环境材料--纯天然材料

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1、环境材料学 纯天然材料 主要内容木材的开发和利用石材的开发和利用 其他天然材料的开发和利用、木材的开发和利用木材的开发和利用 -1、木材的结构和成分木材的结构和成分-2、木材的环境特性木材的典型环境特性 木材的再生性 固碳作用 调湿性 视觉特性和触觉特性木材的再生性 人工林资源正在替代天然林资源。木材是一种最早的、最标准的环境材料。固碳作用 木材中的木材中的C C，H H，O O，N N等元素的来源各不相同，等元素的来源各不相同，以占其中以占其中5050的的C C元素而论，主要来源于大气中元素而论，主要来源于大气中的二氧化碳。的二氧化碳。早期的树木研究就已表明，二氧化碳浓度的增早期的树木研究就

2、已表明，二氧化碳浓度的增加时植物有加时植物有“施肥效应施肥效应”，这非常有利于生物，这非常有利于生物圈对大气中二氧化碳的吸收。通过光合作用，圈对大气中二氧化碳的吸收。通过光合作用，每生长每生长1t1t木材可吸收木材可吸收1.47t1.47t二氧化碳，产生二氧化碳，产生1.07t1.07t氧气，将碳元素固定在树木中形成纤维材料，氧气，将碳元素固定在树木中形成纤维材料，这种固碳作用和造氧机能是其他材料所不能比这种固碳作用和造氧机能是其他材料所不能比拟的，对地球生物圈的生态平衡有着重要的作拟的，对地球生物圈的生态平衡有着重要的作用。用。调湿性 材料的调湿特性是指靠材料自身的吸湿或解吸作用，直接缓和环

3、境的湿度变化，使湿度稳定在一定范围内。判断材料的调湿性通常有两种方法：一种方法是以水蒸气变化为基准判断不同材料的凋湿性，另一种是以温度变化为基准判断不同材料的凋湿性。实体木材、胶合板、刨花板、石膏板 视觉特性和触觉特性-3、木材的改性和应用整体改性表面改性细微复合处理整体改性浸渍木（浸渍木（Impregnated WoodImpregnated Wood）;强化木（强化木（Densified WoodDensified Wood）;压缩木（压缩木（Compressed WoodCompressed Wood）;素材素材浸浸渍渍木木(WPG40(WPG40)硬度硬度(Mp(Mpa)a)端面端面3

4、0.730.760.160.1弦面弦面24.424.428.928.9径面径面21.121.123.123.1 浸渍木浸渍木的技术处理方法如下：木材放入水溶性低分子量树脂的溶液中，让树脂进入木材细胞壁，然后进行干燥。主要使用的材料是酚醛树脂，也可以使用脲醛树脂，糖醇树脂及间苯二酚树脂等。压缩木压缩木木材具有天然的弹塑性，可以将其压木材具有天然的弹塑性，可以将其压缩密实，以增加其密度和强度。生产压缩木缩密实，以增加其密度和强度。生产压缩木的要点：树种：选用材质均匀、纹理直、水的要点：树种：选用材质均匀、纹理直、水不溶性抽提物含量低的木材，比如桦木；压不溶性抽提物含量低的木材，比如桦木；压力：力：

5、10.5 17.6 Mpa10.5 17.6 Mpa；含水率：热压时木材；含水率：热压时木材细胞壁中应具有不少于细胞壁中应具有不少于6%6%的水分，水分可以的水分，水分可以减少压缩过程中的内摩擦系数；冷却、热压减少压缩过程中的内摩擦系数；冷却、热压过程结束后，应保持压力下冷却。过程结束后，应保持压力下冷却。项项目目桦桦木木杨杨木木松木松木素材素材压缩压缩木木素素材材压缩压缩木木素素材材压缩压缩木木密度（密度（g/cmg/cm）0.610.611.41.40.50.51.41.40.440.441.41.4含水率（）含水率（）8 88 88 88 88 88 8顺压强顺压强度度MPaMPa76.

6、576.5146.5146.553.53.5 51111116363123123横横压强压强度度（MPaMPa）弦弦向向4.84.845452.72.752524.94.92828径径向向7.27.21021023.63.672724 49898抗弯抗弯强强度度（MPaMPa）弦弦向向10010021621667671751756767197197径径向向10710723023080802002006363185185充充击韧击韧性性（KJ/MKJ/M）弦弦向向3823822 27357352942940 0673673275275343343径径向向4114116 6832083203233

7、234 4686068603133136 6588588硬度硬度（MPaMPa）端端面面53.553.515515540.40.5 51301304141123123弦弦面面191913213215151161161919118118径径面面22.522.514214217.17.5 51221221515123123表面改性 木材的表面改性包括木材的表面改性包括涂层保护、装饰处理涂层保护、装饰处理等。等。最简单的表面改性方法是最简单的表面改性方法是表面压实处理表面压实处理;非电解镀膜表面处理方法非电解镀膜表面处理方法，将木材表面浸入金属，将木材表面浸入金属离子和还原剂的混合水溶液中进行镀膜，

8、使木材离子和还原剂的混合水溶液中进行镀膜，使木材表面得到一种金属的光泽，具有装饰性，同时也表面得到一种金属的光泽，具有装饰性，同时也提高抗细菌腐蚀和抗紫外线照射的耐久性提高抗细菌腐蚀和抗紫外线照射的耐久性;用用等离子体对木材表面进行处理等离子体对木材表面进行处理是一种新的木材是一种新的木材表面改性技术。该方法是在真空下通过放电产生表面改性技术。该方法是在真空下通过放电产生等离子体，使某些气体分子在木材表面进行化学等离子体，使某些气体分子在木材表面进行化学结合的一种方法。结合的一种方法。细微复合处理 木材表面细微复合处理是在分子水平上的处木材表面细微复合处理是在分子水平上的处理技术。简单地说，细

9、微复合处理是使木材理技术。简单地说，细微复合处理是使木材表面各个层次都形成具有过渡性的界面，在表面各个层次都形成具有过渡性的界面，在此基础上既保持木材原有的舒适性和环境协此基础上既保持木材原有的舒适性和环境协调性，又创造出具有优异性能和高耐久性的调性，又创造出具有优异性能和高耐久性的复合材料。复合材料。目前研究主要：木材在多成分系统界面上的目前研究主要：木材在多成分系统界面上的亲和性、相容性及组分间相互作用等，以及亲和性、相容性及组分间相互作用等，以及评价木材经细微复合处理盾的性能改进等。评价木材经细微复合处理盾的性能改进等。-4、木材深加工和应用I、石材的开发和应用、石材的开发和应用 花岗岩

10、花岗岩:酸性火成岩类，颗粒较粗且矿物间有交锁现酸性火成岩类，颗粒较粗且矿物间有交锁现象，晶体大小变化大，颜色通常为白色、灰色、肉红象，晶体大小变化大，颜色通常为白色、灰色、肉红色，比重色，比重2.6 2.752.6 2.75，结晶颗粒较粗坚硬。伟晶花岗，结晶颗粒较粗坚硬。伟晶花岗岩处处贯穿混合岩，其结晶大部分由石英、正长石、岩处处贯穿混合岩，其结晶大部分由石英、正长石、斜长石、微斜长石、条纹长石及少量白云母和黑云母斜长石、微斜长石、条纹长石及少量白云母和黑云母等矿物组成。等矿物组成。III、其他天然材料的开发和利用1、竹材的综合利用特点特点:多年生木本，具有致密性好，材质柔韧，结构不均匀，价格

11、低廉等；化学成分与木材相比，含有较高的纤维素、半纤维素、淀粉、糖类及蛋白质等有机物，故比木材更易产生虫蛀，霉变和腐朽等损坏。一般竹材密度约在0.6-0.8g/cm3。竹材结构致密、质感爽滑、纹理清晰，是很好的装饰材料。但竹材的淀粉、糖类、蛋白质含量均比木材高，且纤维多纵向排列，因此其最大缺点是在20-30温度范围内，30湿度的条件下发生霉变，导致强度降低，耐久性削弱。目前常用的处理方法：对直接使用的原材进行10石灰水浸泡，对二次加工的竹材进行复合改性处理。2、稻壳 稻壳进行发电 生态建材 环保餐具稻壳发电(1)(1)提高农村能源的自给性，减少对煤和石油能源的依提高农村能源的自给性，减少对煤和石

12、油能源的依赖；赖；(2)(2)稻壳的氢含量较高，与煤相比燃烧生成的稻壳的氢含量较高，与煤相比燃烧生成的CO 2 CO 2 相对相对较少、水蒸气较多，对减少较少、水蒸气较多，对减少CO 2 CO 2 的排放有好处；的排放有好处；(3)(3)对边远地区和无电网农村，利用燃烧稻壳发电可解对边远地区和无电网农村，利用燃烧稻壳发电可解决缺电决缺电 问问 题，对促进这些地区的经济发展和脱贫致富有积题，对促进这些地区的经济发展和脱贫致富有积极意义；极意义；(4)(4)稻壳的稻壳的S S和和N N成分低，燃烧产物中成分低，燃烧产物中SOx,SOx,和和NOx,NOx,低，对低，对大气的污染少大气的污染少 ，得

13、到的洁净二次能源，对优化终端，得到的洁净二次能源，对优化终端能源结构、减少环境污染具有重要意义。能源结构、减少环境污染具有重要意义。(5)(5)从稻壳灰中可以得到优质贵重的化工原料，如活性从稻壳灰中可以得到优质贵重的化工原料，如活性炭、二氧化硅、钾和磷元素。炭、二氧化硅、钾和磷元素。3、其他天然资源的综合利用纤维素、甲壳素和蛋白质等生物资源的综合利用纤维素、甲壳素和蛋白质等生物资源的综合利用由辣椒提取天然红色素由辣椒提取天然红色素废弃羽毛的综合利用废弃羽毛的综合利用由树叶提取香精油、生物医药制剂及食品添加剂由树叶提取香精油、生物医药制剂及食品添加剂木糖醇的生产和应用木糖醇的生产和应用环境材料学

14、 环境工程材料 主要内容简介环境净化材料环境修复材料环境替代材料、环境污染净化用材料环境污染净化用材料 常见的环境净化材料有大气污染控制材料、水污染控制材料以及其他污染控制材料(防噪声污染和电磁波污染材料)等。大气污染控制材料大气污染控制材料一般有吸附、吸收和催化转化材料；水污染控制材料水污染控制材料有沉淀、中和以及氧化还原材料，其他的环境净化材料有过滤、分离、杀菌、消毒材料等；另外，还有减少噪声污染的防噪、吸声材料，以及减少电磁波污染的防护材料等。-1、大气污染控制材料、大气污染控制材料n n大气污染源可分为大气污染源可分为天然源天然源天然源天然源和和人为源人为源人为源人为源。控制方法：控制

15、方法：n n从物理化学角度：利用大气中各成分之间不从物理化学角度：利用大气中各成分之间不同的物理化学性质，如溶解度、吸附饱和度、同的物理化学性质，如溶解度、吸附饱和度、露点、泡点、选择性化学反应等，借助分子露点、泡点、选择性化学反应等，借助分子间和分子内的相互作用来进行分离、转化。间和分子内的相互作用来进行分离、转化。n n从工艺看，处理大气污染物通常有从工艺看，处理大气污染物通常有吸收法、吸收法、吸收法、吸收法、吸附法和催化转化法吸附法和催化转化法吸附法和催化转化法吸附法和催化转化法。n n 从材料科学与工程的角度看，无沦是吸附法，从材料科学与工程的角度看，无沦是吸附法，吸收法还是催化转化法

16、，都要借助于一定的吸收法还是催化转化法，都要借助于一定的材料介质才能实现。材料介质才能实现。国内外控制技术和净化材料的开发与应用现状 （1 1）低浓度二氧化硫烟气净化）低浓度二氧化硫烟气净化根据大气污染控制技术的原理和流程来分类，根据大气污染控制技术的原理和流程来分类，烟气烟气脱硫方法大致分为下列脱硫方法大致分为下列3 3类：类：用各种液体和固体物料优先吸收或吸附二氧用各种液体和固体物料优先吸收或吸附二氧化硫；化硫；在气流中将二氧化硫氧化为三氧化硫，再冷在气流中将二氧化硫氧化为三氧化硫，再冷凝为硫酸；凝为硫酸；在气流中将二氧化硫还原为单质硫，再将单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。质硫冷凝分离出来。（2)2)含氮氧化物的废气净化含氮氧化物的废气净化目前氮氧化物污染的主要防治技术是废气物理化目前氮氧化物污染的主要防治技术是废气物理化学学方法脱硝处理。方法脱硝处理。按按处理工艺可分为处理工艺可分为:催化还原法，吸收法，吸附法、催化还原法，吸收法，吸附法、等离子体活化法，微生物转化法等。等离子体活化法，微生物转化法等。按处理氮氧化物的过程可分为干法脱硝和湿法脱按处理氮氧