环境材料学第6章材料的环境友好加工及制备
第四章_材料的环境友好加工
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（ 2 ） 能源回收利用 对生产过程中产生的余热进行综合利用， 一直是工业界 的一个重要任务。回收能源不仅可以得到直接经济效益， 而且可以减少煤耗和烧煤引起的二氧化硫污染，是增效 减污的重要举措。
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4.1.2 避害技术
在某些工业生产过程中，由于原料或工艺的要求，需引 入一些对环境和人体有毒有害的物质，在这种情况下， 为减轻环境污染，一般可采取避害趋利技术，即通过改 变生产方式、技术更新和工艺置换来减少有害物的产生， 改善环境，减小污染。 其目标是希望将污染控制在生产过程内部，尽量减少这 些有害物向外部环境排放。
（1）清洁的能源 常规能源的清洁利用，如采用洁净煤技术，逐步提高液 体燃料、天然气的使用比例； 可再生能源的利用，如水力资源的充分开发和利用；
新能源的开发，如太阳能、生物质能、风能、潮汐能、 地热能的开发和利用；
各种节能技术和措施等，如在能耗大的化工行业采用热 电联产技术，提高能源利用率。
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• 3D打印分层加工、迭加成形, 分层加工的过程与喷墨打 印十分相似,是断层扫描的逆过程: 断层扫描是把某个东 西“切”成无数叠加的片，3D打印就是一片一片的打印， 然后叠加到一起，成为一个立体物体。
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3D 印刷
浇铸聚合物粉基础（如：PLGA） 按希望的分布点“印”微米体积的溶剂液滴（氯仿） 当溶剂挥发时凝结的粉固化 重复以上操作，建立 3D 结构 摇出未凝结的粉 精确性结构型微孔聚合物或陶瓷支架
（完整word版）环境材料学第11-15章
（完整word版）环境材料学第11-15章11章11-1.用LCA方法分析木材的环境性能。
结合考虑全球温室效应影响，讨论种树和种草对减少CO2的效果。
书上：P209的（1）再生性，P210的（2）固碳作用木材属于环境材料。
环境材料就是一种与环境之间具有友好性或协调性的材料。
它的本质特征在于其生命周期的整个过程中具有低的环境负荷值。
木材来源于树木。
树木是自然界光合作用的产物。
即在太阳能作用下,6CO2+6H2O →C6H12O6+6O2。
这一过程中环境的友好性表现在:(1)就物质而言,生产1t树木(纤维素、半纤维素、木素等)吸收了大气中1.16t CO2,同时向大气中放出1.12tCO2。
因此生产树木或木材,一方面可减少大气中温室气体——CO2的含量,减缓温室效应的强度;另一方面为人类以及其它动物提供了维持生命所不可缺少的大量氧气。
这是最基本的环境性能。
其实,木材生长过程中具有的环境性能准确地说就是森林所具有的多种生态效益,即涵养水源、保持水土、净化空气、调节气候等等。
所以说木材原材料的生产过程完全是一个净化自然、改良环境的过程。
(2)就能源而言,由上面的等式可见,木材生长所需的能源来源于太阳提供的辐射能。
木材生长就是通过光合作用将太阳的光能不断转换为自身的有机分子的化学能的过程。
太阳辐射能是自然界中本来就存在的一种可再生能源,与钢铁、水泥等材料加工中所用的煤、石油等不可再生能源相比,不仅数量上无穷无尽,而且对环境无污染。
这正是我们人类一直想大力利用太阳能的原因所在。
木材生长恰恰是利用了太阳能这一非常清洁、取之不尽的能源,并且在能量获得、转换过程中,是完全直接、自主的,无需任何人工手段。
因此,木材生长在能源利用方面采用了最佳的方式。
11-2.如何利用木材的环境特性来减少材料加工和使用过程的环境负担性?书上：P210的（3）木材的调湿性（4）木材的视觉特性（5）木材的触觉特性可以作为使用过程的参考。
环境材料学chp6
第六章生命周期评价的应用生命周期评价（LCA）作为一种产品评价与产品设计的原则与方法，可应用于环境管理, 涉及企业、政府与消费者3个层次。
1）应用于工业企业部门①产品系统的生态辨识与诊断。
通过从摇篮到坟墓的分析，识别对研究影响最大的工艺过程和产品寿命阶段。
不同产品不同的生命周期阶段的环境影响是不同的。
另外，也可以评估产品（包括新产品）的资源效益，即对能耗，物耗进行全面平衡，一方面降低能耗、物耗从而降低产品成本；另一方面，帮助设计人员尽可能采用利于环境的原材料和能源。
②产品环境影响评价与比较。
以环境影响最小化为目标，分析比较某一产品系统内的不同方案或者对替代产品（或工艺）进行比较。
例如通过分析燃油汽车和电力汽车，发现电力汽车的环境影响并不象通常认为的很小，而是要大于燃油汽车。
③生态产品设计与新产品开发。
直接将LCA应用于新产品的开发与设计中。
④再循环工艺设计。
大量的LCA工作结果表明，产品用后处理阶段的问题十分严重，解决这一问题需要从产品的设计阶段就考虑产品用后的拆解和资源的回收利用。
2）LCA应用于政府环境管理部门和国际组织，可借助于LCA进行环境立法和制定环境标准和产品环境标志。
①制定环境政策和建立环境产品标准。
在环境政策与立法上，很多发达国家已经借助于LCA，制定“面向产品的环境政策”。
②实施生态标志计划。
客观上促进了生态产品的设计、制造、技术的发展，为评估和区别普通产品与生态标志产品提供了具体的指标，客观上也刺激了生态产品的消费。
③优化政府的能源、运输和废物管理方案，LCA能够很好的支持政府的环境规划。
④向公众提供有关产品和原材料的资源信息。
与产品有关的环境数据和信息，全球尚无统一的来源，各国都在积极开展有关的数据收集、整理工作。
例如美国国家环保局开展了大量的LCA研究，已经积累了一些主要的化学品的大量数据，成为产品设计和使用的第一手科学背景资料。
荷兰资源环境部开展了“生态指标”计划，目前已经提出了100种原材料和工艺的生态指标，直接为设计人员选择原材料和生态工艺提供定量化的支持。
环境友好型食品加工技术培训课件(精)
等，降低产品在储存过程中的能源消耗和浪费。
05
CHAPTER
环境友好型食品加工技术挑 战与机遇
技术挑战
1 2 3
加工过程中的资源消耗
传统食品加工技术往往对水资源、能源等依赖较 大，如何实现资源的高效利用是技术挑战之一。
废弃物处理与环境污染
食品加工过程中产生的废弃物和废水若处理不当 ，会对环境造成污染，需要研发废弃物资源化利 用技术。
精简预处理步骤
通过合理的清洗、去皮、切割等预处理操作，减少原料浪费和能源 消耗。
采用环保的清洗方式
如使用臭氧、超声波等清洗技术，减少水资源消耗和化学清洗剂的 使用。
加工过程优化实践
节能加工技术
采用先进的节能设备和技术，如高效电机、热回收系统等，降低 加工过程中的能源消耗。
减少废弃物产生
通过改进加工工艺和提高设备效率，减少废弃物的产生和排放。
CHAPTER
环境友好型食品加工技术原 理
节能减排原理
节能技术
通过改进食品加工设备、优化工 艺流程、提高能源利用效率等方 式，减少能源消耗，达到节能减 排的目的。
减排措施
采用低污染、低排放的生产方式 ，减少废气、废水和固体废弃物 的排放，降低对环境的影响。
资源循环利用原理
资源回收
对食品加工过程中产生的废弃物进行 分类回收，实现资源的再利用，减少 资源浪费。
传统食品加工技术
01
02
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腌制技术
利用盐、糖、醋等调味品 对食品进行腌制，以达到 保藏和增加风味的目的。
熏制技术
使用木材、谷物等燃料不 完全燃烧产生的烟气对食 品进行熏烤，赋予食品特 殊的烟熏风味。
发酵技术
利用微生物的代谢作用， 将食品中的糖类、蛋白质 等有机物转化为酒精、有 机酸等风味物质。
(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）
环境友好材料期末总复习
环境友好材料总复习第一章：材料与环境协调发展概述1、什么是环境友好材料？（1）用于污染物源头控制的、对环境有害的已有材料的替代品（2）作用于环境、有利于环境质量控制和改善、其本身也不会产生污染的物质或材料（3）采用环境友好技术，从废弃物及废水中生产的物质或材料2、环境友好材料的特征1.无毒无害，减少污染；2. 全生命过程对资源和能源消耗小；3 .可再生循环，易于回收4.具有高使用效率3、环境友好材料在环境保护中的地位和作用1.环境友好材料与水污染治理；氧化还原材料、光催化材料、膜分离材料、微生物制剂、生物絮凝剂、废油固化剂2.环境友好材料与大气污染治理：吸收剂、吸附剂3.环境友好材料与固体废弃物资源化；报废汽车资源化利用、电子废弃物综合利用、废旧电池资源化利用、稻壳等农业废弃物综合利用4.环境友好材料与其他污染治理4、论述材料与环境的辩证关系，并阐述如何实现材料与环境的协调发展。
答：a.材料的性能在很大程度上决定于环境的影响，环境与材料之间的关系涉及到敌对的和友好的，即有害的和有益的，材料与环境正处在敌对和友好的协调中不断发展。
b.制造消耗资源和能源少，对环境污染小，再生利用率高的材料，如环境相容材料，仿生材料，绿色包装材料，环境降解材料，环境净化材料，从材料制造，使用，废弃直到再生循环利用整个生命周期都与生态环境相协调。
5、在实现材料的环境协调化进程中，材料的环境友好加工与制备是一个重要环节，现实中可通过哪些技术实现该过程？试举例说明。
答：a.再循环利用技术尽可能的使用藏量相对丰富，并且是可再生利用的资源来设计和生产材料；b.避害技术如聚乳酸；c.控制技术；d.补救修补技术。
第二章环境友好材料与水污染治理6、用于水污染治理的环境友好材料有哪几类？请举例说明。
1.氧化还原型水污染治理材料：(1)氧化剂：活泼非金属材料。
如臭氧、氯气；含氧酸盐：高氯酸盐、高猛酸盐；(2)还原剂：活泼金属原子或离子；(3)催化剂：活性炭、粘土、金属氧化物及高能射线。
环境友好材料
第一章聚乳酸的生产与应用1、环境友好材料是指可降解材料在光、水或其他条件的作用下，会产生分子量下降、物理性能降低等现象，并逐渐被环境消纳的一类材料。
亦可称为可降解材料。
降解类型有光降解、光／生物降解、光／碳酸钙降解、光／氧／生物降解、完全生物降解、崩坏性生物降解等。
可降解塑料，指在生产过程中加入一定量的添加剂（如淀粉、改性淀粉或其它纤维素、光敏剂、生物降解剂等），稳定性下降，较容易在自然环境中降解的塑料。
分四大类：光降解塑料、生物降解塑料、光/生物降解塑料、水降解塑料。
2、乳酸发酵的环境参数：(1)pH值的影响 PH值是发酵过程中很容易控制的参数，它对细胞生长和代谢有很强的作用。
从生产的角度来说，为了得到必要的乳酸浓度而使生产过程经济、合理，pH值控制是绝对需要的。
通常，乳酸菌能承受的PH值在3.4一8.0，但生长和生产产品的pH值大多在5.4—6.4，具体最佳值视各菌种而异。
(2)温度的影响大多数乳酸菌在温度37—42℃生长最好，但有些被称为“嗜热”的乳酸菌，温度上限可达55℃。
不同菌株的最佳温度稍微有些不同，如L.helveticus，在温度38—42℃时，生长速率最大，一出这一范围，生长速率急剧下降。
而对L．amylovorus，最大乳酸生产速率发生在温度40一45℃，最终乳酸浓度在温度30—45℃范围内基本相同。
也有一些情况，如用奶油色链球菌发酵时，比生长速率不随温度变化，但比生产速率在高温时有所提高。
(3)氧的影响乳酸杆菌是微氧需要菌或耐氧菌，因此，氧的存在对其代谢有重要的影响。
好氧环境对有些菌可能有毒害，但对许多其他菌，氧常常是重要的电子受体，使厌氧糖代谢产生的还原性嘧啶核苷再氧化。
这将使乳酸菌能利用的基质范围较广，并拥有厌氧条件下停止的代谢途径，也会改进细胞的摩尔产率。
(4)搅拌的影响在好氧发酵中非常重要的搅拌，对乳酸生产没有什么作用。
但是，有些研究发现，在采用像乳清这些原料时，由于许多营养物都是存在于不溶解物中，因此．必须采取措施使这些固体物质完全呈悬浮状态。
环境材料学复习重点
环境材料学复习重点一、名词解释（6个）1、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。
2、材料环境负荷值：指对某一具体材料在其生产过程中耗用的资源和能源的多少，以及其向环境排放的废弃物（气态、固态和液态之和）多少的综合值。
3、材料的生命周期：是指从原料采集和处理、材料制造、产品制造、运输、销售、使用、再循环、直至最终处理和废弃等环节组成的生命链。
4、生命周期评价（LCA）：是对材料和产品进行环境表现分析的一种重要方法。
具体是通过确定和量化与评估对象相关的能源消耗、物质消耗和废弃物排放，来评估某一产品、过程或事件的环境负荷。
5、酸雨：大气中二氧化硫和一氧化氮在强光照射下进行光化学作用，并和水汽结合而形成硫酸和硝酸，使得雨雪pH下降，一般将pH小于5.6的雨称为酸雨。
6、再生资源：在社会的生产、流通、消费过程中产生的不再具有使用价值而以各种形式储存，但可以通过不同的加工途径而使其重新获得使用价值的各种物料的总称。
7、循环经济：是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。
8、腐植酸：是动、植物遗骸，主要是植物遗骸经过微生物的分解和转化，以及地球化学的一系列过程形成和积累起来的一类有机物质，广泛存在于风化煤、泥炭和褐煤中。
9、避害技术：将有害物留在生产过程内部处理，将有害物在进入环境之前转化为无害物，在排放到环境以前进行消化，避免污染环境生态加工技术。
10、材料生产的资源效率：某一生产过程中所产出的所有产品占所投入原料总量的百分比。
11、固体废弃物：指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程中提取目的组分之后而被丢弃的固体泥浆状的物质。
12、复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料。
13、吸附材料：具有多孔结构和巨大的比表面积的材料，常见有活性炭，活性炭纤维，沸石分子筛，活性氧化铝等。
环境材料学-第六章 环境治理功能材料与技术
溶液配制
成胶
酸泡
水洗
成品包装
筛选
活化
烘干
6.1 环境净化材料
6.1.1 大气污染治理材料与技术
6.1.1.1 吸附法
吸附剂举例
5） 分子筛 分子筛又称沸石，是一种水合硅酸盐类，能把形状直径大小不同 的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子 分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。 分子筛因是一种笼形孔洞骨架的晶体，经脱水后空间十分丰富， 具有很大的内表面积，可以吸附相当数量的吸附质。同时其内晶表面高 度钝化，晶穴内部有很大的静电场在起作用，微孔分布单一均匀，并具 有选择吸附性能。 目前分子筛广泛应用于冶金，化工，电子，石油化工等工业中。
6.1 环境净化材料
6.1.1 大气污染治理材料与技术
6.1.1.1 吸附法
吸附剂举例 a）颗粒状活性炭 维尼纶催化剂载体炭，用作果壳作原料，经水蒸气活化制得的不
定性颗粒炭。 回收及吸附炭，是以煤粉为原料，以煤焦油作调和剂，经成型、
炭化及活化制得的圆柱形颗粒炭。 脱硫炭的原料及制造方法与回收及吸附用炭相同。 净化水用炭是用无烟煤作原料，经破碎后直接炭化和水蒸气活化
6.1.1.1 吸附法
吸附剂举例 4） 硅胶 硅胶的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高
的机械强度等。 硅胶根据其孔径大小分为：粗孔硅胶、细孔硅胶及介于两者之间
的中孔硅胶。
6.1 环境净化材料
6.1.1 大气污染治理材料与技术
6.1.1.1 吸附法
吸附剂举例
4） 硅胶 细孔硅胶：平均粒径在1.5~2.0 nm（平均孔径在0.8 nm以下称为 特细孔硅胶） 粗孔硅胶：平均粒径在4.0~5.0 nm （平均孔径在10.0 nm以上称为 特大孔硅胶）
环境材料学第6章材料的环境友好加工及制备
环境材料学第6章材料的环境友好加工及制备首先，一种常见的环境友好加工方法是绿色化学方法。
绿色化学方法采用对环境友好的溶剂和反应条件，减少了有害物质的使用和生成。
例如，使用水作为溶剂可以取代有机溶剂，减少了污染物的排放。
此外，利用微波加热可以提高反应速率和产率，减少了化学废物的生成。
其次，还有一种环境友好加工方法是生物法。
生物法利用生物体或生物产物作为催化剂或模板，在温和的条件下进行反应。
生物法可以大大减少能源消耗和废物生成。
例如，酶催化可以在较低的温度和压力下进行，减少了能源消耗和废物产生。
另外，一些新型的环境友好制备方法也得到了广泛应用。
其中之一是溶胶凝胶法。
溶胶凝胶法是一种利用溶胶体和凝胶体来制备材料的方法。
它可以在常温下进行，避免了高温下的能源消耗和废气排放。
此外，溶胶凝胶法还可以制备出具有多孔结构的材料，有利于提高材料的表面积和活性。
此外，还有一些其他的环境友好制备方法值得关注。
例如，利用可再生资源来代替传统的原料可以减少对自然资源的消耗。
此外，通过精确控制材料的形貌和结构，可以提高材料的性能，减少资源和能源的浪费。
另外，循环利用废弃材料也是环境友好制备的一种方法。
通过对废弃材料的分离和处理，可以回收利用其中的有用成分，减少废物的排放。
综上所述，环境材料学第6章介绍了一些常见的环境友好加工及制备方法。
这些方法通过减少化学废物的生成和能源的消耗，可以有效地减少对环境的污染。
在今后的研究中，我们应继续探索更加环境友好的加工和制备方法，为可持续发展做出贡献。
环境材料学材料的环境影响评价专业知识
LCA定义：是一种评价某一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、使用到废弃旳整个生态循环过程中环境负荷旳定量措施。 目旳:在于谋求改善环境影响和合理利用资源旳途径。即从“摇篮”到“坟墓”旳整个周期。基本思想是：产品设计应着眼于整个周期过程，以使最终旳设计到达环境保护和资源合理利用旳目旳。
LCA旳评估对象
编目分析
定义：是对系统边界内旳全部过程中资源旳能耗及“三废”排放量对环境负载旳影响进行量化旳合理分析。关键：是建立以产品功能单位体现旳产品系统（评价对象）旳输入和输出。根据物质平衡及能量平衡进行正确旳调查。数据取得：正式出版旳文件或有关论文；各类统计年鉴和报表；有关环境数据手册；国家统计局统计成果；各行业旳有关环境统计分析资料等。
ISO明拟定义了LCA旳评估对象是产品系统或服务系统造成旳环境影响，而不是评估空间意义上旳环境旳质量，这与环境科学中旳环境质量评估有着根本区别。另外，LCA措施着眼于产品生产过程中旳环境影响，这与产品质量管理和控制等措施也是完全不同旳。 其次，LCA旳评估范围要求覆盖产品旳整个寿命周期，而不只是产品寿命周期中旳某个或某些阶段。
实施LCA旳主要目旳
①帮助提供产品系统与环境之间相互作用旳尽量完整旳概貌；②增进全方面和正确地了解产品系统造成旳环境影响；③为关注产品或受产品影响旳有关方(interested party)之间进行交流和对话奠定基础；④向决策者提供有关环境旳有益旳决策信息;⑤LCA措施鼓励多种组织，尤其是企业，将环境问题结合到他们旳总体决策过程中。
评估范围旳不足
时间和地域范围旳影响 ；风险范围界定旳不足
评估措施旳不足
LCA旳评价措施既涉及了客观原因，也涉及主观原因；原则化方面
VII、材料旳环境性能数据库
建立材料性能数据库旳基本原则常用环境数据库简介
《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。
第5章 材料的环境友好加工及制备
生产中的废物具有多功能特性，一种生产过程中 产生的废物可作为另一种生产过程中的原料（资 源），资源与废物是一个相对的概念。
清洁生产最好地体现了资源利用最大化，废物产 生最小化，环境污染无害化。
■ 最优化理论
清洁生产实际上是求解满足生产特定条件下使其 物料消耗最少，而使产品产出率最高的问题。此 问题的理论基础是数学的最优化理论。很多情况 下，废物最小量化可表示为目标函数，而清洁生 产则是求它在约束条件下的最优解。
■ 对生产，清洁生产包括节约原材料，淘汰有毒 原材料，减降所有废物的数量和毒性。
■ 对于产品，清洁生产战略旨在减少从原材料的 提炼到产品的最终处置的全生命周期的不利影 响。
■ 对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的 服务中。
■ 《中国21世纪议程》对清洁生产的定义是：清 洁生产是指既可满足人们的需要，又可合理使 用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法 和措施。
丰田发布使用锂电池的新型概念车
日本专家用黄豆油驱动小拖拉机
2004年5月27日，清华大学汽车系的仇斌老师在介绍他们研 制的氢燃料电池车，由于得到了８６３计划的支持，他们把这 辆车命名为“８６３路”。氢燃料电池车把氢气作为燃料，与 传统汽车相比，无尾气排放，无污染，能效更高。
酒精作燃料的飞机
5. 清洁服务
环境材料学 —第五章 材料的环境友好
加工及制备
主讲教师：
主要内容
■ 降低材料环境负担性的技术 ■ 清洁生产技术 ■ 清洁生产技术的实践
5.1降低材料环境负担性的技术
■ “大量生产、大量消费和大量废弃”为基本特 征的传统经济社会向“最优生产、最优消费和 最少废弃”的现代可持续发展的“生态循环型 经济社会”转变。
环境材料学 第6章 材料的环境友好加工及制备
（三）清洁生产可以避免和减少末 端治理的不彻底而造成的二次污染。 因为清洁生产采用了大量的源头削 减措施，既可减少含有毒成分原料 的使用量，又可提高原材料的转化 率，减少物料流失和污染物的产生 量及排放量，因此而减少二次污染 的机会。
有污染的工艺 资源 能源 环境友好工艺 产品 无害废物
• 苯胺生产
铁粉还原硝基苯 铁泥废渣废水 含大量硝基苯和氨基苯
氢气催化还原 流态化技术
大大减少了有害物排放
6.1.2 污染控制技术
资源 能源
生产
废物处理
产品 无害废物
• 对向环境排放的污染物，在排放到环境以 前进行处理的工艺过程和技术。
6.1.2 污染控制技术
2月13日，日本电信巨头NTT公司在东京展示一 款名为“袖珍加油站”的新型多用途太阳能充电 器。
图为同济大学的“超越二号”燃料电池轿车是中国首辆燃料 电池轿车“超越一号”的改进型，最高时速超过115公里， 0-100公里加速时间为26.7秒。
“Helios”号是一种 能够连续数月逗留在高空 中的飞行器原型，它们计 划用来代替某些通讯卫星 和研究卫星。确保飞行器 工作必需能量的太阳能电 池安装在它的机翼上，其 翼展比波音-747飞机的翼 展还要大——约82米，同 时其机身长度不超过4米。 在2001年“Helios”号曾 完成几次高空试飞，当时 创下了试飞高度达2.95万 米的新纪录。
环境材料学
环境友好型材料的设计与制备
环境友好型材料的设计与制备第一章：引言环境友好型材料的设计与制备是近年来材料科学领域的热点研究方向。
随着全球环境问题日益突出，迫切需要开发可持续发展的材料，来替代传统材料对环境的负面影响。
本章将介绍环境友好型材料的意义和研究背景，以及本文的研究目标。
第二章：环境友好型材料的概念和特点环境友好型材料是指在整个生命周期中对环境影响较小的材料，具有可再生、可降解、低能耗等特点。
本章将详细介绍环境友好型材料的各种特点和分类，包括可再生材料、可降解材料、生物基材料等。
第三章：环境友好型材料设计原则环境友好型材料的设计需要考虑材料的功能性和环境性能之间的平衡。
本章将介绍环境友好型材料设计的原则，包括减少资源消耗、降低能源消耗、提高材料的回收利用等。
第四章：环境友好型材料的制备方法环境友好型材料的制备方法多种多样，包括物理方法、化学方法、生物方法等。
本章将详细介绍几种常见的环境友好型材料制备方法，如绿色合成法、水相法、生物降解法等，并分析比较它们的优缺点。
第五章：环境友好型材料的应用领域环境友好型材料具有广阔的应用前景，在建筑、能源、电子等领域都有广泛应用。
本章将重点介绍环境友好型材料在包装材料、新能源器件、生物医药等领域的应用，并探讨其在未来的发展趋势。
第六章：环境友好型材料的挑战与展望尽管环境友好型材料在环境保护方面有着重要的意义，但其研究和应用仍然面临一些挑战和限制。
本章将分析当前环境友好型材料研究中存在的问题，并展望未来环境友好型材料的发展方向和前景。
第七章：总结与展望通过对环境友好型材料的设计与制备研究的综述，本文简要总结了环境友好型材料的概念、特点、设计原则、制备方法和应用领域，并对未来的发展进行了展望。
只有持续不断地研究和创新，我们才能更好地解决环境问题，建设一个更加可持续的世界。
以上就是本文的正文内容，从环境友好型材料的概念和特点开始，逐渐展开分析和讨论，不仅深入了解了环境友好型材料的设计与制备方面的知识，还对其应用领域和未来发展进行了展望。
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有毒有害物 质零排放
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
1. 用无害材料替代有害材料
• 氯碱行业用无（低）汞触媒替代汞触媒 • 无氰电镀 • 铅替代技术（蓄电池、印刷模子、无铅涂
料、油漆） •…
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
2. 用环境友好的生产工艺代替污染较重 的生产工艺
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.2.3 清洁生产的内容
清洁生产
清洁能源 清洁资源 清洁工艺 清洁设备 清洁产品 清洁服务 清洁管理 清洁审计
经济效益 环境效益 社会效益
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
（一）清洁的能源
1、最少的能量消耗；常规能源的清洁利用， 如采用洁净煤技术，逐步提高液体燃料、天然气的 使用比例；
6.1.2 污染控制技术
资源 能源
生产
废物处理
产品 无害废物
• 对向环境排放的污染物，在排放到环境以 前进行处理的工艺过程和技术。
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.1.2 污染控制技术
• 分离处理，减少有害物排放 • 无害化转化处理 • 有害物收集储存处理
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
• 避害技术 • 污染控制技术 • 再循环利用技术 • 补救修复技术
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.1.1 避害技术
• 通过改变生产方式、技术更新和工艺置换来减 少有害物的产生，改善环境，减少污染。
苯类 二氯甲烷 四氯乙烷 四氯化碳
甲苯类 二甲苯类 三氯乙烷 三氯乙烯
氯仿 甲基酮类 镍及其化合物 氰及其化合物
材
生态设计，绿色材料、环境降
料
解材料、环境协调材料、环境
产
工程材料
原料
业
工艺
资源、材料流、F-4、F-10
污染控制、治理和修复，清洁生产， 再利用，再循环
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.1 降低材料环境负担性的技术
细节性的具体措施
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.1 降低材料环境负担性的技术
• 饲料、肥料：还田 • 基料：食用菌养殖 • 原材料：造纸
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.1.4 补救修复技术
广义上包括对由于过去污染物排放的积累造成的环境污染 的补救和修复，和由于正在进行的生产过程对环境造成的 污染的补救修复处理
资源 能源
生产
产品 补救修复 无害
废弃物
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
典型的再循环工艺原理
催化剂循环利用 废气排放
原料 反应
蒸馏
产品
催化剂再生
废热 回收利用
副产品
处理
失效催化剂 废弃物
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
案例 秸秆利用
• 燃料：
一、空气氧化气化法，气化炉中不完全燃烧，CO为主的低热值可燃气 二、干馏热解法，热解炉中进行隔绝空气干馏，获得以CH4、H2为主 的中热值可燃气，同时获得人造木炭和木焦油等工业产品 三、气化发电法，气化获得可燃气，再通过燃气发电机发电。
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
社会化大生产理论
马克思主义认为，用最少的劳动消耗， 生产出最多的满足社会需要的产品，是社会 主义建设的最高准则。马克思曾预言：机器 的改良，使那些在原有形式上本来不能利用 的物质获得一种在新的生产中可以利用的形 式，科学的进步，特别是化学的进步，发现 了那些废物的有用性。当今社会化大生产和 科学进步，为清洁生产提供了必要的条件。
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
（三）清洁生产可Biblioteka 避免和减少末 端治理的不彻底而造成的二次污染。
因为清洁生产采用了大量的源头削 减措施，既可减少含有毒成分原料 的使用量，又可提高原材料的转化 率，减少物料流失和污染物的产生 量及排放量，因此而减少二次污染 的机会。
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
（二）通过循环或重复利用，提高资 源效率
清洁生产可以最大限度地利用资源和能源，通 过循环或重复利用，使原材料最大限度地转化 为产品，把污染消灭在生产过程之中。通过改 进设备或改变燃烧方式，进一步提高能源的利 用率，既可减少污染物的产生量与排放量，又 可节约资源与能源，用较少的投入获得较大的 收益，具有显著的经济效益。
（1）通过资源的综合利用、短缺 资源的代用、二次能源的利用，以及 各种节能、降耗、节水措施，合理利 用自然资源，减缓资源的耗竭。
（2）减少废料与污染物的生成和 排放，促进工业产品的生成、消费过 程与环境相容，降低整个工业活动对 人类和环境的风险。
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.2.2 清洁生产的理论基础
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
清洁生产的意义
实践证明，沿用以大量消耗资源和粗放 经营为特征的传统模式，经济发展正愈来愈 深地陷入资源短缺和环境污染的两大困境： 一是传统的发展模式不仅造成了环境的极大 破坏，而且浪费了大量的资源，加速了自然 资源的耗竭，使发展难以持久；二是以末端 治理为主的工业污染控制政策忽视了全过程 污染控制，不能从根本上消除污染。而清洁 生产恰能较好地解决这两方面的问题，具有 以下显著优点。
6.1.4 补救修复技术
• 核工业：废物 缩减 固化 深埋 分离 转化
环境净化材料 环境修复材料
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.2 清洁生产技术
提高资源效率，减少环境污染的工业模式 环保可持续发展概念 整体预防和组织管理的环境策略
有效避免排放废物带来的环境风险和处理处置费用 提高资源效率，降低产品成本
（四）清洁生产可最大限度地替代有毒 的产品、有毒的原材料和能源，替代排污量 大的工艺和设备，改进操作技术和管理方式， 从而改善工人的劳动条件和工作环境，提高 工人的劳动积极性和工作效率。
（五）清洁生产可改善工业企业与环境 管理部门间的关系，解决环境与经济相割裂 的矛盾。
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
• 不产生有害物质（中间排放）的工艺 • 将有害物质无害化并回收利用的工艺
资源 能源
有污染的工艺
产品 无害废物
环境友好工艺
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
• 苯胺生产
铁粉还原硝基苯
氢气催化还原 流态化技术
铁泥废渣废水 含大量硝基苯和氨基苯
大大减少了有害物排放
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
清洁生产最好地体现了资源利用最大化，废物产 生最小化，环境污染无害化。
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
最优化理论
清洁生产实际上是求解满足生产特 定条件下使其物料消耗最少，而使产品 产出率最高的问题。此问题的理论基础 是数学的最优化理论。很多情况下，废 物最小量化可表示为目标函数，而清洁 生产则是求它在约束条件下的最优解。
系统性 把污染物消除在它产生之前
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
1994年的“中国21世纪议程”，将清洁生产列 为“重点项目”之一
• 定义、意义、目标 • 清洁生产的理论基础 • 清洁生产的主要内容 • 清洁生产的实现途径 • 清洁生产实践
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.2.1 清洁生产定义、意义、目标
资源 能源
零部件
产品
材料
废弃
无害废物
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
1 资源再生回收利用
矿石资源消耗 “第二矿业” 能否保持原有使用性能？
循环生产 改性使用（如汽车保险杠回收再生） 降级使用（汽车钢材做建筑钢材使用） 固废 建筑材料（尾矿、钢渣、灰渣）前景好 有机废料 化学助剂（塑料用作还原剂等） 回收处理成本与技术支持
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
（一）节能、降耗、降低成本， 增加竞争力
一方面用节能、降耗、减污和降低生产成本， 改善产品质量，提高企业的经济效益，增强企 业的市场竞争力。 另一方面，可大大减少末端治理的污染负荷， 节省大量环保投入（一次性投资和设施运行 费），提高企业防治污染的积极性和自觉性。
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
2 能源回收利用：节能&减排
• 可回收能源
工业部门 钢铁
电力 化学 石油
可用能源 高炉焦炉煤气 高炉余压余热 冷却水余热 碳黑厂尾气 油田伴生气
用途 发电、供暖 发电、供暖 养鱼、塑料大棚、供暖 发电、供暖 发电、供暖
垃圾、秸秆、etc.
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
环境材料学第6章材料的 环境友好加工及制备
2020/11/23
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.1 降低材料环境负担性的技术 6.2 清洁生产技术
目标：提高资源能源效率，减少污染排放， 实现可持续发展
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
可持续发展的工艺范畴
可持续发展
评价
产品
LCA、指标、标准、数据库
定义（1996年联合国环境署） ：清洁生产 是指将整体预防的环境战略持续应用于生产 过程、产品和服务中，以期增加生态效率并 减少对人类和环境的风险。
对生产，节约原材料，淘汰有毒原材料， 减降所有废物的数量和毒性。
对于产品，旨在减少从原材料的提炼到产 品的最终处置的全生命周期的不利影响。
对服务，将环境因素纳入设计和所提供的
• 废物与资源转化理论 • 生产过程最优化理论 • 社会化大生产理论
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备