环境净化材料_PPT..共73页

有机高分子材料再生循环技术
回收技术 再生循环技术 土理处理
高分子结构与降解性的关系
易降解高分子结构 直链 柔软 脂肪族 低相对分子量 亲水性 表面粗糙 难降解高分子结构 侧链、支链、 侧链、支链、交联 晶态 芳香族 高相对分子量 疏水性 表面光滑
第四讲
生物资源高分子材料
利用可再生资源代替广泛使用的石油是保护环 境的一个长远的发展方向。 利用生物资源合成环境材料是当前环境材料化 学的重要内容 。
生态环境材料学的研究内容
材料的环境负荷评价方法（ 材料的环境负荷评价方法（LCA）和标 ） (ISO14000)的建立 准(ISO14000)的建立 材料的新技术设计（生态、可循环再生、 材料的新技术设计（生态、可循环再生、 可拆卸） 可拆卸） 建立教育体系
生态材料物流和能流循环再生
由于资源的 有限性和环 境容量的有 限性，21世 纪的材料应 当是可循环 再生的。
生态环境材料的特征
从材料本身性质来看，生态环境材料的主要特征是： (1)无毒无害、减少污染，包括避免温室效应和臭氧层破 坏等； (2)全寿命过程对资源和能源消耗小； (3)可再生循环利用、容易回收; (4)材料的高使用效率等。 材料产业的发展必须走与资源、能源和环境相协调 的道路才是可持续发展的，“生态环境材料”概念，是 材料科学与工程研究发展的必然趋势。
新的溶剂法再生纤维素纤维
CH2 H3C N O
Lyocell
Newcell Tencel
CH2 O
CH2
CH2
N—甲基吗啉—N—氧化物：NMMO
有关Lyocell纤维素纤维的发展历程1
有关Lyocell纤维素纤维的发展历程2
有关Lyocell纤维素纤维的发展历程3

含氟废气的吸附法净化
• 用氧化铝粉作吸附剂吸附铝厂烟气中的氟化氢是 20世纪60年代电解铝厂含氟烟气治理技术上的一 个重要突破。它不仅可以用来净化预焙窑的烟气， 而且还可以处理净化电解槽出来的含氟废气，目 前来自预熔窑的烟气主要是采用吸附法，而来自 电解槽的烟气还可采用吸收法。
• 吸附法净化含氟化氢废气有很高的净化效率，一 般可达到98%以上。吸附完氟化氢的氧化铝不需 再生，可直接送到电解槽作为电解铝的原料。工 艺流程简单，不存在水污染和系统腐蚀问题，因 此，与湿法相比，其投资和运行费用都比较低， 可用于各种气候条件。
有机废气的净化
• 基本方法：冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧 （催化燃烧、热力燃烧或直接燃烧）、膜法、 生物法等，或上述方法的组合。
• 选择方法：既考虑技术上的可行性，又考虑经 济上的可行性。具体应从污染物的性质、浓度、 净化要求并结合生产中的具体情况以及投资、 运转费用、回收效益等诸方面予以考虑，同时 还要综合考虑环境效益和社会效益。
冷凝法治理有机废气
• 冷凝法的基本原理 • 冷凝法的特点 • 冷凝法的适用范围 • 冷凝法的流程与设备
冷凝法的基本原理
• 同一物质饱和蒸汽压的大小与温度有关。 温度越低，饱和蒸汽压值越低。对含有 一定浓度的有机蒸汽的废气，当将废气 降到某一温度时，与其相应的饱和蒸汽 压值已低于废气组分分压时，该组分就 要凝结为液体，即实现了气体分离的目 的。
• 对苯类的吸收，多采用二乙二醇醚作吸收剂。 对汽油等轻质油品，多采用轻柴油作吸收剂进 行吸收。吸收装置多采用吸收塔。
吸附法治理有机废气
• 对于低浓度的有回收价值的有机废气， 多采用吸附法，因为此种方法可以实现 有机废气的资源化，同时，吸附法净化 有机废气可以达到相当彻底的程度。例 如在大量使用有机溶剂的行业如涂布、 喷涂、感光材料等行业，还有一些使用 有机溶剂的化工、石化行业，采用吸附 的方法回收有机溶剂的量相当可观。

料
环境净化——环境净化材料
膨胀石墨吸附材料
它是一种性能优良的吸附剂，尤其是它具有 疏松多孔结构，对有机化合物具有强大的吸附能 力，1 g膨胀石墨可吸附80 g石油。膨胀石墨极易 吸附油类、有机分子及疏水性物质，用于水环保 处理有着其它物质不可替代的效果。
与其它吸附剂相比，膨胀石墨有许多优点： 1、采用其他吸附剂进行水上除油，它吸附油后 会下沉，吸附量也小，且不易再生利用； 2、还有一些吸附剂，如蛭石等，它们在吸油的 同时也吸水，这给后处理带来困难； 3、膨胀石墨对油类的吸附量大，吸油后浮于水 面，易捕捞回收，再生利用处理简便，且不会形 成二次污染。
淡水生态系统中的生物净化以细菌为主，有机污 染物在溶解氧充足条件下,可分解为简单无机物, 水体 得到自净。他不仅使污染物的浓度降低，还可使污染 物总量减少。
水体净化材料
水体净化材料是能分离、分解或能吸收废液的材料。
在水中的净化作用表现为：
除臭——去除异味 去色——去除由各种染料 形成的颜色等 过滤——去除不溶性的杂 吸附——吸附一些溶解在 水中的杂质
交论文报告时间及地址
地址：新材料制备重点实验室211房间 时间：2019年1月9日（星期四）
环境友好材料的主要品种
1.可再生 天然材料
2.仿生材料5.环境净化 材料
6.绿色包装 材料
环境友好材料 的主要品种
7.智能材料
3.生态建筑
4.纳米光催化
装饰材料
材料
6.高分子材料
环境净化材料
环境净化材料
、高岭土，有巨大的比表面积，并带有电荷，能吸
附各种阴阳离子，使污染物凝聚成较大颗粒沉淀下
来，达到净化水质的效果。
水体 净环境净化料
土壤净 化及材

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）

环境净化材料分类和应用
水体净化材料
水体净化材料是能分离、分解或能吸收废液的材料。
在水中的净化作用表现为：
除臭——去除异味 去色——去除由各种染料 形成的颜色等 过滤——去除不溶性的杂 吸附——吸附一些溶解在 水中的杂质
环境净化材料分类和应用
水体净化材料
活性炭为多孔的结构， 总表面积可达5001000m2/g，具有很强 的吸附本领
环境净化材料分类和应用
水体 净 化及材
料
空气 净 化及材料
环境净化——水体净化材料
电磁污染控制 材料
噪声污染控制材料
环境净化材料分类和应用
水体 净 化及材
环境净化——水体净化
料
空气 净 化及材料
土壤净 化及材
料
环境净化材料分类和应用
水体 净 化及材
环境净化——水体净化
料
空气 净 化及材料
土壤净 化及材
料
环境净化材料分类和应用
环境净化——水体净化
水体 净 化及材
料
水体的净化作用按其机制分为：物理净化作用、化 学净化作用及物理化学净化作用和生物净化作用。
空气 净 化及材料
土壤净 化及材
料
天然水体中存在各种水生生物，通过生物代谢作用， 可使水中污染物数量减少、浓度下降、毒性减轻甚至 消失，这就是生物净化过程。
淡水生态系统中的生物净化以细菌为主，有机污 染物在溶解氧充足条件下,可分解为简单无机物, 水体 得到自净。他不仅使污染物的浓度降低，还可使污染 物总量减少。
（2）挥发 如油类物质进入水体后，较轻的成分经挥发进
入大气并转化为非烃类物质，使水体得到净化。
环境净化材料分类和应用
பைடு நூலகம்

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4、保温材料
（1）膨胀型聚苯板（EPS板 ) ：保温效果好，价格便宜，强度稍差. （2）挤塑型聚苯板（XPS板） ：保温效果更好，强度高，耐潮湿，价 格贵
（3）岩棉板：防火，阻燃，吸湿性大，保温效果差 （4）胶粉聚苯颗粒保温浆料：阻燃性好，废品回收，保温效果差 （5）聚氨酯发泡材料：防水性好，保温效果好，强度高，价格较贵 （6）珍珠岩等浆料 ：防火性好，耐高温，保温效果差，吸水性高
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3、加气混凝土砌块
1 质轻 ：孔隙达70%~85%，体积密度一般为500～900kg/m3，为普通混凝土的1/5， 粘土砖的1/4，空心砖的1/3，与木质差不多，能浮于水。可减轻建筑物自重，大 幅度降低建筑物的综合造价 2 防火：主要原材料大多为无机材料，因而具有良好的耐火性能，并且遇火不散 发有害气体。耐火650度，为一级耐火材料，90mm厚墙体耐火性能达245分钟， 300mm厚墙体耐火性能达520分钟。 3 隔音：因具有特有的多孔结构，因而具有一定的吸声能力。10mm厚墙体可达到 41分贝 4 保温：由于材料内部具有大量的气孔和微孔，因而有良好的保温隔热性能。导 热系数为0.11-0.16W/MK，是粘土砖的1/4-1/5。通常20cm厚的加气混凝土墙的保 温隔热效果，相当于49cm厚的普通实心粘土砖墙。
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四、绿色建材评价方法及选用原则
2、评价内容
标准 资源消耗 能源消耗 生产环境影响 清洁生产 本地化 使用寿命 洁净施工 环境影响 再生利用性
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Байду номын сангаас
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四、绿色建材评价方法及选用原则
3、选用原则
对各种资源，尤其是非再生资源的消耗尽可能低 尽可能使用生产能耗低、可以减少建筑能耗以及能够充分利用绿色能源的建筑材 料 尽可能选用对环境影响小的建筑材料 尽可能就近取材，减少运输过程中的能耗和环境污染 提高旧建材的使用率 严格控制室内环境质量，有害物质零排放

蜂窝状活性炭滤网采用现代最新科技手段将空气净化专用 优质活性碳粉末均匀种植在具有独特立体三维结构的聚氨酯泡 棉上制成的片（网）状吸附体，对臭味、异味、甲苯、甲醇、 细菌等有害物质和粉尘吸附性能良好，吸附容量大，外形呈蜂 窝状通孔结构，透气量大。
蜂窝状活性碳滤网是各种空气净化器、空调器、油烟净化 器等的最常用净化滤网，并在国外被用来作为床垫、枕芯、冰 箱除臭包等人性化的净化产品，广受市场欢迎。
静电+过滤+吸附=除尘+除菌+除有害气体(三除)
②化学式室内空气净化器。近年来，这种 空气净化器广泛用于除去室内空气中的有害气体， 以活性炭、氧化铝和分子筛等作为载体，浸泡某 些活性化学物质，或与这些化学物质混合，经过 一定工艺处理、成形，制成复合净化材料。对多 种臭气处理时，能起到催化分解、中和、吸附作 用，污染物浓度较低时，去除效果也很好。环境 温湿度变化不会引起脱附作用，可在温度低于 800℃，相对湿度小于85%条件下使用，使用寿命 较长。
纳米ZnO也是一种有潜力的空气净化 光催化剂。
近年来，低温等离子体光催化材料 用于控制室内污染成为一个新兴的研究热 点，它可用于脱硫脱硝、消除挥发性有机 化合物、净化汽车尾气、治理有毒有害化 合物等，但它不能彻底降解污染物，易引 起二次污染。
（3）生物吸附型净化材料 生物吸附型净化材料包括用微生物、植物、酶
粉尘的空气通过滤料时，粉尘就会与细孔四周的物 质相碰撞，或者扩散到四周壁上，被孔壁吸附而从 空气中分离出来，使空气净化。
主要由过滤集尘装置和送风机构成，集尘装 置用多层纤维的叠层材料、无纺布和滤纸作为滤料。 除尘效率取决于集尘装置的结构，效率较高。
家庭、办公室的悬浮颗粒物浓度很低，空气 净化器长时间运行，滤料表面也不会形成粉尘沉积 层，具有使用寿命长的特点。

二、用无氟制品——保护臭氧层
你一定听说过女娲补天的神话故事。今天的科学家告诉我们，天空的确被捅了个 洞，这就是臭氧层空洞。而我们平时使用的冰箱、空调等用品中的氟里昂正是元 凶之一。我们能为保护臭氧层做些什么？请选用无氟冰箱、不含氟的摩丝和空气 清新剂，不使用含氟的发用摩丝、定型发胶、领洁净和空气清新剂等物品。
第十一章 环境净化材料
全球环境三大热点问题
温室效应
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
酸
雨
成
灾
臭氧层破坏
什么是赤潮
赤潮是水体中某些微小的浮游植物、 原生动物或细菌，在一定的环境条件下 突发性地增殖和聚集，引起一定范围内 一段时间中水体变色现象。通常水体颜 色因赤潮生物的数量、种类而呈红、黄、 绿和褐色等。
赤潮的成因
①海域水体高营养化；
11.2.2 吸附法和吸附剂
吸收剂的特点：
大的比表面、适宜的孔结构及表面结构； 对吸附质有强烈的吸附能力； 一般不与吸附质和介质发生化学反应； 方便，容易再生； 良好的机械强度等。
常用吸附剂： 活性白土、硅藻土、活性炭、活性炭纤维、硅胶、活性氧化铝、大孔 吸附树脂、硅胶、沸石分子筛。
活性炭
硅藻土
（1）用各种液体和固体物料优先吸收或吸附二氧化硫； （2）在气流中将二氧化硫氧化为三氧化硫，再冷凝为硫酸； （3）在气流中将二氧化硫还原为单质硫，再将单质硫冷凝分离出来。
石灰、石灰石是最早使用在吸收二氧化硫烟气的材料，优 点是成本低廉，但脱硫效率不高。
石灰石
溶洞
太湖石 太湖珍珠 桂林山水
泰姬陵 汉白玉作品
（a）A 型
（b）X 型
两种常用沸石分子筛的结构
吸附剂应用
吸附SO2烟气 活性炭性炭材料，尤其是活性炭纤维，由于其本身具有分散

我国的无机膜研究始于20世纪80年代末， 通过国家自然科学基金及各部委的支持，我国 已能在实验室制备出无机微滤膜、超滤膜以及 金属钯膜。
进入九十年代，国家科技部对无机陶瓷微滤 膜的工业化技术组织了科技攻关，推进了陶瓷 微滤膜的工业化进程。
无机膜是由无机材料加工而成，是一种固态膜， 以无机材料科学为根底的无机膜具有聚合物别 离膜所无法比较的优点：
沉淀别离材料
沉淀别离就是向废水中投加某些化学药剂， 使之与废水中的污染物发生化学反响，形成 难溶的沉淀物，然后进行固液别离，从而去 除废水中的污染物。对于某一具体的离子是 否采用沉淀别离，首先决定于是否能找到适 宜的沉淀别离材料-沉淀剂。
膜可以看做是一种材料，它能让某种物 质比其他物质更容易通过，既有别离、 浓缩和净化的功能，又有高效、节能、 环保、分子级过滤等特征。膜在很多污 水处理流程中被用来去除水中的固体或 溶解性污染物，而允许“纯洁〞的水通 过它。
料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水.
多孔膜 通过物理作用实现 别离，即筛分作用， 其概念上接近于通 常的过滤过程。超 滤可以去除胶体和 溶解性大分子物质， 微滤只能去除悬浮
根据膜材料的组成对膜进行分类那么更加方便实 用：
膜材料
有机膜 -聚合物 优点：别离效率 高、不发生相变 、设备简单易操 作、能耗少
缺点：易受污染 、操作温度低、
无机膜 -陶瓷和金属 由无机材料加工而 成，是一种固态膜， 以无机材料科学为 根底的无机膜具有 聚合物别离膜所无 法比较的优点
〔二〕无机膜分类 1、无机别离膜从表层结构上可以分为：致密
膜和多孔膜两大类。应工业化生产的需要，目 前，多孔陶瓷膜应用较为成熟和广泛。
2、无机膜按照制膜材料，可以分为：陶瓷膜、 金属膜、玻璃膜、合金膜、高分子金属络和物 膜、分子筛复合膜、沸石膜等。