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淘豆网网友近日为您收集整理了关于环境协调性材料和耐久性材料的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：环境协调性材料和耐久性材料摘要环境保护是我国的一项基本国策,目前,在充分认识到经济与环境协调发展的重要性之后,各级政府部门在可持续发展战略的指引下,普遍开始重视环境保护工作。环境保护产业这一新兴的经济门类,近年来,在全球范围内得到了蓬勃发展,成为最具生机活力的产业部门之一。众所周知,材料、能源、信息是未来经济社会的三大支柱,材料更是人类社会生存和发展的强大物质基础。所以,在传统材料科学理论的指导下,开发新型环境协调性材料就显得至关重要。本文针对环境协调性材料和耐久性材料进行说明,并阐释其原理、开发方法、开发过程中可能出现的问题及解决方式。绪论在各国大力发展经济的今天,人类已经开始越来越多的注意到经济发展与环境相协调的理念。i材料是社会经济发展的物质基础和先导。90 年代初期以来,在国际新材料的研究中,形成了一个新的研究领域,即生态环境材料,由于环境问题以及环境问题的复杂化、多层次化和全球化,可持续发展战略深得人心,人们越来越重视材料的环境协调性能。ii环境协调性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。它要求从材料制造、使用、废弃直至再生利用的整个寿命周期中都必需具有与环境的协调共存性。生态环境材料可以指赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料。它并不仅仅特指新开发的新型材料。生态环境材料还包括那些直接具有净化和修复环境等功能的材料。日本的山本良一教授 1992 年研究材料与环境间的关系时指出:传统材料科学在产品的设计和使用方面,重在改善与提高材料的潜在性能,而几乎未考虑开发工作对环境、资源、生态平衡所造成的威胁,因此一定程度上也给材料的再生循环利用增加了难度,属于环境不友好产品。iii1.材料的环境协调性设计的原理和方法传统的材料设计主要是开发高性能材料,结果使材料的组成越来越复杂,造成材料再生循环的可能性越来越小。材料的环境协调性设计困难是将方法应用到材料设计过程中产生的新概念,它要求在设计时要充分兼顾性能、质量、成本和环境协调性,从环境协调性的角度对材料设计提出指标及建议。材料的环境协调性设计主要研究材料在再生循环过程中的性能演变机理及其影响研究再生循环过程中去除有害杂质技术和使杂质无害化技术研究通用合金技术材料的性能预测技术等。2.制约环境协调性材料开发的关键问题环境协调性材料开发是可持续发展的先决条件,是材料产业界保持市场竞争力及改善环境的核心手段之一,得到了众多方面的认同与推行。然而,和许多新生事物一样,在实施过程中也不可避免地遇到了重重阻力,所以,在现行条件下,还存在一系列问题需要解决。2.1 企业自身障碍(内因)多数企业目前仍缺乏研究工作所必需的基础设施与资金供给,推行起来当然困难,可是有些企业即便具备了相当的实力,但职能部门的管理协调水平偏低,职工中也部分存在环境意识薄弱或缺乏岗位技能的系统培训问题,一些关键技术问题往往难以找到合适的解决途径,也无法独立完成项目计划;加之环境协调性材料的开发是一项长远战略,一种新的经济增长模式,边际效益不明显,技术成熟度(部分由于专利拥有者的人为保密)甚至比不上现今某些生产过程,价值短时间内难以转化,对企业直接经济回报和近期财政收益来说,常常被认为是巨大损失,因此那些急功近利的企业,原则上同意环境协调这种提法,但如无法律强制执行,多数不愿意把材料开发方案列入其总体投资规划之中。2.2 大环境影响(外因)法律法规管理力度不够。有些环保主管部门对任意排放污染行为态度不坚决,睁只眼闭只眼,或是片面强调不超过有关法规限定的排放标准。环境意识薄弱。多数企业只对最终成品感兴趣,因为对他们来说,成品就是生产力,而对生产工艺的具体细节及控制不太注重,错误地认为,只有产品才是与企业利益密不可分的组成部分,环境的污染与治理是环保部门的事,淡化了环境是社会公共财富,人人都有对环境承担保护义务的观念。同时来自上级主管部门的经济鼓励措施也是促成企业过分强调短期效益,而忽视长远环境影响的一个重要原因。另一方面,企业财力有限,无法筹集资金的投入,也是不容忽视的因素。3.材料的耐久性材料在长期使用的过程中,能保持其原有性能不变,并不被破坏的性能,统称为耐久性,它是一种复杂的、综合的性质。材料在使用过程中,除受到各种外力作用外,还要受到环境中自然因素的破坏作用,这种破坏作用可分为物理作用、化学作用和生物作用。耐久性的简洁准确的表述为:材料潜在的抵抗其自身或环境因素长期破坏作用的能力。iv按功能设计材料的耐久性,是耐久性研究的发展趋势。v例如混凝土,混凝土结构的耐久性问题是一个十分复杂的工程问题,不仅影响到结构的使用寿命,更加影响到整个社会的经济效益。vi在实际应用中,如何提高建筑物的耐久性是保护优秀历史建筑的关键。建筑物是由建筑材料筑成,建筑物的耐久性在很大程度上取决于建筑材料的耐久性。vii耐久性设计就是按工程要求设计材料的耐久性,是耐久性研究的发展趋势。viii4.影响耐久性的因素4.1 外在因素外在因素主要包括机械作用、物理作用、化学作用、生物作用及大气作用等。机械作用包括冲击、疲劳荷载,以及各种气体、液体和固体引起的磨耗等。物理作用包括光、热、电、干湿变化、温度变化、冻融变化等,可使材料的结构发生变化,长期或反复作用会使材料逐渐破坏。化学作用包括各种酸、碱、盐及其水溶液和各种腐蚀性气体对材料产生侵蚀作用,使材料产生质的变化而被破坏。生物作用包括菌类、昆虫对材料产生腐朽、虫蛀等破坏。大气作用是指在阳光、空气及辐射作用下,沥青与高分子材料会逐渐老化、变形而被破坏。ix4.2 内在因素内在因素是造成材料耐久性下降的根本原因。内在因素主要包括材料的化学成分或组成性质、结构和构造性质。当材料的成分或组成易溶于水或其他液体,或易与其他物质产生化学反应时,材料的耐久性、耐蚀性等较差;无机矿物质脆性材料在温度剧变时,耐急冷急热性较差;晶体材料较同组成的非晶体材料的化学稳定性高;含不饱和键(双键或三键)的有机材料,抗老化性较差;构造为开口贯通且空隙率较大的材料,耐久性通常较差;密实性较大的材料,耐久性通常较好。x5.促进协调性材料开发产业化的建议一、深入持久地开展宣传培训工作,提高全民环保意识,充分认识到开发环境协调性材料对当前经济发展和长远环境保护的重要性,破除现阶段存在于社会某些层次的先污染,后治理的思想以及先发展,再还原的近利观念,逐步将开发工作纳入产业政策、优惠信贷、税收政策中去;通过技能培训,提高职能部门对生产制度、生产部门对过程控制的管理水平。二、结合材料生命周期全过程,首先应考虑的是清洁能源及原材料的使用。为此,有必要对现行的产业和产品结构进行调整,发展少污染甚至无污染产业,给材料开发提供少污染甚至无污染的产品、能源和原材料;其次,运用系统工程学观点,对自然界生物体生命活动过程行为规律的研究成果进行分析,将这些规律、机理借鉴过来,应用到环境协调性材料研制中,也是一条有望开发智能型环境协调性材料的新思路。三、进行物料闭路循环设计,减少生产过程的跑、冒、漏现象,最大限度地利用能源和原材料,搞好原料的就地再利用,实现最大程度上的内部物料循环。四、在材料生命周期的另 2 个重要环节——原材料采掘和产品使用上,研究工作关注较少,而事实上很多环境问题与这 2 个环节密切相关,所以必须将生产过程与原材料采掘结合起来进行内部管理优化,开展科学研究与技术攻关,尽可能地实现源头的污染物零排放,同时有必要刺激公众消费方式的根本转变,使消费环境协调产品成为一种自觉的普遍行为。结语环境协调思想是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代科技模式,它发挥的主要作用体现在从材料的设计、加工、包装、使用、失效的整个生命周期中,对环境的负效应影响最小,资源效率最高。环境协调性材料生产是经济、环境与社会的有机结合体,它既可以提高企业的经济效益,增加企业产品在国际和国内市场的竞争力,并使污染物排放大大减少,相应地减少管端处置的压力,而且处理设施投资及运行维护费用也降低,间接地提高了经济效益,同时研究工作紧紧围绕减少污染、改善环境的宗旨,更多地注意了污染的预防,有效地摒弃了长期以来管端处理的各种弊端,不存在二次污染问题,从根本上解决了环境问题。另一方面,环境协调性产品的研究为提高产品质量及保证环境安全方面创造了条件,特别是联合国环境署及其他政府机构在绿色科技上所作的努力,以及世界各国对环境协调性材料的重视程度,都为开发与研究工作提供了极其有利的条件,该类产品的开发及产业化为企业的可持续发展铺平了道路。因此,环境协调性材料开发是保护环境最为有效的手段之一,它不仅仅是材料生产领域的革新,也是生产管理和环保意识领域的深化。i张光磊, 杨宏, 李彦芳, 付华, 吕臣敬. 环境协调性陶瓷材料的发展及其探讨.中国陶瓷. -61ii石孝洪, 李军, 桑雪梅. 材料的环境协调性设计. 重庆环境科学. -57iii杨伏生, 葛岭梅. 环境协调性材料. 环境科学研究. 2000, Vol. 13, No . 4: 56-58iv李志国, 葛勇钮, 钮长仁. 《建筑材料学》中有关材料耐久性概念的评述. 建材高教理论与实践. -50v李志国, 葛勇钮, 钮长仁. 材料耐久性机理及控制的理论研究. 哈尔滨建筑大学学报. -84vi王海龙. 混凝土结构材料耐久性的研究现状与发展趋势. -31vii王金前. 上海市优秀历史建筑材料耐久性分析及其处理技术. 住宅科技. -60viii姚燕. 中国混凝土材料耐久性研究的新进展. 中国水泥. -42ix李兆先. 土木建筑材料化学性质和耐久性的分析. 科技信息. 21x徐建军. 谈建筑材料的耐久性与环境协调性. 民营科技. 播放器加载中，请稍候...
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环境协调性材料和耐久性材料摘要环境保护是我国的一项基本国策,目前,在充分认识到经济与环境协调发展的重要性之后,各级政府部门在可持续发展战略的指引下,普遍开始重视环境保护工作。环境保护产业这一新兴的经济门类,近年来,在全球范围内得到了蓬勃发展,成为最具生机活力的产业部门之一。众所周知,材料、能源、信息是未来经...
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环境污染治理材料
出版时间：2013-2&&出版社：刘转年、 等 化学工业出版社
(2013-02出版)&&作者：刘转年&&
人类在创造文明的同时也在不断地破坏人类赖以生存的环境空间。环境污染严重威胁着人民的身体健康和生命安全，影响和制约着我国经济和社会的可持续发展。在社会发展的进程中，材料是人类社会进步的物质基础，为社会带来了巨大的物质财富。环境材料是随着可持续发展战略的实施和科学技术的进步而发展派生出来的新的交叉学科和研究领域，是环境污染治理和生态环境保护的物质基础和重要保障。近年来，大量的具有特殊功能的新材料不断出现并用于环境污染治理领域，取得了常规材料和工艺难以达到的效果。由于环境材料是近年来衍生的新的交叉学科，涉及化学化工、材料学、矿物学、生物学、生命科学、生态学等多个学科，专家学者对环境材料的概念和内涵的理解并不统一，所以至今尚没有一个为广大学者共同接受的定义和分类。环境材料与传统材料的明显不同之处在于它赋予了传统的结构材料或功能材料以优异的环境协调性及净化、修复等功能。本书立足环境工程，内容主要选择环境污染治理工程和环境修复过程中广泛使用的环境污染治理材料和药剂，其中也包含了编著者所主持的国家自然科学基金、博士后科学基金、陕西省和西安市工业攻关等科研项目的部分研究成果及近年来关于环境污染治理材料领域的最新成果，故定名为《环境污染治理材料》。本书是在编著者多年讲授的研究生课程讲义的基础上编写而成，该讲义和课程先后被评为西安科技大学研究生优秀讲义和精品课程并获得西安科技大学研究生教材建设立项。全书共分10章，第1、2、3、7、10章由刘转年教授编写；第4章由刘转年教授和张蕾副教授编写；第5、6章由刘转年教授和程爱华副教授编写；第8章由程爱华副教授编写；第9章由张蕾副教授编写。全书由刘转年教授组织和最终统稿。在本书编写过程中，韩晓刚、蔡倩倩、陈亮、张万松、宋叶静、张小雪、张江丽等做了很多前期工作，付出了辛勤劳动。书中参考了大量国内外专家学者的文献和部分网络资料，在此表示衷心感谢。感谢西安科技大学为本书出版提供的经费资助。化学工业出版社为本书的编辑出版付出了艰辛的劳动，在此也一并表示感谢。在编写过程中力求准确无误，但由于内容涉及学科较多，编著者的水平有限，加之时间仓促，错误和疏漏之处在所难免，敬请批评指正。刘转年2013年1月于西安
第1章绪论1 1.1环境材料的概念1 1.2环境材料的特点2 1.3环境材料的分类2 1.4环境工程材料3 1.5《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录》（2010年版）环保材料与药剂部分4 1.6本书主要内容6 参考文献6 第2章吸附材料7 2.1吸附与吸附材料7 2.2吸附理论7 2.2.1吸附等温式7 2.2.2吸附热力学参数8 2.2.3吸附动力学9 2.3吸附剂的结构表征10 2.3.1比表面积10 2.3.2孔结构11 2.4典型吸附材料12 2.4.1活性炭12 2.4.2黏土吸附材料17 2.4.3天然煤吸附剂20 2.4.4沸石分子筛24 2.4.5吸附树脂31 2.4.6粉煤灰吸附剂33 2.4.7纳米吸附剂37 参考文献42 第3章混凝材料44 3.1胶体的性质和结构44 3.1.1胶体的性质44 3.1.2胶体的结构45 3.2混凝及其机理45 3.2.1混凝概念45 3.2.2混凝机理46 3.2.3混凝动力学46 3.3混凝剂的种类和性质48 3.4无机混凝剂48 3.4.1铝盐混凝剂及其制备48 3.4.2铁盐混凝剂及其制备51 3.4.3聚硅酸（盐）混凝剂及其制备55 3.5有机高分子混凝剂57 3.5.1合成有机高分子混凝剂58 3.5.2天然有机高分子混凝剂60 3.6微生物混凝剂63 3.6.1微生物混凝剂的概念63 3.6.2微生物混凝剂的分类63 3.6.3微生物混凝剂的提取63 3.6.4微生物混凝剂的应用及研究进展63 参考文献64 第4章纳米光催化材料66 4.1纳米材料66 4.1.1纳米材料的概念和分类66 4.1.2纳米材料的特性66 4.2半导体68 4.3光催化反应原理69 4.4TiO2的晶体结构71 4.4.1晶型性质71 4.4.2光学性质72 4.4.3半导体性质72 4.5纳米光催化剂的制备72 4.5.1固相法72 4.5.2气相法73 4.5.3液相法76 4.5.4光催化剂改性78 4.6纳米光催化剂在环境污染治理中的应用80 4.6.1纳米光催化剂在水污染治理中的应用80 4.6.2纳米光催化剂在空气污染治理中的应用81 4.7纳米光催化材料的分析表征82 参考文献85 第5章氧化材料86 5.1化学氧化概念和分类86 5.2臭氧氧化剂87 5.2.1臭氧结构和性质87 5.2.2臭氧的氧化机理88 5.2.3臭氧的制备方法89 5.2.4臭氧在污染治理中的应用90 5.2.5臭氧氧化法的研究进展92 5.3氯系氧化剂96 5.3.1液氯96 5.3.2次氯酸盐96 5.3.3二氧化氯（ClO2）97 5.4Fenton试剂101 5.4.1Fenton试剂的概念及作用机理101 5.4.2均相Fenton体系及应用研究进展102 5.4.3非均相Fenton体系及应用研究进展105 5.4.4非均相光Fenton体系及应用研究进展107 5.5高铁酸盐109 5.5.1高铁酸盐的性质及作用机理109 5.5.2高铁酸盐的制备方法110 5.5.3高铁酸盐在污染治理中的应用112 参考文献113 第6章过滤材料115 6.1深层过滤材料115 6.1.1深层过滤的概念115 6.1.2颗粒过滤材料118 6.2表面过滤材料122 6.2.1表面过滤材料概述122 6.2.2化纤表面过滤材料122 6.2.3玻璃纤维过滤材料124 6.3膜过滤材料125 6.3.1概述125 6.3.2膜的分类127 6.3.3无机膜的制备及性质128 6.3.4复合膜的制备及性质130 6.3.5有机膜的制备及性质131 6.3.6膜过滤在污染治理中的应用134 参考文献140 第7章重金属螯合材料141 7.1重金属及其污染141 7.2重金属螯合剂141 7.2.1重金属螯合剂概念141 7.2.2重金属螯合剂的分类142 7.2.3螯合机理142 7.3重金属螯合剂的合成与应用143 7.3.1多胺类螯合剂143 7.3.2天然高分子螯合剂145 7.3.3复合螯合材料146 参考文献147 第8章微生物固定化材料150 8.1微生物的固定化方法150 8.2微生物固定化载体151 8.2.1无机载体151 8.2.2吸附型有机载体152 8.2.3包埋型有机载体154 8.3微生物固定化在污染治理中的应用157 8.3.1在水污染治理中的应用157 8.3.2在大气污染治理中的应用158 参考文献159 第9章脱固硫材料160 9.1燃烧过程硫氧化物的形成机理160 9.1.1燃料中硫的氧化160 9.1.2SO2和SO3之间的转化162 9.2燃煤脱硫162 9.3固硫剂163 9.3.1型煤固硫剂163 9.3.2型煤固硫机理164 9.4脱硫剂164 9.4.1烟气脱硫剂及脱硫原理164 9.4.2烟气脱硫技术及应用165 参考文献168 第10章土壤环境修复材料169 10.1环境修复的概念169 10.2土壤污染的类型169 10.3土壤修复技术及材料170 10.3.1生物修复技术170 10.3.2物理修复技术172 10.3.3化学修复技术173 10.3.4联合修复技术174 参考文献175
3.1.2胶体的结构 把一种物质分散在另一种物质中所形成的体系被称为分散系，前者称为分散质，后者称为分散剂。根据颗粒的大小，水和水中分布的颗粒所组成的分散体系可分为三类。 ①悬浮液：颗粒直径大于100nm； ②胶体溶液：颗粒直径在1～100nm； ③真溶液：颗粒直径小于1nm。 根据上述界定，当微粒的粒径处于1～100nm的范围时，体系属于胶体分散系。 根据研究，胶体微粒都带有电荷。天然水体中的黏土类胶体微粒以及污水中的胶态蛋白质和淀粉微粒等都带有负电荷，其结构示意图见3—1。它的中心称为胶核。其表面选择性地吸附了一层带有同号电荷的离子，这些离子可以是胶核的组成物直接电离而产生的，也可以是水中选择吸附H+或OH—而造成的。这层离子称为胶体微粒的电位离子，它决定了胶体电荷的大小和符号。由于电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异号离子，离电位离子较远，受到的引力较弱，不能随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势，形成了扩散层。固定的离子层与扩散层之间的交界面称为滑动面。滑动面以内的部分称为胶粒，胶粒与扩散层之间，有一个电位差。此电位称为胶体的电动电位，常称为zeta（ζ）电位。而胶核表面的电位离子与溶液之间的电位差称为总电位或φ电位。 胶粒在水中受几方面的影响：由于上述的胶粒带电现象，带相同电荷的胶粒产生静电斥力，而且r电位越高，胶粒间的静电斥力越大；受水分子热运动的撞击，在水中做不规则的运动，即“布朗运动”；胶粒之间还存在着相互引力——范德华引力。范德华引力的大小与胶粒间距的2次方成反比，当间距较大时，此引力略去不计。 一般水中的胶粒，ζ电位较高。其互相间斥力不仅与ζ电位有关，还与胶粒的间距有关，距离越近，反力越大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推进到使范德华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。 使胶体微粒不能互相聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电，将极性水分子吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。但是，水化膜是伴随胶粒带电而产生的，如果胶粒的ζ电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。
《普通高等教育"十二五"规划教材:环境污染治理材料》是在编著者多年讲授的研究生课程讲义的基础上编写而成，该讲义和课程先后被评为西安科技大学研究生优秀讲义和精品课程并获得西安科技大学研究生教材建设立项。《普通高等教育"十二五"规划教材:环境污染治理材料》可作为环境科学、环境工程、环境生态工程专业、材料科学与工程类相关专业研究生、本科生的教材和参考书，也可供从事相关专业的工程技术和管理人员参考。
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