环境材料期末复习题.doc

1.什么是环境材料？有哪些特征？环境材料是指那些具有满意的使用性能和可接受的经济性能，并在其制备、使用及废弃过程中对资源和能源消耗较少，对生态环境影响较小且再生利用率较高的一类材料。在我国现阶段下，环境材料还包括那些直接具有净化和修复环境等功能的材料。无毒无害，减少污染全生命过程对资源和能源消耗小可再生循环，易于回收具有高使用效率2.什么是环境材料学？环境材料学是一门研究材料的开发、生产与使用过程和环境之间相互适应、协调的科学。其目的是寻找在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负担的材料。其特征在于从环境的角度重新考虑和评价材料科学与工程，指导未来材料科学与工程的发展。其核心思想是强调材料与环境的协调性。3.环境材料的研究趋势有哪些？六十年代：半导体材料，七十年代：能源材料，八十年代：信息材料，九十年代：环境材料。治标：治理现在的污染，改善生态环境。治本：预防污染，减少污染的发生量。协调：所有过程和产品与环境相容协调。4.简要阐述我国资源和能源现状？现状：资源危机，能源短缺 原因：人口膨胀，经济总量增加 资源危机：非再生资源迅速耗竭（矿产资源），物种灭绝，淡水资源不足，森林资源持续赤字，水土流失加剧。能源危机：矿物能源面临枯竭（化石能源、核矿物），可再生能源开发不足（风、水、日光）。资源现状：总量大，种类齐全，数量丰富，人均水平远低于全球平均水平，资源与人口矛盾突出，地域分布不平衡，质量差别大，低劣资源比重高。能源现状：结构和分布不合理，能源效率低下，环境污染严重。5.材料环境影响评价的常见指标有哪些？能耗，环境影响因子，环境负荷单位，单位服务的材料消耗，生态指数，生态因子6. 什么是LCA？对其目标、范围、内容等进行详细阐述？20世纪90年代初，综合评价方法生命周期评价方法(life cycle assessment, LCA)，在ISO 14000国际环境管理标准体系中规范化。一种评价某一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、使用到废弃的整个生态循环过程中环境负荷的定量方法。用数学物理方法结合实验分析对某一过程、产品或事件的资源、能源消耗、废物排放、环境吸收和消耗能力等环境负担性进行评价，定量确定该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷量的大小。确定评价目标和评价范围，以界定对象过程、产品或事件对环境影响的大小。LCA方法应用的起点评价目标：界定评价对象、评价原因，评价结果的输出形式评价范围：评价功能单元定义、评价边界定义、系统输入输出分配方法、环境影响评价的数学物理模型及其解释方法、数据要求、审核方法及评价报告的类型与格式功能单元：评价环境影响大小的度量单位系统边界：确定哪些过程应该被包括到LCA评价范围中数据：在LCA过程中用到的所有定性和定量的数值或信息，可为测量的环境数据，亦可为中间的处理结果（LCA的可靠性保障）审核：第三方；公证性7. 什么是10倍因子理论？核心思想：必须继续减少全球的材料流量，在一代人之内将资源效率提高10倍，才能使发达国家保持享有的生活质量，逐步缩小国与国之间的贫富差距，且可以让子孙后代在这个星球上继续生存。基本理念：进入经济活动的所有物质最终都会进入环境，造成环境负担和环境保护费用的持续增长。要降低环保费用，必须从源头上降低物质从自然界流入经济活动圈，减少污染排放量，降低环保费用。8. 生命周期评价方法和材料流理论有何异同？LCA和MFA是两种定量分析工业系统与环境之间物质和能量交换的统计方法，两种方法的统计口径不同，在分析材料对环境影响时有很强的互补性。LCA方法沿着材料的生命周期，统计各阶段所有的资源、能源输入和废弃物排放数据，因而可以描述单位数量的材料所造成的环境影响，并有助于系统化地寻找改进材料环境表现的途径。MFA则是统计某个区域在某个时间段内一种材料流入和流出的各种渠道与数量，因而可以描述材料流的来龙去脉以及发生的规模。 9. 详细阐述清洁生产的意义和目标？ 实践证明，沿用以大量消耗资源和粗放经营为特征的传统模式，经济发展正愈来愈深地陷入资源短缺和环境污染的两大困境：一是传统的发展模式不仅造成了环境的极大破坏，而且浪费了大量的资源，加速了自然资源的耗竭，使发展难以持久；二是以末端治理为主的工业污染控制政策忽视了全过程污染控制，不能从根本上消除污染。而清洁生产恰能较好地解决这两方面的问题，具有以下显著优点。 （一）节能、降耗、降低成本，增加竞争力一方面用节能、降耗、减污和降低生产成本，改善产品质量，提高企业的经济效益，增强企业的市场竞争力。另一方面，可大大减少末端治理的污染负荷，节省大量环保投入（一次性投资和设施运行费），提高企业防治污染的积极性和自觉性。 （二）通过循环或重复利用，提高资源效率清洁生产可以最大限度地利用资源和能源，通过循环或重复利用，使原材料最大限度地转化为产品，把污染消灭在生产过程之中。通过改进设备或改变燃烧方式，进一步提高能源的利用率，既可减少污染物的产生量与排放量，又可节约资源与能源，用较少的投入获得较大的收益，具有显著的经济效益。 （三）清洁生产可以避免和减少末端治理的不彻底而造成的二次污染。因为清洁生产采用了大量的源头削减措施，既可减少含有毒成分原料的使用量，又可提高原材料的转化率，减少物料流失和污染物的产生量及排放量，因此而减少二次污染的机会。 （四）清洁生产可最大限度地替代有毒的产品、有毒的原材料和能源，替代排污量大的工艺和设备，改进操作技术和管理方式，从而改善工人的劳动条件和工作环境，提高工人的劳动积极性和工作效率。 （五）清洁生产可改善工业企业与环境管理部门间的关系，解决环境与经济相割裂的矛盾。 对于产品，清洁生产意味着减降产品从原材料使用到最终处置的全生命周期有不利影响的能源，取消使用有毒原材料，在生产过程排放废物之前减降废物的数量和毒性。因此，企业实施清洁生产，就是使用清洁的原、辅材料，通过清洁的工艺过程，生产出清洁的产品，清洁生产谋求达到两个目标。 （1）通过资源的综合利用、短缺资源的代用、二次能源的利用，以及各种节能、降耗、节水措施，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭。 （2）减少废料与污染物的生成和排放，促进工业产品的生成、消费过程与环境相容，降低整个工业活动对人类和环境的风险。 10. 什么是工业生态学的研究方法？包括哪几种？通过研究人类工业系统和自然环境之间的相互作用、相互关系，仿照自然生态系统的物质流方式重新规划工业生产、消费和废物处置系统， 从而为人类工业社会与自然环境的协调发展提供全新的理论分析框架和具体可行的实践方法。方法：工业代谢、生命周期评价、投入产出分析、生态工业评价指标等实践形式：为环境设计、产业共生、功能经济11. 袋式除尘器的作用机理？( 1) 重力沉降效应: 含尘气体进入布袋收尘器时, 颗粒较大、比重较大的粉尘, 在重力作用下沉降下来, 这和沉降室的作用完全相同。( 2) 筛滤效应: 当粉尘的颗粒直径较滤料的纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大时, 粉尘在气流通过时即被阻留下来。( 3) 惯性碰撞效应: 气流通过滤布时可绕纤维而过, 而较大的粉尘颗粒在惯性力的作用下, 仍按原方向运动, 遂与滤料相撞而被捕获。( 4) 扩散效应: 质轻体小的粉尘随气流运动,非常接近于气流之线, 能绕过纤维。但它们在受热时作热运动(即布朗运动)的气体分子的碰撞之后, 便改变原来的运动方向。这就增加了粉尘与纤维的接触机会, 使粉尘能够被捕获。12. 什么是三效催化剂？一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOX）是造成环境污染的三种主要气态污染物。其基本原理是通过催化剂的作用，把CO、HC、NOX 分别氧化、还原为对人体健康无害的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）和水蒸气（H2O）在转化过程中，如果催化剂能同时对CO、HC、NOx三种有害物起催化净化作用，这种催化剂就称为三效催化剂（TWC），而把只能转化CO、HC 的催化剂称为二效催化剂（或称氧化型催化剂）。13. 水污染及其处理技术有哪些？废水排放引起的水体污染分类需氧型污染：废水中的有机物被微生物吸收利用时，消耗水中的溶解氧，影响水生生物正常循环，降低水的质量。毒物型污染：有毒物质排入导致水生生物中毒，并通过食物链危害人体健康。富营养型污染：N、P排入水体，促使藻类及其它水生生物过渡生长，使水中需氧量增加，恶化水质。常用的废水处理技术分离处理：通过物理方法分离污染物，不改变其化学性质转化处理：通过化学或生化反应，改变污染物化学性质，转化为无害无毒稀释处理：降低浓度现代废水处理工艺过程（三级处理）一级处理（筛滤、沉淀）：去除水中的悬浮固体和漂浮物质二级处理（微生物降解）：微生物新陈代谢，去除水中胶体和溶解态的有机污染物三级处理（混凝、过滤、离子交换、反渗透、超滤、消毒）：处理难以降解的有机物，营养物质。14. 简要回答固废的分类和危害有哪些?一、固废分类：工业固体废弃物（废渣、粉尘、废屑、污泥），矿业固体废弃物（采矿废石、尾矿），城市生活垃圾，农业固体废弃物（植物秸秆、牲畜粪便、生活废弃物），放射性固体废弃物污染大气，污染水体，污染土壤，影响环境卫生，传染疾病15. 阐述报废电子电器综合利用技术？1）机械法处理利用磁性、电性、密度差异进行分选。包括拆解、破碎、筛分、分选四个过程2）火法处理通过焚烧、等离子电弧炉或高炉熔炼等高温加热处理，使金属材料熔炼呈合金态流出，塑料及其它有机物等呈浮渣物被剥离去除，达到金属富集加工。3）湿法处理将破碎后的电子器件溶解在一定的溶剂中，经过浸出液的溶剂萃取、沉淀、置换、离子交换、电解等过程，将各种金属材料分步从溶液中析出并分离予以回收。4）生物技术处理利用微生物细胞及其代谢产物，通过物理、化学作用（包括络合、沉淀、氧化还原、离子交换等）吸附分离贵金属的处理方法。优点：工艺简单、费用低、操作方便缺点：浸取时间长，浸取率低下16. 什么是仿生物材料？又称仿生材料，是一类模仿生物的各种特点或特性而开发的材料。 或，仿照生命系统的运行模式和生物材料的结构规律而设计制造的人工材料。仿生物材料主要研究方向：生物陶瓷及其复合材料，组织工程材料，仿生物智能材料17详细阐述什么是生物陶瓷复合材料及其两种制备技术？生物陶瓷复合材料的两种制备技术1. 基体+表面涂层复合法在各种基体材料表面上制备磷酸钙生物陶瓷涂层，把载体材料的强度优势和磷酸钙盐的生物活性结合起来，制备既有高强的力学性能，又有满意的表面活性基体材料有钛合金、高合金不锈钢、高性能陶瓷、高分子材料表面涂层的制备方法有浸渍、电泳、热等静压、电化学结晶、等离子体溅射、等离子体喷涂、脉冲激光沉积等2. 第二相增强法用第二相作为增强相，以颗粒状弥散在磷酸钙基体中，构成增韧的生物陶瓷复合材料。第二相离子有锆钇氧化物、二氧化钛、生物玻璃、高分子聚合物等。增强工艺：液相混合、热等静压、热压为避免羟基磷灰石吸收和降解导致的断裂韧性和抗疲劳性能下降，开发生物陶瓷复合材料18. 阐述你对仿生智能材料的认识？仿生智能材料一般指能模仿生命系统，同时具有感知和驱动双重功能的材料。三大要素：感知、响应、反馈由传感器或敏感元件等与传统材料结合而成，实现自我诊断、自我修复、自我优化控制；也可以利用一些材料微观结构本身具有的智能功能，随时间和环境变化改变自身的性能。目前主要有智能高分子凝胶材料、智能药物释放体系以及仿生薄膜材料。19. 材料生态设计的基本原则是什么？首先考虑所有材料、能量输入和输出，尽可能为无害而努力；预防废弃物的产生比废弃物的处理和清除更重要；后处理过程设计为能源、处理消耗最省；产品、过程和系统的设计必须考虑所有被投入的能量与物质的综合利用；产品、过程