环境替代材料

全球范围内地表水体中磷的富营养化问题，使人们对含磷洗涤剂的使 用受到限制。能否通过改进洗涤剂的组成和结构来消除或降低环境富 营养化是化学家关注与考虑的问题。一般认为，开发新的助洗剂必须 具备四个条件：对人安全、不污染环境、要有可靠的去污效果、经济 实用。
新型生态环境替代材料
目前开发的助洗剂主要有以下几类：
新型生态环境替代材料
陶瓷纤维
陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性 好、导热率低、比热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。
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新型生态环境替代材料
氯自由基引起臭氧消耗的反应以链反应方式进行：
为了描述氟利昂对臭氧层的破坏能力和产生室温效应的大小，目 前采用两个参数值作为判断标准： ODP(Ozone Depletion Potential)值，即消耗臭氧潜能值，表 明对臭氧层破坏能力的大小； GWP(Globle Warming Potential)值，即全球增温潜能值，表 明产生室温效应作用的大小。
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环境替代材料
应化0802班 李涛 u200810320
环境替代材料
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环境替代材料的概念
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三大环境替代材料
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环境替代材料的概念
人们曾经广泛使用的一些材料，由于在生产、使用和废弃的过 程中会造成对环境的极大破坏，因而必须逐渐予以废除或取代， 代替这些被废除或取代的材料被称为环境替代材料。 如替代氟利昂的新型环保型制冷剂材料，工业和民用的无 磷洗涤剂化学品材料，工业石棉替代材料及其他工业有害 物(如水银的应用替代材料)的替代材料，与资源相关的铝 门窗的替代材料，用竹、木等天然材料替代那些环境负荷 较大的结构材料也属于环境替代材料的一类。
1~103nm。由于它是以大孔和中孔为主，所以与活性炭、分子筛等微
孔材料在吸附特性上也有所不同，它适于液相吸附，而不适于气相 吸附。在液相吸附中它亲油疏水，对油类有很强的吸附作用，且吸 附油类物质后仍漂浮于水面，便于分离，因而它是一种很有前途的
清除水面有污ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的环保材料。
新型生态环境替代材料
柔性石墨
新型生态环境替代材料
目前，氟利昂(CFC)的替代品有两大类：一类是过渡性替代材料
，另一类是永久性替代材料。过渡性替代材料主要有氟代烃类化 合物(HCFC)、丙烷、异丁烷等；永久性替代材料目前开发出来的 有环戊烷、HFC-134a等。为了有效保护臭氧层，研究新的永久性 氟利昂制冷剂替代材料是环境材料今后的一个努力方向。
程中，由于对它们的危害性缺乏认识或回收利用困难等原因，大部分的氟氯
烃被排放到大气中，在平流层发生如图所示的光化学降解反应。氯原子一旦 释放出来，即发生一系列的连锁反应，不断地消耗臭氧。据估算，每一个氯 自由基可消耗十万个臭氧分子，从而使同温层臭氧含量不断下降，以至于减
薄臭氧层和形成臭氧空洞，增强紫外线对地球表面的照射。
新型生态环境替代材料
下面介绍几种目前广泛应用的氟利昂替代品：
异丁烷 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。德国绿色和平组织在20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因而有良好的应用前景。 二氟乙烷与二氟一氯甲烷的混合剂 它们具有良好的制冷性能，在我国和美国的部分冰箱生产 线采用此物质。它具有环保性能优越、节能等优点，在我国 可以自行生产，适合我国国情。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。这些制冷剂中任含有对大气臭氧层具有破 坏性的氯，但由于有着比较理想的制冷效应，目前尚没有被 淘汰，属于过渡性替代品。
●用环境负荷小的材料替代环境负荷大的材料以减少对生态环境的影响，或 将环境负荷虽小，但对人体健康不利材料替换为对人体健康有利的材料，是 21 世纪新型生态环境材料应用开发的一个重要内容也是提高人们生活质量的关键。
新型生态环境替代材料
氟利昂替代品
氟氯烃的化学性质非常稳定，在大气中的寿命极长。在早期氟氯烃的使用过
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石棉替代品
石棉经加工后的各种制品过去曾被广泛采用，主要有：①纺织制品 ，用于隔热保温材料、密封填料，其产品基体用于水电解、食盐电 解的隔膜材料；②石棉摩擦材料，有刹车片、离合器片、火车闸片 石油钻机刹车块等；③石棉橡胶制品，有高压板、中压板、绝缘板 、耐油板和耐酸板等；④石棉保温制品，如石棉粉、石棉板、石棉 纸、石棉砖、石棉管等作为保温绝热绝缘衬垫等材料。 虽然石棉制品具有优良性能，但由于其对人体有强烈的刺激作用和 致癌作用，尤其易破碎成细小的粉末漂浮在大气中，长期吸入易使 人致癌。因此，我国早在20世纪80年代初就限制使用、生产和销售 石棉制品。
新型生态环境替代材料
四氟乙烷(HFC-134a) 它是一种无色、无毒、不燃烧的化学物质，臭氧耗损潜能 值为0，其热力学性能与CFC-12十分相似(HFC-134a沸点为26.5℃，CFC-12沸点为-29.8℃)，在安全性上与CFC-12可以 相媲美，已被公认为是CFC-12的最佳替代物。尽管HFC-134a 存在一定的温室效应(HGWP=0.28)，这并未影响其成为首选 ODS(消耗臭氧层物质)替代品。 它在工商制冷、汽车空调、中央空调、家用电冰箱、塑料 发泡、医药、化妆品气雾剂和医用气雾抛射剂等行业在世界 范围内得到了广泛应用。
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有机系助洗剂
有机化合物有利于微生物降解，因此它不会像无机物那样产生富 营养化 。目前开发的产品主要有以下几种：①氨基羧酸盐，如NTA( 氨基三醋酸钠)，它对Ca2+和Mg2+的螯合能力特别突出，性能比STPP 优良；②羟基羧酸盐，最有代表性的是柠檬酸三钠，它是无毒又便 于生物降解的洗涤剂用助洗剂。
新型生态环境替代材料
目前研究和开发的主要石棉替代品列举如下：
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。膨胀石墨的孔 结构有开放孔和封闭孔两种，孔容积占98%左右，孔径分布范围
它是用膨胀石墨轧制或压制成箔或板制造的密封填料，由于柔性石墨的气 固两相结构使其具有良好的密封性能。目前国内柔性石墨的产量约为1000多 吨，仅占全球产量的5%左右，而且品种单一，基本上给你是含碳98%~99%、残
硫质量分数1.3×10-3左右的普通工业级别，这与我国作为石墨产量第一大国
很不相称。改善性能、降低成本，更多使用柔性石墨材料，不仅有利于合理 利用资源，而且更重要的是根除了石棉等材料在制造、使用、废弃过程中给 环境和人类带来的危害。
无机系助洗剂
最新的品种有两种，一种是改性沸石产品，一种是碱性亚胺磺酸 盐。经世界各国研究和应用，一致认为最佳的无机助剂为4A沸石。 它是一种具有网状结构的不溶高聚物固体，可与液体中的Ca2+和Mg2+ 进行离子交换反应，吸附纤维织物中含有的污垢和金属离子，使其 分散脱离、凝聚，最后形成难溶的沉淀物以达到去污的目的。分子 筛对Ca2+交换容量大于STPP的交换容量，而Mg2+的交换容量却不如 STPP。近年来研究发现，分子筛与阴离子或非离子表面活性剂混配 ，既可弥补镁离子交换的不足，又能提高钙离子的交换容量，增强 洗涤效果。 分子筛洗涤剂的制备要比STPP简单易行，耗能低，成本比STPP低 ，将会占据无磷洗涤剂的主要市场。
替代品的性质要求如下： 环保要求：替代品分子中不能含有氯原子，对ODP和 GWP为零或近似为零。 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 可行性要求：具有可供应性(工艺成熟、价格适宜、能 被市场接受)，易采用性(无需对原有装置进行大改动 即可达到要求)。
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含磷洗涤剂替代品
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%。大量含磷洗衣粉流入不同水系中，造成水体的富营养化 。当某一湖泊中氮磷比超过7:1时，磷就成为湖泊富营养化的重要限 制因子。生活污水中的洗涤废水是磷的外源污染物的一大组成。我国 目前每年有约50万吨含磷化合物排入地表水中，而生活污水中的 17%~20%的磷来源于洗涤剂所用三聚磷酸钠。