環(huán)境材料學(xué)環(huán)境替代材料課件

環(huán)境工程材料環(huán)境替代材料1.環(huán)境工程材料環(huán)境替代材料1.環(huán)境替代材料氟里昂替代品石棉替代品含磷洗滌替代品2.環(huán)境替代材料氟里昂替代品2.氟里昂化學(xué)組成氟里昂是鹵代烴的總稱。最早商品化的氟里昂是二氟二氯甲烷(1932)、一氟三氯甲烷(1931),還有四氟二氯乙烷、五氟一氯乙烷、二氟二氯甲烷等。用途：由于其優(yōu)良的性能,20世紀(jì)30年代以來,氟里昂被廣泛用作制冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑、滅火劑和噴霧劑。致命缺點它是一種“溫室效應(yīng)氣體”,溫室效應(yīng)值比二氧化碳大1700倍,更危險的是它會破壞大氣層中的臭氧。3.氟里昂化學(xué)組成3.氟里昂4.氟里昂4.臭氧層破壞CFCs(氟氯烴)在紫外線的作用下放出氯原子,氯原子與臭氧發(fā)生自由基鏈反應(yīng),一個氯原子就可以消耗上萬個臭氧分子。CFCl3＋Uv→CFCl2＋ClCF2Cl2＋Uv→CF2Cl＋ClCl＋O3→ClO＋O2ClO＋O→Cl＋O2后兩個反應(yīng)中Cl和ClO都未被消耗，其凈效果是：O＋O3→2O25.臭氧層破壞CFCs(氟氯烴)在紫外線的作用下放出氯原子,氯臭氧層保護(hù)1985年3月，22個國家簽署了關(guān)于臭氧層保護(hù)的《維也納公約》。這是原則上限制使用含氯氟烴化合物的初步協(xié)議。1987年4月，30多個國家的代表出席了日內(nèi)瓦關(guān)于《臭氧層公約》的臨時磋商會議，并通過一項條約，將CFCs的生產(chǎn)與使用凍結(jié)在1986年的水平上。只要有2/3主要簽約國家的努力，6—8年內(nèi)CFCs就會降低30％。1987年9月，46個國家的代表在蒙特利爾通過了關(guān)于臭氧層耗損物質(zhì)的《蒙特利爾議定書》，并于1989年1月1日生效。此協(xié)議要求1993年各國削減CFC11、CFC12實際消耗量的20％，1998年消減50％。1988年10月，在海牙召開了關(guān)于保護(hù)臭氧層的國際會議。與會代表認(rèn)為，即使實施了《蒙特利爾議定書》，也不能消除南極臭氧洞的存在，因此，需要更嚴(yán)厲的措施。6.臭氧層保護(hù)1985年3月，22個國家簽署了關(guān)于臭氧層保護(hù)的臭氧層保護(hù)1989年，《蒙特利爾議定書》締約國第一次會議通過關(guān)于臭氧層保護(hù)的《赫爾辛基宣言》。1990年，《蒙特利爾議定書》締約國第二次會議在倫敦舉行，通過《蒙特利爾議定書》修正案。2000年1月1日全部淘汰CFCs。1991年，《蒙特利爾議定書》締約國第三次會議，呼吁對臭氧耗損進(jìn)行新的緊急科學(xué)評價。1992年11月，《蒙特利爾議定書》締約國第四次會議在哥本哈根舉行。7.臭氧層保護(hù)1989年，《蒙特利爾議定書》締約國第一次會議通氟里昂一些新型制冷劑,如四氯乙烷、二氟乙烷、五氟乙烷、二氟甲烷、三氟甲烷以及它們的混合物雖然不破壞臭氧層,但它們大都是溫室氣體,也被聯(lián)合國氣候變化框架公約大會(1997)在日本京都通過的“京都議定書”列為限制使用的物質(zhì)。因此尋找替代氟里昂類物質(zhì)的無公害的新型制冷劑已成為目前研究的熱點。8.氟里昂一些新型制冷劑,如四氯乙烷、二氟乙烷、五氟乙烷、二氟甲替代制冷劑目前廣泛應(yīng)用的有:(1)異丁烷它是很早被使用的制冷劑,但由于其具有可燃性沒有得到推廣。德國綠色和平組織在上世紀(jì)重新論證了其在小型制冷系統(tǒng)上使用的可靠性后逐漸大規(guī)模用于冰箱制冷。由于其作為制冷劑具有原料易得、對臭氧層無破壞、高循環(huán)率和不用換壓縮機(jī)潤滑油等優(yōu)點,因而有著良好的應(yīng)用前景。1999年,該種物質(zhì)占到冰箱制冷劑的15%,我國和美國的小型冰箱使用的是這種制冷劑,在日本,安全法規(guī)不允許使用這種制冷劑。這種制冷劑的缺點除了使用上的安全性外,碳?xì)浠衔锞哂斜菻FCS類物質(zhì)高的光化學(xué)煙霧,也是值得考慮的問題。9.替代制冷劑目前廣泛應(yīng)用的有:9.替代制冷劑(2)二氟乙烷與二氟一氯甲烷的混合劑它們具有良好的制冷性能,在我國和美國的部分冰箱生產(chǎn)線用了此物質(zhì)。它具有環(huán)保性能優(yōu)越、節(jié)能等優(yōu)點,在我國可以自行生產(chǎn),適合我國國情。到1999年,這種制冷劑占到15%。此外還有三氟二氯乙烷與三氯甲烷、五氯己烷、四氯己烷的混合劑。三氯甲烷、五氟乙烷的混合劑等。這些制冷劑其中仍含有對大氣臭氧層具有破壞性的氯,但由于有著比較理想的制冷效應(yīng),目前尚沒有被淘汰,屬于過渡替代品。10.替代制冷劑(2)二氟乙烷與二氟一氯甲烷的混合劑10.替代制冷劑據(jù)報道,國內(nèi)有公司選擇多元混合物作為替代品,于1997年底成功地開發(fā)出無毒、難燃的KLB綠色制冷劑,其成品破壞臭氧層值僅為0.008,溫室系數(shù)僅為0.015,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際組織對氟利昂替代品所規(guī)定的環(huán)保指數(shù)。KLB制冷劑不但能直接替代氟利昂,而且節(jié)能效果也十分顯著。11.替代制冷劑據(jù)報道,國內(nèi)有公司選擇多元混合物作為替代品,于19替代制冷劑此外,科研人員還發(fā)展了磁致冷和吸附致冷等替代技術(shù)。磁致冷又叫“順磁鹽絕熱致冷”。順磁鹽中包含鐵或稀土元素,其3d、4f層電子未充滿,因此具有磁性,在勵磁和退磁過程中會吸熱或放熱,例如以硝酸鎂鈰為致冷劑的磁致冷機(jī)降溫可接近0K。利用這種性質(zhì)發(fā)展的制冷技術(shù)具有效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,其最大好處在于不污染環(huán)境。12.替代制冷劑此外,科研人員還發(fā)展了磁致冷和吸附致冷等替代技術(shù)。替代制冷劑吸附致冷是利用吸附-脫附時吸熱或放熱的性質(zhì)制冷,常用的制冷劑體系包括金屬氫化物-氫、沸石分子篩-H2O、活性炭-氮?dú)?、氧化?氧化鈰體系等。目前世界上關(guān)于氟利昂的替代方案很多,但都不很令人滿意。迄今為止,世界上還沒有發(fā)現(xiàn)一種經(jīng)濟(jì)和能效超過氟利昂的電冰箱制冷、發(fā)泡替代品在未來能最大滿足人與自然的和諧和可持續(xù)發(fā)展的制冷劑應(yīng)為自然物質(zhì),如氨、二氧化碳、異丁烷等,是今后值得關(guān)注和研究的方向。13.替代制冷劑吸附致冷是利用吸附-脫附時吸熱或放熱的性質(zhì)制冷,石棉14.石棉14.石棉概述石棉按礦物組成和化學(xué)成分不同,可以分為蛇紋石石棉(溫石棉)和角閃石石棉。通常所稱石棉多指蛇紋石石棉,化學(xué)組成為Mg6(Si4O10)(OH)8,淺黃綠色或藍(lán)綠色,常含少量Fe、Al、Ca等機(jī)械混入物,單斜晶系,呈層狀構(gòu)造,在高倍電子顯微鏡下,纖維呈平行排列的極細(xì)空心管。15.石棉概述石棉按礦物組成和化學(xué)成分不同,可以分為蛇紋石石棉(溫石棉概述石棉是一種能劈分有彈性、弧度高的耐熱和耐化學(xué)腐蝕的天然硅酸鹽礦物纖維。石棉經(jīng)加工后的各種制品過去曾被廣泛采用,主要有(1)石棉紡織制品,用作隔熱保溫材料,密封填料。其產(chǎn)品基體用作水電解、食鹽電解的隔膜材料。(2)石棉摩擦材料,有剎車片、離合器片、火車閘片、石油鉆機(jī)剎車塊等。(3)石棉橡膠制品,有高壓板、中壓板、絕緣板、耐油板和耐酸板等。(4)石棉保溫制品,如石棉粉、石棉板、石棉紙、石棉磚、石棉管等作保溫絕熱絕緣襯墊等材料。16.石棉概述石棉是一種能劈分有彈性、弧度高的耐熱和耐化學(xué)腐蝕的天石棉的危害石棉本身并無毒害，它的最大危害來自于它的纖維。這是一種非常細(xì)小，肉眼幾乎看不見的纖維，當(dāng)這些細(xì)小的纖維被吸入人體內(nèi)，就會附著并沉積在肺部，造成肺部疾病，如：石棉肺，胸膜和腹膜的皮間瘤。這些肺部疾病往往會有很長的潛伏期(肺癌一般15—20年、間皮瘤20—40年)，嚴(yán)重時引起肺癌。石棉已被國際癌癥研究中心肯定為致癌物。美國環(huán)保局已經(jīng)對一些石棉制品進(jìn)行限制使用，如1972年頒布的有關(guān)禁止噴涂含石棉纖維的耐火涂料的條例。因此我國早在20世紀(jì)80年代初就限制使用、生產(chǎn)和銷售石棉制品。17.石棉的危害石棉本身并無毒害，它的最大危害來自于它的纖維。17石棉替代品(1)膨脹石墨膨脹石墨是由天然鱗片石墨經(jīng)插層、水澆、干燥、高溫膨化得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質(zhì)。它既保留了天然石墨的耐熱性、耐腐蝕性、耐輻射性、無毒害等性質(zhì),又具有天然石墨所沒有的吸附性、環(huán)境協(xié)調(diào)性、生物相容性等特性,不造成二次污染,在石油化工、原子能、電力、農(nóng)藥、建材、機(jī)械等工業(yè)中廣泛應(yīng)用。18.石棉替代品(1)膨脹石墨18.19.19.油類污染是當(dāng)今世界面臨的一個嚴(yán)峻問題,據(jù)估計因海上運(yùn)輸、生產(chǎn)、事故和陸地注入海洋的油量達(dá)105t/a,嚴(yán)重威脅著人類的生存。膨脹石墨對油類有很強(qiáng)的吸附作用,且吸附油類物質(zhì)后仍漂浮于水面,便于分離。因而它是一種很有前途的清除水面油污染的環(huán)保材料。20.油類污染是當(dāng)今世界面臨的一個嚴(yán)峻問題,據(jù)估計因海上運(yùn)輸、生產(chǎn)膨脹石墨膨脹石墨的孔結(jié)構(gòu)有開放和封閉孔2種,孔容積占98%左右,孔徑分布范圍1nm～103nm,峰值-103nm。由于它是以大孔、中孔為主,所以與活性炭、分孔篩等微孔材料在吸附特性上也有所不同。它適于液相吸附,而不適于氣相吸附。在液相吸附中它親油疏水。1g膨脹石墨可吸附80g以上重油。21.膨脹石墨膨脹石墨的孔結(jié)構(gòu)有開放和封閉孔2種,孔容積占98(2)柔性石墨用膨脹石墨軋制或壓制成箔或板制造的密封填料,稱為柔性石墨,由于柔性石墨的氣固兩相結(jié)構(gòu)使其具有良好的密封性能。我國鱗片石墨年產(chǎn)量35萬噸,加工成膨脹石墨的年生產(chǎn)能力不少于3萬噸,但目前國內(nèi)柔性石墨的產(chǎn)量約為1000多噸,僅占全球產(chǎn)量的5%左右,而且品種單一,基本上是含碳98%～99%、殘硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.3×10-3左右的普通工業(yè)級別,這與我國作為石墨產(chǎn)量第一大國很不相稱。改善性能、降低成本,更多的使用石墨柔性材料,不僅有利于合理利用資源,而且更重要的是,根除了石棉等材料在制造、使用、廢棄過程中給環(huán)境和人類帶來的危害。22.(2)柔性石墨22.(3)其他替代品日本已有用樹皮陶瓷材料制得的汽車剎車片上市。對隔熱墊或其他保溫絕熱材料,現(xiàn)在大多用硅酸鋁、硅酸鋅陶瓷纖維材料。國內(nèi)外已有用芳族聚酰胺纖維代替石棉纖維制成的高溫防護(hù)材料,它有優(yōu)良的阻燃、耐熱性能,分解溫度可達(dá)385℃,在火焰中不延燃,可用于冶金服、消防服以及特種部隊?wèi)?zhàn)斗服等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的環(huán)境友好型的保溫隔熱材料不斷涌現(xiàn),基本替代了石棉制品。23.(3)其他替代品23.含磷洗滌替代品洗衣粉是現(xiàn)代合成洗滌劑的主要組成部分。我國年產(chǎn)量超過250萬噸,人年均用量超過2kg。大量洗衣粉流入不同水系中,造成水體的富營養(yǎng)化。當(dāng)某一湖泊中氮磷比超過7∶1時,磷就成為湖泊富營養(yǎng)化的重要限制因子。生活污水中的洗滌廢水是磷的外源污染物的一大組成。我國目前每年有約50萬噸含磷化合物排入地表水中,而生活污水中的17%～20%的磷來源于洗滌劑所用三聚磷酸鈉STPP。24.含磷洗滌替代品洗衣粉是現(xiàn)代合成洗滌劑的主要組成部分。我國年產(chǎn)無磷洗滌劑的開發(fā)由于三聚磷酸鈉(STPP)所具有的化學(xué)性質(zhì)很符合理想助洗劑的特征,STPP就一直在洗滌劑助洗劑市場上占居支配地位,其用量約占總助劑的95%。在發(fā)達(dá)國家,洗衣粉中STPP含量在20世紀(jì)60至70年代達(dá)到40%,目前含磷洗衣粉的STPP含量已降為20%。現(xiàn)在世界上出現(xiàn)了很多無磷洗滌劑,新品種超過了幾百種。一般認(rèn)為,開發(fā)新的助洗劑必須具備4個條件:對人安全不污染環(huán)境、要有可靠的去污效果、經(jīng)濟(jì)實用。25.無磷洗滌劑的開發(fā)由于三聚磷酸鈉(STPP)所具有的化學(xué)性無機(jī)系助洗劑分子篩合成洗滌劑分子篩是一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶高聚物固體,它可與液體中的Ca2+

和Mg2

+

進(jìn)行離子交換反應(yīng),吸附纖維織物中含有的污垢和金屬離子,使其分散脫離,凝聚,最后形成難溶的沉淀物以達(dá)到去污的目的。分子篩對Ca2+交換容量大于STPP的交換容量,而Mg2

+

的交換容量卻不如STPP。近年來研究發(fā)現(xiàn),分子篩與陰離子或非離子表面活性劑混配,既可彌補(bǔ)鎂離子交換的不足,又能提高鈣離子的交換容量,增強(qiáng)洗滌效果。其中α2烯烴磺酸鈉(AOS)表面活性劑混配效果最為突出。26.無機(jī)系助洗劑分子篩合成洗滌劑26.無機(jī)系助洗劑最新的品種有(1)美國的PhiladelphiaQuartz公司的Britesil產(chǎn)品,它是一種改性沸石產(chǎn)品,其SiO2/Na2O=2～2.4,堿性比硅酸鈉小,能與Ca2

+和Mg2

+

反應(yīng)生成可溶物。該產(chǎn)品成為美國無磷和低磷洗滌劑的主要添加物。(2)東京工業(yè)實驗所開發(fā)的堿性亞胺磺酸鹽,它是以SO3

和NH3

反應(yīng)生成的亞胺基、亞硫酸銨為原料,于其水溶液中加入計量的NaOH,在減壓下置換出NH3,反應(yīng)式為:(NH4SO3)2NH+2NaOH→(NaSO3)2NH+2NH3+2H2O該產(chǎn)品pH低,對皮膚無刺激,分散力和乳化力都很好,去污能力和STPP相當(dāng)。27.無機(jī)系助洗劑最新的品種有27.有機(jī)系助洗劑有機(jī)化合物有利于微生物降解,因此它不會像無機(jī)物那樣產(chǎn)生富營養(yǎng)化。目前開發(fā)的產(chǎn)品主要有以下幾種。(1)氨基羧酸鹽如NTA(氨基三醋酸鈉),它對Ca2+

和Mg2+

的螯合能力特別突出,性能比STPP優(yōu)良?，F(xiàn)在已有幾個國家用NTA代替STPP來制造無磷洗滌劑。(2)羥基羧酸鹽最有代表性的是檸檬酸三鈉,它是無毒又便于生物降解的洗滌劑用助洗劑。目前在美國和西歐一些國家,已將其用于粉末和液體洗滌劑中。28.有機(jī)系助洗劑有機(jī)化合物有利于微生物降解,因此它不會像無機(jī)物那29.12/24/202229.12/12/2022環(huán)境工程材料環(huán)境替代材料30.環(huán)境工程材料環(huán)境替代材料1.環(huán)境替代材料氟里昂替代品石棉替代品含磷洗滌替代品31.環(huán)境替代材料氟里昂替代品2.氟里昂化學(xué)組成氟里昂是鹵代烴的總稱。最早商品化的氟里昂是二氟二氯甲烷(1932)、一氟三氯甲烷(1931),還有四氟二氯乙烷、五氟一氯乙烷、二氟二氯甲烷等。用途：由于其優(yōu)良的性能,20世紀(jì)30年代以來,氟里昂被廣泛用作制冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑、滅火劑和噴霧劑。致命缺點它是一種“溫室效應(yīng)氣體”,溫室效應(yīng)值比二氧化碳大1700倍,更危險的是它會破壞大氣層中的臭氧。32.氟里昂化學(xué)組成3.氟里昂33.氟里昂4.臭氧層破壞CFCs(氟氯烴)在紫外線的作用下放出氯原子,氯原子與臭氧發(fā)生自由基鏈反應(yīng),一個氯原子就可以消耗上萬個臭氧分子。CFCl3＋Uv→CFCl2＋ClCF2Cl2＋Uv→CF2Cl＋ClCl＋O3→ClO＋O2ClO＋O→Cl＋O2后兩個反應(yīng)中Cl和ClO都未被消耗，其凈效果是：O＋O3→2O234.臭氧層破壞CFCs(氟氯烴)在紫外線的作用下放出氯原子,氯臭氧層保護(hù)1985年3月，22個國家簽署了關(guān)于臭氧層保護(hù)的《維也納公約》。這是原則上限制使用含氯氟烴化合物的初步協(xié)議。1987年4月，30多個國家的代表出席了日內(nèi)瓦關(guān)于《臭氧層公約》的臨時磋商會議，并通過一項條約，將CFCs的生產(chǎn)與使用凍結(jié)在1986年的水平上。只要有2/3主要簽約國家的努力，6—8年內(nèi)CFCs就會降低30％。1987年9月，46個國家的代表在蒙特利爾通過了關(guān)于臭氧層耗損物質(zhì)的《蒙特利爾議定書》，并于1989年1月1日生效。此協(xié)議要求1993年各國削減CFC11、CFC12實際消耗量的20％，1998年消減50％。1988年10月，在海牙召開了關(guān)于保護(hù)臭氧層的國際會議。與會代表認(rèn)為，即使實施了《蒙特利爾議定書》，也不能消除南極臭氧洞的存在，因此，需要更嚴(yán)厲的措施。35.臭氧層保護(hù)1985年3月，22個國家簽署了關(guān)于臭氧層保護(hù)的臭氧層保護(hù)1989年，《蒙特利爾議定書》締約國第一次會議通過關(guān)于臭氧層保護(hù)的《赫爾辛基宣言》。1990年，《蒙特利爾議定書》締約國第二次會議在倫敦舉行，通過《蒙特利爾議定書》修正案。2000年1月1日全部淘汰CFCs。1991年，《蒙特利爾議定書》締約國第三次會議，呼吁對臭氧耗損進(jìn)行新的緊急科學(xué)評價。1992年11月，《蒙特利爾議定書》締約國第四次會議在哥本哈根舉行。36.臭氧層保護(hù)1989年，《蒙特利爾議定書》締約國第一次會議通氟里昂一些新型制冷劑,如四氯乙烷、二氟乙烷、五氟乙烷、二氟甲烷、三氟甲烷以及它們的混合物雖然不破壞臭氧層,但它們大都是溫室氣體,也被聯(lián)合國氣候變化框架公約大會(1997)在日本京都通過的“京都議定書”列為限制使用的物質(zhì)。因此尋找替代氟里昂類物質(zhì)的無公害的新型制冷劑已成為目前研究的熱點。37.氟里昂一些新型制冷劑,如四氯乙烷、二氟乙烷、五氟乙烷、二氟甲替代制冷劑目前廣泛應(yīng)用的有:(1)異丁烷它是很早被使用的制冷劑,但由于其具有可燃性沒有得到推廣。德國綠色和平組織在上世紀(jì)重新論證了其在小型制冷系統(tǒng)上使用的可靠性后逐漸大規(guī)模用于冰箱制冷。由于其作為制冷劑具有原料易得、對臭氧層無破壞、高循環(huán)率和不用換壓縮機(jī)潤滑油等優(yōu)點,因而有著良好的應(yīng)用前景。1999年,該種物質(zhì)占到冰箱制冷劑的15%,我國和美國的小型冰箱使用的是這種制冷劑,在日本,安全法規(guī)不允許使用這種制冷劑。這種制冷劑的缺點除了使用上的安全性外,碳?xì)浠衔锞哂斜菻FCS類物質(zhì)高的光化學(xué)煙霧,也是值得考慮的問題。38.替代制冷劑目前廣泛應(yīng)用的有:9.替代制冷劑(2)二氟乙烷與二氟一氯甲烷的混合劑它們具有良好的制冷性能,在我國和美國的部分冰箱生產(chǎn)線用了此物質(zhì)。它具有環(huán)保性能優(yōu)越、節(jié)能等優(yōu)點,在我國可以自行生產(chǎn),適合我國國情。到1999年,這種制冷劑占到15%。此外還有三氟二氯乙烷與三氯甲烷、五氯己烷、四氯己烷的混合劑。三氯甲烷、五氟乙烷的混合劑等。這些制冷劑其中仍含有對大氣臭氧層具有破壞性的氯,但由于有著比較理想的制冷效應(yīng),目前尚沒有被淘汰,屬于過渡替代品。39.替代制冷劑(2)二氟乙烷與二氟一氯甲烷的混合劑10.替代制冷劑據(jù)報道,國內(nèi)有公司選擇多元混合物作為替代品,于1997年底成功地開發(fā)出無毒、難燃的KLB綠色制冷劑,其成品破壞臭氧層值僅為0.008,溫室系數(shù)僅為0.015,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際組織對氟利昂替代品所規(guī)定的環(huán)保指數(shù)。KLB制冷劑不但能直接替代氟利昂,而且節(jié)能效果也十分顯著。40.替代制冷劑據(jù)報道,國內(nèi)有公司選擇多元混合物作為替代品,于19替代制冷劑此外,科研人員還發(fā)展了磁致冷和吸附致冷等替代技術(shù)。磁致冷又叫“順磁鹽絕熱致冷”。順磁鹽中包含鐵或稀土元素,其3d、4f層電子未充滿,因此具有磁性,在勵磁和退磁過程中會吸熱或放熱,例如以硝酸鎂鈰為致冷劑的磁致冷機(jī)降溫可接近0K。利用這種性質(zhì)發(fā)展的制冷技術(shù)具有效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,其最大好處在于不污染環(huán)境。41.替代制冷劑此外,科研人員還發(fā)展了磁致冷和吸附致冷等替代技術(shù)。替代制冷劑吸附致冷是利用吸附-脫附時吸熱或放熱的性質(zhì)制冷,常用的制冷劑體系包括金屬氫化物-氫、沸石分子篩-H2O、活性炭-氮?dú)?、氧化?氧化鈰體系等。目前世界上關(guān)于氟利昂的替代方案很多,但都不很令人滿意。迄今為止,世界上還沒有發(fā)現(xiàn)一種經(jīng)濟(jì)和能效超過氟利昂的電冰箱制冷、發(fā)泡替代品在未來能最大滿足人與自然的和諧和可持續(xù)發(fā)展的制冷劑應(yīng)為自然物質(zhì),如氨、二氧化碳、異丁烷等,是今后值得關(guān)注和研究的方向。42.替代制冷劑吸附致冷是利用吸附-脫附時吸熱或放熱的性質(zhì)制冷,石棉43.石棉14.石棉概述石棉按礦物組成和化學(xué)成分不同,可以分為蛇紋石石棉(溫石棉)和角閃石石棉。通常所稱石棉多指蛇紋石石棉,化學(xué)組成為Mg6(Si4O10)(OH)8,淺黃綠色或藍(lán)綠色,常含少量Fe、Al、Ca等機(jī)械混入物,單斜晶系,呈層狀構(gòu)造,在高倍電子顯微鏡下,纖維呈平行排列的極細(xì)空心管。44.石棉概述石棉按礦物組成和化學(xué)成分不同,可以分為蛇紋石石棉(溫石棉概述石棉是一種能劈分有彈性、弧度高的耐熱和耐化學(xué)腐蝕的天然硅酸鹽礦物纖維。石棉經(jīng)加工后的各種制品過去曾被廣泛采用,主要有(1)石棉紡織制品,用作隔熱保溫材料,密封填料。其產(chǎn)品基體用作水電解、食鹽電解的隔膜材料。(2)石棉摩擦材料,有剎車片、離合器片、火車閘片、石油鉆機(jī)剎車塊等。(3)石棉橡膠制品,有高壓板、中壓板、絕緣板、耐油板和耐酸板等。(4)石棉保溫制品,如石棉粉、石棉板、石棉紙、石棉磚、石棉管等作保溫絕熱絕緣襯墊等材料。45.石棉概述石棉是一種能劈分有彈性、弧度高的耐熱和耐化學(xué)腐蝕的天石棉的危害石棉本身并無毒害，它的最大危害來自于它的纖維。這是一種非常細(xì)小，肉眼幾乎看不見的纖維，當(dāng)這些細(xì)小的纖維被吸入人體內(nèi)，就會附著并沉積在肺部，造成肺部疾病，如：石棉肺，胸膜和腹膜的皮間瘤。這些肺部疾病往往會有很長的潛伏期(肺癌一般15—20年、間皮瘤20—40年)，嚴(yán)重時引起肺癌。石棉已被國際癌癥研究中心肯定為致癌物。美國環(huán)保局已經(jīng)對一些石棉制品進(jìn)行限制使用，如1972年頒布的有關(guān)禁止噴涂含石棉纖維的耐火涂料的條例。因此我國早在20世紀(jì)80年代初就限制使用、生產(chǎn)和銷售石棉制品。46.石棉的危害石棉本身并無毒害，它的最大危害來自于它的纖維。17石棉替代品(1)膨脹石墨膨脹石墨是由天然鱗片石墨經(jīng)插層、水澆、干燥、高溫膨化得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質(zhì)。它既保留了天然石墨的耐熱性、耐腐蝕性、耐輻射性、無毒害等性質(zhì),又具有天然石墨所沒有的吸附性、環(huán)境協(xié)調(diào)性、生物相容性等特性,不造成二次污染,在石油化工、原子能、電力、農(nóng)藥、建材、機(jī)械等工業(yè)中廣泛應(yīng)用。47.石棉替代品(1)膨脹石墨18.48.19.油類污染是當(dāng)今世界面臨的一個嚴(yán)峻問題,據(jù)估計因海上運(yùn)輸、生產(chǎn)、事故和陸地注入海洋的油量達(dá)105t/a,嚴(yán)重威脅著人類的生存。膨脹石墨對油類有很強(qiáng)的吸附作用,且吸附油類物質(zhì)后仍漂浮于水面,便于分離。因而它是一種很有前途的清除水面油污染的環(huán)保材料。49.油類污染是當(dāng)今世界面臨的一個嚴(yán)峻問題,據(jù)估計因海上運(yùn)輸、生產(chǎn)膨脹石墨膨脹石墨的孔結(jié)構(gòu)有開放和封閉孔2種,孔容積占98%左右,孔徑分布范圍1nm～103nm,峰值-103nm。由于它是以大孔、中孔為主,所以與活性炭、分孔篩等微孔材料在吸附特性上也有所不同。它適于液相吸附,而不適于氣相吸附。在液相吸附中它親油疏水。1g膨脹石墨可吸附80g以上重油。50.膨脹石墨膨脹石墨的孔結(jié)構(gòu)有開放和封閉孔2種,孔容積占98(2)柔性石墨用膨脹石墨軋制或壓制成箔或板制造的密封填料,稱為柔性石墨,由于柔性石墨的氣固兩相結(jié)構(gòu)使其具有良好的密封性能。我國鱗片石墨年產(chǎn)量35萬噸,加工成膨脹石墨的年生產(chǎn)能力不少于3萬噸,但目前國內(nèi)柔性石墨的產(chǎn)量約為1000多噸,僅占全球產(chǎn)量的5%左右,而且品種單一,基本上是含碳98%～99%、殘硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.3×10-3左右的普通工業(yè)級別,這與我國作為石墨產(chǎn)量第一大國很不相稱。改善性能、降低成本,更多的使用石墨柔性材料,不僅有利于合理利用資源,而且更重要的是,根除了石棉等材料在制造、使用、廢棄過程中給環(huán)境和人類帶來的危害。51.(2)柔性石墨22.(3)其他替代品日本已有用樹皮陶瓷材料制得的汽車剎車片上市。對隔熱墊或其他保溫絕熱材料,現(xiàn)在大多用硅酸鋁、硅酸鋅陶瓷纖維材料。國內(nèi)外已有用芳族聚酰胺纖維代替石棉纖維制成的高溫防護(hù)材料,它有優(yōu)良的阻燃、耐熱性能,分解溫度可達(dá)385℃,在火焰中不延燃,可用于冶金服、消防服以及特種部隊?wèi)?zhàn)斗服等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的環(huán)境友好型的保溫隔熱材料不斷涌現(xiàn),基本替代了石棉制品。52.(3)其他替代品23.含磷洗滌替代品洗衣粉是現(xiàn)代合成洗滌劑的主要組成部分。我國年產(chǎn)量超過250萬噸,人年均用量超過2kg。大量洗衣粉流入不同水系中,造成水體的富營養(yǎng)化。當(dāng)某一湖泊中氮磷比超過7∶1時,磷就成為湖泊富營養(yǎng)化的重要限制因子。生活污水中的洗滌廢水是磷的外源污染物的一大組成。我國目前每年有約50萬噸含磷化合物排入地表水中,而生活污水中的17%～20%的磷來源于洗滌劑所用三聚磷酸鈉STPP。53.含磷洗滌替代品洗衣粉是現(xiàn)代合成洗滌劑的主要組成部分。我國年產(chǎn)無磷洗滌劑的開發(fā)由于三聚磷酸鈉(STPP)所具有的化學(xué)性質(zhì)很符合理想助洗劑的特征,STPP就一直在洗滌劑助洗劑市場上占居支配地位,其用量約占總助劑的