资源循环科学与工程概论课后题

资源循环科学与工程概论课后习题答案

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1.试述资源与资源循环两者之间的区别与联系。

区别：资源是指人类生存、发展和享受所需要的一切物质的和非物质的要素，包括自然资源、人力资源、资本资源和信息资源等，而资源循环则是指人类在利用资源的过程中会产生废弃物，将这些废弃物加以利用实现其价值才是资源循环所起的本质作用。

联系：资源循环是以资源为基础上的循环操作，脱离资源则资源循环也没有意义，而资源又可以在循环利用中产生新资源，资源循环可以将资源利用过程中高残留的废弃物又进一步转化为资源，可见资源的产生是来自循环的过程。因此，资源与资源循环又是紧密联系的。

11.资源循环利用的科学定义是什么？它与资源循环有什么不同？

①资源循环利用的学科定义是根据资源的成分、特性和赋存形式，对自然资源综合开发、能源原材料充分利用和废物回收再生利用，通过各环节的反复回用，发挥资源的多种功能，使其转化为社会所需物品的生产经营行为。

②与资源循环相比，资源循环利用对资源的利用更细致，它可以根据资源的成分、特性、赋存形式综合开发，充分利用。而资源循环则只是把利用资源过程中的废弃物转化为资源，没有更进一步开发、

21.资源循环科学与工程的学科定义是什么。

资源循环科学与工程是一门研究资源循环科学原理和资源循环利用工程技术的科学，分为资源循环科学和资源循环工程两部分。

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2.何谓绿色化学、绿色化工？为什么要进行资源替代？你是如何理解资源循环的化学化工基础的？

①绿色化学被定义为旨在减少或消除有毒有害物质使用与生成的化工生产过程设计策略与方法，它可以分为定性和定量两部分。

绿色化工是在绿色化学概念的基础上开发的、从源头上阻止环境污染的化工技术。

②进行资源替代可以提高现有能源的利用效率，减少释放能量过程中对环境的污染，用新资源，新能源代替旧资源（传统资源）也是绿色发展的主要手段。

③使用无毒无害原料及可再生资源，原子经济性反应和高选择反应，采用无毒无

害催化剂，采用无毒无害溶剂，生产环境无害的绿色化学产品。

9.简述循环经济“3R”原则。

①减量化原则（reduce）要求用较少的原料和能源投入来达到既定的生产目的或消费目的，进而到从经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。

②再使用原则（reuse）要求制造产品和包装的容器能够以初始的形式被反复使用。再使用原则要求对生产余料、废料等再利用或延长使用时间和服务时间。

③再循环原则（recycle）要求生产出来的物品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源，也就是把经济活动的废弃物进行资源化再生，再进入产品生命周期输入端，以实现资源循环利用。

10.清洁生产的内容有哪些？清洁生产有何特点？

内容：清洁能源、清洁原料、清洁工艺、清洁产品、清洁服务等。

特点：战略性、预防性、统一性、持续性。

13.绿色设计和传统设计的区别是什么？绿色设计的主要方法有哪些？

绿色设计不同于传统的设计，它以环境资源为核心，即在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性，可回收性，可维护性，可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、寿命、质量等的设计方法。

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11.资源循环过程中常用的分离方法有哪些？

①分子蒸馏分离技术②萃取分离与逆流分配技术

③沉淀与结晶分离技术④色谱分离技术⑤膜分离技术⑥新分离技术

13.生活垃圾破碎技术主要有哪几种？破碎效果如何？

①辊筒式破袋技术

缺点是选择性破碎效果差

②筛分破袋机

缺点是划破的塑料袋易缠绕在刀头上且破袋率低，运转过程中必须及时清理且清理困难，影响正常生产。

③破碎筛分一体机

破袋效果较好，同时也满足物料处理量的要求。

④据片式破袋机

在旋转过程中破袋，其缺点是易缠绕，锯片易被垃圾中的建筑垃圾或金属毁坏。

⑤多螺旋式破袋机

其易缠绕，开袋率低。

⑥滚筒式破袋机

绞刀易损和由随机性强带来的开袋率低。

15.太阳能的利用有哪些优势和弊端？对环境条件有哪些要求？

优势：①普遍性太阳到处都有，可直接开发和利用，无需开采和运输。

②无害性开发利用太阳能不会污染环境，是清洁的能源。

③巨大性每年到达地球表面上的太阳辐射能相当于130万亿吨标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

④长久性太阳的能量是用之不竭的。

弊端：①分散性能流密度很低

②不稳定性受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素影响。给太阳能大规模应用增加难度。

③效率低成本高经济性还不能与常规能源竞争

环境的要求:太阳能更适合白天，夏季，海拔较高的地区，还有天气晴朗等条件。

16.潮汐能和波浪能有什么区别？各自有哪些资源化技术？

①潮汐能是月球和太阳等天体的引力使海洋水位发生潮汐变化而产生的能量，波浪能只是海洋表面波浪所具有的动能和势能。

②潮汐能主要是利用水位变化实现能量转换，而波浪能则是利用在波浪作用下的升沉和摇摆运动，将波浪能转换为机械能。

17.海洋温差技术是基于什么原理发展起来的？前景如何？

①海洋温差发电系利用海水的浅层与深层的温差及其温、冷不同热源，经过热交换器及涡轮机来发电。

②海水温差是比较稳定的，24小时不间断，昼夜波动小，只稍有季节性的变化。前景较好。

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1.什么叫再制造、再制造技术、再制造工艺？

再制造：就是让旧的产品重新焕发生命活力的过程。

再制造技术：是对废旧产品的高技术的修复，使零部件尺寸、形位、表面品质等性能恢复到全新零部件的品质，甚至超过全新零部件，通过装配后形成全新的产品，不仅减少了产品或设备对环境的污染，也降低了生产投入的费用。

再制造工艺：再制造工艺是运用再制造技术对废旧产品进行加工，生产规定性能的再制造产品的过程。

2.请对比分析再制造与传统制造及回收的不同。

再制造与传统制造相同点：以工业化的生产方式来制造满足用户需求的产品

再制造与回收的相同点：以实现资源重复利用为目的

再制造与传统制造不同点：前者以退役产品为毛坯，大部分被拒用的产品为废品，后者以原材料为毛坯，被拒用的产品为废品。

再制造与回收的不同点：前者充分利用退役产品留存的功能，后者部分利用退役产品留存的功能。

3.再制造技术分哪几类？每类技术的特点是什么？

①拆装②清洗③检测④加工⑤电刷镀⑥热喷涂

特点：拆装可以最大化回收对废旧产品的附加值

清洗作用于废旧零部件表面，采用机械、物理、化学或电化学方法，去除废旧零部件表面附着的油脂、锈蚀、水垢、积炭等污物，并使废旧件表面达到所要求清洁度的过程。

检测进行再制造性综合评价，决定该零件在技术上和经济上进行再制造的可行性。

加工对废旧失效零件进行几何尺寸和力学性能加工恢复和升级。

电刷镀有设备轻便、工艺灵活、沉积速度快、镀层种类多、结合强度高、适用范围广等优点。

热喷涂设备轻便、工艺灵活、成本低、污染小、基材温度低、效率高。

12.简述废轮胎的循环利用途径及各种利用方法的特点。

废轮胎循环利用包括直接利用和间接利用两种。

直接利用方法有轮胎翻新和原形利用，轮胎翻新被公认为最有效、最直接、最经济的方法。在使用保养良好的情况下，一条轮胎可多次翻新。原形利用主要用于防撞缓冲装置、路墙隔离屏障和漂浮阻波物等方面。

间接利用是指轮胎经过化学或物理加工后制得系列产品的利用。废旧轮胎间接利用主要有热裂解、热能利用、胶粉和再生胶等方式。

14.废轮胎热裂解技术有哪几种？各自特点是什么？

①常压惰性气体法热解在惰性气体或缺氧环境中于高温条件下进行，裂解产物因裂解温度的不同而不同。

②真空热解法热解在减压条件下进行，有机挥发物在反应器中停留的时间短，副反应少，故收率高于常压热解法。

③催化热解法废旧橡胶颗粒在一定的温度、压力和催化剂的作用下发生催化裂解的反应。

17.废塑料前处理技术分哪几类？

①挑选与分类技术②粉碎技术③洗净技术④分离技术

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1.什么是固体废物？主要有哪些种类？

固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。

主要包括冶金工业固体废物、化学工业固体废物、燃料固体废物、电子工业固体废物、矿山尾矿和废石。

3.矿业固体废物中的主要矿物有哪几大类？

包括矿山尾矿和废石，其中矿山尾矿包括黑色金属尾矿、有色金属尾矿、稀贵金属矿和非金属尾矿。

12.铬渣有什么危害？如何解毒和利用铬渣？

①铬渣的危害：经雨水淋沥，六价铬离子会进入水源，污染水质、土壤并危害人体健康。铬化合物对皮肤、黏膜有局部刺激作用，，可造成溃疡。吸入含六价铬的气溶胶可造成鼻中隔软骨穿孔，使呼吸器官受损，损伤肝、肾、胃肠道、心血管系统，严重会造成肺硬化；眼睛受到侵害时，会发生结膜炎，还可能失明；敏感人群会产生皮肤铬湿疹；有皮外伤时，伤口不易愈合。总之，对人易产生致敏、致癌、致畸作用。

②在还原气氛中使六价铬离子转化为三价铬离子，形成三价铬离子的熔体，冷却后成为玻璃态固熔体，可作为产品直接利用。高温熔融炉冶炼的整个过程也是还原气氛，因此，六价铬被还原成三价铬，再还原成金属铬，达到了铬渣解毒的目的。

14.简述黄磷和泥磷的主要来源及综合利用现状。

黄磷渣是用磷矿石当矿物原料，用焦炭和硅石作还原剂与成渣剂，在密封式电炉中高温熔融。黄磷渣的主要利用途径包括水泥原料、矿渣水泥掺合料、制作熟料磷渣水泥和无熟料水泥、生产建筑免烧砖、建筑陶瓷、彩色墙地砖、制矿渣棉和矿棉制品作玻璃原料等。泥磷的形成主要是在电炉法生产黄磷过程中。泥磷失去水的保护暴露于空气中就会冒烟和燃烧，对大气造成严重污染，因此妥善的处理泥磷是电炉法制磷行业综合利用、降低消耗、保护环境的一个重要环节。

16.电石渣的主要利用途径有哪些？

代替石灰石制水泥、生产石灰石作为电石原料、生产碳化砖、普通砌砖和免烧砖、用作防水涂料的主要填料、用作化工原料、用于三废处理。

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1.农业废弃物的好氧堆肥和沼气发酵同属于生物利用技术，二者的生物原理和工艺参数有何区别？

好氧堆肥：将农业废弃物中的秸秆、稻壳和禽畜粪便等可以通过堆肥技术转化为土壤肥料，它的优点在于包含了各种促进生物发育的物质，长期施用可以起到改良土壤的作用。工艺参数，原料的C/N比15到25，水分30%到60%，物料长度小于10cm，温度50℃到60℃，堆体高度1.5~1.8M之间。

沼气发酵：是有机物质在一定温度、湿度、酸碱度和厌氧条件下，经过微生物的作用，生成沼气、消化液和消化液污泥的过程。工艺参数，温度分为常温、30~35℃、50~60℃三种，C/N比13~30，粪草比2；1，pH6.8~7.5。

2.制取燃料乙醇时，纤维素类原料有两种主要预处理技术，其中哪种

对后续的微生物发酵过程可能存在干扰作用？应该如何去除这种干扰作用？

酸水解有干扰作用。用较低浓度的酸去除干扰作用。

4.生物质裂解工艺是否需要气体净化装置？如果需要，与生活垃圾焚烧的尾气净化装置和生物质气化的燃气净化装置有何异同？

需要。它的净化装置只需要具备气体转化功能，无须太过复杂。

6.试比较非焚烧法处理医疗废物的几种方法，哪种方法最可行且经济合理？

分为化学消毒法、微波灭菌法、等离子处理法、高压蒸汽灭菌法、破碎、高压和消毒技术、填埋法。其中高压蒸汽灭菌法最可行且经济合理。

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2.试述水资源危机及其主要解决途径。

随着社会的迅速发展和文明的不断进步，特别是人口的不断增加人类对水的依赖程度越来越高，世界用水量急剧增加。水污染和浪费严重。

解决途径①转变观念②改善生态环境，合理利用水资源③改进生产技术④发展污水处理技术⑤拓宽水资源利用途径⑥合理开采地下水⑦跨流域引水及长距离调水⑧加强城市水资源保护，实现城市水资源科学管理。

3.水资源再生利用的意义表现在哪些方面？

①事关人类生存条件②事关粮食问题③事关经济发展问题④事关能源问题

4.污水循环利用的技术有哪些？

膜技术、土地渗滤、化学混凝沉淀法、活性炭吸附、微絮凝过滤、生物接触氧化后过滤、混凝澄清过滤、臭氧氧化等

6.污水资源化利用的途径主要有哪些？

可循环利用于农业、工业、地下水回灌、市政用水和环境等，经过一定深度处理的污水还可作为饮用水。

11.简述地下水的水质特征及其利用存在的问题。

一般纯净地下水无色，存在悬浮物和溶解物质呈不同颜色。含固体与胶体悬浮物越多，水质越浑浊。通常无气味但当其含有某些离子或气体时，则会产生特殊气味。纯水无味，但其溶解了很多物质，具有一定的味感。

利用存在的问题：①地下水盲目超采②地下水水质问题③地下水污染

14.简述海水淡化的方法及原理。

目前常规的海水淡化方法主要有蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法。每种海水淡化技术都有自己的特点

多效蒸发原理：将几个蒸发器串联进行蒸发值得淡水

多级闪蒸原理：经过加热的海水依次通过多个温度、压力逐级降低的闪蒸室，进行蒸发冷凝。

压汽蒸馏原理：将蒸发产生的二次蒸汽绝热压缩，返回蒸汽器作为加热蒸汽，同时冷凝成淡水。

反渗透膜原理：用半透膜把海水和淡水隔开，在海水侧加压，海水中的水反向流入淡水测制得淡水。

电渗析原理：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性而脱除水中离子。

2015.6.29