第九章生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)利用(原始版)課件

第九章生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)利用小組成員：李愷峰張巧君邱學(xué)武陳珍珍材料概論開講啦主講人：紀(jì)道朋第九章生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)利用小組成員：材料概論開講19.1環(huán)境、資源與污染21世紀(jì)人類面臨的三個(gè)問(wèn)題1我國(guó)當(dāng)前環(huán)境、資源現(xiàn)狀2材料與環(huán)境污染3發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)解決環(huán)境污染與資源枯竭49.1環(huán)境、資源與污染21世紀(jì)人類面臨的三個(gè)問(wèn)題1我國(guó)當(dāng)前環(huán)29.1.121世紀(jì)人類面臨的三個(gè)問(wèn)題資源枯竭：自然資源是指在一定經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下，自然界可以被人類利用的物質(zhì)和能量，又分為有限資源與無(wú)限資源。近200年來(lái)，人類在利用自然資源創(chuàng)造巨大財(cái)富的同時(shí)使得地球面臨嚴(yán)重資源枯竭。環(huán)境污染、破壞嚴(yán)重：近年來(lái)全球氣候變暖、臭氧層空洞、生物多樣性減少、酸雨、土地荒漠化等問(wèn)題深刻影響了全球生態(tài)環(huán)境，給各國(guó)人民造成困擾。人口增長(zhǎng)過(guò)快逼近地球極限。（在此不贅述）9.1.121世紀(jì)人類面臨的三個(gè)問(wèn)題資源枯竭：自然資源3

（Resourcedepletion）目前，由于對(duì)自然資源無(wú)限的索取，自然資源動(dòng)態(tài)平衡遭到嚴(yán)重破壞，，從而造成全球性的資源危機(jī)，特別是有限非再生資源迅速消耗，使得整個(gè)地球眾多資源面臨短缺或枯竭，如淡水資源日益缺乏、森林資源嚴(yán)重破壞、生物物種瀕臨滅絕、各類礦物資源日漸枯竭，特別是能源枯竭不僅嚴(yán)重影響現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，且不利于未來(lái)可持續(xù)發(fā)展。資源枯竭

4（Resourcede

（environmentalpollution）目前，全球環(huán)境狀況已經(jīng)到了非常嚴(yán)峻的情形。每年，全世界有30億噸各類工業(yè)廢渣、5000億噸各種污水排入環(huán)境。這些污染物進(jìn)入環(huán)境后，將以公害的形式給人類帶來(lái)嚴(yán)重災(zāi)難。盡管發(fā)達(dá)國(guó)家的空氣污染、水污染等環(huán)境問(wèn)題得到了一定程度的治理，但是并沒(méi)有從根本上解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展中產(chǎn)生的各種環(huán)境污染。環(huán)境污染5（environment9.1.2我國(guó)當(dāng)前環(huán)境、資源現(xiàn)狀資源狀況同樣堪憂：目前，我國(guó)水、土地、能源、礦產(chǎn)等資源的開發(fā)利用已接近極限，對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的依存度越來(lái)越高，這將限制我國(guó)將來(lái)的綜合發(fā)展。目前，中國(guó)各種污染物排放量以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境的承載能力，這些環(huán)境問(wèn)題已對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)及居民生存造成嚴(yán)重影響。

WARNING

9.1.2我國(guó)當(dāng)前環(huán)境、資源現(xiàn)狀資源狀況同6中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖7中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖8中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖9中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖10中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖11環(huán)境污染嚴(yán)重WARNING！12環(huán)境污染嚴(yán)重WARNING！12

9.1.3材料與環(huán)境污染材料的制取與使用消耗大量的資源與能源排放大量的污染物和造成環(huán)境污染全球溫室效應(yīng)、臭氧層破壞及放射性污染9.1.3材料與環(huán)境污染材料的制取與使用消耗大量的資13————科學(xué)是一把材料與環(huán)境污染

材料的使用、發(fā)現(xiàn)和發(fā)明使人類在與自然界的斗爭(zhēng)中，走出蒙昧混沌的的時(shí)代，發(fā)展到科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天。然而，材料在提取、制備、生產(chǎn)、使用及廢棄的過(guò)程中往往消耗大量的資源與能源，造成能源短缺，資源消耗過(guò)度甚至枯竭；并排放大量的污染物，造成環(huán)境破壞。這種對(duì)自然資源的污染與破壞在18世紀(jì)后期第一次技術(shù)革命開始后進(jìn)入飛快加速并難以彌補(bǔ)的地步。雙刃劍————科學(xué)是一把材料與環(huán)境污染材料的使1420世紀(jì)世界十大公害事件1、馬斯河谷煙霧事件

1930年12月發(fā)生在比利時(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)。12月1日到5日的幾天里，河谷上空出現(xiàn)了很強(qiáng)的逆溫層，致使13個(gè)大煙囪排出的煙塵無(wú)法擴(kuò)散，大量有害氣體煙塵和二氧化硫積累在近地大氣層，對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害。一周內(nèi)有60多人喪生，這是本世紀(jì)最早記錄的公害事件。2、洛杉磯光化學(xué)煙霧事件

1943年5-12月，美國(guó)西海岸的洛杉磯市。汽油燃燒后產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锏仍谔?yáng)紫外光線照射下引起化學(xué)反應(yīng)，形成淺藍(lán)色煙霧，使該市大多市民患了眼紅、頭疼病。后來(lái)人們稱這種污染為光化學(xué)煙霧。20世紀(jì)世界十大公害事件1、馬斯河谷煙霧事件15

20世紀(jì)世界十大公害事件3、多諾拉煙霧事件

1948年10月26日,發(fā)生在美國(guó)的賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn),

有許多大型煉鐵廠、煉鋅廠和硫酸廠。清晨，大霧彌漫，受反氣旋和逆溫控制，工廠排出的有害氣體煙塵和二氧化硫擴(kuò)散不出去，17人死亡。4、倫敦?zé)熿F事件

1952年以來(lái)，倫敦發(fā)生過(guò)12次大的煙霧事件，禍?zhǔn)资侨济号欧诺臒焿m和二氧化硫。煙霧逼迫所有飛機(jī)停飛，汽車白天開燈行駛，行人走路都困難，煙霧事件使呼吸疾病患者猛增。1952年12月那一次，5天內(nèi)有4000多人死亡，兩個(gè)月內(nèi)又有8000多人死去。20世紀(jì)世界十大公害事件3、多諾拉煙霧事件16

20世紀(jì)世界十大公害事件5、水俁病事件

1953年發(fā)生在日本熊本縣水俁鎮(zhèn),一家氮肥公司排放的廢水中含有汞，這些廢水排入海灣后經(jīng)過(guò)某些生物的轉(zhuǎn)化，形成甲基汞。這些汞在海水、底泥和魚類中富集，又經(jīng)過(guò)食物鏈?zhǔn)谷酥卸?。?dāng)時(shí)，最先發(fā)病的是愛吃魚的貓。中毒后的貓發(fā)瘋痙攣，紛紛跳海自殺(也就貓?zhí)Ｊ录?。

6、骨痛病事件

19551972年鎘是人體不需要的元素。日本富山縣的一些鉛鋅礦在采礦和冶煉中排放廢水，廢水在河流中積累了重金屬鎘。人長(zhǎng)期飲用這樣的河水，食用澆灌含鎘河水生產(chǎn)的稻谷，就會(huì)得“骨痛病”。病人骨骼嚴(yán)重畸形、劇痛，身長(zhǎng)縮短，骨脆易折。

20世紀(jì)世界十大公害事件5、水俁病事件17

20世紀(jì)世界十大公害事件7、日本米糠油事件

1968年發(fā)生在日本愛知等23個(gè)縣,先是幾十萬(wàn)只雞吃了有毒飼料后死亡。人們沒(méi)深究毒的來(lái)源，繼而在北九州一帶有13000多人受害。病人開始眼皮發(fā)腫，手掌出汗，全身起紅疙瘩，接著肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。這次事件曾使整個(gè)西日本陷入恐慌中。

8、印度博帕爾事件

1984年12月3日，美國(guó)聯(lián)合碳化公司在印度博帕爾市的農(nóng)藥廠因管理混亂，致使地下儲(chǔ)罐內(nèi)劇毒的甲基異氰酸脂因壓力升高而爆炸外泄。45噸毒氣形成一股濃密的煙霧，以每小時(shí)5000米的速度襲擊了博帕爾市區(qū)。死亡近兩萬(wàn)人，受害20多萬(wàn)人，5萬(wàn)人失明，孕婦流產(chǎn)或產(chǎn)下死嬰，受害面積40平方公里，數(shù)千頭牲畜被毒死。

20世紀(jì)世界十大公害事件7、日本米糠油事件18

20世紀(jì)世界十大公害事件9、切爾諾貝利核泄漏事件1986年4月26日，位于烏克蘭基輔市郊的切爾諾貝利核電站，由于管理不善和操作失誤，4號(hào)反應(yīng)堆爆炸起火，致使大量放射性物質(zhì)泄漏。核電站周圍的莊稼全被掩埋，少收2000萬(wàn)噸糧食，距電站7公里內(nèi)的樹木全部死亡，此后半個(gè)世紀(jì)內(nèi)，10公里內(nèi)不能耕作放牧，100公里內(nèi)不能生產(chǎn)牛奶……這次核污染飄塵給鄰國(guó)也帶來(lái)嚴(yán)重災(zāi)難。這是世界上最嚴(yán)重的一次核污染。

10、劇毒物污染萊茵河事件1986年11月1日發(fā)生在瑞士巴塞爾市，該市桑多茲化工廠倉(cāng)庫(kù)失火，近30噸劇毒的硫化物、磷化物與含有水銀的化工產(chǎn)品隨滅火劑和水流入萊茵河。順流而下150公里內(nèi)，60多萬(wàn)條魚被毒死，500公里以內(nèi)河岸兩側(cè)的井水不能飲用，靠近河邊的自來(lái)水廠關(guān)閉，啤酒廠停產(chǎn)。有毒物沉積在河底，將使萊茵河因此而“死亡”20年。20世紀(jì)世界十大公害事件9、切爾諾貝利核泄漏事199.1.4發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)解決環(huán)境污染與資源枯竭產(chǎn)品資源

再生資源廢棄物無(wú)害物質(zhì)上循環(huán)解決資源短缺大循環(huán)解決環(huán)境污染與破壞使用完成回收再生資源重組生物降解制造9.1.4發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)解決環(huán)境污染與資源枯竭產(chǎn)品資源再生20循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例1

食品包裝產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，開發(fā)新型的可食性環(huán)保包裝材料被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)食品包裝產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。法國(guó)知名糖果公司將推“綠色包裝盒”，用蔗糖做成。這種提煉自植物的包裝盒和傳統(tǒng)的化學(xué)包裝盒在外觀上并無(wú)區(qū)別。“這兩種包裝盒只是在塑料的制取方式上不一樣：前者是從甘蔗中提煉的，后者是從石油中提煉的。21循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例1循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例2

通過(guò)將回收的咖啡渣萃取成咖啡紗線母粒，再制成咖啡紗線并織成衣服，其納米粒子相較于純棉來(lái)說(shuō)，可提供3倍以上的異味控制效果，咖啡渣天然崎嶇不平的微小孔洞也是紫外線的最好屏障，能夠折射、散射紫外線，可提供比純棉高5倍以上的紫外線防護(hù)效果。在處理咖啡渣的過(guò)程中，還能提煉開發(fā)出咖啡香皂、洗發(fā)乳、沐浴乳、精油等其他產(chǎn)品，能夠達(dá)到資源再循環(huán)的后續(xù)利用。

22循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例2循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例3“

在新修的衛(wèi)星路快速路高架橋下，有工人正在鋪設(shè)綠色的路面?！痹谛l(wèi)星路南側(cè)人行道旁，施工人員開辟出一條兩米寬的綠色路面，幾臺(tái)小型壓路機(jī)正在向世紀(jì)廣場(chǎng)方向開去，綠色路面已經(jīng)延伸出百余米距離。這條小路是瀝青路面，之所以呈現(xiàn)綠色，是因?yàn)槲覀冊(cè)跒r青里添加了特殊的塑膠顆粒?！眲⑾驏|介紹，除了綠色，紅色、藍(lán)色、黃色等顏色均可以按照需要進(jìn)行施工，這種彩色瀝青成本雖然比普通瀝青高，但在施工時(shí)不用像普通瀝青那樣先加熱乳化再鋪設(shè)，每百噸能省下燃油兩萬(wàn)余元，大量減少碳排放。與普通瀝青路面相比，彩色瀝青能提高施工效率，縮短1/5的工期，而且行車舒適、噪音小。這種材料綠色環(huán)保，是可以吃的。23循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例3“9.2生態(tài)環(huán)境材料（ecologicalenvironmentmaterial）生態(tài)環(huán)境材料材料可持續(xù)發(fā)展的根本優(yōu)異的使用性能

優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性環(huán)境凈化治理污染功能性舒適性9.2生態(tài)環(huán)境材料（ecologicalenviro24

9.2.1金屬類生態(tài)環(huán)境材料金屬類生態(tài)環(huán)境材料鋼鐵工業(yè)生態(tài)化思路鋼鐵工業(yè)生態(tài)化的具體辦法其他工業(yè)實(shí)例9.2.1金屬類生態(tài)環(huán)境材料金屬類生態(tài)環(huán)境材料鋼鐵工業(yè)25金屬材料的生態(tài)設(shè)計(jì)金屬材料的生態(tài)設(shè)計(jì)方向是提高金屬材料礦石開采、冶煉、生產(chǎn)、應(yīng)用全過(guò)程中與環(huán)境的協(xié)調(diào)性，追求低環(huán)境負(fù)荷性、安全性、功能性和經(jīng)濟(jì)性。目前研究的重點(diǎn)是可循環(huán)金屬材料設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的要求是不使用循環(huán)再生中難以除去的元素，盡可能不使用枯竭性元素，不使用有毒元素，不采用再循環(huán)再生過(guò)程中難以分離的生產(chǎn)方法。鋼鐵材料作為人類社會(huì)應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的金屬材料，因此接來(lái)下以鋼鐵為例，闡述金屬材料的環(huán)境協(xié)調(diào)化和循環(huán)再利用。(注意聽講!)26金屬材料的生態(tài)設(shè)計(jì)金屬材料的生態(tài)設(shè)計(jì)方向是提高金屬材料礦石開鋼鐵工業(yè)生態(tài)化(Ecologicalsteelindustry)思路運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，參照自然界生態(tài)過(guò)程中的物質(zhì)循環(huán)，通過(guò)資源與能源的總體優(yōu)化配置，提高物質(zhì)和能源的利用效率。途徑提高資源、能源利用效率，優(yōu)化鋼鐵制造流程，從源頭減少消耗、污染，控制污染物排放，對(duì)排放物再利用、無(wú)害化處理。方法1.元素角度：添加無(wú)毒無(wú)害元素等2.采用環(huán)境友好的工藝技術(shù)3.清潔生產(chǎn)4.鋼鐵廢渣的綜合利用鋼鐵工業(yè)生態(tài)化(Ecologicalsteelindus27鋼鐵工業(yè)物質(zhì)循環(huán)及生態(tài)化模式圖28鋼鐵工業(yè)物質(zhì)循環(huán)及生態(tài)化模式圖28我國(guó)再生資源行業(yè)已邁向正軌（2009）我國(guó)再生資源行業(yè)已邁向正軌（2009）299.2.2

無(wú)機(jī)非金屬（Inorganicnon-metallic）類生態(tài)環(huán)境材料

傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非材料所面臨主要環(huán)境問(wèn)題使用性能與環(huán)境協(xié)調(diào)性的矛盾突出制備過(guò)程中能耗較高，排污嚴(yán)重使用后很難再回收利用9.2.2

無(wú)機(jī)非金屬（Inorganicnon-met30無(wú)機(jī)非金屬材料（Inorganicnon-metallicmaterial）傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料：是人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)與生活活動(dòng)所必需的基礎(chǔ)材料。主要有水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料、耐磨材料等，其他諸如搪瓷、碳素材料、非金屬礦物材料等。開講啦新型無(wú)機(jī)非金屬材料：主要是指那些20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的，具有特殊性能和用途的材料，是多學(xué)科交叉的結(jié)果。主要包括先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無(wú)機(jī)涂層、無(wú)機(jī)纖維等。31無(wú)機(jī)非金屬材料（Inorganicnon-metallic9.2.2.2無(wú)機(jī)非金屬材料的生態(tài)化設(shè)計(jì)

生態(tài)陶瓷優(yōu)先發(fā)展特種陶瓷采用先進(jìn)的生態(tài)陶瓷生產(chǎn)技藝實(shí)施再循環(huán)利用，減少?gòu)U棄物排放節(jié)能降耗，選用標(biāo)準(zhǔn)原料、采用大噸位壓磚機(jī)、采用壓釉一體化、靜壓成型等生態(tài)陶瓷：泡沫陶瓷、玻璃陶瓷、特種陶瓷、生物醫(yī)學(xué)工程類材料、納米技術(shù)內(nèi)的陶瓷顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。9.2.2.2無(wú)機(jī)非金屬材料的生態(tài)化設(shè)計(jì)生32生態(tài)綠色生態(tài)水泥是針對(duì)“生態(tài)型”水泥工業(yè)而言的，也稱之為綠色水泥、健康水泥、和環(huán)保水泥。生態(tài)水泥就是利用各種固體廢棄物作為原燃料制造的水泥，這種水泥能降低廢棄物處理的負(fù)荷，節(jié)約資源、能源，達(dá)到與環(huán)境共生的目的，是21世紀(jì)水泥工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向。水泥33生態(tài)綠色生態(tài)水泥是針對(duì)“生態(tài)型”水泥工業(yè)而言的，也稱之為綠色無(wú)機(jī)非金屬材料生態(tài)化設(shè)計(jì)實(shí)例生態(tài)水泥大力發(fā)展新型干法水泥技術(shù)推廣水泥清潔生產(chǎn)技術(shù)大力推進(jìn)廢棄物的綜合利用廢棄物做水泥工業(yè)燃料加強(qiáng)廢熱綜合利用，實(shí)施能源開發(fā)與節(jié)約并舉無(wú)機(jī)非金屬材料生態(tài)化設(shè)計(jì)實(shí)例生態(tài)水泥大力發(fā)展新型干法水泥技術(shù)34生態(tài)水泥在生產(chǎn)生活中的利用生態(tài)水泥制作的房子生態(tài)水泥地磚生態(tài)水泥在生產(chǎn)生活中的利用生態(tài)水泥制作的房子生態(tài)水泥地磚359.2.3高分子類（highpolymermaterial）生態(tài)環(huán)境材料1高分子合成工業(yè)的綠色化3長(zhǎng)壽命及環(huán)境友好的新型高分子材料主要研究?jī)?nèi)容2可降解高分子材料2高分子廢棄物的再生循環(huán)技術(shù)9.2.3高分子類（highpolymermateri36高分子材料傳統(tǒng)高分子材料的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題影響

高分子材料的大量生產(chǎn)和消費(fèi)，必然會(huì)帶來(lái)大量廢棄。這種廢棄表現(xiàn)在三個(gè)方面：一、廢棄物種類繁多，涉及飛機(jī)內(nèi)裝材料、汽車零部件、橡膠輪等；二、廢棄物數(shù)量巨大，世界每年所產(chǎn)生的塑料廢棄物死其產(chǎn)量的60%-70%，橡膠廢棄物約是其產(chǎn)量的40%。三、絕大部分廢棄物幾乎不能自然降解、水解與風(fēng)化。因此，高分子材料的生態(tài)化設(shè)計(jì)就顯得尤其重要。

37高分子材料傳統(tǒng)高分子材料的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題影響高分9.2.3.2高分子生態(tài)環(huán)境材料的生態(tài)化設(shè)計(jì)

高分子材料零排放技術(shù)可降解塑料生物降解塑料降解塑料的前景高分子的生態(tài)化設(shè)計(jì)主要包括：環(huán)境負(fù)荷小的高分子合金設(shè)計(jì)；可再生循環(huán)高分子材料設(shè)計(jì)；熱熔性加工性好的增強(qiáng)高分子材料設(shè)計(jì)；完全降解高分子材料設(shè)計(jì)；超長(zhǎng)壽命高分子材料設(shè)計(jì)；功能高分子設(shè)計(jì)；高分子加工及使用過(guò)程中所產(chǎn)生的有害物質(zhì)無(wú)害化處理技術(shù)；高分子材料再生循環(huán)工藝技術(shù)研究；高分子材料和產(chǎn)品的環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)估及其軟件數(shù)據(jù)庫(kù)。9.2.3.2高分子生態(tài)環(huán)境材料的生態(tài)化設(shè)計(jì)高分子材料389.3資源循環(huán)利用在資源走向枯竭的今天，充分利用廢棄物進(jìn)行回收再生與再資源化具有重要意義。目前，世界各國(guó)正巨資投入從技術(shù)、政策、法律法規(guī)等方面研究資源再生與再資源化。金屬材料再生無(wú)機(jī)非金屬材料再生高分子材料再生9.3資源循環(huán)利用在資源走向枯竭的今天，充分利用廢棄物39居民生活垃圾循環(huán)利用圖居民生活垃圾循環(huán)利用圖40可回收資源循環(huán)利用流程圖可回收資源循環(huán)利用流程圖419.3.1金屬材料再生（以廢鋼鐵再生為例）廢鋼鐵回收再利用電爐煉鋼廢鋼鐵的回收再生廢鋼鐵的處理廢鋼鐵再生9.3.1金屬材料再生（以廢鋼鐵再生為例）廢鋼鐵回收再利42廢鋼鐵再生利用的行業(yè)新聞廢鋼鐵再生利用的行業(yè)新聞43礦產(chǎn)資源高效利用流程礦產(chǎn)資源高效利用流程449.3.2

無(wú)機(jī)非金屬材料再生（以廢玻璃再生為例）應(yīng)用于玻璃生產(chǎn)應(yīng)用于建筑材料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)其他用途廢玻璃再生9.3.2無(wú)機(jī)非金屬材料再生（以廢玻璃再生為例）應(yīng)用于玻45廢玻璃再生的流程圖廢玻璃再生的流程圖469.3.3高分子材料再生（以廢舊塑料再生為例）直接利用改性再生裂解油化技術(shù)高爐噴吹廢塑料技術(shù)焚燒利用熱能其他化學(xué)處理法廢舊塑料中的熱固性廢舊塑料的再生廢舊塑料再生9.3.3高分子材料再生（以廢舊塑料再生為例）直接利用裂47廢舊塑料瓶的再生流程圖廢舊塑料瓶的再生流程圖48ThankYou!謝謝老師和各位同學(xué)的聆聽無(wú)機(jī)二班ThankYou!謝謝老師和各位同學(xué)的聆聽無(wú)49演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！50第九章生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)利用小組成員：李愷峰張巧君邱學(xué)武陳珍珍材料概論開講啦主講人：紀(jì)道朋第九章生態(tài)環(huán)境材料與資源循環(huán)利用小組成員：材料概論開講519.1環(huán)境、資源與污染21世紀(jì)人類面臨的三個(gè)問(wèn)題1我國(guó)當(dāng)前環(huán)境、資源現(xiàn)狀2材料與環(huán)境污染3發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)解決環(huán)境污染與資源枯竭49.1環(huán)境、資源與污染21世紀(jì)人類面臨的三個(gè)問(wèn)題1我國(guó)當(dāng)前環(huán)529.1.121世紀(jì)人類面臨的三個(gè)問(wèn)題資源枯竭：自然資源是指在一定經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下，自然界可以被人類利用的物質(zhì)和能量，又分為有限資源與無(wú)限資源。近200年來(lái)，人類在利用自然資源創(chuàng)造巨大財(cái)富的同時(shí)使得地球面臨嚴(yán)重資源枯竭。環(huán)境污染、破壞嚴(yán)重：近年來(lái)全球氣候變暖、臭氧層空洞、生物多樣性減少、酸雨、土地荒漠化等問(wèn)題深刻影響了全球生態(tài)環(huán)境，給各國(guó)人民造成困擾。人口增長(zhǎng)過(guò)快逼近地球極限。（在此不贅述）9.1.121世紀(jì)人類面臨的三個(gè)問(wèn)題資源枯竭：自然資源53

（Resourcedepletion）目前，由于對(duì)自然資源無(wú)限的索取，自然資源動(dòng)態(tài)平衡遭到嚴(yán)重破壞，，從而造成全球性的資源危機(jī)，特別是有限非再生資源迅速消耗，使得整個(gè)地球眾多資源面臨短缺或枯竭，如淡水資源日益缺乏、森林資源嚴(yán)重破壞、生物物種瀕臨滅絕、各類礦物資源日漸枯竭，特別是能源枯竭不僅嚴(yán)重影響現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，且不利于未來(lái)可持續(xù)發(fā)展。資源枯竭

54（Resourcede

（environmentalpollution）目前，全球環(huán)境狀況已經(jīng)到了非常嚴(yán)峻的情形。每年，全世界有30億噸各類工業(yè)廢渣、5000億噸各種污水排入環(huán)境。這些污染物進(jìn)入環(huán)境后，將以公害的形式給人類帶來(lái)嚴(yán)重災(zāi)難。盡管發(fā)達(dá)國(guó)家的空氣污染、水污染等環(huán)境問(wèn)題得到了一定程度的治理，但是并沒(méi)有從根本上解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展中產(chǎn)生的各種環(huán)境污染。環(huán)境污染55（environment9.1.2我國(guó)當(dāng)前環(huán)境、資源現(xiàn)狀資源狀況同樣堪憂：目前，我國(guó)水、土地、能源、礦產(chǎn)等資源的開發(fā)利用已接近極限，對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的依存度越來(lái)越高，這將限制我國(guó)將來(lái)的綜合發(fā)展。目前，中國(guó)各種污染物排放量以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境的承載能力，這些環(huán)境問(wèn)題已對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)及居民生存造成嚴(yán)重影響。

WARNING

9.1.2我國(guó)當(dāng)前環(huán)境、資源現(xiàn)狀資源狀況同56中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖57中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖58中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖59中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖60中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖中國(guó)各項(xiàng)主要資源分布圖61環(huán)境污染嚴(yán)重WARNING！62環(huán)境污染嚴(yán)重WARNING！12

9.1.3材料與環(huán)境污染材料的制取與使用消耗大量的資源與能源排放大量的污染物和造成環(huán)境污染全球溫室效應(yīng)、臭氧層破壞及放射性污染9.1.3材料與環(huán)境污染材料的制取與使用消耗大量的資63————科學(xué)是一把材料與環(huán)境污染

材料的使用、發(fā)現(xiàn)和發(fā)明使人類在與自然界的斗爭(zhēng)中，走出蒙昧混沌的的時(shí)代，發(fā)展到科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天。然而，材料在提取、制備、生產(chǎn)、使用及廢棄的過(guò)程中往往消耗大量的資源與能源，造成能源短缺，資源消耗過(guò)度甚至枯竭；并排放大量的污染物，造成環(huán)境破壞。這種對(duì)自然資源的污染與破壞在18世紀(jì)后期第一次技術(shù)革命開始后進(jìn)入飛快加速并難以彌補(bǔ)的地步。雙刃劍————科學(xué)是一把材料與環(huán)境污染材料的使6420世紀(jì)世界十大公害事件1、馬斯河谷煙霧事件

1930年12月發(fā)生在比利時(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)。12月1日到5日的幾天里，河谷上空出現(xiàn)了很強(qiáng)的逆溫層，致使13個(gè)大煙囪排出的煙塵無(wú)法擴(kuò)散，大量有害氣體煙塵和二氧化硫積累在近地大氣層，對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害。一周內(nèi)有60多人喪生，這是本世紀(jì)最早記錄的公害事件。2、洛杉磯光化學(xué)煙霧事件

1943年5-12月，美國(guó)西海岸的洛杉磯市。汽油燃燒后產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锏仍谔?yáng)紫外光線照射下引起化學(xué)反應(yīng)，形成淺藍(lán)色煙霧，使該市大多市民患了眼紅、頭疼病。后來(lái)人們稱這種污染為光化學(xué)煙霧。20世紀(jì)世界十大公害事件1、馬斯河谷煙霧事件65

20世紀(jì)世界十大公害事件3、多諾拉煙霧事件

1948年10月26日,發(fā)生在美國(guó)的賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn),

有許多大型煉鐵廠、煉鋅廠和硫酸廠。清晨，大霧彌漫，受反氣旋和逆溫控制，工廠排出的有害氣體煙塵和二氧化硫擴(kuò)散不出去，17人死亡。4、倫敦?zé)熿F事件

1952年以來(lái)，倫敦發(fā)生過(guò)12次大的煙霧事件，禍?zhǔn)资侨济号欧诺臒焿m和二氧化硫。煙霧逼迫所有飛機(jī)停飛，汽車白天開燈行駛，行人走路都困難，煙霧事件使呼吸疾病患者猛增。1952年12月那一次，5天內(nèi)有4000多人死亡，兩個(gè)月內(nèi)又有8000多人死去。20世紀(jì)世界十大公害事件3、多諾拉煙霧事件66

20世紀(jì)世界十大公害事件5、水俁病事件

1953年發(fā)生在日本熊本縣水俁鎮(zhèn),一家氮肥公司排放的廢水中含有汞，這些廢水排入海灣后經(jīng)過(guò)某些生物的轉(zhuǎn)化，形成甲基汞。這些汞在海水、底泥和魚類中富集，又經(jīng)過(guò)食物鏈?zhǔn)谷酥卸?。?dāng)時(shí)，最先發(fā)病的是愛吃魚的貓。中毒后的貓發(fā)瘋痙攣，紛紛跳海自殺(也就貓?zhí)Ｊ录?。

6、骨痛病事件

19551972年鎘是人體不需要的元素。日本富山縣的一些鉛鋅礦在采礦和冶煉中排放廢水，廢水在河流中積累了重金屬鎘。人長(zhǎng)期飲用這樣的河水，食用澆灌含鎘河水生產(chǎn)的稻谷，就會(huì)得“骨痛病”。病人骨骼嚴(yán)重畸形、劇痛，身長(zhǎng)縮短，骨脆易折。

20世紀(jì)世界十大公害事件5、水俁病事件67

20世紀(jì)世界十大公害事件7、日本米糠油事件

1968年發(fā)生在日本愛知等23個(gè)縣,先是幾十萬(wàn)只雞吃了有毒飼料后死亡。人們沒(méi)深究毒的來(lái)源，繼而在北九州一帶有13000多人受害。病人開始眼皮發(fā)腫，手掌出汗，全身起紅疙瘩，接著肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。這次事件曾使整個(gè)西日本陷入恐慌中。

8、印度博帕爾事件

1984年12月3日，美國(guó)聯(lián)合碳化公司在印度博帕爾市的農(nóng)藥廠因管理混亂，致使地下儲(chǔ)罐內(nèi)劇毒的甲基異氰酸脂因壓力升高而爆炸外泄。45噸毒氣形成一股濃密的煙霧，以每小時(shí)5000米的速度襲擊了博帕爾市區(qū)。死亡近兩萬(wàn)人，受害20多萬(wàn)人，5萬(wàn)人失明，孕婦流產(chǎn)或產(chǎn)下死嬰，受害面積40平方公里，數(shù)千頭牲畜被毒死。

20世紀(jì)世界十大公害事件7、日本米糠油事件68

20世紀(jì)世界十大公害事件9、切爾諾貝利核泄漏事件1986年4月26日，位于烏克蘭基輔市郊的切爾諾貝利核電站，由于管理不善和操作失誤，4號(hào)反應(yīng)堆爆炸起火，致使大量放射性物質(zhì)泄漏。核電站周圍的莊稼全被掩埋，少收2000萬(wàn)噸糧食，距電站7公里內(nèi)的樹木全部死亡，此后半個(gè)世紀(jì)內(nèi)，10公里內(nèi)不能耕作放牧，100公里內(nèi)不能生產(chǎn)牛奶……這次核污染飄塵給鄰國(guó)也帶來(lái)嚴(yán)重災(zāi)難。這是世界上最嚴(yán)重的一次核污染。

10、劇毒物污染萊茵河事件1986年11月1日發(fā)生在瑞士巴塞爾市，該市桑多茲化工廠倉(cāng)庫(kù)失火，近30噸劇毒的硫化物、磷化物與含有水銀的化工產(chǎn)品隨滅火劑和水流入萊茵河。順流而下150公里內(nèi)，60多萬(wàn)條魚被毒死，500公里以內(nèi)河岸兩側(cè)的井水不能飲用，靠近河邊的自來(lái)水廠關(guān)閉，啤酒廠停產(chǎn)。有毒物沉積在河底，將使萊茵河因此而“死亡”20年。20世紀(jì)世界十大公害事件9、切爾諾貝利核泄漏事699.1.4發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)解決環(huán)境污染與資源枯竭產(chǎn)品資源

再生資源廢棄物無(wú)害物質(zhì)上循環(huán)解決資源短缺大循環(huán)解決環(huán)境污染與破壞使用完成回收再生資源重組生物降解制造9.1.4發(fā)展循環(huán)產(chǎn)業(yè)解決環(huán)境污染與資源枯竭產(chǎn)品資源再生70循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例1

食品包裝產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，開發(fā)新型的可食性環(huán)保包裝材料被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)食品包裝產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。法國(guó)知名糖果公司將推“綠色包裝盒”，用蔗糖做成。這種提煉自植物的包裝盒和傳統(tǒng)的化學(xué)包裝盒在外觀上并無(wú)區(qū)別?！斑@兩種包裝盒只是在塑料的制取方式上不一樣：前者是從甘蔗中提煉的，后者是從石油中提煉的。71循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例1循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例2

通過(guò)將回收的咖啡渣萃取成咖啡紗線母粒，再制成咖啡紗線并織成衣服，其納米粒子相較于純棉來(lái)說(shuō)，可提供3倍以上的異味控制效果，咖啡渣天然崎嶇不平的微小孔洞也是紫外線的最好屏障，能夠折射、散射紫外線，可提供比純棉高5倍以上的紫外線防護(hù)效果。在處理咖啡渣的過(guò)程中，還能提煉開發(fā)出咖啡香皂、洗發(fā)乳、沐浴乳、精油等其他產(chǎn)品，能夠達(dá)到資源再循環(huán)的后續(xù)利用。

72循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例2循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例3“

在新修的衛(wèi)星路快速路高架橋下，有工人正在鋪設(shè)綠色的路面?！痹谛l(wèi)星路南側(cè)人行道旁，施工人員開辟出一條兩米寬的綠色路面，幾臺(tái)小型壓路機(jī)正在向世紀(jì)廣場(chǎng)方向開去，綠色路面已經(jīng)延伸出百余米距離。這條小路是瀝青路面，之所以呈現(xiàn)綠色，是因?yàn)槲覀冊(cè)跒r青里添加了特殊的塑膠顆粒。”劉向東介紹，除了綠色，紅色、藍(lán)色、黃色等顏色均可以按照需要進(jìn)行施工，這種彩色瀝青成本雖然比普通瀝青高，但在施工時(shí)不用像普通瀝青那樣先加熱乳化再鋪設(shè)，每百噸能省下燃油兩萬(wàn)余元，大量減少碳排放。與普通瀝青路面相比，彩色瀝青能提高施工效率，縮短1/5的工期，而且行車舒適、噪音小。這種材料綠色環(huán)保，是可以吃的。73循環(huán)產(chǎn)業(yè)（Circulationindustry）實(shí)例3“9.2生態(tài)環(huán)境材料（ecologicalenvironmentmaterial）生態(tài)環(huán)境材料材料可持續(xù)發(fā)展的根本優(yōu)異的使用性能

優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性環(huán)境凈化治理污染功能性舒適性9.2生態(tài)環(huán)境材料（ecologicalenviro74

9.2.1金屬類生態(tài)環(huán)境材料金屬類生態(tài)環(huán)境材料鋼鐵工業(yè)生態(tài)化思路鋼鐵工業(yè)生態(tài)化的具體辦法其他工業(yè)實(shí)例9.2.1金屬類生態(tài)環(huán)境材料金屬類生態(tài)環(huán)境材料鋼鐵工業(yè)75金屬材料的生態(tài)設(shè)計(jì)金屬材料的生態(tài)設(shè)計(jì)方向是提高金屬材料礦石開采、冶煉、生產(chǎn)、應(yīng)用全過(guò)程中與環(huán)境的協(xié)調(diào)性，追求低環(huán)境負(fù)荷性、安全性、功能性和經(jīng)濟(jì)性。目前研究的重點(diǎn)是可循環(huán)金屬材料設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的要求是不使用循環(huán)再生中難以除去的元素，盡可能不使用枯竭性元素，不使用有毒元素，不采用再循環(huán)再生過(guò)程中難以分離的生產(chǎn)方法。鋼鐵材料作為人類社會(huì)應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的金屬材料，因此接來(lái)下以鋼鐵為例，闡述金屬材料的環(huán)境協(xié)調(diào)化和循環(huán)再利用。(注意聽講!)76金屬材料的生態(tài)設(shè)計(jì)金屬材料的生態(tài)設(shè)計(jì)方向是提高金屬材料礦石開鋼鐵工業(yè)生態(tài)化(Ecologicalsteelindustry)思路運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，參照自然界生態(tài)過(guò)程中的物質(zhì)循環(huán)，通過(guò)資源與能源的總體優(yōu)化配置，提高物質(zhì)和能源的利用效率。途徑提高資源、能源利用效率，優(yōu)化鋼鐵制造流程，從源頭減少消耗、污染，控制污染物排放，對(duì)排放物再利用、無(wú)害化處理。方法1.元素角度：添加無(wú)毒無(wú)害元素等2.采用環(huán)境友好的工藝技術(shù)3.清潔生產(chǎn)4.鋼鐵廢渣的綜合利用鋼鐵工業(yè)生態(tài)化(Ecologicalsteelindus77鋼鐵工業(yè)物質(zhì)循環(huán)及生態(tài)化模式圖78鋼鐵工業(yè)物質(zhì)循環(huán)及生態(tài)化模式圖28我國(guó)再生資源行業(yè)已邁向正軌（2009）我國(guó)再生資源行業(yè)已邁向正軌（2009）799.2.2

無(wú)機(jī)非金屬（Inorganicnon-metallic）類生態(tài)環(huán)境材料

傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非材料所面臨主要環(huán)境問(wèn)題使用性能與環(huán)境協(xié)調(diào)性的矛盾突出制備過(guò)程中能耗較高，排污嚴(yán)重使用后很難再回收利用9.2.2

無(wú)機(jī)非金屬（Inorganicnon-met80無(wú)機(jī)非金屬材料（Inorganicnon-metallicmaterial）傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料：是人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)與生活活動(dòng)所必需的基礎(chǔ)材料。主要有水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料、耐磨材料等，其他諸如搪瓷、碳素材料、非金屬礦物材料等。開講啦新型無(wú)機(jī)非金屬材料：主要是指那些20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的，具有特殊性能和用途的材料，是多學(xué)科交叉的結(jié)果。主要包括先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無(wú)機(jī)涂層、無(wú)機(jī)纖維等。81無(wú)機(jī)非金屬材料（Inorganicnon-metallic9.2.2.2無(wú)機(jī)非金屬材料的生態(tài)化設(shè)計(jì)

生態(tài)陶瓷優(yōu)先發(fā)展特種陶瓷采用先進(jìn)的生態(tài)陶瓷生產(chǎn)技藝實(shí)施再循環(huán)利用，減少?gòu)U棄物排放節(jié)能降耗，選用標(biāo)準(zhǔn)原料、采用大噸位壓磚機(jī)、采用壓釉一體化、靜壓成型等生態(tài)陶瓷：泡沫陶瓷、玻璃陶瓷、特種陶瓷、生物醫(yī)學(xué)工程類材料、納米技術(shù)內(nèi)的陶瓷顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。9.2.2.2無(wú)機(jī)非金屬材料的生態(tài)化設(shè)計(jì)生82生態(tài)綠色生態(tài)水泥是針對(duì)“生態(tài)型”水泥工業(yè)而言的，也稱之為綠色水泥、健康水泥、和環(huán)保水泥。生態(tài)水泥就是利用各種固體廢棄物作為原燃料制造的水泥，這種水泥能降低廢棄物處理的負(fù)荷，節(jié)約資源、能源，達(dá)到與環(huán)境共生的目的，是21世紀(jì)水泥工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向。水泥83生態(tài)綠色生態(tài)水泥是針對(duì)“生態(tài)型”水泥工業(yè)而言的，也稱之為綠色無(wú)機(jī)非金屬材料生態(tài)化設(shè)計(jì)實(shí)例生態(tài)水泥大力發(fā)展新型干法水泥技術(shù)推廣水泥清潔生產(chǎn)技術(shù)大力推進(jìn)廢棄物的綜合利用廢棄物做水泥工業(yè)燃料加強(qiáng)廢熱綜合利用，實(shí)