环境材料学第7章材料工业生态学
环境材料学知到章节答案智慧树2023年衢州学院
环境材料学知到章节测试答案智慧树2023年最新衢州学院第一章测试1.环境材料的出现标志着材料科学发展进入了一个新的历史时期。
（）参考答案:对2.能源材料是指用于产生能源或者改变能源状态的各种材料。
（）参考答案:对3.环境功能材料是包括：环境治理材料、环境修复材料、环境替代材料。
（）参考答案:错4.环境的可持续发展理论包括：清洁生产、再循环利用、降解、废物处理。
（）参考答案:错5.材料的提取、制备、生产、使用和废弃过程是一个资源消耗和环境污染的过程。
（）参考答案:对第二章测试1.生物材料使既是结构材料，又是功能材料。
（）参考答案:对2.生产过程中产生的SO2对环境可能产生水污染。
（）参考答案:错3.可燃冰属于可再生能源。
（）参考答案:错4.氯氟烃化合物是广泛应用于制冷、空调、电子清洗和化妆品等行业中的一类化工材料。
（）参考答案:对5.材料、能源、信息是现代高科技的三大支柱。
（）参考答案:对第三章测试C的局限性包括应用范围的局限性、评价理论的局限性以及评价范围的局限性。
（）参考答案:错2.线性规划法是一种最简单的、也是最常用的LAC系统分析方法。
（）参考答案:错3.层次分析法的机构可分为：目标层、准则层和方案层。
（）参考答案:对4.建立材料环境性能数据库的基本原则不包括服务性。
（）参考答案:错5.能耗这项单一指标在现今可以表示其对环境的影响。
（）参考答案:错第四章测试1.自然资源可分为三大类：恒定性资源、可再生资源、非再生资源。
（）参考答案:对2.广义来说，资源具有社会性、自然性和商品性这三个特点。
（）参考答案:对3.资源评价包括评价、管理、利用和监督几个方面。
（）参考答案:错4.二次利用的方法包括物理法、化学法这两种方法。
（）参考答案:错5.化学法是通过改变废物性质的一种回收利用方法。
（）参考答案:对1.可持续发展是指经济、社会、资源、和环境保护协调发展。
（）参考答案:对2.生态系统指的是生物体与环境相互作用而形成的一种机能系统。
《环境材料学》课程各章重点内容
《环境材料学》课程各章重点内容1环境与材料材料生产对环境的依存关系、环境材料概念、环境材料的五个判据、主要环境材料种类、环境材料与传统材料、新材料的关系、环境材料学及其主要研究内容。
2材料的环境影响综合评价传统材料和环境材料的评价理论有何不同？材料的评价三角形分析。
环境负荷、材料的寿命全程概念，评价内容描述、环境负荷各项目计算中权重系数的取值问题、废弃物排放因子用加权模型计算时权重系数的计算、环境负荷各项目如何汇总？减少环境负荷的措施。
材料的再生循环设计概念、再生循环设计过程中应考虑的问题、材料的再生循环利用度评价方法、再生过程能量评价与分析。
环境质量评价模型及其各自有缺点、适用场合、计算过程等。
3微生物材料微生物能作为材料使用的原因。
微生物塑料的制备原料与传统塑料制备原料的来源有何不同？微生物塑料的主要生产原料。
紫膜能作为微生物功能材料使用的原理及优点。
两种类型的微生物计算机的原理有何不同？微生物传感器的基本原理及其应用、特点。
微生物燃料电池与传统电池的区别、应用原理。
微生物环境修复材料的特点、微生物固定方式。
微生物环境修复材料的工业应用。
4石墨材料石墨材料加工过程，加工原料的特点。
石墨层间化合物的“阶层”、插入物对石墨层间距离的影响及其计算、石墨层间化合物的奇异膨胀性及其膨胀机理。
石墨密封材料与传统密封材料的比较、石墨密封材料成型方法及其特点、为增强石墨密封材料性能采取的措施。
石墨材料净化含油废水的原理、与传统净化材料活性炭、棉花比有何特点？石墨材料净化大气中SO2有何特点？温度对净化大气中SO2有何影响？5绿色建材什么是绿色建材？传统建材有何缺陷？绿色涂料在生产原料上有何特色？涂料的水性化、高固体化和粉末化区别。
生态水泥生产原料，它与传统硅酸盐水泥在成分和使用过程有何不同？保健环境建材的概念及其种类、特点。
6沸石材料沸石的结构、沸石水和沸石金属离子的性质和作用。
沸石洗涤剂助剂与传统助剂助洗机理比较。
环境材料学重点
1章绪论1.1环境材料的含义1.2环境材料的研究背景1.3环境材料的研究内容与任务1.4环境材料学的发展概况2章材料科学基本知识3章材料的环境协调性评价4章材料的生态设计与理论8章金属材料概论8.1钢铁铸铁含碳量在2.1%~4.0%之间，多数铸铁中的碳以石墨形式存在，石墨的形状对性能影响较大。
铸铁有很高的耐压强度、耐蚀性和良好的铸造性、耐磨性、消振性和切削性，而且价格低廉，工业应用十分广泛。
加入不同的合金元素可铸成耐热铸铁、耐蚀铸铁和耐磨铸铁等，在可能的条件下“以铁代钢，以铸代锻”可产生巨大的经济效益，一直是工业生产中的趋势之一。
碳钢中的杂质对碳钢性能的影响钢在冶炼的时候，除了必须的合金元素外，不可避免的会从原料中带入一些杂质元素，杂质元素主要有硫、磷、丹、氢、砷、锡、锑等。
这些杂质元素对钢组织和性能产生不利的影响。
硫易在钢种形成FeS共晶体，熔点很低，造成“热脆”。
磷使钢脆化，降低钢的塑形和韧性。
产生“冷脆性”，使钢的冷加工性能和焊接性能变坏。
氧容易在钢中形成氧化物，使性能下降。
氢在钢中形成所谓“氢脆”现象，严重影响钢的塑性，钢的强度越高，脆性越大，造成的危害也越严重。
新钢中的开发1钢中加入地球上含量丰富的Si元素，来代替部分重金属W和Mo。
2Si可提高钢的抗氧化强度，并降低钢的韧-脆转变温度3应用还不广泛9章传统无机非金属类环境材料9.1结构陶瓷陶瓷材料陶瓷的物质结构：陶瓷材料的相组成：晶体相、玻璃相、气相（气孔）晶体相是陶瓷材料最主要的组成相，主要是某些固溶体或化合物，其结构、形态、数量及分布决定了陶瓷材料的特性和应用。
晶体相又分为主晶相、次晶相和第三相。
陶瓷中晶体相主要有含氧酸盐（硅酸盐、钛酸盐等）、氧化物（MgO、Al2O3）、非氧化物（SiC、Si3N4）等。
玻璃相的作用是将分散的晶体相粘结起来，填充晶体之间的空隙，提高材料的致密度：降低烧成温度，加快烧结过程；阻止晶体转变、抑制晶粒长大。
生态环境材料
（1）热反射玻璃 （2）高性能隔热玻璃 （3）自动调光玻璃 （4）隔音隔热玻璃 （5）电磁屏蔽玻璃 （6）抗菌自洁玻璃
V、建筑卫生陶瓷
建筑卫生陶瓷具有抗菌、灭菌、防霉、除臭等功 能的釉面砖、卫生洁具。 中国建筑材料科学研究院进行了稀土激活保健抗 菌材料的研制工作，并成功地应用于陶瓷釉面砖 的生产，制备出保健抗菌釉面砖。 生态陶瓷的典型材料为木材陶瓷。它是一种将天 然木材或其他木质材料浸渍于热固性树脂，比如 酚醛建材
主要内容
建材与环境 生态水泥和混凝土 建筑装饰材料 环境功能玻璃 建筑卫生陶瓷 辅助建材和建材化学品 固体废弃物在建筑中的应用
І 、 建材与环境
宏观上，中国建材年产量已达45-50亿t。能耗占全国总 能耗17％，年消耗煤2.2亿t。
1、建材对环境的影响
如何获得生态水泥
（1）低环境负荷水泥添加料 （2）生态水泥生产技术 （3）降低能耗的新工艺 （4）废弃物再生利用技术
2、生态混凝土
（1）环境友好型生态混凝土 （2）生物相容性生态混凝土
3、生态建筑
米兰:“24小时太阳报”新总部办公楼
III、建筑装饰材料
建筑装饰装修材料主要包括建筑涂料、壁纸、墙 布、铺地材料、人造板材、装饰石材等。 建筑装饰装修材料的作用是美化城乡建筑，家庭 居室，绐人们创造一个舒适、美观协调的工作环 境和生活环境。 化学毒性是建筑装饰材料的一项重要的环保指标 。
VII、固体废弃物在建筑中的应用
1．工业固体废渣在建筑材料中的综合利用 2．非金属矿产品与生态建材 3．生态型化学建材
谢谢 ！
4、贴面胶合板
在装饰中，贴面胶合板释放的高游离甲醛的 刺鼻气味，绐人们带来不小的痛苦和不便。 因此，必须对装饰胶合板甲醛释放量作出硬 性规定，同时加大低游离甲醛释放量贴面胶 合板关键技术的推广力度。
(完整版)环境材料学_第一章_绪论
环境材料理论研究的主要内容
材料环境性能 评价
材料可持续发 展理论
材料生态设计
LCA方法学、环境性能数据库 资源效率、物质流分析、工艺生态学 生态设计理论、非物质化理论
材料的生态加 清洁生产、再循环利用、降解、废物
工
处理
环境材料应用研究的主要内容
环境工程材料 环境净化材料、环境修复材料、环境 替代材料
英语
Ecologically beneficial materials
Environmentally friendly materials
Ecomaterials
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 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 具有最低环境负担的材料。
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
材料在社会经济发展中的地位及其 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。
• 16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。
• 结合ISO14000，LCA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
• 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
• 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
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硫氧化物等有害气体的新型 高效触媒材料）
稻壳餐具（天然材料、废物利用）
第7章-环境材料
2007年太湖蓝藻事件
从2007年5月29日开始，无锡市太湖区域大规模爆发蓝藻，导致 自来水无法饮用。中国科学院的研究的结果显示: 工业污染增加、 农业面源污染扩大、城市生活污水直接入湖和渔业养殖规模急速 扩张是造成太湖水环境恶化的主要原因。
“这个事件反映出太湖已经非常脆弱了，自我调节能力已经严重 丧失，人类过度地使用自然必然遭到自然的报复。”
本章主要内容
1
环境材料概述
2
环境材料的研究内容
3
环境材料的设计
4 环境材料的评价判据与方法
5
金属材料的生态化改造
6
金属环境材料
7.1 环境材料概述
材料, 为人类文明做出重大贡献, 却也严重 破坏了人类家园。从原材料的开采、提炼、生产、 加工、使用一直到废弃的过程, 无不以资源和能 源的极大消耗, 生态环境的严重污染为代价。
7.5 金属材料的生态化改造
双辊薄带连铸工艺示意图
7.5 金属材料的生态化改造
（4）金属材料表面优化: 缘由: 金属材料因表面受腐蚀、磨损而失效导致金属材料制品
部分甚至全部功能丧失，造成金属资源和能源的损失。 金属材料表面优化技术的评价: 引入环境负荷的概念: ELV=R+E+P 其中: ELV－环境负荷值，单位g/cm2； R－表面处理过程中
（2）在评价范围上, LCA只考虑已经发生了或一定会发生的 环境影响因素, 没有考虑可能发生的环境风险和危害。
（3）在评估方法上, LCA既包括客观成分, 也包括主观假设 等成分, 如计算方法模型、权重的选择等, 都需要详细说明。
(完整版)环境材料学第5章材料的生态设计
生态设计的内容
材料的选择与管理、 产品的可拆卸性设计、 产品的可回收性设计 首先考虑所有材料、能量输入和输出，尽可能为无害而努力； 预防废弃物的产生比废弃物的处理和清除更重要； 后处理过程设计为能源、处理消耗最省； 产品、过程和系统的设计必须考虑所有被投入的能量与物质的
1992.6.3 里约热内卢 联合国环境与发展大会 官方 对可持续发展讨论的一个高峰 大会通过了《里约热 内卢环境与发展宣言》以及《二十一世纪议程》。
可持续发展
是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们 是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的， 又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土 地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续 发展和安居乐业。
伴随着环境问题的出现，以及对发展目标的重 新认识，人类开始反思，从而产生了可持续发 展的思想。
1972.6.5 斯德哥尔摩 联合国人类环境研讨会上 首次提出可持续发展的概念。
1987.4.27 世界环境与发展委员会 发表了一份 题为《我们共同的未来》的报告，系统阐述了可
持续发展的思想：“既能满足当代人的需要, 又不对后代人满足其需要的能力构成危害 的发展”。
可持续发展与环境保护既有联系，又不等同。环境 保护是可持续发展的重要方面。可持续发展的核心 是发展，但要求在严格控制人口、提高人口素质和 保护环境、资源永续利用的前提下进行经济和社会 的发展。
可持续发展的要点
不否定经济增长 强调经济发展以自然资源为基础，同环境承载
能力相协调 生产过程中尽量少投入、多产出 消费过程中尽量多利用、少排放 最终目标：实现经济效益、社会效益、环境效
20世纪全球十大环境问题
1
气候变暖
环境材料学
环境材料学环境材料学是一门研究材料与环境之间关系的学科。
随着环境问题的日益突出，环境材料学越来越受到人们的重视。
本文将介绍环境材料学的基本概念、研究内容以及应用前景。
环境材料学是材料科学与环境科学的交叉学科，旨在研究材料的制备、性能及其在环境保护和污染治理方面的应用。
环境材料学的目标是开发出高效、环保、可持续的材料，用于减少环境污染、节约能源和资源，改善环境质量。
环境材料学的研究内容包括：环境友好材料的合成与制备、环境修复材料的设计与应用、环境监测与传感材料的开发、环境保护材料的评估与测试等。
例如，研究人员可以通过合成具有高吸附性能的材料来净化废水中的重金属离子；设计可生物降解的材料来替代传统塑料制品，减少对环境的污染；开发高效的光催化材料来降解有机污染物等。
环境材料学的应用前景广阔。
首先，环境材料的研发可以推动绿色制造的发展，降低对环境的影响。
其次，环境材料在清洁能源领域有着重要的应用，例如太阳能电池板的材料研发，可以提高太阳能的转化效率，减少对传统能源的依赖。
第三，环境材料在环境保护和污染治理方面起着重要作用，如废水处理、大气污染控制等。
在环境材料学的研究过程中，科学家们需要进行材料的合成、表征和性能测试。
目前，许多先进的材料制备和测试技术已经广泛应用于环境材料学研究中，如X射线衍射、透射电子显微镜、红外光谱、热重分析等。
这些技术的应用使得研究人员能够更加深入地了解材料的结构、性能和反应机制，为环境材料的设计与应用提供了有力的支持。
总之，环境材料学是一门具有广泛应用前景的交叉学科。
通过研究环境友好材料的合成、性能与应用，可以有效地减少环境污染、节约能源和资源，改善环境质量。
随着环境问题的日益突出，环境材料学的研究将变得越来越重要。
希望本文能够为读者提供对环境材料学的基本了解，并引起更多人对这一领域的关注和研究。
环境材料学.ppt
陶瓷 纤维
膨胀石墨 它是由天然鳞片石墨经插层、水洗、干
燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质， 它既保留了天然石墨的耐热性、耐腐蚀性 、耐辐
射性、无毒害等性质，又具有天然石墨所没有的吸 附性、环境协调性、生物相容性等特性，不造成二 次污染，在石油化工、原子能、电力、农药、建材、 机械等工业中广泛应用。
2. 替代品的性质要求（以氟利昂替 代品为例）
• 环保要求：替代品分子中不能含 有氯原子，对臭氧分解潜能值(ODP) 和全球变暖潜能值(即温室效应系数) 为零或近似于零。
• 热力学要求：替代品应与原制冷剂、发 泡剂有近似的沸点、热力学特性及传热 特性。
• 理化性质要求：无毒、无味、无可燃 性和爆炸性。
• 二是氢氯氟烃类产品，简称HCFC。主要包 括R22、R123、R141b、R142b等，臭氧层破 坏系数仅仅是R11的百分之几，因此，目前 HCFC类物质被视为CFC类物质的最重要的过
渡性替代物质。在《蒙特利尔议定书》中 R22被限定2020年淘汰，R123被限定2030年。
• 三是氢氟烃类：简称HFC。主要包括R134A、 R125、R32、R407C、R410A、R152等，臭氧 层破坏系数为0，但是气候变暖潜能值很高。 在《蒙特利尔议定书》没有规定其使用期
小及耐机械震动等优点，因而在机械、冶金、化工、 石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应 用．近几年由于全球能源价格的不断上涨、节能已 成为中国国家战略的背景下，比隔热砖与浇筑料等 传统耐材节能达10-30%的陶瓷纤维在中国国内得到 了更多更广的应用，发展前景十分看好。
含磷洗涤剂
• 洗衣粉是现代合成洗涤剂的主要组成部分， 自从现代洗涤剂问世以来 ，由于三聚磷酸 钠(STPP)所具有的化学性质很符合理想助洗 剂的特征 ，STPP就一直在洗涤剂用助洗剂 市场上占据支配地位，其用量约占总助剂 的95%。
(课件)-环境材料学—材料的环境影响评价
时机和途径。这体现了环境保护手段由简单粗放向复 杂精细发展的趋势。
第十八页，共一百一十四页。
LCA的技术框架(kuànɡ jià)及评价过程
目标和范围 确定 (fànwéi)
目标(mùbiāo)的定义包括：目的、原因和评价 结果的输出方式。
研究范围包括：规定评价边界、选择和优 化评价的模型、明确数据的要求、规定审 核方法、审核报告的格式与类型等。必须 与目标相一致。
第二十一页，共一百一十四页。
编目 分析 (biān mù)
定义：是对系统边界内的所有过程中资源的能耗及“三
简式生命周期评价矩阵是一种半定量的方法，其评价系统 为5× 8二维矩阵，其中一维代表产品生命周期的5个阶段： 原料获取、产品生产、销售(包括运输)、产品使用、回收 或处置;另一维代表环境因素，为了全面描述产品生命周期 全过程的环境行为，一般选定8个环境因素:有害物质、大 气污染、水污染、土壤污染、固体废物、噪声、能源消耗 、资源消耗。
factor, EAF
表达材料对环境的影响： EAF＝[资源(zīyuán)，能源，污染物，生物影响，区域
性]
比能耗指标要全面综合一些。
第八页，共一百一十四页。
环境负荷 单位 (fùhè)
环境负荷单位是用一个(yī ɡè)综合的指标，包 括能
源、资源、环境污染等因素来评价某一产 品、
过程或事件对环境的影响。
生命周期 有 害 大 气 水 污 土 固 体 噪
阶段
物质 污染 染
壤污 染
废物
声
产品获取 2
《环境材料》课程教学大纲
环境材料Environmental Material一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课:32学时课程性质：选修开课学期：第6学期先修课程：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学适用专业：应用化学教材：《环境材料学》，清华出版社，翁端等编著，第二版，2015年开课单位：环境科学与工程学院化学系二、课程性质、教学目标和任务环境材料课程是一门选修课程。
环境材料是具有环境意识、考虑环境、考虑生态学的材料，它在生产的过程中对资源和能源的消耗量比拟少，废弃后能够回收再生利用的可能性比较大，其从生产使用到回收的全过程对周围的生态环境的影响也最小。
因而它可以称为“绿色材料"或者"生态材料"。
环境材料是指在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料，既包括经改造后的现有传统材料也包括新开发的环境材料。
因此，通过本课程的学习，拓展高年级本科生在材料科学领域的学术视野和知识面，促进理科学生将基础理论与应用领域结合，为学生毕业提供从事环境材料研究与生产的工程技术, 同时也拓宽学生的就业渠道，为实现社会可持续开展奠定基础。
三、教学内容和要求第一章：绪论（2学时）1.基本知识点（1）介绍环境材料的起源和定义（2）介绍环境材料的研究意义（3）介绍环境材料的研究内容（4）介绍环境材料的开展趋势2、重点及难点：重点：无难点：无第二章：材料对环境的影响（2学时）1.基本知识点（1）介绍材料在国民经济中的作用（2）介绍材料与资源、环境的关系（3）理解材料加工和使用过程中的资源和能源消耗（4）了解固、液、气态污染物的排放（5）初步了解其他环境影响2、重点及难点：重点：固、液、气态污染物的排放难点：固、液、气态污染物的排放第三章：材料环境影响的评价技术（3学时）1＞基本知识点：（1）介绍常见的环境指标及其表达方法（2）介绍材料的环境影响评价方法与标准（3）理解lea的技术框架及评价过程了解常用的lea评价模型（4）了解lea应用举例lea的局限性（7）材料的环境性能数据库2、重点及难点：重点：lea评价模型难点：lea评价模型第四章：材料的资源效率理论（2学时）1、基本知识点：（1）掌握材料的资源效率（2）熟悉材料流分析（3）了解资源保护和综合利用2、重点及难点：重点：材料流分析难点：材料流分析第五章：材料的生态设计（2学时）1、基本知识点：（1）了解材料产业的可持续开展（2）熟悉材料的生态设计（3）熟悉生态设计案例分析2、重点及难点：重点：材料的生态设计难点：材料的生态设计第六章：材料的环境友好加工及制备（2学时）1、基本知识点：（1）了解降低材料环境负担性的技术（2）了解清洁生产技术（3）清洁生产技术的实践2、重点及难点：重点：清洁生产技术难点：清洁生产技术（1）了解工业生态学的起源（2）了解工业生态学的基本原理（3）掌握工业生态学的研究方法（4）了解工业生态学的应用案例：凯隆堡生态工业园2、重点及难点：重点：工业生态学的基本原理、研究方法难点：工业生态学的基本原理、研究方法第八章：环境治理材料（2学时）1、基本知识点：（1）掌握大气污染治理材料（2）熟悉水污染治理材料（3）理解其他污染控制材料2、重点及难点：重点：大气污染治理材料、水污染治理材料难点：大气污染治理材料、水污染治理材料第九章：固体废弃物中有价元素的回收利用技术（2学时）1、基本知识点：（1）熟悉固体废弃物及资源化利用了解几种主要固体废弃物资源化利用2、重点及难点：重点：固体废弃物资源化利用第十章：有毒有害元素的替代技术（2学时）1、基本知识点：（1）了解背景及政策（2）熟悉有毒有害元素替代材料的研究和应用进展2、重点及难点：重点：有毒有害元素替代材料的研究第十一章：纯天然材料（2学时）1、基本知识点：（1）了解木材的开发和利用了解竹材的开发和利用（3）石材的开发和利用（4）其他天然材料的开发和利用2、重点及难点：重点：其他天然材料的开发和利用（1）理解仿生物材料的环境性能（2）熟悉天然生物材料的组成（3）仿生物材料的制备与应用2、重点及难点：重点：仿生物材料的制备与应用第十三章：环境降解材料（2学时）1、基本知识点：（1）介绍概述（2）介绍可降解塑料的分类（3）材料的环境降解机理（4）生物降解材料的应用趋势及开展前景2、重点及难点：重点：环境降解机理第十四章：绿色包装材料（2学时）1、基本知识点：（1）介绍概述（2）了解包装材料的分类（3）理解包装材料的环境影响及其评价（4）绿色包装材料的设计和加工技术（5）绿色包装材料的开发和应用2、重点及难点：重点：绿色包装材料的开发和应用难点：绿色包装材料的开发和应用第十五章：生态建材（3学时）1、基本知识点：（1）介绍建材与环境（2）介绍生态建材（3）介绍典型的生态建材产品了解环境友好装饰材料（4）了解环境功能玻璃了解建筑卫生陶瓷（5）了解辅助建材及建材化学品了解固体废弃物在建筑中的应用2、重点及难点：重点：环境友好装饰材料、环境功能玻璃难点：环境友好装饰材料、环境功能玻璃四、课程考核（1）作业等：作业：次，课程论文：1篇；（2）考核方式：开卷考试或课程论文（3）总评成绩计算方式：平时成绩占30%,课程论文或期末考试成绩占70%计算五、参考书目1、环境材料，冶金工业出版社；张震斌；20122、环境材料概论，化学工业出版社；冯奇；20073、环境材料导论，北京大学出版社；张剑波；20084、生态环境材料学，机械工业出版社；作者，聂祚仁；2004。
环境材料学
第一章环境材料的主要特征：无毒无害，减少污染；全生命过程对资源和能源消耗小；可再生循环，易于回收；具有高度的使用效率环境材料定义具有先进的使用性能、其材料和技术本身要有较好的环境协调性，还要具备为人们乐于接受的舒适性的一类具有系统功能的材料。
三要素：先进性，环境协调性，舒适性核心要素：环境协调性在材料的生命周期过程中(包括开采、制造、使用、废弃和回收)具有资源和能源消耗少、对生态环境影响小、再生循环利用率高，或者废弃后可降解的新材料实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料，或指那些直接具有净化和修复环境等功能的材料（经济成本可接受性）环境材料学研究材料的开发、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，以及满足人类生存和发展的需要。
研发环境治理材料特征：从环境的角度重新考虑和评价过去的材料科学与工程，指导未来的材料科学及其工程学的发展。
在材料科学传统四要素基础上（结构、性能、加工和使用状况）加上环境性能环境材料学研究的内容：第二章材料对环境的影响材料在国民经济中的地位和作用：国民经济和社会发展的基础和先导；现代高科技的三大支柱（生物、信息、材料）；社会文明进化的标志（人类社会时代命名与材料密不可分）；近代两次产业革命离不开新材料的开发（铁基材料与蒸汽机；能源革命相联系的交通运输工业）；科技发展史来看，重大技术革新起始于材料的革新（Ni基高温材料与超音速；高温陶瓷与航天飞机；电子材料与信息革命；生物医学技术与材料）；我们从个人到社会国家的方方面面都离不开材料和材料的革新材料的发展趋势：结构材料：轻质、高强高韧、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、低成本、环境友好、复合化、多功能化功能材料：新型电池材料、稀土永磁材料、生态环境材料、生物医学与仿真材料、超导材料与资源环境的关系：工业品的链式生产流程：原料的投入和产品的产出；能源的输入与废弃物的排放推动社会进步消耗资源能源破坏生态环境（局部化——全球化）人类面临的资源环境问题：废弃物问题、全球气温变暖、食物短缺、矿物资源枯竭、石油天然气枯竭、人口爆炸、全球气温显著变暖我国的情况：材料生产和消费大国，支撑国民经济发展；能耗大，排放强；资源过度消耗，环境污染严重；趋势：能耗降低；废气排放增加，其它减少全球资源和能源现状现状：资源危机，能源短缺原因：人口膨胀，经济总量增加资源危机：非再生资源迅速耗竭（矿产资源）；物种灭绝；淡水资源不足；森林资源持续赤字；水土流失加剧能源危机：矿物能源面临枯竭（化石能源、核矿物）；可再生能源开发不足（风、水、日光）中国资源和能源现状：资源现状：总量大，种类齐全，数量丰富；人均水平远低于全球水平，资源与人口矛盾突出；地域分布不平衡；质量差别大，低劣资源比重高能源现状：结构和分布不合理；能源效率环境污染严重我国材料加工和使用过程中的资源消耗：资源效率低下，浪费严重；直接消耗：用于材料的生产和使用间接消耗：材料的运输、储藏、包装、管理、流通、人工、环境迁移等环节造成的资源消耗材料加工和使用过程中固、液、气污染物排放现状化工造纸行业废水排放量居首，钢铁冶金次之非金属矿物制品业废气排放居首黑色及有色金属采选业固废、重金属排放量居首建材（水泥)行业烟尘排放居首工业排放废气是大气污染的主要原因冶金、建材、化工行业是主要排放源水体污染物形成和排放：概念：污染物进入水体造成的水体变质现象。
《工业生态学》第二章 工业生态学基本理论-工业共生01
电缆制造厂
计算机制造商
过程
过程
废 铜
废
铜
废弃物
废弃物
线
可再使用的模块和元件
分解者 资源回收商
旧电脑 可再用的部件
顶级消费者 顾客
耗散的物质
耗散的物质
工业食物链（以个人电脑中铜的使用为例）
自然生态系统中的能量流动
NU1
NU2
I1
P1
I2
P2
R1 R2
生物食物链的能量流动模型 I – 摄入量；P – 生产量; NU-未利用量；R- 消耗量
工业生态系统中的能量流动
生 态 系 统
总资源量
废物量 损失量
工业生态系统和自然生态系统比较
相同点
(1)两个系统中都存在物质循 环和能量流动；
(2)两系统内的各要素都存在 共生关系；
(3)两种生态系统的形成、发 展和崩溃都是一个动态的进 化过程。
不同点
(1) 参与的主体不同；
(2) 自然生态系统具有产业生 态系统无法比拟的复杂性；
自然生态系统 人类社会系统
经济系统
第一产业 (农业)
第二产业 (工业)
第三产业 (服务业)
图 2-2工业系统与自然生态系统的关系
生态系统
自然生态系统
能源：太阳能、其他能源
非生物成分 （非生物环境）
气候：光照、温度、降水、风等 基质和介质：岩石、土壤、水、空气等 CO2、H2O、O2、N2等
物质的代谢原料
卡伦堡是一个仅有2万居民的工业小城市，位于北海之滨，距哥本哈 根向西120公里左右。
20世纪70年代卡伦堡的几个重要企业试图在减少费用，废品管理和 更有效的使用淡水方面寻求合作，建立了企业间的相互协调合作， 但很初步。
第七章无机非金属类生态环境材料教材
铌酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等 长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体等 陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料
无机非金属材料的分类
二、 制备无机非金属材料的原料及其生态化 改造对策
地壳中硅酸盐和铝硅酸盐占明显优势，它们和 其他一些氧化物矿物是制备无机非金属材料的最主要 原料。
传统无机非金属材料原料大多直接取自天然矿 物，就原料而言环境负荷低。
采用地壳中含量最为丰富的氧化铝、氧化硅和 生物圈、大气圈中含量丰富并能够再循环的碳、氮为 主要原料，应是无机非金属材料原料生态化的首选。
三、 无机非金属材料的生产工艺及其生态化 改造对策
普通无机非金属材料的生产工艺通常都 要经过以下工序：粉料制备、成型、高温烧 成和后处理。
n
KI K IC
n
指数（疲 劳指数）
材料断裂强度 材料断裂韧性
4）耐腐蚀、磨损性能设计
2．结构设计 1）晶粒设计 （1）晶粒尺寸 （2）晶粒形状 2）晶界设计 3）多相复合设计 （1）原位自生复相结构 （2）纳米复合结构 （3）纤维、晶须复合结构 （4）智能自修复结构
粘土的主要成分是SiO2和Al2O3，假定的化学通式为 Al2O3·2SiO2·2H2O，此外还含有Fe、Ti、Mg、Ca等氧化物
3C＋SiO2SiC＋2CO 煅烧在氮气保护下进行，则最终制成Si3N4和Al2O3。 作为碳源，也可以在粘土中直接混入废木屑、废纸 浆、植物秸秆等，这样制成的材料则具有类似晶须的强韧 化作用，并能够实现废物利用。
第七章 无机非金属 类生态环境材料
内容
• 7.1 概述 • 7.2 无机非金属材料的生态化改造 • 7.3 无机非金属材料零排放与零废弃制备
环境材料学课后思考题
环境材料学课后思考题1用自己的理解给出生态环境材料的定义。
答：生态环境材料是指在制备、使用和废弃过程中消耗较少资源和能源，对生态环境影响较小，回收率较高，使用性能和经济性能良好的材料。
1你认为那些材料属于生态环境材料？举例说明。
（举例之后还要简要说明一下）答：比如：生态水泥、环保建材、降解树脂、环境工程材料天然资源和环境材料、电磁波防护材料和电子功能材料领域有毒元素的替代材料2试用物质不灭和能量守恒的理论来说明材料与资源、环境的关系答：众所周知，材料的生产往往会消耗大量资源。
在生产效率一定的情况下，除了有效的产品外，还有大量的废弃物排入环境，造成环境污染。
因此，对于材料的生产和使用来说，资源消耗是源头，环境污染是终点。
换句话说，材料的生产和使用与资源和环境密切相关。
2图2-1是一个典型的开环工业生产链，从环保的角度看，若能实现闭环的工业生产链，可明显减少废弃物排放。
请选择一个你感兴趣的产品设计一个闭环生产流程。
能源资源铁矿铁水钢胚成品（热轧钢板等）使用废弃污染物4选择一个你所熟悉的材料产品或过程，用物质流方法进行资源效率分析，并就如何提高资源效率提出具体的技术措施。
答：钢材资源利用率高达10.4%，即生产1吨纯金属材料消耗的原材料近12吨。
具体技术措施：1）将外部废钢投入高炉-转炉流程的中间流程，可提高流程铁资源的效率；2）通过将铁矿石和其他自然铁资源从外部输入高炉-转炉流程的中间流程，可以提高该流程的铁资源效率。
3）通过提高电炉的钢比来提高铁资源的利用率。
5根据你对可持续发展的理解，考虑如何实现（1）金属材料，（2）高分子材料，（3）无机非金属材料（选一种）的可持续发展，并提出几项可具体实施的技术措施。
金属材料：微生物冶金；更换含有稀有合金元素和无毒元素的新合金材料，以及废物无害化资源转化技术；低合金化和普通合金形成绿色/生态材料体系，有利于材料的回收和循环利用。
高分子材料：1）建立必要的法律法规，增强人们的环保意识；2）回收塑料，变废为宝：焚烧废塑料，利用热能，分解提取化工原料，改进操作工艺和设备。
南京工业大学 材料概论 第七章__材料、环境资源
国家十一五规划
工业固体废物综合利用率，从2005年的55.8%
增加到2010年的60%.
耕地保有量，2005年为1.22亿公顷，2010年 不得少于1.2亿公顷。
主要污染物排放总量五年累计减少10%.
材料工业污染产生的主要原因
工艺技术装备落后，成为环境污染大户。 矿山资源的乱采滥挖，造成大片森林被砍伐，绿草毁掉， 尾矿随意丢放，污水任意流淌，也是造成环境破坏和污染 的原因。
汽车尾气
2006 年全国酸雨区域分布图
被大气中存在的酸性气体污染，pH小于5.65的酸性降水叫酸雨。酸雨主要是人为地向大气 中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，此外， 各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。
主要污染指标为高锰酸盐指数、石油类和氨氮。
污染、替代有害物质、减少废弃物、材料资源化、利用自 然能等方面,重点体现在
环境相容材料 可生物降解材料 环境工程材料 固体废物综合利用
环境相容材料
天然材料 仿生物材料
绿色建筑材料
绿色包装材料 其中以绿色建筑材料的研究和开发最令人注目。 目前正在研究与开发的绿色建筑材料有: 利用废弃物型建筑材料,节能型建筑材料, 健康型材料,抗菌材料等。
2009年4月15日，山西省是全国污染最严重的地区，也是缺陷婴儿出生率最高的省份，这 是一对爱心的农妇领养17名残疾孩子。
2006年4月23日，在黄河边放羊的老汉受不了第三排水沟散发的臭气。
2009年6月18日，安徽马鞍山长江岸边有很多小规模的选铁厂、塑料加工厂，排放大量污 水进入长江。
主要内容
冶炼生产效率低， CO2、 SO2、NOx不处理，直接排放， 对环境造成极大影响。
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6. All products should be designed so that they can be used to create other useful products at the end of their current lives rather than simply being downcycled (e.g., plastic bottle >> park bench >> landfill). 所有的产品应该被设计成：能够在它们生命周期结束之后用于生 产其它有用产品。
-Frosch, 1992
• 最大限度地利用废弃材料或产品，使其 能在其它工业过程中得到应用的工业系 统。
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三级生态系统示意图
一级生态系统
无限的资源
无限的废物
二级生态系统
有限的资源
有限的废物
三级生态系统
能源
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闭路循环
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有限的资源 和能源
材料 废弃
制造 消费
理想的工业系统示意图
4. Industries should get most of their needed materials through recycling streams rather than through raw materials extraction. 工业所需的材料主要应该来自于材料循环过程，而不是原材料 的提取。
产品、工艺、服务等过程产生的是残留物，而不是废弃物。
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2. Every molecule（颗粒） that enters a specific manufacturing process should leave that process as part of a sellable（适于销售 的） product.
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5. Every process and product should be designed to preserve the embedded utility of the materials used. The emphasis should be based on extended-life products and modular design. 每个过程和产品应该被设计成尽量节约材料的使用。强调产品的长 寿命和模块化设计。
发展战略》
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2. 早在1989年之前，工业生态学还存在几个起源点：
废物交换：1900年前后，英国就出现了“废物交换俱乐部” 工业代谢：工业代谢源于1970s，环境公害事件的密集爆发，引
起了西方对危险废物的警觉。 工业共生：主要体现于西方对丹麦卡伦堡工业体系的观察。
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3. 在1991年，联合国工业发展组织提出了 “生态可持续工业发展”（ecological sustainable industrial development）的概念。
• 这种系统的观点使人类不断优化从原材料、成 品材料到零部件、产品，一直到使用、废弃和 再循环的物质循环总过程。
• 系统包括材料的提炼、部门，国家和 地区；
• 优化内容包括资源、能源，甚至资本
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工业生态学的原则
1. Products, processes, services, and operations can produce residuals（残留物）, but not waste.
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工业生态系统
• A system that "would maximize the economical use of waste materials and of products at the ends of their lives as inputs to other processes and industries."
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4. 在1993年，美国人Hawken的《商业生态学》 一书，提出工业生态系统和生态工业园的问 题。
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5. 在1997年, 耶鲁大学出版了《工业生态学》 杂志。
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工业生态学的基本原理
• 工业生态学： 通过分析自然界的生物循环系统，将
生物圈的循环原理用于工业过程，把现 有的工业体系通过工业生态学的途径， 转化为可持续发展的体系，最终实现人 类社会的可持续发展。
每个进入一个加工过程的分子，应该在离开此过程后成为一种可
以销售的产品。
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3. Materials used should be the least toxic for the purpose, all
else equal. 为某种目的而使用的材料应该是具有最低毒性的。
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一、工业生态学发展历程
1. 代表人物
Robert A. Frosch
Nicholas E. Gallopoulus
“在自然生态系统中一个物种的废物也许就是另一个物种的
资源，为何一种工业的废物就不能成为另一种的资源？如果工业
也能像自然生态系统一样，就可以大幅减少原材料需要和环境污
染，并能节约废物垃圾的处理过程。” -----1989年《可持续工业
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工业生态学理论框架
可持续发展
工业生态学
文化系统
技术系统
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自然系统
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二、工业生态学的基本原理
• 实现材料可持续发展的途径 • 基本核心：工业代谢理论 • 即提高资源效率和促进环境保护的系统原理
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• 任何一个工业系统与其周围的环境不是相互隔 绝的，而是相互联系的，存在着物质和能量的 交换;
第七章 工 业 生 态 学
环境材料学
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1
工业为什么会造成污染？
把开放系统变成循环的封闭系统，使废物转化为新
的资源并加入新一轮的系可编统辑p运pt 行过程中。
2
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3
• 工业系统应效仿自然系统，建立类似于 自然生态系统的工业生态系统，各个工 业企业之间相互依存、相互联系，从而 形成一个复合的整体，运用一体化的生 产方式代替简单的传统生产方式，减少 工业对环境的影响。