環(huán)境功能材料課件

磁性材料在節(jié)能環(huán)保中的應(yīng)用簡(jiǎn)介磁性材料：古老而用途十分廣泛的功能材料，而物質(zhì)的磁性早在3000年以前就被人們所認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，例如中國(guó)古代用天然磁鐵作為指南針。現(xiàn)代磁性材料已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達(dá)，應(yīng)用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲(chǔ)器使用的磁光盤，計(jì)算機(jī)用磁記錄軟盤等。且隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，磁性材料在節(jié)能環(huán)保方面也有很多應(yīng)用。分類磁性是物質(zhì)的一種基本屬性。物質(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在外磁場(chǎng)中的性狀分類：亞鐵磁性物質(zhì)反鐵磁性物質(zhì)鐵磁性物質(zhì)順磁性物質(zhì)抗磁性物質(zhì)物質(zhì)當(dāng)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，原子磁矩有沿磁場(chǎng)方向取向的趨勢(shì)，從而呈現(xiàn)出正的磁化率。軌道電子加速運(yùn)動(dòng)引起的磁通與外磁場(chǎng)變化相反，使磁化率是負(fù)的。兩個(gè)磁性原子成反平行耦合，反鐵磁的自旋排列導(dǎo)致一個(gè)自旋未能完全抵消的自發(fā)磁化強(qiáng)度。近鄰自旋反平行排列，它們的磁矩因而相互抵消。本身具有磁矩，材料中的磁矩都顯示出比較強(qiáng)的有序排列，從而具有永磁性。節(jié)約能源中的應(yīng)用節(jié)能磁性汽車部件節(jié)能電氣設(shè)備節(jié)能磁性軸承節(jié)能永磁電機(jī)磁流體發(fā)電技術(shù)節(jié)能磁性汽車部件2000kg1250kg～1350kg節(jié)能磁性汽車部件因此，對(duì)現(xiàn)代汽車部件來(lái)說(shuō)，尺寸、重量和性能之間的協(xié)調(diào)至關(guān)重要。而采用高性能的磁性材料可以滿足此種要求。如把汽車中的電機(jī)（數(shù)十個(gè)之多）改成永磁電機(jī)，重量可減輕40％～70％，效率提高50％以上，還可節(jié)約銅材、節(jié)電。此外，汽車中還大量使用了磁化節(jié)油器、減煙器、強(qiáng)力磁化器、磁性傳感器等多種節(jié)能產(chǎn)品，效果均非常明顯。節(jié)能電氣設(shè)備這些電磁開關(guān)和電磁閥，以前都用電磁鐵，工作中要一直通電，因此耗電很多，若把其中的電磁鐵換成永磁體，只要在接通和斷開的瞬間通入一個(gè)脈沖電流即能完成，可節(jié)電90％以上。由于電氣設(shè)備中使用的電磁開關(guān)與電磁閥數(shù)量很多，所以采用永磁體的節(jié)能效果甚為可觀。節(jié)能電氣設(shè)備鋼鐵廠、造船廠經(jīng)常提升和運(yùn)送鋼鐵料塊及鋼板，以前都用電磁鐵，耗電過(guò)多。把電磁鐵改成永磁體，只在吸物的瞬間通入一個(gè)脈沖大電流使磁體永磁，在卸物的瞬間再通入一個(gè)交變的逐漸衰減的電流使磁鐵退磁，被吸物就能落到規(guī)定地點(diǎn)。整個(gè)提升和運(yùn)輸過(guò)程不用通電，這樣不僅節(jié)電，還能避免電磁鐵在停電與斷電時(shí)運(yùn)輸物摔下，造成事故。節(jié)能磁性軸承

任何機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部件，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)，無(wú)一不產(chǎn)生摩擦，造成能量浪費(fèi)。一種利用磁懸浮原理制成的新型無(wú)摩擦性軸承付諸實(shí)用。它的出現(xiàn)結(jié)束了軸承產(chǎn)品不能機(jī)電一體化的說(shuō)法，這是軸承產(chǎn)品的升級(jí)換代。其用途相當(dāng)廣泛，尤其對(duì)離心式氣體壓縮機(jī)和高速渦輪機(jī)，效果更明顯。磁性軸承的能耗僅為傳統(tǒng)軸承的1/100～1/10。磁流體發(fā)電技術(shù)磁流體發(fā)電技術(shù)，就是用燃料（石油、天然氣、燃煤、核能等）直接加熱成易于電離的氣體，使之在2000℃的高溫下電離成導(dǎo)電的離子流，然后讓其在磁場(chǎng)中高速流動(dòng)時(shí)，切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即由熱能直接轉(zhuǎn)換成電流，其燃料利用率得到顯著提高，這種技術(shù)也稱為"等離子體發(fā)電技術(shù)"。

磁流體發(fā)電技術(shù)

傳統(tǒng)的火力、水力和原子能發(fā)電，效率僅為30％～40％，采用磁流體發(fā)電，效率可提高50％左右，它是一種新型的熱能直接發(fā)電方式。如一個(gè)10萬(wàn)千瓦的磁流體發(fā)電廠，年節(jié)約煤可達(dá)100萬(wàn)噸。磁流體發(fā)電無(wú)高速轉(zhuǎn)動(dòng)部件，從點(diǎn)火到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)只需幾十秒，造價(jià)僅為火力發(fā)電廠的1/4，這是一般發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法比擬的。燃料化學(xué)能燃料化學(xué)能電能燃料化學(xué)能煙氣熱能燃料化學(xué)能燃料化學(xué)能機(jī)械動(dòng)能燃料化學(xué)能煙氣熱能燃料化學(xué)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能電能環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

大氣環(huán)境污染中的作用水環(huán)境污染中的作用環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用大氣環(huán)境污染中的作用磁化節(jié)油減煙器或燃油增能器用于以油、氣為燃料的燃燒設(shè)備中，燃料在燃燒前進(jìn)行磁化，促使油、氣分子鏈斷裂，讓其充分燃燒，提高燃燒效率，省油省氣達(dá)10％左右。而且燃燒室溫度升高，發(fā)動(dòng)機(jī)（引擎）出力增加，可以防止積垢，并將CO、NO等有害物的排放量降低25％～65％,減煙率達(dá)50％以上。大氣環(huán)境污染中的作用一些家用電器因采用磁性材料抑制了環(huán)境污染而獲得制造商及消費(fèi)者的青睞。如利用“絕熱去磁”即當(dāng)給一種磁性材料施加磁場(chǎng)時(shí)就發(fā)熱、去掉磁場(chǎng)就冷卻，全新原理工作的磁冰箱、磁空調(diào)、磁冷凍室，無(wú)振動(dòng)噪聲和氟里昂，可保護(hù)臭氧層。

水環(huán)境污染中的作用磁納米顆粒為一種處于納米級(jí)(1~100nm)的磁性材料(Fe的氧化物為主)。因其處于納米量級(jí)，

具備以下特性：1.量子尺寸效應(yīng)2.表面效應(yīng)3.小尺寸效應(yīng)4.宏觀量子隧道效應(yīng)水環(huán)境污染中的作用水環(huán)境污染中的作用磁納米顆粒的制備方法：制備方法共沉淀法溶膠-凝膠法水熱法微乳液法水環(huán)境污染中的作用共沉淀法是制備鐵氧體磁性顆粒的最為經(jīng)典的方法之一，其原理是使二價(jià)和三價(jià)的鐵離子在水溶液中同時(shí)水解來(lái)實(shí)現(xiàn)磁性Fe3O4納米粒子的制備，在實(shí)際制備過(guò)程中可以采用以下三種反應(yīng)方式。1只以Fe2＋為鐵源的反應(yīng)原料，同時(shí)采用加入不同種類的氧化劑使Fe2＋水解的同時(shí)部分氧化成Fe3＋，最后得到磁性Fe3O4納米粒子。2以Fe3＋為原料，在Fe3＋水解反應(yīng)過(guò)程中，同時(shí)采用加入還原劑使Fe3＋水解的同時(shí)部分還原成Fe2＋，最終得到Fe3O4磁性納米粒子。3同時(shí)使二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子按一定比例混和后共同水解來(lái)制備Fe3O4磁性納米粒子。水環(huán)境污染中的作用水熱法是高溫、高壓下在水(水溶液)或蒸氣等流體中進(jìn)行有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的總稱。原理：高溫、高壓下一些氫氧化物在水中的溶解度大于對(duì)應(yīng)的氧化物在水中的溶解度，于是氫氧化物溶于水，同時(shí)析出氧化物；也可將制備好的氫氧化物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)(如水解反應(yīng))在高溫、高壓下生成氧化物。水環(huán)境污染中的作用微乳液是兩種不互溶液體形成的熱力學(xué)穩(wěn)定、各向同性的分散體系，是表面活性劑分子在油／水界面形成的有序組合體。此方法是將有序組合體作為納米粒子形成的場(chǎng)所，來(lái)制備磁性納米粒子的。水環(huán)境污染中的作用工業(yè)廢水處理催化靶向藥物核酸分離和純化固定化酶蛋白質(zhì)分離與純化細(xì)胞分離磁性納米材料應(yīng)用水環(huán)境污染中的作用而要除去鉛、鉻、汞等重金屬，需先加大量的硫酸亞鐵，沉淀出大量的Fe3O4，這些重金屬離子就被吸附在Fe3O4上，再用磁分離技術(shù)把它們與Fe3O4分開。而水中含的硅、鋁雜質(zhì)會(huì)阻止鐵氧體生成，故須先用脫硅中和工藝除去。水環(huán)境污染中的作用此方法的特點(diǎn)：日處理量大，處理后的水可再利用；可使廢水中的很多重金屬生成鐵氧體，鐵氧體極穩(wěn)定，不會(huì)再溶于水，重金屬被吸附在鐵氧體上；鐵氧體有磁性，可用磁分離技術(shù)將其分開；回收的鐵氧體與樹脂、橡膠等高分子化合物混合又能制成振動(dòng)衰減大的復(fù)合防振材料，用于船舶引擎室、大型機(jī)械設(shè)備、顯微鏡、打印機(jī)等的除振防噪，從而在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮一系列的重要作用。環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用礦井瓦斯的監(jiān)測(cè)、報(bào)警，對(duì)于礦井的開發(fā)和人身安全極為重要。采用鐵氧體軟磁制作成的一氧化碳磁傳感器，其電感（或電阻）值的變化幾乎能線性地反映出井下一氧化碳的濃度，從而可方便地達(dá)到監(jiān)測(cè)和報(bào)警之目的。

環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用由于海上