环境材料总结课件1.ppt

1、2023-2-15环境材料PPT总结(PPT54页)(1)环境材料环境材料PPT总结总结(PPT54页页)(1)环境材料PPT总结(PPT54页)(1)环境材料环境材料生态环境材料生态环境材料是指同时具有满意的使用性能和是指同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者能够改善环境的材料。优良的环境协调性，或者能够改善环境的材料。本质：本质：研究环境与材料的关系，在材料使研究环境与材料的关系，在材料使用和生产过程中保持生态平衡。用和生产过程中保持生态平衡。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)环境材料学环境材料学环境材料学是一门研究材料的开发、生产环境材料学是一门研究材料的开发、生产与使用过

2、程和环境之间相互适应和相互协与使用过程和环境之间相互适应和相互协调的科学。调的科学。任任 务务 研究材料系统对生态环境的影响，研究材料与环境之研究材料系统对生态环境的影响，研究材料与环境之间的协调关系；间的协调关系；研究对象研究对象材料的环境协调性评价、材料的设计及加工中的环境材料的环境协调性评价、材料的设计及加工中的环境协调性技术，包括零排放和零废弃技术；协调性技术，包括零排放和零废弃技术；目目 的的 寻找在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负寻找在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负担的人类所需材料，以满足人类生存和发展的需要。担的人类所需材料，以满足人类生存和发展的需要。特特

3、 征征 从环境的角度重新考虑和评价过去的材料科学及其工程从环境的角度重新考虑和评价过去的材料科学及其工程学，并指导未来的材料科学及其工程学的发展。学，并指导未来的材料科学及其工程学的发展。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)环境材料分类环境材料分类直接处理型直接处理型防止污染防止污染环境保护环境保护净化功能净化功能系统单元型系统单元型节省能源节省能源新能源系统新能源系统低环境负载型低环境负载型低环境负载低环境负载再循环性再循环性资源资源 生产性生产性化学反应途径化学反应途径机械机械/物理途径物理途径生生物物社社会会途途径径环境材料PPT总结(PPT54页)(1)环境材料分类环境材料分类环境

4、材料PPT总结(PPT54页)(1)环境材料学环境材料学理论研究理论研究环境影响评价环境影响评价 材料的可持续发展理论材料的可持续发展理论材料的生态设计材料的生态设计材料的生态加工材料的生态加工应用研究应用研究环境工程材料环境工程材料环境友好材料环境友好材料环境功能材料环境功能材料废弃物的资源化利用研究废弃物的资源化利用研究环境材料PPT总结(PPT54页)(1)第三章 材料环境影响的评价技术材料的环境材料的环境指标指标原料材料零件产品使用废弃环境材料PPT总结(PPT54页)(1)第三章 材料环境影响的评价技术3.13.1常见的环境指标及其常见的环境指标及其表达方法表达方法环境材料PPT总结

5、(PPT54页)(1)第三章 材料环境影响的评价技术3.33.3LCALCA的技术框架及评价的技术框架及评价过程过程目标与范目标与范围的确定围的确定环境环境影响影响评价评价环境环境改善改善评价评价清单分清单分析析SETACSETAC三角形模三角形模型型环境材料PPT总结(PPT54页)(1)第三章 材料环境影响的评价技术3.33.3LCALCA的技术框架及评价的技术框架及评价过程过程直接直接应用：应用：目的与目的与范围的范围的确定确定影影响响评评价价清清单单分分析析生命周期生命周期 评价技术框架评价技术框架结结果果解解释释产品开发与产品开发与改进改进方案解决方案解决公共政策制公共政策制订订市场

6、营销市场营销其它其它ISO14040 ISO14040 标准定义的技术框标准定义的技术框架架环境材料PPT总结(PPT54页)(1)第三章 材料环境影响的评价技术3.33.3LCALCA的技术框架及评价的技术框架及评价过程过程LCALCA评价过程（六个步评价过程（六个步骤）骤）目的与范围定目的与范围定义义清单分析清单分析环境影响评估环境影响评估生命周期解释生命周期解释报告结果报告结果鉴定性评审鉴定性评审环境材料PPT总结(PPT54页)(1)4.2材料流分析理论（材料流分析理论（MFAMFA）：）：指用数学物理方法对在工业生产指用数学物理方法对在工业生产过程中按照一定的生产工艺所投入的原材料的

7、流动方向和数过程中按照一定的生产工艺所投入的原材料的流动方向和数量大小的一种定量分析理论。量大小的一种定量分析理论。材料流分析矿石材料零件成品使用典型的材料流循环过程示意图自然界环境材料PPT总结(PPT54页)(1)5.2 材料的生态设计生态设计生态设计是一种全新的设计思想，即在产品或材料的设是一种全新的设计思想，即在产品或材料的设计时，在考虑成本、功能（性能）、质量、外观等传统使计时，在考虑成本、功能（性能）、质量、外观等传统使用性能指标的基础上，着重考虑产品或材料在整个生命周用性能指标的基础上，着重考虑产品或材料在整个生命周期内的环境性能（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重期内的环境性能

8、（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），使之不断改进并达到经济、环境和社会效复利用性等），使之不断改进并达到经济、环境和社会效益的和谐统一。益的和谐统一。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)生态设计生态设计 设计设计：先进性先进性 环境协调性环境协调性 经济性经济性 舒适性舒适性LCALCA：环境负荷环境负荷先进性：先进性：要充分发挥材料的优异性能，满足各行各业对材料产品的要求；经济性：经济性：考虑材料产品的成本，能够保证制造商的利润，维持经济活动的运转；协调性：协调性：保证在材料的生产和使用过程中与环境尽可能协调，维持生物圈循环过程的平衡；舒适性：舒适性：材料产品能够提高生活质

9、量，使人类生活环境更加舒适5.2 材料的生态设计环境材料PPT总结(PPT54页)(1)5.2 材料的生态设计生态设计的内涵狭义的生态设计狭义的生态设计，是以环境友好技术为前提的工业产品技术。，是以环境友好技术为前提的工业产品技术。广义的生态设计广义的生态设计，则从产品制造业延伸到与产品制造密切相关，则从产品制造业延伸到与产品制造密切相关的产品包装、产品宣传和产品营销各个环节，并进一步扩大到的产品包装、产品宣传和产品营销各个环节，并进一步扩大到全社会的生态环境服务意识、环境友好的文化意识等。全社会的生态环境服务意识、环境友好的文化意识等。p生态设计针对产品的整个生命周期生态设计针对产品的整个生

10、命周期p生态设计是可以在不同层次上进行的动态设计过程生态设计是可以在不同层次上进行的动态设计过程p掌握绿色知识的设计人员是生态设计的主体掌握绿色知识的设计人员是生态设计的主体环境材料PPT总结(PPT54页)(1)5.2 材料的生态设计生态设计的内容生生态态设设计计原材料选择原材料选择寿命设计寿命设计回收设计回收设计包装设计包装设计工艺设计工艺设计尽量选择资源丰富及天然的材料尽量选择资源丰富及天然的材料避免采用有毒、有害及污染环境的材料避免采用有毒、有害及污染环境的材料选择易回收、可再生使用材料选择易回收、可再生使用材料减少材料成分减少材料成分废料的回收废料的回收废旧零部件的回收废旧零部件的回

11、收改革生产工艺流程，优化加工工序改革生产工艺流程，优化加工工序减少生产过程中的能源、物质等消耗减少生产过程中的能源、物质等消耗减少生产过程中的污染物减少生产过程中的污染物环境材料PPT总结(PPT54页)(1)5.2 材料的生态设计生态设计的原则生生态态设设计计原原则则环境原则环境原则技术原则技术原则经济性原则经济性原则人机工程原则人机工程原则减少资源消耗减少资源消耗减少能源消耗减少能源消耗减少污染物排放减少污染物排放减少健康安全风险减少健康安全风险具有规定的功能具有规定的功能保证产品质量保证产品质量具有预期使用寿命具有预期使用寿命费用最低费用最低利润最大利润最大良好的使用性能良好的使用性能满

12、足消费者个性的要求满足消费者个性的要求环境材料PPT总结(PPT54页)(1)5.2 材料的生态设计生态设计的过程一定的设计程序一定的设计程序三个设计目标三个设计目标三个主要阶段三个主要阶段提高产品的资源能源利用率提高产品的资源能源利用率降低产品生命周期成本降低产品生命周期成本产品无环境污染或环境污染最小化产品无环境污染或环境污染最小化生态设计必须遵循一定的系统化设计程序生态设计必须遵循一定的系统化设计程序跟踪材料流，确定材料输入与输出之间的平衡跟踪材料流，确定材料输入与输出之间的平衡对特殊产品或产品种类分配环境费用对特殊产品或产品种类分配环境费用对设计过程进行系统性研究对设计过程进行系统性研

13、究环境材料PPT总结(PPT54页)(1)5.2 材料的生态设计生态设计的方法系统设计模块化设计长寿命设计再生设计仿生设计环境材料PPT总结(PPT54页)(1)材料的环境友好加工和制备技术：p避害趋利技术p污染控制技术p环境补救和修复技术p再循环利用技术第6章材料的环境友好加工及制备环境材料PPT总结(PPT54页)(1)工业生态学工业生态学工业生态学（Industrial ecology，简称IE）又称产业生态学，是一门研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程、组织管理体制以及生产、消费、调控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关系的系统科学。追求人类社会与自然生态

14、系统的和谐发展，寻求经济、生态效益和社会效益的统一，实现现代工业的生态化转向与人类社会的可持续发展。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)工业生态系统的进化工业生态系统的进化生态系统资源废料一级生态系统示意图(系统内物质单向流动)二级生态系统示意图(系统内有物质的循环流动)资源废料生态系统组组 成成 部部 分分组组 成成 部部 分分三级生态系统示意图(系统内形成物质的闭路循环)能源生态系统组组 成成 部部 分分组组 成成 部部 分分环境材料PPT总结(PPT54页)(1)工业代谢工业代谢是根据质量守恒原理，对物质从最初开采、到在工业生产、产品使用，直至变成最终的废弃物之一全过程进行跟踪。研究

15、形式p在有限的区域内追踪某些污染物p分析研究一组物质p某种物质成分p物质与能量流环境材料PPT总结(PPT54页)(1)产业共生产业共生指的是不同企业间的合作，通过这种合作，共同提高企业的生存能力和获利能力，同时，通过这种共生实现对资源的节约和环境保护。p生态产业园p生态产业网络p复合实体共生基本形式：模式：p共栖、互利性产业共生p寄生型产业共生p偏利型产业共生p附生型（异生型）产业共生p混合型产业共生环境材料PPT总结(PPT54页)(1)生态工业评价指标生态工业评价指标是用以衡量工业生态系统资源和能源转化效率的量，如产品与废物比、物质或能量的循环率和损失率等，其核心环节是评价指标系统的制定

16、。参考国家环保总局文件生态工业示范园区规划指南目标层目标层准则准则1 1准则准则2 2准则准则3 3指标层指标层1 1指标层指标层2 2指标层指标层3 3指标层指标层4 4分指标层分指标层p p分指标层分指标层1 1分指标层分指标层2 2分指标层分指标层3 3环境材料PPT总结(PPT54页)(1)环境工程材料环境工程材料环境工程材料环境治理材料环境治理材料环境修复材料环境修复材料环境替代材料环境替代材料环境治理材料：环境治理材料：与在废弃物的接触过程中，通过物理的、与在废弃物的接触过程中，通过物理的、化学的作用将废弃物中的有毒、有害物质除去从而使废弃化学的作用将废弃物中的有毒、有害物质除去从

17、而使废弃物达到排放标准，而有毒有害物质本身通过这种物理化学物达到排放标准，而有毒有害物质本身通过这种物理化学变化转变为对环境无害的相关材料。变化转变为对环境无害的相关材料。大气污染控制材料水污染控制材料其他污染控制材料环境材料PPT总结(PPT54页)(1)大气污染治理材料吸收容量大吸收容量大选择性高选择性高饱和蒸汽压低饱和蒸汽压低适宜的沸点适宜的沸点黏度小、热稳定性高黏度小、热稳定性高腐蚀性小腐蚀性小廉价易得廉价易得v吸收法与吸收剂吸收法与吸收剂吸收剂的选择原则吸收剂的选择原则环境材料PPT总结(PPT54页)(1)大气污染治理材料大的比表面积，吸附容量大，吸附选择性好；大的比表面积，吸附容

18、量大，吸附选择性好；容易再生，再生活性稳定；容易再生，再生活性稳定；有足够的机械强度和适宜的颗粒尺寸；有足够的机械强度和适宜的颗粒尺寸；有良好的热稳定性和化学稳定性；有良好的热稳定性和化学稳定性；来源广泛，价格低廉来源广泛，价格低廉吸附剂的选择原则吸附剂的选择原则v吸附法与吸附剂吸附法与吸附剂环境材料PPT总结(PPT54页)(1)大气污染治理材料加热解吸再生加热解吸再生降压或真空解吸再生降压或真空解吸再生吹扫再生吹扫再生置换再生置换再生化学再生化学再生吸附剂的再生吸附剂的再生v吸附法与吸附剂吸附法与吸附剂环境材料PPT总结(PPT54页)(1)大气污染治理材料多孔型过滤材料多孔型过滤材料纤维

19、型过滤材料纤维型过滤材料复合型过滤材料复合型过滤材料v过滤材料过滤材料金属基过滤材料金属基过滤材料陶瓷基过滤材料陶瓷基过滤材料塑料基过滤材料塑料基过滤材料环境材料PPT总结(PPT54页)(1)大气污染治理材料应有很好的活性和选择性应有很好的活性和选择性使用过程不产生二次污染使用过程不产生二次污染足够的机械强度足够的机械强度良好的热稳定性和化学稳定性、抗毒性强良好的热稳定性和化学稳定性、抗毒性强具有尽可能长的寿命以及经济型。具有尽可能长的寿命以及经济型。v催化材料催化材料催化剂的选择催化剂的选择催化转化法净化气态污染物催化转化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用，将废气中是利用催化剂的催化作

20、用，将废气中的有害物质转变为无害物质或易于去除物质的方法。的有害物质转变为无害物质或易于去除物质的方法。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术物理处理法物理处理法化学处理法化学处理法物理化学法物理化学法生物处理法生物处理法通过物理作用，以分离、回收污水中不通过物理作用，以分离、回收污水中不溶解的溶解的呈悬浮状态污染物质呈悬浮状态污染物质（包括油膜（包括油膜和油珠）的污水处理方法。和油珠）的污水处理方法。处理方法：处理方法：重力分离法：沉淀和上浮；重力分离法：沉淀和上浮；离心分离法：离心分离机和水旋分离器离心分离法：离心分离机和水旋分离器筛滤截留法：格栅、筛网；筛滤

21、截留法：格栅、筛网；过过 滤：沙滤池和微孔滤池等。滤：沙滤池和微孔滤池等。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术物理处理法化学处理法物理化学法生物处理法通过化学反应来分离、去除废水中呈各种形态的污染物质（包括悬浮的、溶解的、胶体的等）或将其转化为无害物质的污水处理法。处理方法：中和、化学沉淀、氧化还原环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术物理处理法化学处理法物理化学法生物处理法利用物理化学作用分离回收污水中的污染物质（胶体物质、阴阳离子、大分子有机物等）处理方法：吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法、气提法、吹脱法环境材料PPT总结(

22、PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术物理处理法化学处理法物理化学法生物处理法通过微生物的代谢作用，使废水呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质的污水处理方法。好氧生物处理法：好氧微生物在有氧条件下将复杂的有机物分解，并以释放出的能量来完成其机体的功能。厌氧生物处理法：厌氧微生物在无氧条件下将高浓度有机废水或污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和CO2等气体。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术分离处理分离处理转化处理转化处理稀释处理稀释处理离子态离子交换、吸附、渗析等分子态胶状态吹脱、汽提、浮选、反渗透等混凝法、气浮法、吸附法

23、、过滤法悬浮态重力分离（沉淀、浮上）、离心分离（离心机、旋流分流器）、阻力截留（筛网、滤池等）、磁力分离等通过各种外力作用，使污染物质从废水中分离出来环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术分离处理分离处理转化处理转化处理稀释处理稀释处理化学转化生物化学转化消毒转化通过化学的或生物化学的作用，改变污染物的化学本性，为无害的物质或可分离的物质，后者再经分离予以除去。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术废水稀释水体稀释通过稀释混合，降低污染物的浓度，达到无害的目的。分离处理分离处理转化处理转化处理稀释处理稀释处理环境材料PPT总结(PPT

24、54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术一级处理（物理处理）主要任务：分离水中的悬浮固体、胶状物、浮油或重油等，调节废水pH值，减轻废水的腐化程度和后续处理的工艺负荷。常用方法：水质水量调节、重力沉淀法、上浮法（如隔油法）、气浮、离心分离、滤池、微滤机等。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术主要任务：大幅度地去除污水中可生物降解的有机溶解物和部分胶状物的污染物，用以减少废水的BOD和部分COD。常用方法：通常采用生物化学处理，主要有活性污泥和生物膜法等。二级处理（生物处理）环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 废水处理技术三级处理（深度处理或

25、高级处理）主要任务：去除生物难降解的有机污染物和废水中溶解的无机污染物，防止受纳水体发生富营养化和受到难降解的有毒化合物的污染。/污水回用。常用方法：生物处理、活性炭吸附、离子交换、电渗析、反渗透、消毒等。去除对象：污水中的N、P及难生物降解的有机物、病原菌、矿物质（盐类）等。环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 氧化还原型材料氧化还原法：氧化还原法：把溶解于废水中的有毒有害物质，经过氧化还把溶解于废水中的有毒有害物质，经过氧化还原反应，转化为无毒无害的新物质。原反应，转化为无毒无害的新物质。氧化剂：氧化剂：空气、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯空气、臭氧、氯气、漂白粉

26、、次氯酸钠、二氧化氯还原剂：还原剂：硫酸亚铁、氯化亚铁、锌硫酸亚铁、氯化亚铁、锌光催化氧化光催化氧化：紫外线、放射线等高能射线：紫外线、放射线等高能射线环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 膜分离材料选择性透过膜选择性透过膜以外界能量差为推动力，利用特殊以外界能量差为推动力，利用特殊的薄膜对溶液中的双组份或多组分的薄膜对溶液中的双组份或多组分进行选择性透过，从而实现分离、进行选择性透过，从而实现分离、分级、提纯或富集的方法的统称。分级、提纯或富集的方法的统称。溶剂透过膜的过程溶剂透过膜的过程渗透渗透溶质透过膜的过程溶质透过膜的过程渗析渗析环境材料PPT总结(PPT54页)(1

27、)水污染治理材料 膜分离材料优点：优点：p 无相的变化；无相的变化；p 可在常温下进行可在常温下进行p 不需要投加其他物质不需要投加其他物质p 能回收有价值的原料能回收有价值的原料p 适应性强，操作维护方便，易实现自动化控制适应性强，操作维护方便，易实现自动化控制环境材料PPT总结(PPT54页)(1)水污染治理材料 膜分离材料不同膜分离方法及其推动力不同膜分离方法及其推动力 环境材料PPT总结(PPT54页)(1)可降解塑料降解塑料分类p 光降解材料p 生物降解材料p 光/生物降解材料环境材料PPT总结(PPT54页)(1)降解塑料p 完全型降解塑料：通过环境作用，可将这类高分子材料完全分解

28、成水、二氧化碳和其它低分子化合物p 生物破坏型：添加一些天然高分子的成分，使用后置于微生物环境中，依靠微生物对其中的天然成分进行分解、破坏，从而使这类材料具有生物降解性能环境材料PPT总结(PPT54页)(1)绿色包装材料的设计p 结构设计p 促销功能设计原则：n 实行包装减量化(reduce)n 包装应易于重复利用(reuse)n 回收再生(recycle)n 包装材料废弃后能量再生（recover）n 包装废弃物可降解腐化(degradable)环境材料PPT总结(PPT54页)(1)绿色包装材料的设计设计内容：包装材料设计顾客满意设计企业形象设计物流运输设计包装方案设计包装废弃物处理设计

29、环境材料PPT总结(PPT54页)(1)绿色包装材料的加工处理技术主要途径：降低包装用量，节约资源和再资源化重复使用、再生和再循环利用包装材料降解净化、减少固态废弃物环境材料PPT总结(PPT54页)(1)绿色包装材料的开发和应用绿色包装替代材料：通过一些环境影响较小的包装材料代替那些环境负担性较大的一些包装材料。以钢代铝以竹代木以再生纸代替原生纸可降解塑料代替普通塑料以软代硬环境材料PPT总结(PPT54页)(1)绿色包装材料的开发和应用绿色包装改性材料：对现有的包装材料进行改性，减轻其环境影响。塑料改性材料玻璃改性材料可折叠集装箱防霉包装材料改性钢桶环境材料PPT总结(PPT54页)(1)绿色包装材料的开发和应用绿色包装新材料：开发新材料，特别是以环境友好型的新材料作为包装材料。天然包装材料天然甲壳素的综合利用可食性包装材料蔬菜纸食品2023-2-15环境材料PPT总结(PPT54页)(1)