行排列的极细空心管。排列的极细空心管。.16石棉概述石棉概述?石棉是一种能劈分有弹性、弧度高的耐热和耐化学腐石棉是一种能劈分有弹性、弧度高的耐热和耐化学腐蚀
16、的天然硅酸盐矿物纤维。蚀的天然硅酸盐矿物纤维。?石棉经加工后的各种制品过去曾被广泛采用石棉经加工后的各种制品过去曾被广泛采用, ,主要有主要有? (1) (1) 石棉纺织制品石棉纺织制品, ,用作隔热保温材料用作隔热保温材料, ,密封填料。其产品基体密封填料。其产品基体用作水电解、食盐电解的隔膜材料。用作水电解、食盐电解的隔膜材料。? (2) (2) 石棉摩擦材料石棉摩擦材料, ,有刹车片、离合器片、火车闸片、石油钻有刹车片、离合器片、火车闸片、石油钻机刹车块等。机刹车块等。? (3) (3) 石棉橡胶制品石棉橡胶制品, ,有高压板、中压板、绝缘板、耐油板和耐有高压板、中压板、绝缘板、耐油板和
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