生态环境材料概述
生态环境材料第7章无机非金属类生态环境材料
(c) 热胀系数小、热导率低
随气孔率增加，陶瓷的热胀系数、热导率降低，故 多孔或泡沫陶瓷可作绝热材料
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生态环境材料
第7章 无机非金属类生态环境材料
(d) 某些陶瓷具有特殊的光学性能 红宝石 (α-Al2O3掺铬离子)、钇铝石榴石、含钕玻璃 等可作固体激光材料
2) 新型的无机非金属材料
Al2O3 SiC Si3N4 ZrB2 原料: 采用严格精选的天然原料或者人工合成的原料
SiC粉、Al2O3碳粉、氧化钇 成本也高，耗能 环境负荷特点：加重环境负荷
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生态环境材料
2 工艺特点
粉料 制备
成形
第7章 无机非金属类生态环境材料
高温 烧结
后序 加工
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生态环境材料
装饰材料: 追求功能性、设计图案美观、舒适性
忽略了建筑材料的环境协调性 给环境带来了较大的污染
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生态环境材料
第7章 无机非金属类生态环境材料
2 传统建材生态环境化的要求
传统建材的生态环境化应达到以下5个方面的要求
• 优异的使用性能 • 生产少用或不用天然资源，多使用废物作为再生资源 • 用清洁生产技术，尽可能少排放废气、废水和废渣 • 使用过程有益人体健康，有利改善人居环境 • 废弃后可作为再生资源或能源及加以利用，或可作净 化处理
水泥、玻璃、砖瓦、耐火材料、卫生陶瓷
原料：石英砂、黏土、长石 (长石是钾、钠、钙、钡等碱金 属或碱土金属的铝硅酸盐矿物)、铝矾土、石灰石、白云 石、硅灰石、硅线石
环境负荷特点： 来自天然非金属矿物，储量丰富 (O、Si、Al 占地壳中元素总量的 90％)
生态环境材料研究与发展
科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·52·文章编号：2095－6835（2016）24－0052－01生态环境材料研究与发展张 喆，王 捷，孙学超（天津工业大学，天津 300387）摘 要：生态环境材料以其优越的使用性能、与环境的相协调性受到人们的关注，并被广泛应用于各领域。
主要对生态环境材料的定义、优势、特点等进行了简要的介绍，通过对比得出生态环境材料与传统材料的生态化改造是今后材料行业发展的趋势这一结论。
关键词：生态环境；环境协调性；材料设计；新工艺中图分类号：TB39 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.24.0521 生态环境材料的概念和特点1.1 生态材料的概念生态环境材料是指具有良好的实用性和环境协调性的材料。
协调性指消耗少、污染小、循环利用率高。
生态环境材料充分考虑了人与自然社会的协调性，能够改善环境质量，是未来材料发展的必然趋势，也是材料可持续发展的必由之路。
1.2 生态材料的特点生态环境材料的特点主要有：①先进性。
能开拓更广阔的活动范围和环境，发挥其优异性能。
②环境协调性。
协调人类的活动范围与外部生态环境，减轻环境负担，实现资源循环利用。
③舒适性。
能使人类生活环境更加舒适。
2 生态环境材料的产生与发展曾经的材料领域忽略了材料对于生态环境的影响，着重于最大限度地发挥材料的性能。
20世纪90年代初期，日本教授山本良一首次提出了生态环境材料的概念，国际上由此开展了广泛的研究。
生态环境材料的出现不仅仅是材料自身的发展需求，也是生态环境、社会全体、人类生存发展的需求。
目前各种无毒的涂料、环境净化材料、生态资源材料环境修复材料及环境降解材料已经被相继开发。
任何材料在经过改造后可达到节约资源、与生态环境相协调，均可视为生态环境材料。
3 环境协调性评价与生态设计根据1997年修订的ISO14000标准引入生命周期评价。
生态环境材料
（1）热反射玻璃 （2）高性能隔热玻璃 （3）自动调光玻璃 （4）隔音隔热玻璃 （5）电磁屏蔽玻璃 （6）抗菌自洁玻璃
V、建筑卫生陶瓷
建筑卫生陶瓷具有抗菌、灭菌、防霉、除臭等功 能的釉面砖、卫生洁具。 中国建筑材料科学研究院进行了稀土激活保健抗 菌材料的研制工作，并成功地应用于陶瓷釉面砖 的生产，制备出保健抗菌釉面砖。 生态陶瓷的典型材料为木材陶瓷。它是一种将天 然木材或其他木质材料浸渍于热固性树脂，比如 酚醛建材
主要内容
建材与环境 生态水泥和混凝土 建筑装饰材料 环境功能玻璃 建筑卫生陶瓷 辅助建材和建材化学品 固体废弃物在建筑中的应用
І 、 建材与环境
宏观上，中国建材年产量已达45-50亿t。能耗占全国总 能耗17％，年消耗煤2.2亿t。
1、建材对环境的影响
如何获得生态水泥
（1）低环境负荷水泥添加料 （2）生态水泥生产技术 （3）降低能耗的新工艺 （4）废弃物再生利用技术
2、生态混凝土
（1）环境友好型生态混凝土 （2）生物相容性生态混凝土
3、生态建筑
米兰:“24小时太阳报”新总部办公楼
III、建筑装饰材料
建筑装饰装修材料主要包括建筑涂料、壁纸、墙 布、铺地材料、人造板材、装饰石材等。 建筑装饰装修材料的作用是美化城乡建筑，家庭 居室，绐人们创造一个舒适、美观协调的工作环 境和生活环境。 化学毒性是建筑装饰材料的一项重要的环保指标 。
VII、固体废弃物在建筑中的应用
1．工业固体废渣在建筑材料中的综合利用 2．非金属矿产品与生态建材 3．生态型化学建材
谢谢 ！
4、贴面胶合板
在装饰中，贴面胶合板释放的高游离甲醛的 刺鼻气味，绐人们带来不小的痛苦和不便。 因此，必须对装饰胶合板甲醛释放量作出硬 性规定，同时加大低游离甲醛释放量贴面胶 合板关键技术的推广力度。
生态环境材料
生态环境材料集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#高分子材料论文题目生态环境材料学院理学院年级 2013级专业材料化学姓名魏佳学号生态环境材料魏佳（甘肃农业大学理学院材料化学专业，甘肃兰州，730070）摘要：90年代初,在可持续性发展理论和应用的推动下,国际材料界出现了一个新的领域——环境材料,在这种材料的研究和开发的过程中,既要追求良好的使用性能,又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量,并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响。
它在生产的过程中对资源和能源的消耗量比较少,废弃后能够回收再生利用的可能性比较大,其从生产使用到回收的全过程对周围的生态环境的影响也最小。
因而它可以称为“绿色材料”或者“生态材料”。
关键词：环境；生态；发展；材料生态环境材料的研究内容比较广泛,归纳起来可以概括为材料的环境协调性评价,生态环境材料的设计,材料在制备加工中的环境协调技术包括零排放和零废弃加工技术,以及材料在使用过程中的环境协调性技术如制备环境协调性制品等等。
具体从材料的性能上来说主要包括以下几个方面:再生利用型材料,包括再生的可以降解的塑料、在家用电器中能够加以回收利用的电路基板,在生产和使用过程中污染较少并且能够回收再生的纸张等。
能够经自然界微生物分解或者能够自动降解的材料如新型的包装袋,由天然材料加工成的高分子材料等。
为净化环境和防止污染而设计的材料如新型的不释放有害气体的墙体材料,高吸油性树脂等。
替代传统有污染的材料的新型材料如冰箱内的全无氟制冷剂等。
与洁净能源相关并且能够利用它们的材料,如燃料电池中的储氢材料。
环境材料有区别于传统材料的特点。
环境材料的主要特点就是在保证了它们具有良好的使用功能的前提下,在其生产、使用和回收处理过程中对资源的利用率很高并且在上面的三个过程中对生态环境无副作用。
而传统材料在上面三个方面的效果往往是比较差的。
环境材料总结讲解
典型产品 木材、石材、竹材、天然高分子 结构仿生材料、功能仿生材料 绿色包装材料（可食性包装材料等）
生态建筑材料（生态水泥） 传统材料的环境化等
光降解塑料、生物降解塑料 羟基磷灰石等
吸附吸收材料、催化转化材料等 无磷洗衣粉、氟里昂替代物
防止土壤沙化的固沙植被材料等
环境材料学
理论研究
环境影响评价 材料的可持续发展理论 材料的生态设计 材料的生态加工
5.2 材料的生态设计
生态设计的内容
原材料选择
尽量选择资源丰富及天然的材料
避免采用有毒、有害及污染环境的材料
选择易回收、可再生使用材料
生
寿命设计
减少材料成分
态 设
回收设计
废料的回收 废旧零部件的回收
计
包装设计
工艺设计
改革生产工艺流程，优化加工工序 减少生产过程中的能源、物质等消耗 减少生产过程中的污染物
基本形式：
?生态产业园 ?生态产业网络 ?复合实体共生
模式：
?共栖、互利性产业共生 ?寄生型产业共生 ?偏利型产业共生 ?附生型（异生型）产业共生 ?混合型产业共生
生态工业评价指标
生态工业评价指标是用以衡量工业生态系统资源和能源转化 效率的量，如产品与废物比、物质或能量的循环率和损失率 等，其核心环节是评价指标系统的制定。
目标层
准则1
准则2
准则3
指标层1 指标层2 指标层3
指标层4
分指标层1 分指标层2 分指标层3 … 分指标层p
参考国家环保总局文件《生态工业示范园区规划指南》
环境工程材料
环境工程材料
环境治理材料 环境修复材料 环境替代材料
大气污染控制材料 水污染控制材料
无机非金属类生态环境材料ppt课件
2．混凝土 1）环境负荷降低型生态混凝土 （1）降低制造时的环境负荷 （2）降低使用时的环境负荷 （3）利用混凝土降低环境负荷 2）生物对应型生态混凝土
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3．平板玻璃 1）热反射玻璃 2）高性能隔热玻璃 3）自动调光玻璃 4）隔音隔热玻璃 5）电磁屏蔽玻璃 6）抗菌自洁玻璃
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4．建筑装饰装修材料 1）建筑涂料 2）壁纸墙布 3）建筑胶粘剂 4）建筑卫生陶瓷
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7.3 无机非金属材料零排放与零废弃制 备科学技术
• 对无机非金属材料排放和废弃的控制以及以此 为目的的零排放与零废弃制备科学技术，是无 机非金属类生态环境材料研究的重要内容。
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一、无机非金属材料的低能耗、少污染制备技术
1．免烧和低温固结技术
1）水热热压 2）反应硬化型免烧陶瓷和电沉积陶瓷膜
KI K IC
n
指数（疲 劳指数）
材料裂强度
材料断裂韧性
4）耐腐蚀、磨损性能设计
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2．结构设计 1）晶粒设计 （1）晶粒尺寸 （2）晶粒形状 2）晶界设计 3）多相复合设计 （1）原位自生复相结构 （2）纳米复合结构 （3）纤维、晶须复合结构 （4）智能自修复结构
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3．无机非金属材料长寿命化的典型设计—陶 瓷涂层 在一种材料表面形成另一种材料的涂层 1）锅炉传热管陶瓷涂层 2）飞机发动机的陶瓷绝热涂层
2）可切削技术
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二、无机非金属固体废弃物的再循环与再利用
无机非金属固体废弃物的高附加值利用方法有： ①分离法，可提取其他元素或化合物； ②合成法，再添加其他原料，可制备新材料； ③完全利用法，即完全利用废料制成新材料。
1． 粉煤灰、煤矸石 1）粉煤灰制取沸石
2）粉煤灰、煤矸石制备高性能陶瓷
综述生态环境材料的利用
综述生态环境材料的利用近年来生态环境材料以其良好的使用性能和环境相容性受到社会的关注，文章针对生态环境材料，从定义、特点、分类等方面对其相关的知识进行简要综述，并就目前的生态环境建筑材料和未来的发展趋势做了若干说明。
综合来讲，生态环境材料是极具有发展前景的。
标签：生态环境材料；资源；生态建材；环境协调；发展前景前言自20世纪后期，地球的整体环境在不断恶化，自然资源日益枯竭，人类的生存与发展受到严重威胁，“资源节约”与“环境协调”的概念日趋凸显。
而材料作为社会经济发展的物质基础，在推动人类社会的进步方面起到了不可估量的作用。
如何获得最大限度的资源效益、经济效益、环境效益，生态环境材料（Ecomaterial）是世界各国在认识到当今环境恶化问题严重威胁的情况下，顺应时代要求提出来的，具有深远的战略意义和发展前景。
1 生态环境材料的概念及特点1.1 生态环境材料的概念Ecomaterial——这一名词最初是由日本山本良一[1]教授于1992年提出的，后来在材料领域逐渐演变，最终以“生态环境材料”为人们所广泛接受，然而对其的具体定义并未达成统一共识。
通常认为，生态环境材料是一种功能特殊的材料，可以与环境相协调。
它从原料的提取到产品的加工与使用，以及过程中废弃物的处理，都充分考虑到了环境、生态、资料等多方面因素。
广义上说，生态环境材料不仅包括这种环境、生态多方面协调的新材料，也包括对传统的结构材料或功能材料进行生态化改造，在环境协调性评价，或者称为材料生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）的基础上，通过不断调整、改造和完善材料的制造工艺，逐步实现传统材料向生态环境材料的转化。
1.2 生态环境材料的特点生态环境材料不但具有优秀的使用性能，还兼有良好的环境协凋性，在具有先进性及舒适性的同时又能改善环境。
所谓的环境协调性是指材料在开采生产过程中消耗的能源和资源较少，循环使用和可再生利用率较高，并且对环境污染较小；先进性则是指能够为人类开拓更广阔的活动范围和环境，舒适性即使人类的居住生活环境更加美好、设施更为便利。
生态环境材料
生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。
良好的环境协调性是指资源、能源消耗少，环境污染小，再生循环利用率高。
生态环境材料是人类主动考虑材料对生态环境的影响而开发的材料，是充分考虑人类、社会、自然三者相互关系的前提下提出的新概念，这一概念符合人与自然和谐发展的基本要求，是材料产业可持续发展的必由之路。
生态环境材料主要有：纯天然材料、仿生物材料、环境兼容性包装材料、环境兼容性涂层材料、环境降解材料以及环境工程材料等各类生态环境材料。
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富山 骨痛病
镉
1972年3月 日本富山
关节、神经、 全身骨痛、骨 骼萎缩、食含 镉的米、水
炼锌厂 含镉废 水
其它化学污染
事件 发生时间、地点 致害原因及严重后果
河面着火
～1970年 美国俄亥俄州 Cuyahoga河
严重化学污染引起河面 着火
化学中毒
1984年印度 Bhopal化工厂
甲基异氰酸大量泄漏致 死约4000人，伤者无数。
第一章 生态环境材料概述
第一节 材料可持续发展的产物—生态环境材料 第二节 生态环境材料的内涵与定义 第三节 生态环境材料的研究与应用发展 第四节 生态环境材料的发展趋势
第一节 材料可持续发展的产物
—生态环境材料
当今社会发展最重要的是什么？
和谐的,可持续的发展
据统计: 当今世界在每一秒钟内人口增加2.4人, 化石燃料CO2气体排放762t、 空气中CO2浓度增加250t、 空气中的氧减少670t、 温度升高0.000 000 000348C、 热带森林减少6000m、 中国的沙漠化扩大78m、
东京大学的山本良一教授等提出了生态环境材料 的英文名称ecomaterial,由environmental conscious material或ecological material缩写而成，按英文字 面含义可理解为环境意识的材料或生态材料，业 绩环境友好性材料或环境协调性材料
近年来“eco-friendly”（优化生态环境的）已成为 既简洁明了、又符合西方人表达习惯而令人感觉 亲切，体现当今社会重视生态、重视环保的流行 术语
人类的破坏已经引发一系列的苦果:
工业各给人类带来了更先进的物质文明, 同时也加速了自然资源和能源的过度消耗， 引起生态环境的严重失衡，世界范围内污 染源的70%来自于工业，由于工业废料的大 量排放，造成了诸如全球气候变暖、酸雨、 臭氧层破坏、生物物种锐减等权且性灾难。
20世纪化学工业带来的污染 (世界八大公害事件)
（1）要改变片面追求性能的观点。在尽可能满足用户对材料 性能的要求的同时，必须考虑尽可能节约资源和能源，尽可 能减少对环境的污染 ；
（2）在研究、设计、植被材料以及使用、废弃材料产品时， 一定要把材料及其产品整个寿命周期中，与环境的协调性作 为重要评价指标，改变只管设计生产，而不顾使用和废弃后 资源再生利用及环境污染的观点；
材料作为社会经济发展的物质基础,推动着 人类文明的进步，同时材料产业优势资源、 能源消耗和污染排放大户，严重威胁着人 类生存的自然环境，材料与环境如何协调 发展的问题日益受到人们的重视。
1,生态环境材料这一次从何而来， 又有着怎样的意义呢？
最早提出时间是1990年10月,在一 次关于材料服务于人类生活行为的未来 状况与环境关系的讨论会上，由日本材 料科学家和工程师提出来，目前已在世 界范围内得到普及。
英国伦敦 喉痛、呕吐
世界八大公害事件
事件
污染 物
发生时 间、地点
致害原因 中毒症状
公害 成因
洛杉矶 光化学
烟雾
光化 学烟
雾
1943.5-12 月
美国洛杉矶
石油工业、汽 车尾气/紫外 线作用、眼病
喉头炎
氮氧、碳 氢化物→ 大气
水俣 甲基 1943年 鱼吃甲基汞、 氮肥生产 事件 汞 日本九州 人吃鱼→失常 催化剂
皮癌增多
1980年以后探明
氟氯烃对大气臭氧层破 坏，紫外光透过大气层
地球是人类赖以生存的共同家园,保护资 源、保护环境是全人类共同的使命，人口 膨胀、资源短缺和环境恶化是当今人类社 会面临的三大问题。这些问题的积累加剧 了人类与自然的矛盾，并以对社会经济的 持续发展和人类自身的生存构成新的障碍。 材料产业的发展必须走与资源、能源和环 境相协调的道路才是可持续发展的，“生 态环境材料”概念，是材料科学与工程研 究发展的必然趋势。
事件
污染 物
发生时 间、地点
致害原因 中毒症状
公害 成因
马斯河谷烟雾
多诺拉 烟雾
伦敦烟 雾
二氧 化硫 烟尘
1930年12月 比利时马斯河
谷
SO2→SO3 →
肺部、咳 嗽…
1. 工厂 多工业
1948年10月 美国多诺拉
污染物 SO2+烟尘→ 积聚 硫酸 →肺部、 2. 遇雾
1952年12月 咳嗽、胸闷、 天
2,从材料本身性质来看，生态环境 材料的主要特征有哪些呢？
（1）无毒无害、减少污染,包括避免温室效 应和臭氧层破坏等
（2）全寿命过程对资源和能源消耗小 （3）可再生循环利用、容易回收 （4）材料的高使用效率等
3,生态环境材料的出现是材料发展的必然趋 势
生态环境材料的出现,不仅使材料本身 发展的需求，而且是从整个地球环境、社 会发展、人类生存出发，对材料产业提出 的要求。人类在创造社会物质文明的同时， 也在不断的破坏人类赖以生存的环境空间。
四日 SO2 1955年3月 重金属微粒
事件 煤尘 日本四日市 SO2 →肺部,
哮喘病 …
支气管哮喘
Co/Mn/ Ti粉尘
SO2
世界八大公害事件
事件
污染 物
发生时 间、地点
致害原因 中毒症状
公害 成因
米糠油 事件
多氯 联苯
1968年日本 九州艾知县 等23个府县
食用含多氯联 生产中 苯的米糠油、 多氯联 全身起红疙瘩、苯进入 呕吐、恶心、 米糠油 肌肉痛
第二节 生态环境材料的内涵与定义
材料流程图:
生产 使用 废弃
人类将大量资源提取出来,又将大量废弃物排回到自 然环境中的循环过程。传统的材料研究、开发与生 产，往往过多地追求良好的使用性能，而对材料的 生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能源和资源， 并造成严重的环境污染，危害人类生存的严重事实 重视不够。
1.对材料的要求
过去在1979年美国材料科学与工程调查委
员会给“材料科学与工程”所下的定义 “材料科学与工程是关于材料成分、结构、 工艺和他们性能与用途之间的有关知识的 开发与应用的科学。”这一传统的材料四 要素体系没有充分考虑材料的环境协调性 问题,或者说环境协调性在当时还没有那么 尖锐突出。
今天,材料科学与工程工作者认识到材料:
20世纪90年代初出现了“生态环境 材料”的概念,要求材料在满足使用性 能要求的同时还具有良好的全寿命过 程的环境协调性，赋予材料及材料产 业已环境协调功能。
从改善环境的角度出发，具有环境改善
功能的材料、高效率利用和低能耗材料、 全寿命环境协调材料、零排放的制备技术 等生态环境材料与技术是材料科学与技术 对全球环境的重要贡献。