浅谈放进材料的发展对环境工程领域进步的促进作用

浅谈环境材料的发展对环境工程领域进步的促进作用摘要环境材料的研究己经深人到工业的各个领域。在资源和能源的有效利用，减少环境负荷上环境材料具有很大的优势，是实现材料产业的可持续发展的一个重要发展方向，对环境工程有很大的促进作用。关键词：环境材料环境工程环境污染可持续发展引言人类在创造社会文明的同时，也在不断破坏人类赖以生存的环境空间，人口膨胀、资源短缺、环境恶化成了当今社会经济发展面临的三大问题。在现代文明社会，人类既期望获得大量高性能或高功能的各种材料，又迫切要求有一个良好的生存环境，以提高人类的生存质量，并使文明社会可持续发展。材料一方面推动着人类社会的物质文明而另一方面又大量消耗资源和能源,并在生产、使用和废弃过程中排放大量的污染物，污染环境和恶化人类赖以生存的空间，显然材料及其产品生产是导致能源短缺、资源过度消耗乃至枯竭和环境污染的主要原因之一。这促使各国材料研究者从头审视材料的环境负担性，研究材料与环境的相互作用，定量评价材料生命周期对环境的影响，研究开发环境协调性的新型材料。1、 环境工程与环境材料环境工程(EnvironmentalEngineering)是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。环境工程同生物学中的生态学、医学中的环境卫生学和环境医学，以及环境物理学和环境化学有关。由于环境工程处在初创阶段，学科的领域还在发展，但其核心是环境污染源的治理。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小，对环境影响较小且再生利用率较高的一类材料。从发展现点看，环境材料是可持续发展的,可持续发展概念应贯穿于材料的开发、使用和废弃全过程。2、 传统材料对环境的影响从资源和环境的角度分析，在原料的采矿、提取、制备、生产加工、运输、使用和废弃的过程中，要消耗大量的资源和能源，并排放出大量的废气、废水和废渣，污染人类生存的环境，并带来其他的环境影响，如全球温室效应，臭氧层破坏，光、电磁、噪声和放射性污染等。在大量消耗有限矿产资源的同时，材料的生产和使用也给人类赖以生存的生态环境带来了严重的负担。20世纪10大环境公害事件中，直接与材料生产有关的环境污染事件占4件。3、 研究环境材料的意义科学家们提出，生态环境材料是面向21世纪的材料，谁在环境材料领域领先，谁将在下一个世纪的材料领域取得主动权，谁在材料产业的生态环境化抢先一步，谁就占领市场。这一思想必将成为全人类的共识。从资源和环境的角度分析，一方面材料推动着人类社会的物质文明，而另一方面又消耗大量的资源和能源，并给环境带来严重的污染和破坏环境材料在我国的发展及前景。环境材料的研究引起了各国政府的普遍重视，国家的高科技发展划中，环境材料都是一个重要的主题。作为自然资源人均占有量不足世界平均水平•半的国家，中国主要资源的回收利用率也很低，而且再生资源还远远没有形成一个产业，企业经汁规模小，效益低，大量的固体废弃物没有得到利），｝司时又污染环境。因此必须突破原有的思路，利川废弃物为原料制备新型的大宗材料，才能同时综合解决资源、环境可持续发展的问题。4材料工艺生产的环境协调性改进传统材料生产，具有量大面广、能耗高、污染大的特点.对其关键性生产工艺流程进行技术改进，能减少材料生产中的污染，显著改善对环境的影响。钢铁生产中，轧钢流程能耗大.而采用薄板坯连铸工艺.可以将钢坯减薄至50~80mm,减少轧制的能量消耗。国际上进一步的改进方向是连铸钢坯达到smm水平，其中采用双辊连铸工艺。与传统工艺相比，能耗只有40写一5。％.这就显著减少了伴随能耗的CO:等污染问题。日本钢铁工业采用煤粉喷送等节能工艺，能耗逐渐降低。汽车工业中，采用粉末冶金的方法生产阀门、手柄等部件，省去了机加工和热处理流程，也显著降低了能耗。制浆造纸行业中，传统的化学制浆工艺一烧碱法和亚硫酸盐法能耗大，成本高，环境污染重，而采用生物制浆则可解决这一问题，生物制浆因其能耗小，成本低和有利于环境保护日受到各国关注，近年来成为生物技术研究热点。研究材料与环境的相互作用，定量评价材料生命周期对环境的影响，并研究开发环境协调性的新型材料。这就导致了一门新兴学科一环境材料的产生。针对积累下来的污染问题,开发门类齐全的环境工程材料，对环境进行修复、净化或替代处理，逐渐改善地球的生态环境，使之可持续发展，也是环境材料的一个重要方面。5结束语环境材料的研究己经深人到工业的各个领域。材料对环境工程也有极大的促进作用。在资源和能源的有效利用，减少环境负荷上环境材料具有很大的优势，是实现材料产业的可持续发展的一个重要发展方向。环境材料是人类保护环境、走可持续发展道路的意识在材料科学中的具体体现和实践，因此无论是在理论研究，还是设计、应用与开发方面，环境材料都将随着人们对生态环境的日益重视而取得更大的进展。环境工程材料仍然是未来环境材料领域研究的主要内容，目前对于污水处理材料的研究已经趋于成熟，未来的研究方向将瞄准新型高效、无二次污染、低治理成本的替代材料。对于大气污染，用于治理机动车等移动源排放的污染气体的催化剂已经得到广泛的应用，今后的研究将主要集中在减少催化剂中贵金属的用量，提高催化剂的催化效率及寿命，以及抗硫中毒等性能的提高方面。其他的污染防治材料，如治理噪声污染、光污染、电磁辐射等污染的材料，也将随着污染问题的凸显而加快其发展的步伐。随着全球性生态环境的恶化，环境修复材料在未来将遇到更大的机遇与挑战。温室效应、臭氧层空洞、POPs污染等重大环境问题，无一不是依靠材料科学与技术的进步才能够解决的。开发新型材料是今后发展的主要思路，如从各式各样的废弃物中提取有用成分制备可降解的固沙材料，既降低了成本，又可有效地解决废弃物的处理问题。治理环境污染的紧迫性已经切实摆在每一个人的面前，环境工程材料还有很大的发展空间。作为跨材料科学、环境科学以及生态科学等多学科的新型学科，环境材料技术在保持资源平衡、能源平衡和环境平衡，实现社会和经济的可持续发展等方面将起到非常重要的作用。然而，仅有技术是不够的，只有在生产和生活中广泛加以应用，才能够有效地治理和预防环境污染，实现经济、环境、生态的可持续发展。总之，环境工程材料必将对人类社会进步起到巨大的推动作用。214环境工程材料环境工程材料一般是指在防止、治理环境污染过程中使用的一些材料。包括大气污染控制材料、水污染控制材料、噪声控制材料、电磁防护材料等，种类繁多。近年来在二氧化硫烟气净化方面，开发出了离子交换树脂吸附型净化材料以及利用稀土氧化物材料作为催化剂的干法脱硫。离稀土氧化物CeO2是非常有应用前景的新型吸收剂，CeO2在很宽的范围内能和二氧化硫反应而且在适当的条件下再生，可以使吸收剂产生的废气转化为硫。作为潜在的吸收剂CeO2可以同时脱去烟气中的二氧化硫和氮氧化物,其脱氮和脱硫效率都大于90%,但目前此类研究正处于实验室阶段。汽车尾气的净化用催化剂通常采用铂、钯、铑等贵金属作为主要的活性组分。近年来为了节约贵金属资源开始研究用过渡金属、稀土元素部分替代或全部替代贵金属，用于汽车尾气净化处理，取得了很好的效果。由此可见，环境材料不光对环境的保护做出了直接的贡献，而且间接地也对资源的节约有很大的影响。04结语综上所述，环境材料的研究己经深人到工业的各个领域。在资源和能源的有效利用，减少环境负荷上环境材料具有很大的优势，是实现材料产业的可持续发展的一个重要发展方向。1.2 材料加工和使用过程中的资源与能源消耗资源是指人类可以直接从自然界获得并用于生产和生活的物质。在材料的生产和使用过程中，每一步都要消耗大量的资源和能源。在某种意义上，材料产业依托的就是资源；同时使用资源的每一步都要消耗能源，如钢铁、水泥等主要行业，也是能源消耗的主要行业。(1)全球资源和能源状况。自第一次工业革命以来，人类通过对自然资源的开发利用，创造了前所未有的经济繁荣。进入20世纪以来，人口增长对资源的需求正在超过自然资源所能承载的极限，经济膨胀已造成了全球性的资源危机，非再生资源迅速消耗，越来越多的物种濒临灭绝，淡水资源不足，森林资源持续赤字，水土流失加剧。人类借以生存的地球已是一个资源日益短缺的星球。我国是一个材料生产和消费大国，由于资金、技术、管理等原因造成的不合理开发和利用，使资源效率低下，资源浪费严重。表4是我国几种原材料的单位国民生产总值GNP资源消耗率与世界水平的比较。由表4可见，中国几种主要原材料如钢材、铜、铝、锌等单位GNP资源消耗率远高于世界平均水平。不合理的开采和浪费更加剧了资源的短缺。研究环境材料的意义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小，对环境影响较小且再生利用率较高的一类材料。1992年，日本东京大学山本良一教授首先提出环境材料(ecomaterials)的概念，并于1993年4月成立了/日本环境材料研究会0。在山本良一等的努力下,1993年9月、1995年9月、1997年9月先后召开了3届国际环境材料大会。在大会上科学家们提出，生态环境材料是面向21世纪的材料，谁在环境材料领域领先，谁将在下一个世纪的材料领域取得主动权，谁在材料产业的生态环境化抢先一步，谁就占领市场。这一思想必将成为全人类的共识。我国政府的科技决策部门也充分认识到开展环境材料研究的必要性和紧迫性，如1996-2000年度国家高技术发展计划(863计划)中关于新材料研究项目指南中，专门列入新型能源及环境材料这一专题；在21世纪初中国高技术研究发展计划新材料及其制备领域中，也将生态建材与环境材料列为主题项目之一。胡锦涛总书记在2003年中央人口资源环境工作座谈会上指出:/要加快转变经济增长方式，将循环经济的发展理念贯穿到区域经济发展、城乡建设和产品生产中，使资源得到最有效的利用，最大限度地减少废弃物排放，逐步使生态步入良性循环。0认真实施ISO14000国际环境管理系列标准，是贯彻可持续发展战略的重要一环。国际标准化组织(ISO)1996年正式颁布了ISO14000环境管理体系国际标准，主要在于规范各国企业和社会团体等所有类型组织的环境行为。人口膨胀、资源短缺、环境恶