2024北工大環(huán)境材料基礎復習題及答案2024北工大環(huán)境材料基礎復習題及答案

第一章

·生態(tài)環(huán)境材料：要求材料在滿意使用性能要求的同時還具有良好的全壽命過程的環(huán)境協(xié)調性，給予材料及材料產業(yè)以環(huán)境協(xié)調的功能。

·生態(tài)環(huán)境材料特征

節(jié)省能源節(jié)省資源可重復使用可循環(huán)再生結構牢靠性化學穩(wěn)定性生物平安性有毒、有害替代舒適性環(huán)境清潔、治理功能

其次章

·物質流分析：通過對自然原始物質在開采、生產、轉移、消耗和廢棄等過程的分析，揭示物料(包括能源、水資源等)在特定范圍內的流淌特征和轉化效率

對于某種特定材料，它是指運用數(shù)學物理方法，對在工業(yè)生產過程中根據(jù)肯定的生產工藝所投入的原材料的流淌方向和數(shù)量的一種定量分析的理論。

·生態(tài)包袱：人類為了獲得有用物質和生產產品而運用的沒有直接進入經濟系統(tǒng)而流入環(huán)境的物質流過程

·物質消耗強度MIPS：一種可用于測量任何產品的環(huán)境壓力強度的尺度，每單位服務的物質消耗materialinputperserviceunit

·4倍因子理論核心思想

1995的數(shù)據(jù)，占全世界總人口20％的發(fā)達國家人口，每年消耗全世界82.7％的能源和資源，而其他80％的人每年消耗的能源和資源還不到世界總消耗量的17.3％。為了既保持已有的高質量的生活，又努力消退貧富之間的差異，若能實行技術措施，將現(xiàn)有的資源和能源效率提高4倍，就有可能達到上述的目標。

·10倍因子理論核心思想

必需連續(xù)減小全球的物質流量，在一代人之內(20～30年)將資源效率提高10倍，才能使發(fā)達國家保持現(xiàn)有的生活質量，逐步縮小國與國之間的貧富差距，且可以讓子孫后代能夠在這個星球上連續(xù)生存。

·非生物資源輸入總量

MIPS計算公式生態(tài)包袱計算公式

∑-=niiiM

mERαSMIMIPS=i

niiniimMI

MIα?==∑∑==11

第三章

生命周期評價是對一個產品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價?！ど芷谑侵府a品系統(tǒng)中前后連接的一系列階段，從自然界獵取資源、能源，經過開采、加工、產品的生產、包裝、運輸、銷售、使用、再循環(huán)直至最終廢棄的全過程。

·生命周期評價的技術框架與核心步驟

核心步驟：在產品的整個生命周期過程中

清單分析定量描述各環(huán)節(jié)的資源、能源投入和環(huán)境排放

生命周期影響評價定量評價由此造成的環(huán)境影響

生命周期解釋系統(tǒng)化地查找改進的途徑

·如何選取功能單位？

選取要求：明確，可測量，與產品系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)直接相關。

基本原則：為相關的輸入和輸出供應參照基準，保證評價結果的可比性。

·生命周期評價的討論目的可以分為

環(huán)境影響評價：單一產品的環(huán)境負荷狀況分析

方案擇優(yōu)：不同產品或工藝的環(huán)境負荷對比

可行性分析：技術改進的環(huán)境影響潛力評估

·產品系統(tǒng)是通過物質和能量聯(lián)系起來的，具有一種或多種特定功能的單元過程的集合。為更清楚地顯示系統(tǒng)內部聯(lián)系，查找環(huán)境改善的時機和途徑，通常需要將產品系統(tǒng)分解為一系列相互關聯(lián)的過程或子系統(tǒng)，即單元過程。

·共生產品2種以上產品來自相同單元過程或產品系統(tǒng)。

·產品系統(tǒng)的主要組成要素及關聯(lián)

·清單安排原則

清單是建立在輸入與輸出的物質平衡的基礎上，因而安排程序應盡可能反映這種輸入與輸出的基本關系與特性；

解決方法是查找一項合理的參數(shù)、以盡可能的反應系統(tǒng)本身的物理行為。例如質量、能量、面積、體積等等。

程序

查找避開安排的方法；

安排不行避開，應以能反映系統(tǒng)產品或功能間潛在物理關系的方式為之(輸入與輸出轉變能以量化方式呈現(xiàn))；

物理關系無法應用到安排時，應以能反映產品與功能其他關系方式表示（如經濟價值之比例）。

·過程累計清單分析計算方法

·清單安排方法

·生命周期周期影響評價的主要步驟

·專家打分法確定權重因子

第四章

·生態(tài)設計是指在材料和產品的設計中將愛護生態(tài)、人類健康和平安的意識有機地融入其中的設計方法。

·簡述生態(tài)設計的構成要素

成本Cost包括原料成本.制造成本.運輸成本.循環(huán)再生成本.處理成本等生命周期全程的費用；環(huán)境影響Impact包括地球溫室效應，臭氧層破壞、資源枯竭等給影響；

性能Performance包括平安性、是否便利有用、是否符合審美觀、施工難易程度等產品性能?；驹瓌t

材料：長壽命、節(jié)省資源、可循環(huán)、可回收、無毒、由可再生資源生產、清潔環(huán)境、提高能源效率、低環(huán)境負荷加工工藝、可替代能源生產

產品：易于拆卸、再制造

建筑：利用可替代能源、節(jié)能

城市：資源循環(huán)系統(tǒng)、可持續(xù)的水資源管理、可持續(xù)的運輸系統(tǒng)、可持續(xù)的食物管理、可持續(xù)的文化與消遣、可持續(xù)消費、生態(tài)服務

·產品生態(tài)設計與材料生態(tài)設計的共同點與區(qū)分

任何物質化的產品都是由某種或多種材料構成的，材料的生產是產品整個生命周期的重要組成部分。原則上講，可以將材料的生態(tài)設計視為產品生態(tài)設計中的詳細技術討論。材料和產品的生態(tài)設計有共同的目標，二者可以共享基本的設計思想、原則和方法。

傳統(tǒng)的材料討論包括結構與組分、合成與加工、固有性質和使用性能四個要素，即討論如何通過詳細的合成與加工方法，掌握材料的結構與組分，得到需要的材料性質。

生態(tài)設計要求在材料討論中，將環(huán)境性能視為材料使用性能的一個方面，從而影響到對材料合成與加工、材料結構與組分的評價。簡而言之，就是查找具有環(huán)境協(xié)調性的材料體系和材料制備方法。

第五章

·清潔生產：生產過程的無污染或少污染，而且生產出來的產品在使用和最終報廢處理過程

中也不對環(huán)境造成損害

·鋼鐵材料雜質元素分成四類：

⑴幾乎全部殘留于鋼水中的元素；有Cu、Ni、Co、Mo、W、Sn、As；

⑵不能完全除去的元素；有Cr、Mn、P、S、C、H、N；

⑶與沸點和蒸氣壓等無關的元素；有Zn、Cd、Pb、Sb；

⑷從鋼中幾乎能全部除去的元素；有Si、Al、V、Ti、Zr、B、Mg、Ca、Nb、RE等。

廢合金鋼經過多次再生循環(huán)后，Cu、Ni、Mo、Sn、Sb等殘留元素的濃度會發(fā)生富集增高，接近極限，影響材料的性能。

·環(huán)境協(xié)調化措施：

通用合金和簡潔合金（合金元素種類最少、組元組成簡潔）

可再生循環(huán)復合

用單一組分代替多相組分

殘留元素掌握

技術難點：預焙槽技術進展快速，但種類繁多而且各種槽型的產量不均。

總體技術經濟指標低于國外先進水平，電流效率低、電解槽壽命短。

由于能源結構的限制，我國主要以煤為燃料采納燒結法和聯(lián)合法生產氧化鋁，SO2、粉塵等污染物的排放相對較大。

氧化鋁生產的固體廢棄物主要是赤泥。氧化鋁生產的廢水含有2%～3%的苛性堿和肯定量的金屬離子及浮游物。

我國的燒結法和聯(lián)合法生產氧化鋁產生的廢水量較大，大部分無法循環(huán)利用而被迫排放，雖經凈化處理仍有部分廢水達不到排放標準。

鋁電解過程的氣態(tài)污染物排放量大，成分簡單，而且廢氣中的某些成分對生態(tài)環(huán)境產生毒害，包括SO2、粉塵、氟化物和瀝青煙等，其中主要成分為多環(huán)芳香烴（PAHs）的瀝青煙是一種嚴峻的致癌物質。

主要內容：

鋁電解槽的大型化進展大型預焙槽的進展、低溫電解討論

鋁電解煙氣凈化煙氣干法凈化、氧化鋁吸附煙氣中的氟化物

惰性陰極材料討論可潮濕陰極、硼化鈦涂層陰極、硼化鈦復合陰極

惰性陽極材料討論惰性陽極、金屬氧化物陶瓷、金屬基陶瓷

第六章

·生態(tài)建材的討論方向與內容

合理利用礦產資源，提高礦產資源綜合利用率，降低環(huán)境負荷的技術

推廣節(jié)能及清潔生產技術，改造傳統(tǒng)生產工藝，削減環(huán)境污染

推廣綠色建材產品，保障人體健康

推行建筑材料的再生資源化技術

·無機非金屬類材料生態(tài)化改造的基本原則

進行環(huán)境協(xié)調性（生態(tài)）設計，利用高新技術對其進行提升、改造或以新材料進行替代，是生態(tài)化改造的基本原則，也就是在不降低使用性能的條件下盡可能降低環(huán)境負荷，提高服役壽命和資源效率。

·結合某一種建筑材料簡述其環(huán)境協(xié)調化的主要措施

生態(tài)水泥主要是指在生產和使用過程中盡量削減對環(huán)境影響的水泥。

特點其生產所用原料盡可能少用自然?資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾、廢液等廢棄物。

生產和使用過程中有利于愛護和改造自然環(huán)境、治理污染。

可使廢棄物再生資源化并可回收利用。

產品設計以改善生活環(huán)境、提高生活質量為宗旨,即產品不僅不危及人體健康,而且應有益于人體健康,產品具有多功能化,如阻燃、防火、調溫、調濕、消聲、防射線等。

具有良好的使用性能,滿意各種建設的需要,生態(tài)水泥從材料設計、制備、應用,直至廢棄物處理,全過程都與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調,都以促進社會和經濟的可持續(xù)進展為目標。

討論方向：合理利用礦產資源，提高礦產資源綜合利用率，降低環(huán)境負荷的技術；

推廣節(jié)能及清潔生產技術，改造傳統(tǒng)生產工藝，削減環(huán)境污染；

推廣綠色材料產品，保障人體健康（使用）；

推行材料的再生資源化技術（廢棄物處理）；

粉煤灰硅酸鹽水泥。粉煤灰是火力發(fā)電廠燃煤粉鍋爐排出的廢渣。

礦渣硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣硅酸鹽水泥。

垃圾焚燒與水泥煅燒結合。在利用垃圾可燃熱量的同時以焚燒灰作為原料的生產技術。該技術不僅替代部分燃料，垃圾燃燒后產生的灰渣作為水泥原料被加以利用。

第七章

·綠色化學：從源頭消退污染的一項措施,其內容包括新設計或者重新設計化學合成、制造方法和化工產品來根除污染源

·降解：高分子聚合物材料在熱、機械、光、輻射、生物及化學物質作用下，分子中化學鍵斷裂,并由此引發(fā)的一系列材料老化、性能劣化的過程。

·高分子光降解：聚合物汲取紫外光，使聚合物產生水解、胺解、酸解、氧化等化學反應，導致聚合物分子鏈斷裂，分子量變小。光降解的機理主要是通過生成自由基活性中間體的方式。

·廢舊塑料的再生循環(huán)

材料再生技術：直接利用改性及利用（物理改性法化學改性法）

化學再生技術：