环境材料学第6章材料的环境友好加工及制备

（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。

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。

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。