淺談放進材料的發(fā)展對環(huán)境工程領(lǐng)域進步的促進作用

淺談環(huán)境材料的發(fā)展對環(huán)境工程領(lǐng)域進步的促進作用摘要環(huán)境材料的研究己經(jīng)深人到工業(yè)的各個領(lǐng)域。在資源和能源的有效利用，減少環(huán)境負(fù)荷上環(huán)境材料具有很大的優(yōu)勢，是實現(xiàn)材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向，對環(huán)境工程有很大的促進作用。關(guān)鍵詞：環(huán)境材料環(huán)境工程環(huán)境污染可持續(xù)發(fā)展引言人類在創(chuàng)造社會文明的同時，也在不斷破壞人類賴以生存的環(huán)境空間，人口膨脹、資源短缺、環(huán)境惡化成了當(dāng)今社會經(jīng)濟發(fā)展面臨的三大問題。在現(xiàn)代文明社會，人類既期望獲得大量高性能或高功能的各種材料，又迫切要求有一個良好的生存環(huán)境，以提高人類的生存質(zhì)量，并使文明社會可持續(xù)發(fā)展。材料一方面推動著人類社會的物質(zhì)文明而另一方面又大量消耗資源和能源,并在生產(chǎn)、使用和廢棄過程中排放大量的污染物，污染環(huán)境和惡化人類賴以生存的空間，顯然材料及其產(chǎn)品生產(chǎn)是導(dǎo)致能源短缺、資源過度消耗乃至枯竭和環(huán)境污染的主要原因之一。這促使各國材料研究者從頭審視材料的環(huán)境負(fù)擔(dān)性，研究材料與環(huán)境的相互作用，定量評價材料生命周期對環(huán)境的影響，研究開發(fā)環(huán)境協(xié)調(diào)性的新型材料。1、 環(huán)境工程與環(huán)境材料環(huán)境工程(EnvironmentalEngineering)是研究和從事防治環(huán)境污染和提高環(huán)境質(zhì)量的科學(xué)技術(shù)。環(huán)境工程同生物學(xué)中的生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)中的環(huán)境衛(wèi)生學(xué)和環(huán)境醫(yī)學(xué)，以及環(huán)境物理學(xué)和環(huán)境化學(xué)有關(guān)。由于環(huán)境工程處在初創(chuàng)階段，學(xué)科的領(lǐng)域還在發(fā)展，但其核心是環(huán)境污染源的治理。環(huán)境材料是指那些具有滿意的使用性能和可接受的經(jīng)濟性能，并在其制備、使用及廢棄過程中對資源和能源消耗小，對環(huán)境影響較小且再生利用率較高的一類材料。從發(fā)展現(xiàn)點看，環(huán)境材料是可持續(xù)發(fā)展的,可持續(xù)發(fā)展概念應(yīng)貫穿于材料的開發(fā)、使用和廢棄全過程。2、 傳統(tǒng)材料對環(huán)境的影響從資源和環(huán)境的角度分析，在原料的采礦、提取、制備、生產(chǎn)加工、運輸、使用和廢棄的過程中，要消耗大量的資源和能源，并排放出大量的廢氣、廢水和廢渣，污染人類生存的環(huán)境，并帶來其他的環(huán)境影響，如全球溫室效應(yīng)，臭氧層破壞，光、電磁、噪聲和放射性污染等。在大量消耗有限礦產(chǎn)資源的同時，材料的生產(chǎn)和使用也給人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。20世紀(jì)10大環(huán)境公害事件中，直接與材料生產(chǎn)有關(guān)的環(huán)境污染事件占4件。3、 研究環(huán)境材料的意義科學(xué)家們提出，生態(tài)環(huán)境材料是面向21世紀(jì)的材料，誰在環(huán)境材料領(lǐng)域領(lǐng)先，誰將在下一個世紀(jì)的材料領(lǐng)域取得主動權(quán)，誰在材料產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境化搶先一步，誰就占領(lǐng)市場。這一思想必將成為全人類的共識。從資源和環(huán)境的角度分析，一方面材料推動著人類社會的物質(zhì)文明，而另一方面又消耗大量的資源和能源，并給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染和破壞環(huán)境材料在我國的發(fā)展及前景。環(huán)境材料的研究引起了各國政府的普遍重視，國家的高科技發(fā)展劃中，環(huán)境材料都是一個重要的主題。作為自然資源人均占有量不足世界平均水平?半的國家，中國主要資源的回收利用率也很低，而且再生資源還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有形成一個產(chǎn)業(yè)，企業(yè)經(jīng)汁規(guī)模小，效益低，大量的固體廢棄物沒有得到利），｝司時又污染環(huán)境。因此必須突破原有的思路，利川廢棄物為原料制備新型的大宗材料，才能同時綜合解決資源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的問題。4材料工藝生產(chǎn)的環(huán)境協(xié)調(diào)性改進傳統(tǒng)材料生產(chǎn)，具有量大面廣、能耗高、污染大的特點.對其關(guān)鍵性生產(chǎn)工藝流程進行技術(shù)改進，能減少材料生產(chǎn)中的污染，顯著改善對環(huán)境的影響。鋼鐵生產(chǎn)中，軋鋼流程能耗大.而采用薄板坯連鑄工藝.可以將鋼坯減薄至50~80mm,減少軋制的能量消耗。國際上進一步的改進方向是連鑄鋼坯達(dá)到smm水平，其中采用雙輥連鑄工藝。與傳統(tǒng)工藝相比，能耗只有40寫一5。％.這就顯著減少了伴隨能耗的CO:等污染問題。日本鋼鐵工業(yè)采用煤粉噴送等節(jié)能工藝，能耗逐漸降低。汽車工業(yè)中，采用粉末冶金的方法生產(chǎn)閥門、手柄等部件，省去了機加工和熱處理流程，也顯著降低了能耗。制漿造紙行業(yè)中，傳統(tǒng)的化學(xué)制漿工藝一燒堿法和亞硫酸鹽法能耗大，成本高，環(huán)境污染重，而采用生物制漿則可解決這一問題，生物制漿因其能耗小，成本低和有利于環(huán)境保護日受到各國關(guān)注，近年來成為生物技術(shù)研究熱點。研究材料與環(huán)境的相互作用，定量評價材料生命周期對環(huán)境的影響，并研究開發(fā)環(huán)境協(xié)調(diào)性的新型材料。這就導(dǎo)致了一門新興學(xué)科一環(huán)境材料的產(chǎn)生。針對積累下來的污染問題,開發(fā)門類齊全的環(huán)境工程材料，對環(huán)境進行修復(fù)、凈化或替代處理，逐漸改善地球的生態(tài)環(huán)境，使之可持續(xù)發(fā)展，也是環(huán)境材料的一個重要方面。5結(jié)束語環(huán)境材料的研究己經(jīng)深人到工業(yè)的各個領(lǐng)域。材料對環(huán)境工程也有極大的促進作用。在資源和能源的有效利用，減少環(huán)境負(fù)荷上環(huán)境材料具有很大的優(yōu)勢，是實現(xiàn)材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。環(huán)境材料是人類保護環(huán)境、走可持續(xù)發(fā)展道路的意識在材料科學(xué)中的具體體現(xiàn)和實踐，因此無論是在理論研究，還是設(shè)計、應(yīng)用與開發(fā)方面，環(huán)境材料都將隨著人們對生態(tài)環(huán)境的日益重視而取得更大的進展。環(huán)境工程材料仍然是未來環(huán)境材料領(lǐng)域研究的主要內(nèi)容，目前對于污水處理材料的研究已經(jīng)趨于成熟，未來的研究方向?qū)⒚闇?zhǔn)新型高效、無二次污染、低治理成本的替代材料。對于大氣污染，用于治理機動車等移動源排放的污染氣體的催化劑已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，今后的研究將主要集中在減少催化劑中貴金屬的用量，提高催化劑的催化效率及壽命，以及抗硫中毒等性能的提高方面。其他的污染防治材料，如治理噪聲污染、光污染、電磁輻射等污染的材料，也將隨著污染問題的凸顯而加快其發(fā)展的步伐。隨著全球性生態(tài)環(huán)境的惡化，環(huán)境修復(fù)材料在未來將遇到更大的機遇與挑戰(zhàn)。溫室效應(yīng)、臭氧層空洞、POPs污染等重大環(huán)境問題，無一不是依靠材料科學(xué)與技術(shù)的進步才能夠解決的。開發(fā)新型材料是今后發(fā)展的主要思路，如從各式各樣的廢棄物中提取有用成分制備可降解的固沙材料，既降低了成本，又可有效地解決廢棄物的處理問題。治理環(huán)境污染的緊迫性已經(jīng)切實擺在每一個人的面前，環(huán)境工程材料還有很大的發(fā)展空間。作為跨材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及生態(tài)科學(xué)等多學(xué)科的新型學(xué)科，環(huán)境材料技術(shù)在保持資源平衡、能源平衡和環(huán)境平衡，實現(xiàn)社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展等方面將起到非常重要的作用。然而，僅有技術(shù)是不夠的，只有在生產(chǎn)和生活中廣泛加以應(yīng)用，才能夠有效地治理和預(yù)防環(huán)境污染，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展?？傊h(huán)境工程材料必將對人類社會進步起到巨大的推動作用。214環(huán)境工程材料環(huán)境工程材料一般是指在防止、治理環(huán)境污染過程中使用的一些材料。包括大氣污染控制材料、水污染控制材料、噪聲控制材料、電磁防護材料等，種類繁多。近年來在二氧化硫煙氣凈化方面，開發(fā)出了離子交換樹脂吸附型凈化材料以及利用稀土氧化物材料作為催化劑的干法脫硫。離稀土氧化物CeO2是非常有應(yīng)用前景的新型吸收劑，CeO2在很寬的范圍內(nèi)能和二氧化硫反應(yīng)而且在適當(dāng)?shù)臈l件下再生，可以使吸收劑產(chǎn)生的廢氣轉(zhuǎn)化為硫。作為潛在的吸收劑CeO2可以同時脫去煙氣中的二氧化硫和氮氧化物,其脫氮和脫硫效率都大于90%,但目前此類研究正處于實驗室階段。汽車尾氣的凈化用催化劑通常采用鉑、鈀、銠等貴金屬作為主要的活性組分。近年來為了節(jié)約貴金屬資源開始研究用過渡金屬、稀土元素部分替代或全部替代貴金屬，用于汽車尾氣凈化處理，取得了很好的效果。由此可見，環(huán)境材料不光對環(huán)境的保護做出了直接的貢獻(xiàn)，而且間接地也對資源的節(jié)約有很大的影響。04結(jié)語綜上所述，環(huán)境材料的研究己經(jīng)深人到工業(yè)的各個領(lǐng)域。在資源和能源的有效利用，減少環(huán)境負(fù)荷上環(huán)境材料具有很大的優(yōu)勢，是實現(xiàn)材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。1.2 材料加工和使用過程中的資源與能源消耗資源是指人類可以直接從自然界獲得并用于生產(chǎn)和生活的物質(zhì)。在材料的生產(chǎn)和使用過程中，每一步都要消耗大量的資源和能源。在某種意義上，材料產(chǎn)業(yè)依托的就是資源；同時使用資源的每一步都要消耗能源，如鋼鐵、水泥等主要行業(yè)，也是能源消耗的主要行業(yè)。(1)全球資源和能源狀況。自第一次工業(yè)革命以來，人類通過對自然資源的開發(fā)利用，創(chuàng)造了前所未有的經(jīng)濟繁榮。進入20世紀(jì)以來，人口增長對資源的需求正在超過自然資源所能承載的極限，經(jīng)濟膨脹已造成了全球性的資源危機，非再生資源迅速消耗，越來越多的物種瀕臨滅絕，淡水資源不足，森林資源持續(xù)赤字，水土流失加劇。人類借以生存的地球已是一個資源日益短缺的星球。我國是一個材料生產(chǎn)和消費大國，由于資金、技術(shù)、管理等原因造成的不合理開發(fā)和利用，使資源效率低下，資源浪費嚴(yán)重。表4是我國幾種原材料的單位國民生產(chǎn)總值GNP資源消耗率與世界水平的比較。由表4可見，中國幾種主要原材料如鋼材、銅、鋁、鋅等單位GNP資源消耗率遠(yuǎn)高于世界平均水平。不合理的開采和浪費更加劇了資源的短缺。研究環(huán)境材料的意義環(huán)境材料是指那些具有滿意的使用性能和可接受的經(jīng)濟性能，并在其制備、使用及廢棄過程中對資源和能源消耗小，對環(huán)境影響較小且再生利用率較高的一類材料。1992年，日本東京大學(xué)山本良一教授首先提出環(huán)境材料(ecomaterials)的概念，并于1993年4月成立了/日本環(huán)境材料研究會0。在山本良一等的努力下,1993年9月、1995年9月、1997年9月先后召開了3屆國際環(huán)境材料大會。在大會上科學(xué)家們提出，生態(tài)環(huán)境材料是面向21世紀(jì)的材料，誰在環(huán)境材料領(lǐng)域領(lǐng)先，誰將在下一個世紀(jì)的材料領(lǐng)域取得主動權(quán)，誰在材料產(chǎn)業(yè)的生態(tài)環(huán)境化搶先一步，誰就占領(lǐng)市場。這一思想必將成為全人類的共識。我國政府的科技決策部門也充分認(rèn)識到開展環(huán)境材料研究的必要性和緊迫性，如1996-2000年度國家高技術(shù)發(fā)展計劃(863計劃)中關(guān)于新材料研究項目指南中，專門列入新型能源及環(huán)境材料這一專題；在21世紀(jì)初中國高技術(shù)研究發(fā)展計劃新材料及其制備領(lǐng)域中，也將生態(tài)建材與環(huán)境材料列為主題項目之一。胡錦濤總書記在2003年中央人口資源環(huán)境工作座談會上指出:/要加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，將循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展理念貫穿到區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、城鄉(xiāng)建設(shè)和產(chǎn)品生產(chǎn)中，使資源得到最有效的利用，最大限度地減少廢棄物排放，逐步使生態(tài)步入良性循環(huán)。0認(rèn)真實施ISO14000國際環(huán)境管理系列標(biāo)準(zhǔn)，是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要一環(huán)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)1996年正式頒布了ISO14000環(huán)境管理體系國際標(biāo)準(zhǔn)，主要在于規(guī)范各國企業(yè)和社會團體等所有類型組織的環(huán)境行為。人口膨脹、資源短缺、環(huán)境惡