《生态环境材料学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生态环境材料学（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划生态环境材料学题目：可持续发展的物质基础科目：材料表面工程学号：姓名：张怀鹏可持续发展的物质基础生态环境材料张怀鹏摘要：生态环境材料是近年来在先进材料研究中提出的一个新研究领域。简要介绍了生态环境材料概念的产生、发展及哲学基础,从材料环境协调性评价、材料和物质的再生循环、与生态系统相协调的材料与工程、环境工程材料、与材料科学相关的生态工程等几方面对生态环境材料研究的最新进展进行了评述。关键词:生态环境材料;可持续发展SUBSTANCEOFSUSTAINABLEDEVELOPMENTE
2、COMATERIALSZhangHuaipengAbstractEcomaterialsrepresentanewareainadvancedmaterialspaperbrieflyintroducesthephilosophicalbaseoftheconceptofisadynamic,continuouslydevelopmentalandrelativeconceptofecomaterialsisdifferentfromthatoftraditionalmaterials,anditisaninevitablerequirementtoputthesustainabledevel
3、opmentofmaterialsindustryintodevelopmentsandprogressofecomaterialsresearchinrecentyearsarereviewedfrommainareas,includingLifeCycleAssessmentofmaterials,recycleofmaterialsandsubstances,harmoniousmaterialswithecologicalsystems(natureresourcematerials,degradablematerials,andbionicmaterials),materialsfo
4、renvironmentalengineering,andecologicalengineeringrelatedtomaterials.Keywords:ecomaterials;sustainabledevelopment1、引言人口膨胀、资源短缺、环境恶化是当前社会持续发展所面临的三大问题。人类在创造高度物质文明的同时，也在不断地破坏人类赖以生存的生态环境，并导致自然资源的贫化和枯竭。这些问题已成为阻碍国民经济持续、稳定发展的主要因素，引起国际社会的高度重视。材料是国民经济和社会发展的物质基础和先导，是人类文明的三大支柱之一。随着世界经济的加速发展和人类生活水平的提高，对各种材料及其制品
5、的需求更加迫切。然而，材料的提取、制备、生产以及制品的使用与废弃的过程，又是对资源和能源消耗以及对环境破坏极为严重的过程。2、生态环境材料的概念传统的材料研究、开发与生产往往过多地追求良好的使用性能，而对材料的生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能源及资源，并造成严重的环境污染，危害人类生存的严峻事实重视不够。生态环境材料正是在这样的背景下提出来的。正是在这种背景下，90年代初期以来，在国际高技术新材料的研究中，形成了一个新的研究领域生态环境材料。它是由日本学者山本良一教授于20世纪90年代初提出的一个新的概念。生态环境材料，其英文名为ECOInaterials,是EnvironmentCons
6、ciousMaterials或EcologicalMaterials的缩写。按英文字面意义，可直译为具有环境意识的材料，或生态学材料。生态环境材料是指对资源和能源消耗尽可能少、对生态环境影响小、循环再生利用率高、或可降解再使用的材料.也可以指赋于传统结构材料、功能材料以优异的环境协调性的材料，或者是指那些直接具有净化和修复环境等功能的材料。这一概念是在全球环境问题日益突出,可持续发展呼声日益高涨的背景下产生的,它代表了21世纪材料科学的一个新的发展方向。这类材料对资源和能源消耗少，对生态和环境污染小，再生利用率高，可降解和可循环利用，或者是能够改善环境的材料。同时具有满意的使用性能和优良的环境
7、协调性，在尽可能满足用户对材料性能要求的同时，必须考虑尽可能节约资源和能源，尽可能减少对环境的污染；在研究、设计、制造材料以及使用、废弃材料产品时，一定要把材料及其产品整个寿命周期中对环境的协调性作为重要评价指标，改变只管设计生产，而不顾使用和废弃后资源再生利用及环境污染的做法。生态环境材料是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。生态环境材料研究热点和发展方向包括再生聚合物的设计、材料环境协调性评价的理论体系、降低材料环境负荷的新工艺、新技术和新方法等。3、生态环境材料研究开发的迫切性和必要性有专家曾作过预测，到2050年，世界人口将翻一番，即达到100亿左右;而按现在的工业发展，由于大量使
8、用化学物质，燃烧煤、石油和天然气，必将引起世界范围内的大规模的气候变化，包括全球气温变暖、酸雨增加和大气臭氧层的破坏，并由此带来一系列恶性循环，例如，估计到2050年，由于大量排放二氧化碳，地球温度平均将升高士1，而大气温度平均每升高1，海平面将上升25cm，同时大片陆地将出现干早;大量的资源消耗，必将引起一系列的资源的严重短缺，到2040年左右，将出现全球性的粮食不足，到2070年左右，将出现金属资源的枯竭，到2090年左右，将出现煤、石油等化石燃料的枯竭。种种这些的形成都与材料有千丝万缕的关系。根据1994年统计资料，我国在各种材料的生产使用过程中每年共排放废水亿t,废气万亿m、固态废弃物
9、亿t,材料工业的固态废弃物占所有工业固态废弃物亿t的“.7%.由此可见，材料及其制品制造业是造成能源短缺、资源过度消耗和环境污染的主要根源之一无情的现实，迫使人们在材料及其制品的制备、加工中研究和发展与环境协调性好、无污染(或少污染)的材料及其制品制备技术，并注重材料的延寿，以及高附加值利用.总之，生态环境材料的研究开发十分迫切地摆在我们面前。4、生态环境材料的研究内容生态环境材料所研究的内容比较广泛。目前为止，生态环境材料主要包括：环境相容材料，如纯天然材料、仿生物材料、绿色包装材料、生态建材；环境降解材料；环境工程材料，如环境修复材料、环境净化材料、环境替代材料等。归纳起来，可以概括为材料
10、的环境协调性评价，生态环境材料的设计，材料在制备加工中的环境协调性技术包括零排放与零废弃加工技术，以及材料在使用中的环境协调性技术，如制备环境协调性制品。有关生态环境材料的国际会议频繁，有两个系列国际会议，即生态环境材料国际会议(InternationalConferenceonEcomaterials)，至今已召开了3次;环境平衡国际会议(InternationalConferenceonEoobalance)，到1998年底也召开了3次.历届会议围绕生态环境材料的现状，以及如何在材料的生产、使用、废弃及再循环利用等过程降低环境负担性，实现社会、经济的可持续发展等方面展开了讨论.仅就1997
11、年国际第三届生态环境材料研讨会讨论的主题内容看，生态环境材料发展的现状是:1)生态环境材料及生态产品一般看来，生态环境材料应具有良好的使用性能、较高的资源利用率和对生态环境无副作用的特征.目前世界上关于生态环境材料及生态产品的研究主要集中于纯天然材料、仿生物材料、绿色包装材料及生态建材等方面.2)生物降解材料。目前，生物降解材料主要包括生物降解塑料和可降解无机磷酸盐陶瓷材料.开发生物降解塑料一直是近几年的最热门课题之一当前市场上的生物降解塑料主要有两类产品，一类是淀粉基热塑性塑料制品，另一类是脂肪族聚酸塑料制品.3)材料再生及再循环利用。材料的再生利用是节约资源，实现可持续发展的一个重要途径，
12、同时也减少了污染物的排放，避免了末端处理的工序，追求了环境效益.在这方面的研究几乎覆盖了材料应用的各个方面，如塑料、农膜，铝雄、铁罐、玻璃等的回收利用，废旧电池材料再回收，工业垃圾中金属资源的再回收利用，可循环再生金属材料的设计等.目前研究的热点是各种先进的再生，再循环利用工艺及系统等.4)降低环境负担性的材料加工工艺和技术.在追求材料的使用性能的同时，采取各金属功能材料种新工艺新方法以降低加工和使用过程中对环境的影响是目前研究的一个主要方面。钢铁是结构材料中最重要的也是用量最大的一类，其主要手段是改进工艺。此外，在材料加工中实施零排放技术，也是重要手段。5)环境工程材料。综合分析，环境工程材
13、料可分为治理大气污染、水污染或处理固态废弃物等不同用途的几类材料。治理大气污染方面，目前主要是开发脱除、转化燃煤和汽车排放的氮氧化物的技术和材料，并减少二氧化碳排放量或将二氧化碳转化为有用的材料，以减免室温效应;污水处理是采用无机陶瓷膜分离材料;保护臭氧层是寻找氟里昂的替代材料或转化的催化剂;发展电化学方法来处理化学工业废物，也是正在探讨的方面。5、生态环境材料应用51材料的环境协调性评价材料环境负荷的具体化、指标化、定量化是开发生态环境材料的基础。材料的环境负荷评价涉及材料寿命周期中的环境问题,目前利用LCA(LifeCycleAssessment)方法对材料的环境负荷进行评价已被大多数材料
14、科学工作者所接受。目前LCA的研究主要集中在LCA方法学、典型材料(产品)评价示范、LCA在生态设计中的应用。LCA方法学的研究主要集中在影响评价(LifeImpactAssessment)阶段,国际上有代表性的方法主要有瑞典的EPS方法,荷兰的Ecoindicator方法,丹麦的EDIP方法,瑞士的临界体积方法等。我国在这方面的研究才刚刚起步,没有形成自己的理论体系。国内外在典型材料(产品)示范方面都做了大量的工作。如日本从1998年起开始实施的LCA国家计划中就重点资助典型材料的评价示范与基础数据库的建立,德国斯图加特大学则对塑料与汽车用材料进行了详细的研究。我国从1994年起开始由兰州大
15、学、北京航空航天大学、北京工业大学等单位合作进行典型材料环境负荷评价的研究,到目前已经对金属、建材、化工材料中的典型品种进行了深入的调查研究,并建立了相关的基础数据库。近年来很多学者把LCA方法与材料(产品)的设计结合在一起,可以为材料选用、绿色产品的开发等提供科学依据,拓宽了LCA的应用范围。例如:钢铁材料是机械工业的主要原料,拖拉机曲轴的生产主要有3种原料:优质碳素钢、铸钢、球墨铸铁,3种材料都可以满足曲轴的性能要求,但是由于碳素钢、铸钢、球墨铸铁的生产工艺差别很大,因此这3种材料的环境负荷必然存在差异,为了实现产品的环境友好设计,使曲轴生产尽量减少对环境的危害,有必要对这种差异进行研究,
16、以便更好地选用材料。一些国际组织正致力于LCA标准化的研究,如美国国家环保局、国际环境毒理与化学学会(SETAC)、国际标准化组织(ISO)等。52材料和物质的再生循环随着全球人口的快速增长和经济繁荣,人类赖以生存的资源和能源日益匮乏,成为人类社会必须面对的严峻课题。材料的循环利用基本包(来自:写论文网:生态环境材料学)括两个层次:一种是再利用(reuse),其特点就是将废弃物中材料或零件不进行再加工和分离,直接作为产品使用。另一种是再生循环(recycle)其特点就是对废弃物进行加工处理,作为原料来使用(即再资源化)。目前各国在材料和物质的再生循环利用方面投入大量的人力物力,各种材料的循环再生利用与再资源化技术不断出现。过去在材料的研究开发过程
