環(huán)境材料第四章再生循環(huán)

環(huán)境材料第四章再生循環(huán)2023/7/151第1頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1再生循環(huán)－可持續(xù)發(fā)展的途徑4.2面對再生循環(huán)的環(huán)境保護(hù)政策4.3材料的再生循環(huán)設(shè)計4.4金屬材料再生循環(huán)的現(xiàn)狀4.5塑料的再生技術(shù)4.6建筑材料的再生循環(huán)4.7干電池的綜合回收與利用本講內(nèi)容2023/7/152第2頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

環(huán)境材料的最大目標(biāo)之一就是開發(fā)可以反復(fù)使用的材料，在技術(shù)進(jìn)步的前提下，創(chuàng)造一個可以順利開展再生循環(huán)利用的社會、經(jīng)濟(jì)體系，使人們形成一種自覺選擇、使用環(huán)境協(xié)調(diào)型產(chǎn)品的意識。2023/7/153第3頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1再生循環(huán)－可持續(xù)發(fā)展的途徑對于某種生物來說沒有用途的東西，在某些場合可能是其他生物的資源，自然界中將所有的生物有機(jī)地聯(lián)系起來，就形成一個循環(huán)系統(tǒng)（生物圈）。如何減少廢棄物是迫切需要解決的課題。除了能源以外，許多礦產(chǎn)資源如鋅、鎘、錫等也面臨枯竭。4.1.1再生循環(huán)的背景2023/7/154第4頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

建立符合自然規(guī)律的物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的戰(zhàn)略方針應(yīng)遵循如下兩條原則：（1）盡可能使用在自然界中可循環(huán)的材料，并將自然的循環(huán)應(yīng)用到其廢棄和生產(chǎn)過程中。（2）盡可能少使用在自然界中不可循環(huán)的材料。對那些非用不可的材料，應(yīng)事先先設(shè)計一個再生循環(huán)系統(tǒng)。4.1.1再生循環(huán)的背景2023/7/155第5頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2再生循環(huán)的形態(tài)將廢棄物作為資源再生利用，其利用方式隨制造過程的階段不同而有很大差異，不同階段進(jìn)行再生利用時，所要解決的問題的意義及重點也不相同。在進(jìn)行再生循環(huán)時，要根據(jù)解決的問題來選擇具體實施的階段。2023/7/156第6頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)單純再利用（reuse）將不同的東西可以直接提供給其他消費者利用。(2)部件的回收再利用將廢棄物中一部分零部件取出，可將這類部件用在別的系統(tǒng)上繼續(xù)發(fā)揮其結(jié)構(gòu)和功能的作用。(3)作為原材料再利用（recycle）將一定組成的物質(zhì)直接利用還是通過“分解、分離”成與原材料更接近的物質(zhì)，這在工藝的概念上是完全不同的。(4)能源回收（reclaim)有機(jī)物燃燒會放出能量，金屬則有時被稱作是通過還原等過程而聚集在一起的能量塊。再生循環(huán)的形態(tài)2023/7/157第7頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.3再生循環(huán)的問題(1)消費者首先必須參與利用廢棄物資源的行動：

a)分類回收；b)購買再生原料制品。(2)通過再生循環(huán)獲得廉價的原材料在相同的經(jīng)濟(jì)利潤前提下，存在著最經(jīng)濟(jì)的再生循環(huán)率。影響再生循環(huán)率的手段：可通過技術(shù)的開發(fā)，社會體制的支持和提高原材料的價格（在金融、稅率上采取措施）予以干預(yù)。(3)再生循環(huán)面臨的困難。再生材料品質(zhì)和數(shù)量上的不穩(wěn)定。分選分離都很費事，導(dǎo)致處理費用的提高，增加能耗及回收過程使用化學(xué)藥品帶來的環(huán)境負(fù)荷方面的影響。2023/7/158第8頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)再生循環(huán)的發(fā)展方向A.雜質(zhì)無害化技術(shù)。B.通用性材料。C.長壽命材料：延長材料的使用壽命，減少廢棄。4.1.3再生循環(huán)的問題2023/7/159第9頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2面對再生循環(huán)的環(huán)境保護(hù)政策

4.2.1歐洲的環(huán)保政策歐洲各國對環(huán)境保護(hù)持積極態(tài)度。德國1972年制定了“廢棄物處理法”。為了與這個政令配合，成立了DSD（DuelSystemDeutschlaud）公司。1992年8月提出了“限制廢車條例”的提案。其最重要的議題就是汽車制造商有義務(wù)回收廢舊車。并要求就以下內(nèi)容制定相應(yīng)的措施：

(1)追求在設(shè)計及制造中的可分解性；

(2)促進(jìn)貼商標(biāo)及再生循環(huán)的程序；

(3)制造過程中的再利用與再生循環(huán)等。2023/7/1510第10頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月在1993年3月，德國聯(lián)邦議會通過了新的廢棄物處理法。被稱作“循環(huán)型經(jīng)濟(jì)廢棄物法”，主張“生產(chǎn)者和消費者共同對產(chǎn)品的全過程負(fù)責(zé)”，“用再資源化代替簡單的廢棄物處理”，使生產(chǎn)過程開始就明確提倡制訂“循環(huán)型經(jīng)濟(jì)”、“再生義務(wù)”和“回收義務(wù)”，為工業(yè)垃圾的再資源化奠定了基礎(chǔ)。4.2.1歐洲的環(huán)保政策2023/7/1511第11頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2美國再生資源法規(guī)立法的可能性美國雖尚無一部全國實行的再生循環(huán)法規(guī)。但從20世紀(jì)80年代中期開始,先后已有半數(shù)以上的州制訂了不同形式的再生循環(huán)法規(guī)，各地方再生循環(huán)物品的回收活動迅猛發(fā)展，半數(shù)以上的人口參與了這一活動。不管美國在法規(guī)制訂方面如何，但在“產(chǎn)品責(zé)任制”的意識方面是走在前面的國家。2023/7/1512第12頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.2.3日本再生循環(huán)法規(guī)的實施1991年10月開始實施“關(guān)于促進(jìn)利用再生資源的法律”，目的在于確保資源的有效利用，抑制廢棄物的產(chǎn)生及保護(hù)環(huán)境。從再生循環(huán)的角度規(guī)定了一些重要的行業(yè)、產(chǎn)品和副產(chǎn)品如：

(1)指定一些行業(yè)要求這些行業(yè)促進(jìn)再生資源的利用，做出利用再生資源的計劃。2023/7/1513第13頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2)指定產(chǎn)品易再生產(chǎn)品的制造：要求在產(chǎn)品的設(shè)計階段要進(jìn)行事前論證并作好記錄，要求在材質(zhì)及結(jié)構(gòu)、分類、信息提供、提高技術(shù)等方面下工夫。3)指定副產(chǎn)品促進(jìn)副產(chǎn)品的利用。要求廠家做出促進(jìn)利用再生資源的計劃，務(wù)必按規(guī)格、型號要求進(jìn)行加工、生產(chǎn)；配備必要的設(shè)備，提高技術(shù)等。4.2.3日本再生循環(huán)法規(guī)的實施2023/7/1514第14頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3材料的再生循環(huán)設(shè)計

材料的可循環(huán)再生設(shè)計是在設(shè)計階段就充分考慮材料的循環(huán)再生性，不僅比后期處理難度小，而且效益高。8.3.1考慮再生循環(huán)的材料設(shè)計如何建立和發(fā)展社會性再生循環(huán)體系；極力減少資源采掘量并持續(xù)不斷地提供高質(zhì)量的材料。迄今為止，材料研究者一直在致力于研究和開發(fā)更強(qiáng)、更韌，能在更嚴(yán)酷的環(huán)境下使用的具有更高性能的材料。結(jié)果是各種各樣化學(xué)組成的材料被開發(fā)出來，但在以往的材料開發(fā)過程中關(guān)于如何節(jié)約能源及如何作到易于循環(huán)的觀念是很淡薄的。2023/7/1515第15頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2計算機(jī)輔助材料預(yù)測技術(shù)

將一些理論上不能解釋的現(xiàn)象方便地數(shù)值化了，并成功的制造出高性能的機(jī)械。然而到目前為止，類似的情況在材料的設(shè)計中還十分罕見。一些數(shù)值化后而又含義模糊的部分還期望將來基礎(chǔ)理論發(fā)展后再給予替換或修正。

2023/7/1516第16頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.3應(yīng)用材料預(yù)測技術(shù)使材料環(huán)境材料化再生循環(huán)對于像鋁、銅、鈦、鎳等合金體系更為緊迫，也期望能發(fā)展類似的材料預(yù)測技術(shù)。材料的性能可通過化學(xué)成分的選擇以及由控制加工、熱處理等制造工藝而確定的微觀組織來決定。采用以基礎(chǔ)理論為指導(dǎo)的材料預(yù)測技術(shù)來控制生產(chǎn)、使用、廢棄、回收的循環(huán)，這是“金屬材料環(huán)境材料化”的重要課題。2023/7/1517第17頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.3.4復(fù)合材料與環(huán)境材料把塑料＋玻璃纖維、碳纖維制成復(fù)合材料，作為一種環(huán)境材料而引人注目。有機(jī)材料和無機(jī)材料復(fù)合的典型代表是玻璃纖維強(qiáng)化塑料（FRP），它作為輕質(zhì)和強(qiáng)度兼?zhèn)涞牟牧嫌卸喾N用途，而要使這種復(fù)合材料成為有利于地球環(huán)境的環(huán)境材料，就必須作到容易再生循環(huán)才行。2023/7/1518第18頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.5塑料合金的研究將二種以上的聚合物復(fù)合，作為具有新功能的材料即所謂塑料合金。例如：將液晶聚合物（LCP）和工程塑料復(fù)合，做成輕質(zhì)和機(jī)械強(qiáng)度兼?zhèn)淝胰菀自偕h(huán)的材料。這種材料作為取代上述有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料的新材料而被普遍關(guān)注。液晶聚合物經(jīng)加熱后變成兼有固體和液體兩者特征的液晶狀態(tài)，它是一種流動性很強(qiáng)的熱塑性材料。在高溫下融化形成均勻?qū)樱?dāng)成型后使溫度下降時，液晶聚合物便分散在聚合物基體當(dāng)中。由于形成原纖維（微小纖維），所以它可以發(fā)揮與玻璃纖維同樣的增強(qiáng)效應(yīng)。這種材料粉碎時，即使原纖維被破壞了，再成形時原纖維又能形成，因此再生循環(huán)后性能變化不大，可大體保持原始的機(jī)械強(qiáng)度。

2023/7/1519第19頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.6熱塑性彈性體熱塑性彈性體是兼?zhèn)湎鹉z與熱塑性塑料特點的新材料，在粘接劑、機(jī)電產(chǎn)品、汽車制造等方面已被大量使用。這種材料具有橡膠的性質(zhì)，同時還可以熔融成形，與必須加硫的橡膠相比更容易再生循環(huán)。熱塑性彈性體是由軟鏈段和硬鏈段組成，硬鏈段承受強(qiáng)度，軟鏈段產(chǎn)生柔性。由它們組合可制造出多種熱塑性彈性體。2023/7/1520第20頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1521第21頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.7金屬合金的設(shè)計--超級通用合金現(xiàn)在針對不同的用途開發(fā)了不同的材料，材料的種類一直在增加。這么多不同種類組成的材料混雜在一起，使廢料的再生循環(huán)很困難。超級通用合金即是合金種類最少，而且能滿足多種用途要求的標(biāo)準(zhǔn)體系合金。另一方面，在再生循環(huán)時，難以使廢料的品位一致，也難以避免由于雜質(zhì)的混入而造成的化學(xué)成分變化。2023/7/1522第22頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)通用合金

由有限的元素構(gòu)成，通過改變其配比可在大范圍內(nèi)改變其性能的合金系。A.Fe-Ni-Cr系鋼：改變Fe、Ni、Cr的相對含量，可得到鐵素體鋼到不銹鋼等一系列鋼種，這些鋼的組織及性能有很大的變化。B.Ti合金：改變Ti、Al、V的相對含量，可使合金的組織與性能發(fā)生很大的變化。2023/7/1523第23頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月例：Ti合金的基本組成與組織設(shè)計

Ti在882℃的相變溫度以上是β相，以下是α相。依合金元素的種類與添加量不同，可分類為α、α+β以及β合金。2023/7/1524第24頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1525第25頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

最近，關(guān)于Ti合金也有了基于熱力學(xué)數(shù)據(jù)的相平衡計算。根據(jù)正則熔體模型的熱力學(xué)計算，可以相當(dāng)精確地計算多元素Ti合金中的相平衡。此外，利用亞晶格模型可以處理Ti3Al等化合物，也可以計算Ti-Al-Sn-Zr系的α/Ti3Al相平衡問題。這樣，通過計算來預(yù)測結(jié)構(gòu)的組織正在成為可能。

日本的通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院，在預(yù)測拉伸性能時，通過計算成功地開發(fā)了能大幅度提高現(xiàn)有合金性能的Ti合金。2023/7/1526第26頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)組成變化不太敏感的合金作為合金的強(qiáng)化機(jī)制，常用的有馬氏體相變及第二相的析出等相變現(xiàn)象，這些相變或析出現(xiàn)象受化學(xué)組成影響的程度比固容強(qiáng)化作用更大，當(dāng)偏離某一合金成分時，相變或析出現(xiàn)象有可能完全不發(fā)生。與此相反，固溶強(qiáng)化與合金組成的關(guān)系是比較平緩而連續(xù)的，再生循環(huán)造成的雜質(zhì)及合金元素量的變動對性質(zhì)的影響較小。因此，固溶合金可以作為有前途的再生循環(huán)候選材料。2023/7/1527第27頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)金屬再生循環(huán)的逐次降級使用情況在合金學(xué)中，通過添加合金元素的配比，晶粒度等微觀組織的控制等，以謀求合金的高性能。然而，在再生循環(huán)時，組成一復(fù)雜，分選與分離就困難了。此外，存在不能分離的合金元素時，有可能使原來各合金元素的功能不能充分發(fā)揮出來。因此，以廢金屬作原料的金屬再生循環(huán)，實際上倒不如說仍是以“逐次降級使用”為主，既一級一級地向低級別產(chǎn)品再生的過程。2023/7/1528第28頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)簡單合金的可再生循環(huán)設(shè)計

簡單合金：就是組元組成簡單的合金。簡單合金在成分設(shè)計上應(yīng)有以下特點：合金組元、規(guī)格簡單化，再生過程中容易分選；原則上不添加現(xiàn)在尚不能精練脫除的元素；盡量不使用環(huán)境協(xié)調(diào)性不好的元素。研制原則：在維持合金高性能的前提下，盡量減少合金組元數(shù)；獲取合金高性能時，以控制顯微組織作為加入合金元素的替代方法。這種設(shè)計合金的思路叫做省合金化設(shè)計或最小合金化法。2023/7/1529第29頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

對現(xiàn)代材料進(jìn)行環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計項目，需要進(jìn)行多方面的考慮，一般包括：(1)強(qiáng)度（也包括疲勞強(qiáng)度等），韌性，高比強(qiáng)度（先進(jìn)性）；(2)簡單組成，易解體結(jié)構(gòu)（合金協(xié)調(diào)性）；(3)功能兼容，多功能性（舒適性）。

(4)簡單合金的可再生循環(huán)設(shè)計

2023/7/1530第30頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4金屬材料再生循環(huán)的現(xiàn)狀

金屬材料可循環(huán)再生設(shè)計是通過加入最少的元素、循環(huán)容許元素，或通過固溶強(qiáng)化、微細(xì)化強(qiáng)化、相變組織強(qiáng)化等保障材料性能，使材料可以循環(huán)再生。在合金學(xué)中，通過添加合金元素的配比、晶粒度等微觀組織的控制等，以謀求合金的高性能。2023/7/1531第31頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月因此，以城鎮(zhèn)廢金屬作原料的金屬再生循環(huán)，實際上仍是以“逐次降級使用”為主，即像“瀑布逐漸下降水位”那樣一級一級地向低級別產(chǎn)品再生的過程。在金屬材料的再生循環(huán)過程中，去除合金元素和雜質(zhì)是相當(dāng)困難的，同時這方面技術(shù)又是非常重要的，應(yīng)大力發(fā)展材料再生循環(huán)過程中的雜質(zhì)分離技術(shù)和雜質(zhì)無害化技術(shù)。4.4金屬材料再生循環(huán)的現(xiàn)狀

2023/7/1532第32頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.1鋼鐵資源的循環(huán)鋼在世界上全部金屬實際消費中起著特殊的作用，在半成品制造中，它約占世界金屬消費量的80%。在過去20年的發(fā)展中，煉鋼技術(shù)的革新增加了選擇原料——包括生鐵，海綿鐵（也稱直接還原鐵）和廢鋼鐵投入的靈活性，它鼓勵使用廢鋼鐵作為鋼鐵生產(chǎn)的原料。2023/7/1533第33頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月鋼鐵完全可以主要依賴于廢鋼鐵或鐵礦，這取決于給定地區(qū)或國家的需要。從環(huán)境角度看，廢鋼鐵能夠降低煉鋼過程中廢物排放，節(jié)約原材料和能源消耗，并減少廢棄物，因而其競爭力會得到很大提高。就節(jié)能而言，使用電弧爐熔化100%的廢鋼鐵,與使用純氧頂吹轉(zhuǎn)爐熔化生鐵相比較，可節(jié)約65%的能源。就污染排放而言，廢鋼鐵再循環(huán)可使大氣污染排放降低30%，使水污染排放降低大約60%-70%。2023/7/1534第34頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月廢鋼鐵處理與雜質(zhì)問題：

在廢鐵的回收過程中分選、分離工程是十分重要的。其一是化學(xué)成分的多樣化。能按化學(xué)組成分選分離最理想，但實際上有相當(dāng)?shù)木窒扌浴Ｗ鳛楹辖鸪煞痔砑拥慕饘僭赜蠸i，Mn，Cr，Mo，Ni，Cu，V，Ti，Zr等，其組成花樣繁多。其二是由鋼鐵精煉工藝本身所具有的性質(zhì)決定的。2023/7/1535第35頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

合金鋼經(jīng)幾次廢鋼鐵再生，并且在分選過程中未被分離出而發(fā)生廢料混合的情況下，Cu,Ni,Sn,Mo等元素的濃度就會不斷提高。這些元素本來是為了提高性能而起合金作用的。但是，它們對熱加工性能有不良影響，因而必須控制其含量。為了將廢鋼鐵置于龐大的鋼鐵材料流向中予以妥善處理，必須采取如下綜合性的解決對策：(1)含有不能除去元素的廢鋼鐵精煉制鋼工藝開發(fā)；(2)雜質(zhì)無害化技術(shù)的開發(fā)；(3)確立通過材料設(shè)計可以實現(xiàn)再生循環(huán)的材料體系。2023/7/1536第36頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.2鋁的再生循環(huán)

鋁通過電解氧化鋁（原料）和沸石（添加物）的熔融鹽來制取。因為電解鋁過程需要消耗大量的電力，故被戲稱為“電灌頭”。從產(chǎn)品用途來看，再生鋁在門窗，飲料罐，印刷版，電線中的配比為9%，而在汽車用鑄件，家電產(chǎn)品壓鑄件等鑄造、壓鑄件中的配比平均為85%。以廢鋁型材為原料這一點來看，還不如將廢鋁的再生稱為二次合金化更能反映其實際狀況，這是根據(jù)成分預(yù)測配比熔煉所需的廢鋁數(shù)量以制造與原料成分不同的合金的工藝過程。2023/7/1537第37頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/1538第38頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.3銅再生循環(huán)的現(xiàn)狀銅產(chǎn)量的40%用于制造電線。電線采用燒線處理法、解體處理法、粉碎處理法對涂層材料和銅導(dǎo)體進(jìn)行分離分選，銅經(jīng)壓塊或破碎后被再生利用。用于電線制造的廢銅比率約為10%，這是因為電線需具備高電導(dǎo)率及熱處理后具有穩(wěn)定的特性，必須使用高純廢銅才行，因此大部分回收電線被用作黃銅合金的原料或冶煉銅錠的原料。2023/7/1539第39頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5塑料的再生技術(shù)

如果將分選技術(shù)、清洗方法等處理技術(shù)除外，大致可以分為兩類：(1)回收使用過的塑料再作為原材料應(yīng)用；(2)分解成塑料的初始原料即單體，重新合成新的塑料,即材料再生循環(huán)與化學(xué)再生循環(huán)。2023/7/1540第40頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5.1塑料再生循環(huán)的基本思想

基本思想方法是將石油等為原料所合成的塑料在其功能喪失之前，多次進(jìn)行使用。在實際的再生循環(huán)過程中，由于雜質(zhì)的混入，加工過程的變質(zhì)等原因，不可避免地帶來某些特性的劣化。因此由石油原料合成的新塑料首先要用于要求特別嚴(yán)格的制品，而將回收原料作為第二次用途的原料時，一般用于性能要求較不嚴(yán)格的制品，依次類推。就熱塑性塑料而言，現(xiàn)狀是在工廠里產(chǎn)生的次品或制造工藝中產(chǎn)生的碎塊，在各企業(yè)內(nèi)部都考慮到加工中的劣化等因素，因而一般都是將材料摻和后再化為原料使用，相當(dāng)于作為其它制品的原料被再利用。進(jìn)入市場后的制品，回收之后作為原料的一部分摻合進(jìn)去，已有被再利用的實際事例，但為數(shù)尚很少。2023/7/1541第41頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5.2材料再生循環(huán)實例——汽車的保險杠及內(nèi)裝修材料再生循環(huán)的例子是汽車的保險杠。同一品種可以大量回收，而且以保險杠材料再使用為回報。涂料膜及底漆的清除、粉碎細(xì)化、分解等各種無害化技術(shù)，以汽車制造公司為主正在積極地研究與開發(fā)，并期待實用化。日本汽車公司采用有機(jī)溶劑分解和剝離漆層的方法；豐田汽車公司采用160℃的水熱法處理水解涂層膜的無害化方法；富士重工業(yè)研究將涂層膜的除去和粉碎同時進(jìn)行的方法，這些技術(shù)都已經(jīng)接近實用化。2023/7/1542第42頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月對于內(nèi)裝修材料，不同的使用場所要求各種不同的特性，為此要相應(yīng)地使用各種樹脂，這樣，在回收的塑料當(dāng)中便混雜著這樣的樹脂，很多情況下相溶性都不好，從而使再生材料的特性顯著下降。為此，在設(shè)計階段，預(yù)先就要考慮到再生循環(huán)性，并要限定使用的原料必須研究開發(fā)能同時滿足許多特性要求的材料及加工方法，即這種材料應(yīng)盡量以通用樹脂為中心的同一系統(tǒng)（有相容性）的樹脂。如果通過改變樹脂的混合比，開發(fā)出綜合滿足各種各樣特性的“通用型聚合物合金（塑料合金）”及相容劑，那么在再生循環(huán)時即使相互混合，再生后材料的性能也變化不大，從而擴(kuò)大再生材料的使用范圍。2023/7/1543第43頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5.3化學(xué)再生循環(huán)

化學(xué)再生循環(huán)，將回收材料作為資源，作為石油及單體的原始材料加以利用。研究的目標(biāo)是將回收材料通過水解或解聚等化學(xué)反應(yīng)，分解成原始材料的單體及低聚物或者它們的母體，然后回收并重新合成原始的初級塑料，或者還原為石油狀態(tài)以便再生利用。在實際再生循環(huán)過程中，由于雜質(zhì)混入及加工過程的影響，塑料的某些性能不可避免地要發(fā)生退化。因此，經(jīng)材料再生循環(huán)法制成的再生塑料，存在一個降低使用的問題。2023/7/1544第44頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)再生循環(huán)由于還原成了原始材料，它不僅是完全的再生循環(huán)系統(tǒng)，而且即使在回收品中混雜了多種類別的其它塑料時，也是可以進(jìn)行再生循環(huán)的系統(tǒng)，因此人們對于化學(xué)再生循環(huán)寄予了很大的期望。在化學(xué)再生循環(huán)中，分餾回收技術(shù)是一個具體的例子。如日本電線綜合技術(shù)中心在研究將交聯(lián)聚乙烯電線及橡膠絕緣電線的塑料和橡膠成分加熱分解，分餾而回收。2023/7/1545第45頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5.4環(huán)境材料與再生技術(shù)

若在塑料的原料當(dāng)中預(yù)先混入特定的催化劑，這種催化劑在產(chǎn)品使用時并不起什么作用，但在回收后進(jìn)行化學(xué)再生循環(huán)如加熱等處理時產(chǎn)生作用，能有效地回收有用的物質(zhì)（單體，氣體，油）。這類加入了用于再生循環(huán)的催化劑的材料也屬于環(huán)境材料之列，人們已經(jīng)開始這方面的研究。另一方面，在“環(huán)境材料”的概念中，不僅再生技術(shù)是重要的，而且開發(fā)對地區(qū)環(huán)境負(fù)荷小、對人類有益的新型材料的觀點也是很重要的。當(dāng)將塑料進(jìn)行化學(xué)再生循環(huán)和熱再生循環(huán)時，要防止可能對生物及地球環(huán)境產(chǎn)生不利影響的副產(chǎn)品（如SO2，NO2等）排入大氣、水等造成環(huán)境污染，或者將其變換為無害物質(zhì)或有用物質(zhì)。2023/7/1546第46頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6建筑材料的再生循環(huán)

建筑材料更著重對人的生存、生活環(huán)境的影響，因為人在每天24h最密切接觸的環(huán)境是居住和生活環(huán)境。建筑材料設(shè)計應(yīng)當(dāng)考慮材料自身的力學(xué)性能、功能和生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性，同時考慮建筑設(shè)計中材料的選擇和組合要求。生態(tài)建筑設(shè)計與傳統(tǒng)建筑設(shè)計的區(qū)別之一是對材料的選擇，即考慮材料的整個生命周期環(huán)境負(fù)荷最低，而不僅僅是使用階段。另外，選擇傳統(tǒng)的生態(tài)材料并予以現(xiàn)代化設(shè)計也是環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計可行的途徑，例如北方的土窯建筑，以石材為主的建筑，南方以竹、木為主的建筑，云南的石片瓦，材料取自自然，最后返回自然。對建筑各部位材料可循環(huán)再生性要求如下表所示。2023/7/1547第47頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

建筑材料可循環(huán)再生設(shè)計包括如下幾點：(1)減少使用材料，以最少的材料達(dá)到對性能和功能的要求；(2)材料再使用，要求可拆卸，可修復(fù)使用；(3)循環(huán)使用，可拆卸，可降級使用。對于大宗建筑材料混凝土應(yīng)采取較高強(qiáng)度的長耐久性設(shè)計，既可以提高資源－效率又可以減少（生產(chǎn)過程和退役）排放，并且退役后可以作為再生集料循環(huán)利用。2023/7/1548第48頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6.1建筑材料與環(huán)境的關(guān)系長期以來，建筑材料主要是依據(jù)建筑物及其具體部位對材料提出的力學(xué)性能與功能方面的要求進(jìn)行開發(fā)的。結(jié)構(gòu)材料主要追求高強(qiáng)度，高耐腐蝕性等，而外部裝飾材料則追求其高功能性和設(shè)計圖案的美觀性等。作為建筑材料不僅要求高強(qiáng)度和高功能性，而且由于如何與地球環(huán)境相協(xié)調(diào)的問題已經(jīng)成為人類面臨的最大問題，所以還必須考慮基于再生循環(huán)的環(huán)境協(xié)調(diào)性。2023/7/1549第49頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月1)建筑材料對環(huán)境的影響

建筑材料不僅有鋼鐵，混凝土，木材等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)框架和主體的結(jié)構(gòu)材料，而且包括具有美觀、防水、主體保護(hù)功能的高分子涂料及瓷磚等裝飾材料，還包括外裝修及隔墻間壁等形成居住空間的金屬板，纖維水泥板等非結(jié)構(gòu)材料，也就是說大量使用的建筑材料中有金屬、有機(jī)、無機(jī)和復(fù)合材料等多種材料。建筑材料是應(yīng)用最廣、用量最多的材料，因此它的耗能與所造成的環(huán)境污染也是最嚴(yán)重的。概括起來，在建筑材料生產(chǎn)和使用過程中，污染一般來自六個方面：空氣、水、固體廢棄物、放射性、噪聲和熱等的污染。2023/7/1550第50頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）廢氣、粉塵對大氣的污染建筑材料生產(chǎn)過程中大多伴有燒制過程。在燒制過程中燃料燃燒產(chǎn)生的粉塵、飛灰、煙霧等氣溶膠，直接對人體呼吸道、眼睛等器官造成損害，以及對環(huán)境的破壞等。（2）廢液造成的水體污染在建材的選礦、冶煉、軋鋼過程中會產(chǎn)生很多污水，其中含有大量的無機(jī)懸浮材料，如砂、爐渣、鐵屑等。2023/7/1551第51頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）固體廢棄物工業(yè)窯爐產(chǎn)生的爐渣、采礦和冶煉過程中產(chǎn)生的冶金渣、尾礦與碎石；建筑過程中產(chǎn)生的砂、碎石；金屬、塑料、木材等行業(yè)加工產(chǎn)生的金屬屑、木屑、碎塑料、碎玻璃等；拆卸老舊建筑物的碎磚、碎瓦等大大增加了固態(tài)廢棄物排放量。（4）原材料的開采占用大量的土地建筑材料制品所需的主要原料，無論是金屬原料或是非金屬礦原料，對這些原料的開來及選礦過程都會占用大量土地。2023/7/1552第52頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）噪聲污染在建筑施工中，不同的機(jī)械會發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲，它是城市噪聲的主要來源之一。相當(dāng)多的施工現(xiàn)場其噪聲都在90～100dB，遠(yuǎn)高于國家規(guī)定的白天要小于70dB，夜間小于55dB的噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)。而噪聲對人的聽覺、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管、腸胃功能等都會造成破壞作用。（6）其他污染家庭裝修中所使用的各種裝飾材料會釋放如甲醛、苯系物、酮等有機(jī)物，可直接剌激人的眼睛、皮膚，或引發(fā)氣管炎等；所使用的尾礦、天然石板材（如花崗巖石、大理巖石）瓷磚及瀝青中，有時會含有過量的放射性元素如氡等。2023/7/1553第53頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月4.6.2關(guān)于建筑材料及其構(gòu)件的長壽

命與再生循環(huán)相互兼容的問題

假如希望建筑物的使用期限為30～100年，那么，結(jié)構(gòu)材料的要求特別嚴(yán)格，要求在設(shè)計使用期限之內(nèi)必須具有盡可能長的壽命。但是，大多數(shù)建筑材料及其構(gòu)件一旦被廢棄時，幾乎都變成了很難處理的殘留物，拆卸和再生循環(huán)都很困難。因此，在進(jìn)行建筑材料及其構(gòu)件的材料設(shè)計時必須有新的設(shè)計思想。2023/7/1554第54頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月改善混凝土的質(zhì)量，利用表面涂料的鋼筋混凝土構(gòu)件長壽命化的問題，已成為新的耐久性設(shè)計的方法。但是這些復(fù)合結(jié)構(gòu)材料及其構(gòu)件在達(dá)到使用年限之后解體廢棄時，其解體有相當(dāng)?shù)碾y度，成為難以再生循環(huán)的難處理殘留物（廢棄物），從而增加地球的環(huán)境負(fù)荷。因此，必須確立新型增強(qiáng)混凝土構(gòu)件長壽命與再生循環(huán)相互兼容的總體壽命設(shè)計及其相關(guān)技術(shù)。2023/7/1555第55頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2