环境功能材料絮凝、过滤材料

功能材料的分类与应用吉林农业大学资源与环境学院摘要：随着时代的发展，各式各样的材料走进人们的生活中 ，功能材料也越来越多的应用到各行各业 .功能材 料已经是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。

本文从功能技术材料、功能 无机非金属材料、功能高分子材料、功能晶体材料、功能复合材料、具有特殊结构的功能材料等方面对功 能材料进行了分类和描述，概述了功能材料在航天领域、环保领域以及防伪领域上的应用。

关键词：功能材料；分类；应用功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。

它 涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、 海洋工程技术等现代高新技术及其产业。

功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和 支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。

1功能材料定义功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称，即指在电、磁、声、光、热等方面具有2功能材料的分类2.1功能金属材料[2]2.1.1电性材料包括导电材料：电阻材料，电阻敏感材料-应变电阻、热敏电阻、光敏电阻；电热材料； 热电材料，主要用作热电偶。

2.1.2磁性材料具有能量转换、存储或改变能量状态的功能 ，按矫顽力大小分为硬磁、半硬磁、软磁材料3种，广泛应用于计算机、通讯、自动化、音响、电机、仪器仪表、航空航天、农业、生 物与医疗等技术领域。

应用较多的有：金属软磁材料，金属永磁材料，磁致伸缩材料，铁氧 体磁性材料。

2.1.3超导材料具有零电阻特性、迈斯纳效应、磁通量子化和约瑟夫森效应。

常规超导体；高温超导体：镧锶铜氧化物(La - Sr - Cu - O )、钇 钡 铜 氧 化 物(YBa 2Cu 3O 7 - S 卜铋锶钙铜氧化物(Bi -Sr - Ca - Cu- O)、铊钡钙铜氧化物(TI - Ba - Ca - Cu - O)、汞钡钙铜氧化物(Hg - Ba - Ca - Cu - O)、无限层超导体、钕铈铜氧化物(Nd - Ce - Cu - O);其它类型超导材料：金属间化合物 (R -T - B - C)超导体，有机超导体和碱金属掺杂的C 60超导体，重费米子超导体。

分析活性炭性能及操作技术活性炭有高效空气净化功能，活性炭可以营造舒适清净环境，活性炭更呵护人体健康，活性碳是看不到的空气过滤网，活性炭是以其物理吸附和化学分解相结合的功能，分解空气中的甲醛、氨、苯、香烟、油烟等有害气体及各种异味，尤其是致癌的芳香类物质，活性碳具有极强的吸附力量,是一种常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体，很简单与空气中的有害气体充分接触，活性碳利用自身孔隙吸附将有害气体分子吸入孔内，吹出清爽洁净的空气。

所以家庭的合作伙伴离不开活性炭。

煤质粉状活性炭介绍：可以依据用户要求制成不同吸附性能、不同脱色力量、不同细度的等级活性炭。

粉状活性炭吸附速度极快，具有絮凝效应和助滤效应。

使用单位的建设投入少，运转费用低，因而在自来水厂、污水处理厂倍受青睐。

在食品、医药、脱色、结晶、过滤、物质提纯等领域具有广泛用途。

也是活性炭滤毡，活性炭泡沫塑料的主要材料。

活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的,其外观色泽呈黑色。

其成份除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构则形状似以一个六边形，由于不规章的六边形结构，确定了其多也体枳及高表面积的特点，每克的活性炭所具的有比表面相当于1000个平方米之多。

粉状活性炭：该产品以优质果壳和木屑为原料，经特别生产工艺精制而成。

有物理法和化学法两种。

外观为黑色微小粉末，无臭，无味，在一般溶液中均不溶解。

具有比表面积大，吸附力强，纯度高，滤速快，质理稳定等特点。

适用于制糖，制药，饮料和有机溶剂的脱色，除杂，精制和提纯，并在水质净化，污水处理方面广泛应用。

粉状活性炭的特点：活性炭的主要成分是碳，含碳量约90%，通常是用各种植物碎料(木屑、椰壳及蔗渣等)或适当的煤或木炭为原料，经过特别的加工处理制成。

活性炭的内部有许多极微细的孔隙。

孔隙的直径很小，故总表面积很大，有很强的吸附力量。

因原料和制造方法的不同，活性炭的品种相当多，分别适用于不同的用途。

1功能高分子材料的特点：?①产量小，产值高，制造工艺复杂?②有与常规聚合物明显不同的物理化学性能，并具有某些特殊功能?③既可以单独使用，也可与其它材料复合制成构建，实现结构/功能一体化?一次功能：向材料输入的信息能量与从材料输出的信息能量属于同一种形式，即材料仅起能量和信息传递作用时，称这种功能为一次功能?二次功能：材料输入和输出的能量具有不同形式，材料其能量转化作用，这种功能称二次功能2功能材料的分类：①按功能分类：物理功能高分子，化学功能高分子，生物功能和医用高分子，其它功能高分子?②按性质和功能分类：反应型高分子材料，光敏型高分子材料，电活性高分子材料，膜型高分子材料，吸附性高分子材料，高性能工程材料，医用高分子材料，其他功能高分子材料?3制备：化学法：?①功能型小分子高分子化②已有通用高分子材料功能化?????????物理法：①聚合物包埋法?②已有通用高分子材料的功能化的物理方法：小分子高分子共混等??③功能高分子在读功能化的物理方法?表征途径：红外，X射线衍射，透射电镜，扫描电镜第二章1离子交换树脂功能：离子交换功能，催化功能，吸附功能，脱水功能，脱色功能应用：水处理，环境保护，海洋资源利用，冶金工业，原子能工业，食品工业，化学合成2絮凝剂特点：用量少，ph适用范围广，受盐类及环境影响较小，污泥量少，处理高效，应用广，天然絮凝剂基本元素，易老化降解，不造成二次污染作用原理：①带电絮凝剂可与带反电荷的微粒使电荷中和，降低双电层厚度使碰撞增加②一个分散微粒可以同时吸附两个以上的高分子链，在高分子链间起吸附架桥作用，由高分子链包覆使微粒变大，加速沉降③一个高分子链也可同时吸附两个以上微粒，高分子乐意在多出与微粒结合一同下降影响因素：①分子链结构的影响②悬浮体系的性质：固体微粒种类、粒径、电量、含量，介质ph值，温度③使用方法影响3高吸水性树脂吸水机理：因为其具有天然或合成的高分子电解质三维交联结构，首先由于树脂中亲水基团与水形成氢键，产生相互作用，水进入树脂而使其溶胀，但交联构成的三维结构又阻止树脂的溶解，此后，吸水后高分子中电解质形成离子相互排斥而导致分子扩展，同时产生的由外向内的浓度差又使得更多的水进入树脂，是树脂的三维结构扩展，但是交联结构又阻止其扩展继续，最后扩展和阻止扩展力达到平衡，水不再进入树脂内，热吸附的水也被保持在书之内构成了含有大量水的凝胶状物质。

絮凝剂作用与用途在处理污水时常常会遇到污水中含有大量浮选物质，在整个污水处理工序中最先解决的问题就是浮选物的处理，一般采用物理处理的方法。

运用化学试剂使悬浮物沉降。

最常用的废水处理药剂是絮凝剂。

分为有机与无机。

絮凝沉淀法是用无机絮凝剂和有机阴离子型絮凝剂配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物。

絮凝剂常用是聚丙烯酰胺适用范围：1、水处理领域在水处理工业中的应用主要包括原水处理、污水处理和工业水处理3个方面。

在原水处理中，与活性炭配合使用，可用于生活水中悬浮颗粒的凝聚和澄清。

在污水处理中。

可用于污泥脱水。

在工业水处理中，聚丙烯酰胺主要用作配方药剂。

2、石油采油领域在石油开采中，主要用于钻井泥浆材料以及提高采油率等方面，广泛应用于钻井、完井、固井、压裂、强化采油等油田开采作业中，具有增粘、降滤失、流变调节、胶凝、分流、剖面调整等功能。

3、造纸领域在造纸领域中广泛用作驻留剂、助滤剂、均度剂等。

它的作用是能够提高纸张的质量，提高浆料脱水性能，提高细小纤维及填料的留着率，减少原材料的消耗以及对环境的污染等。

4 、纺织印染工业在纺织工业中，作为织物后处理的上浆剂、整理剂，可以生成柔顺、防皱、耐霉菌的保护层。

利用它的吸湿性强的特点，能减少纺细纱时的断线率。

用作印染助剂时，可使产品附着牢度大、鲜艳度高，还可以作为漂白的非硅高分子稳定剂。

5 、其他领域在采矿、洗煤领域，可促进采矿、洗煤回收水中固体物的沉降，使水澄清，同时可回收有用的固体颗粒，避免对环境造成污染。

在制糖工业中，可加速蔗汁中细粒子的下沉，促进过滤和提高滤液的清澈度。

在养殖工业中，可改善水质，增加水的透光性能，从而改善水的光合作用。

在医药工业中，可用作分离抗菌素的絮凝剂、用作药片的赋型粘接剂以及工艺水澄清剂等。

环境功能材料环境功能材料是指能够在保护环境、改善生态、减少污染等方面起到重要作用的材料。

随着人们环保意识的提高和对环境问题的关注，环境功能材料的研发和应用也越来越受到重视。

以下是几种常见的环境功能材料及其应用。

第一种是环保建材。

环保建材是指在建筑施工过程中使用的材料，它们对环境污染少、能够节约能源、降低废弃物的产生等。

例如，利用可回收材料生产的防水材料、保温材料等；利用环保水泥和绿色建筑材料等。

第二种是环保包装材料。

随着人们对包装材料的环保性要求越来越高，环保包装材料的研发和应用也日益增多。

例如，利用可降解材料制作的生物降解塑料包装、纸盒包装等；利用可回收材料制作的环保瓶盖、环保袋等。

第三种是环保能源材料。

环保能源材料是指能够有效利用并减少对环境的污染的能源材料。

例如，太阳能电池板和风力发电机等可再生能源材料；利用海洋动力和密封型氢气储存技术等减少对化石能源的依赖。

第四种是环保过滤材料。

环保过滤材料是指可以过滤废水、废气等污染物，减少或消除其对环境的污染的材料。

例如，利用活性炭和陶瓷膜等材料制作的水处理滤芯、废气处理滤芯等；利用生物降解材料制作的油水分离膜、空气净化过滤器等。

环境功能材料的应用范围十分广泛。

在建设领域，环保建材能够减少建筑废弃物的产生，降低能耗，提高室内环境质量。

在包装领域，环保包装材料能够减少包装废弃物的产生，降低对环境的影响。

在能源领域，环保能源材料能够减少对化石能源的使用，并且发电过程中无排放物排放。

在环保领域，环保过滤材料能够有效去除废水和废气中的污染物，降低对水源和空气的污染。

总之，环境功能材料在保护环境、改善生态、减少污染等方面发挥着重要作用。

随着科技的进步和人们环保意识的不断提高，相信环境功能材料将在未来得到更广泛的应用，并为人类创造一个更美好的环境。

环保材料与技术应用指南第1章环保材料概述 (3)1.1 环保材料的定义与分类 (3)1.2 环保材料的应用领域 (4)1.3 环保材料的发展趋势 (4)第2章生物质材料 (4)2.1 生物质能源 (5)2.1.1 生物质能源的分类 (5)2.1.2 生物质能源的应用 (5)2.2 生物质降解材料 (5)2.2.1 生物质降解材料的分类 (5)2.2.2 生物质降解材料的应用 (5)2.3 生物质复合材料 (5)2.3.1 生物质复合材料的分类 (6)2.3.2 生物质复合材料的应用 (6)第3章无毒无害材料 (6)3.1 无毒无害的塑料 (6)3.1.1 生物降解塑料 (6)3.1.2 环保型非生物降解塑料 (6)3.2 无毒无害的涂料 (6)3.2.1 环保型水性涂料 (6)3.2.2 环保型粉末涂料 (7)3.3 无毒无害的建筑材料 (7)3.3.1 环保型板材 (7)3.3.2 环保型涂料 (7)3.3.3 环保型保温材料 (7)3.3.4 环保型防水材料 (7)第4章可再生能源材料 (7)4.1 太阳能材料 (7)4.1.1 硅材料 (7)4.1.2 化合物半导体材料 (8)4.1.3 有机太阳能材料 (8)4.2 风能材料 (8)4.2.1 叶片材料 (8)4.2.2 塔架材料 (8)4.2.3 磁材料 (8)4.3 地热能材料 (8)4.3.1 钻井材料 (8)4.3.2 换热材料 (8)4.3.3 保温材料 (9)第5章节能材料 (9)5.1 保温隔热材料 (9)5.1.2 聚氨酯泡沫 (9)5.1.3 玻璃棉 (9)5.2 节能玻璃 (9)5.2.1 低辐射玻璃 (9)5.2.2 中空玻璃 (9)5.2.3 遮阳玻璃 (9)5.3 节能照明材料 (9)5.3.1 LED照明 (10)5.3.2 稀土荧光粉 (10)5.3.3 纳米材料 (10)第6章污水处理材料 (10)6.1 污水处理吸附材料 (10)6.1.1 活性炭 (10)6.1.2 粉末活性炭 (10)6.1.3 生物活性炭 (10)6.2 污水处理膜材料 (10)6.2.1 聚合物膜材料 (10)6.2.2 陶瓷膜材料 (10)6.2.3 复合膜材料 (11)6.3 污水处理絮凝剂 (11)6.3.1 无机絮凝剂 (11)6.3.2 有机絮凝剂 (11)6.3.3 复合絮凝剂 (11)第7章空气净化材料 (11)7.1 室内空气净化材料 (11)7.1.1 活性炭 (11)7.1.2 纳米二氧化钛 (11)7.1.3 负离子材料 (11)7.2 工业废气处理材料 (11)7.2.1 硫酸亚铁 (12)7.2.2 氧化铝 (12)7.2.3 碳分子筛 (12)7.3 空气过滤材料 (12)7.3.1 玻璃纤维 (12)7.3.2 聚酯纤维 (12)7.3.3 熔喷无纺布 (12)第8章固废处理与资源化利用 (12)8.1 生活垃圾处理技术 (12)8.1.1 填埋技术 (12)8.1.2 焚烧技术 (13)8.1.3 厨余垃圾处理技术 (13)8.2 工业固废处理技术 (13)8.2.1 物理处理技术 (13)8.2.3 热处理技术 (13)8.3 电子废弃物资源化利用 (13)8.3.1 物理拆解技术 (13)8.3.2 化学提取技术 (13)8.3.3 焚烧处理技术 (13)8.3.4 废旧电池处理技术 (13)8.3.5 废旧电器电子产品处理技术 (14)第9章生态修复材料 (14)9.1 土壤修复材料 (14)9.1.1 生物降解材料 (14)9.1.2 物理修复材料 (14)9.1.3 化学修复材料 (14)9.2 水体修复材料 (14)9.2.1 水质净化材料 (14)9.2.2 生物修复材料 (14)9.2.3 水体生态修复材料 (14)9.3 森林植被修复材料 (15)9.3.1 土壤改良剂 (15)9.3.2 植物生长调节剂 (15)9.3.3 森林保水材料 (15)第10章环保材料在建筑领域的应用 (15)10.1 绿色建筑材料 (15)10.2 被动式节能建筑 (15)10.3 雨水收集与利用系统 (16)10.4 建筑废弃物资源化利用 (16)第1章环保材料概述1.1 环保材料的定义与分类环保材料，顾名思义，是指在生产、使用及废弃处理过程中对环境影响较小的材料。

功能材料是什么功能材料是指可以在产品设计和制造过程中赋予产品特定功能的材料。

它们具有特殊的物理、化学或机械性能，可以通过与其他材料的组合或特殊处理来实现所需的功能。

功能材料在各个领域的应用越来越广泛，包括电子、光电子、能源、生物医药、环境保护等。

以电子领域为例，功能材料可以用于制造半导体器件、光电器件、传感器、电池等。

例如，半导体材料可以用于制造晶体管、集成电路等电子器件，具有导电性能，并且可以根据控制其导电性调节电流。

光电器件中的光伏材料可以将光能转化为电能，广泛应用于太阳能发电等领域。

传感器中的功能材料可以将物理、化学等信号转换为电信号，用于测量温度、压力、湿度等参数。

在能源领域，功能材料可以用于制造高效能源存储和转换设备。

例如，锂离子电池中的正负极材料可以实现高能量密度和快速充放电性能，推动电动车和移动设备的发展。

燃料电池中使用的催化剂材料可以将氢气和氧气直接转化为电能，实现清洁能源的利用。

在生物医药领域，功能材料可以用于制造人工关节、人工心脏瓣膜等医疗器械。

例如，钛合金等生物相容材料可以用于制作骨折修复植入物，具有良好的生物相容性和机械强度，能够促进骨骼生长和修复。

生物陶瓷材料可以用于制造牙科修复材料，具有良好的生物相容性和美观度。

在环境保护领域，功能材料可以用于制造高效的污染物吸附和气体过滤材料。

例如，活性炭材料可以吸附有机污染物，用于水处理和空气净化。

纳米材料可以通过调控其孔径和表面性质来实现对有害气体的吸附和催化降解。

总之，功能材料是能够赋予产品特定功能的材料，在各个领域的应用非常广泛。

通过不断研发和创新功能材料，可以实现更加高效、环保、可持续的产品设计和制造。

水厂常用净水处理工艺方法及应用效果水厂是保障城市居民饮水安全的重要设施，而水厂的净水工艺则是保证水质清洁、健康的重要环节。

目前常用的水厂净水处理工艺及应用效果包括絮凝-沉淀-过滤工艺、膜分离技术和活性炭吸附技术等。

下面将分别介绍这三种工艺及其应用效果。

一、絮凝-沉淀-过滤工艺絮凝-沉淀-过滤工艺是水厂净水处理的传统方法，主要包括絮凝、沉淀和过滤三个步骤。

1. 絮凝絮凝是利用絮凝剂将水中的浑浊物质和胶质颗粒凝聚成较大的絮凝体，为后续的沉淀和过滤提供条件。

絮凝剂一般采用铝酸铵、聚合氯化铝等化学物质。

2. 沉淀沉淀是将絮凝后的颗粒物质通过重力沉降至底部，以分离悬浮颗粒物。

常用的沉淀设备包括沉淀池和沉砂池。

3. 过滤过滤是将经过絮凝和沉淀处理后的水通过过滤介质，如砂滤层、活性炭层等，去除残余的悬浮颗粒、胶体和微生物，使水质更加清洁。

这种工艺主要适用于处理中小型水厂的地表水和地下水，其处理效果良好，可大大提高出水水质的透明度和澄清度，满足国家卫生标准。

二、膜分离技术膜分离技术是近年来较为先进的水处理技术，主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等技术。

1. 微滤微滤是利用孔径在0.1-10微米之间的微孔膜，实现对水中大颗粒物质和胶体颗粒的截留和分离。

微滤工艺适用于水中微生物的过滤，能有效去除水中的细菌、病毒等微生物。

2. 超滤3. 反渗透反渗透是利用半透膜对水中的溶解性无机盐和有机物质进行截留和分离，净化水质。

其处理效果非常好，能有效去除水中的氯离子、硫酸盐、硝酸盐等有害物质，获得纯净水。

膜分离技术具有处理水质稳定、操作简便、节能减排等优点，因此在城市工业废水处理、饮用水生产等领域得到广泛应用。

三、活性炭吸附技术活性炭吸附技术是利用活性炭对水中的有机物质、异味物质和难降解物质进行吸附和去除的工艺。

活性炭是一种多孔的吸附材料，具有大表面积和较强的吸附能力。

活性炭吸附工艺主要包括固定床吸附和流动床吸附两种形式。

其处理效果非常好，能有效去除水中的异味、色度、有机物质和部分重金属等有害物质，使水质更加纯净和健康。