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环境材料PPT总结环境材料生态环境材料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。本质：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。环境材料学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和相互协调的科学。任务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；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协调性技术，包括零排放和零废弃技术；目的寻找在加工、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。特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学，并指导未来的材料科学及其工程学的发展。环境材料分类直接处理型防止污染环境保护净化功能系统单元型节省能源新能源系统低环境负载型低环境负载再循环性资源生产性化学反应途径机械/物理途径生物社会途径环境材料分类典型产品环境相容材料天然材料木材、石材、竹材、天然高分子仿生合成材料结构仿生材料、功能仿生材料低环境负荷材料绿色包装材料（可食性包装材料等）生态建筑材料（生态水泥）传统材料的环境化等环境友好材料生物降解材料光降解塑料、生物降解塑料生物陶瓷材料羟基磷灰石等环境工程材料环境净化材料吸附吸收材料、催化转化材料等环境替代材料无磷洗衣粉、氟里昂替代物环境修复材料防止土壤沙化的固沙植被材料等环境材料分类环境材料学理论研究环境影响评价材料的可持续发展理论材料的生态设计材料的生态加工应用研究环境工程材料环境友好材料环境功能材料废弃物的资源化利用研究第三章材料环境影响的评价技术环境负荷就是指某一具体材料在生产、使用、消费、再生以及废弃的全过程（整个生命周期）中对环境产生的所有负面影响。材料的环境指标原料材料零件产品使用废弃资源消耗和能源消耗污染物第三章材料环境影响的评价技术3.1常见的环境指标及其表达方法能耗表示法环境影响因子环境负荷单位单位服务的材料消耗生态指数表示法生态因子表示法环境商值第三章材料环境影响的评价技术3.3LCA的技术框架及评价过程目标与范围的确定环境影响评价环境改善评价清单分析SETAC三角形模型第三章材料环境影响的评价技术3.3LCA的技术框架及评价过程直接应用：目的与范围的确定影响评价清单分析生命周期评价技术框架结果解释产品开发与改进方案解决公共政策制订市场营销其它ISO14040标准定义的技术框架第三章材料环境影响的评价技术3.3LCA的技术框架及评价过程LCA评价过程（六个步骤）目的与范围定义清单分析环境影响评估生命周期解释报告结果鉴定性评审4.2材料流分析理论（MFA）：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流动方向和数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5.2材料的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期内的环境性能（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、环境和社会效益的和谐统一。生态设计＝设计：先进性环境协调性经济性舒适性LCA：环境负荷＋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：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：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：材料产品能够提高生活质量，使人类生活环境更加舒适5.2材料的生态设计5.2材料的生态设计生态设计的内涵狭义的生态设计，是以环境友好技术为前提的工业产品技术。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。生态设计针对产品的整个生命周期生态设计是可以在不同层次上进行的动态设计过程掌握绿色知识的设计人员是生态设计的主体5.2材料的生态设计生态设计的内容生态设计原材料选择寿命设计回收设计包装设计工艺设计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选择易回收、可再生使用材料减少材料成分废料的回收废旧零部件的回收改革生产工艺流程，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污染物5.2材料的生态设计生态设计的原则生态设计原则环境原则技术原则经济性原则人机工程原则减少资源消耗减少能源消耗减少污染物排放减少健康安全风险具有规定的功能保证产品质量具有预期使用寿命费用最低利润最大良好的使用性能满足消费者个性的要求185.2材料的生态设计生态设计的过程一定的设计程序三个设计目标三个主要阶段提高产品的资源能源利用率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材料的环境友好加工和制备技术：避害趋利技术污染控制技术环境补救和修复技术再循环利用技术第6章材料的环境友好加工及制备工业生态学工业生态学（Industrialecology，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。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。研究形式在有限的区域内追踪某些污染物分析研究一组物质某种物质成分物质与能量流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。生态产业园生态产业网络复合实体共生基本形式：模式：共栖、互利性产业共生寄生型产业共生偏利型产业共生附生型（异生型）产业共生混合型产业共生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。参考国家环保总局文件《生态工业示范园区规划指南》目标层准则1准则2准则3指标层1指标层2指标层3指标层4分指标层p…分指标层1分指标层2分指标层3环境工程材料环境工程材料环境治理材料环境修复材料环境替代材料环境治理材料：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。大气污染控制材料水污染控制材料其他污染控制材料大气污染治理材料吸收容量大选择性高饱和蒸汽压低适宜的沸点黏度小、热稳定性高腐蚀性小廉价易得吸收法与吸收剂吸收剂的选择原则大气污染治理材料①大的比表面积，吸附容量大，吸附选择性好；②容易再生，再生活性稳定；③有足够的机械强度和适宜的颗粒尺寸；④有良好的热稳定性和化学稳定性；⑤来源广泛，价格低廉吸附剂的选择原则吸附法与吸附剂大气污染治理材料加热解吸再生降压或真空解吸再生吹扫再生置换再生化学再生吸附剂的再生吸附法与吸附剂大气污染治理材料多孔型过滤材料纤维型过滤材料复合型过滤材料过滤材料金属基过滤材料陶瓷基过滤材料塑料基过滤材料大气污染治理材料应有很好的活性和选择性使用过程不产生二次污染足够的机械强度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。催化材料催化剂的选择催化转化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用，将废气中的有害物质转变为无害物质或易于去除物质的方法。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物理作用，以分离、回收污水中不溶解的呈悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠）的污水处理方法。处理方法：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筛滤截留法：格栅、筛网；过滤：沙滤池和微孔滤池等。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。水污染治理材料•废水处理技术分离处理转化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、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水污染治理材料•废水处理技术分离处理转化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。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。分离处理转化处理稀释处理水污染治理材料•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。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）水污染治理材料•废水处理技术三级处理（深度处理或高级处理）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。水污染治理材料•氧化还原型材料氧化还原法：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。氧化剂：空气、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯还原剂：硫酸亚铁、氯化亚铁、锌光催化氧化：紫外线、放射线等高能射线水污染治理材料•膜分离材料选择性透过膜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。溶剂透过膜的过程——渗透溶质透过膜的过程——渗析水污染治理材料•膜分离材料优点：无相的变化；可在常温下进行不需要投加其他物质能回收有价值的原料适应性强，操作维护方便，易实现自动化控制水污染治理材料•膜分离材料不同膜分离方法及其推动力分离过程推动力膜用途扩散渗析浓度差渗析膜分离溶质、回收酸、碱等电渗析电位差离