材料與環(huán)境01大氣治理材料02水污染治理材料03土壤污染治理材料Contents目錄第七章環(huán)境治理材料第一節(jié)大氣污染治理材料大氣污染概況大氣污染：由于人類活動或自然過程中引起某些物質介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達到了足夠的時間，并因此危害人體健康或環(huán)境的現(xiàn)象。氧化型污染尾氣還原型污染煤煙全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2℃之內(nèi)，并為控溫1.5℃而努力。盡快實現(xiàn)溫室氣體排放達峰，繼而與本世紀下半葉實現(xiàn)溫室氣體零排放。大氣污染概況利用化學反應將大氣中的有害物質轉化為無害物利用外力等物理作用將污染物從大氣中分離出來工業(yè)排放交通排放生活排放農(nóng)業(yè)排放自然排放物理過程化學過程生物過程分離轉化燃燒、化學吸收、催化過濾、物理吸附等大氣污染治理第七章第一節(jié)大氣污染治理材料（1）吸附材料活性炭顆粒：吸附能力強、兼具原位脫氧及催化還原性能活性炭纖維：吸附脫附速度快、尤其對氮、硫化合物吸附明顯活性炭用于氮氧化物和硫氧化物選擇性催化還原堿性，可吸附大量酸性氣體水滑石類材料多孔性和吸收劑的高分散性用作其他吸收劑或催化劑的載體金屬氧化物對極性分子和不飽和分子有很高的親和力在苛刻條件（低分壓、低濃度、高溫）下都具有優(yōu)良的吸附性能沸石分子篩第七章第一節(jié)大氣污染治理材料（2）吸收材料水：含NO量大廢氣吸收有限酸：濃硫酸和稀硝酸，適用于NO2的尾氣吸收堿：氨水，適用于硝酸尾氣及硝化尾氣的凈化液體吸收材料還原吸收：亞硫酸銨、硫化鈉、尿素，用于NOx吸收；氧化吸收：先將NOx中NO氧化為NO2，再用堿吸收。氧化還原吸收材料利用NOx與某些物質能生成絡合物，再通過加熱使NOx游離出來并回收，主要適用于富含NO的氮氧化物尾氣。絡合吸收材料第七章第一節(jié)大氣污染治理材料（3）過濾材料聚酰亞胺：水泥、電力、鋼鐵、垃圾焚燒等行業(yè)除塵聚四氟乙烯：垃圾、火電廠燃煤除塵聚苯硫醚：火電除塵塑料基過濾材料玄武巖纖維：耐酸堿、集塵效率高，對煙氣含塵量濃度適應性強，處理煙塵量大高硅氧耐火纖維：耐高溫、耐燒蝕陶瓷基過濾材料泡沫合金：起燃速度快、背壓小、抗振動性強，用于汽車尾氣三元催化載體金屬纖維氈：高溫煙氣除塵、柴油尾氣處理金屬基過濾材料第七章第一節(jié)大氣污染治理材料（4）催化材料催化轉化處理法：利用催化劑的催化作用將大氣污染物進行化學轉化，使其變?yōu)闊o害且易于處理的物質。室內(nèi)空氣凈化催化材料三效催化劑移動源尾氣凈化催化材料煙氣脫硫硝催化材料光催化工業(yè)脫硫硝脫硫脫硝第二節(jié)水污染治理材料水污染概況水污染：水體因某種物質的介入而導致其化學、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質惡化的現(xiàn)象。毒物型污染需氧型污染感官型污染其他污染富營養(yǎng)型污染水污染概況第七章第二節(jié)張瑞垚,周平.基于魯棒加權模糊聚類的污水處理過程監(jiān)測方法.自動化學報,2022,48(9):2198?2211去除懸浮固體和漂浮物質去除膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物去除難降解有機物及磷﹑氮等富營養(yǎng)物質水污染治理材料（1）氧化還原材料第七章第二節(jié)氧化還原法：通過在水中投加氧化劑或還原劑，使廢水中溶解的有機或無機的污染物與藥劑發(fā)生氧化還原反應，從而使廢水中的有毒污染物轉化為無毒或微毒物質。氧化劑空氣：處理含硫廢水氯系氧化物：處理含氰廢水等臭氧：處理難以生物降解的有機污染物高錳酸鉀：處理氰、硫化物等有害污染物過氧化氫：分解氧化鹵代脂肪經(jīng)、有機酸等光催化：處理有機廢水生物接觸氧化法：處理有機廢水還原劑電化學還原：在電流的作用下，廢水中的重金屬離子被還原，從而降低了廢水的毒性，去除重金屬污染物；化學還原：①電極電位較低的金屬，如鐵屑、鋅粒、鋁粉、銅屑等。②某些帶負電的離子，如硼氫化鈉中的B5-、聯(lián)胺、醛類。③某些帶正電的離子，如Fe2+等。第七章第二節(jié)水污染治理材料（2）沉淀分離材料原水沉淀出水濃縮后的污泥污泥循環(huán)沉淀池混凝池凝絮池混凝劑助凝劑沉淀分離法：向廢水中投加某些化學藥劑，使之與廢水中的污染物發(fā)生化學反應，形成難溶的沉淀物，然后進行固液分離，從而去除廢水中的污染物。凝絮沉淀混凝劑：鋁鹽混凝劑、高鐵酸鹽絮凝劑等助凝劑：酸和堿、水玻璃、氧化劑等化學沉淀氫氧化物沉淀劑：處理含重金屬離子硫化物沉淀劑：處理含汞、含銅離子鉻酸鹽沉淀劑：僅限于處理六價鉻離子碳酸鹽沉淀劑：去除堿土金屬和重金屬離子氯化物沉淀劑：處理含銀離子廢水沉淀分離工藝圖顆?；钚蕴浚喝コ鬯杏袡C物﹑顏色、臭味、油、苯酚等纖維活性炭：處理含有機污染物的工業(yè)廢水膨脹石墨：吸附非極性有機大分子，特別是油類物質第七章第二節(jié)水污染治理材料（3）吸附材料吸附法：多孔物質和細小顆粒由于具有巨大的表面積，具有較強的吸附能力，是污水處理的重要材料。吸附能力強、吸附選擇性好、吸附平衡濃度低，而且易再生和再利用。碳質吸附材料沸石：用于除氟除鐵、去除水中氨氮、除油膨潤土：含芳香類化合物有機廢水、印染廢水處理及農(nóng)藥吸附硅藻土：提高絮凝劑的絮凝效果海泡石：污水處理、過濾脫色無機吸附材料顆?；钚蕴坷w維活性炭沸石膨潤土海泡石離子交換樹脂：陽/陰離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂、鰲合樹脂及氧化還原型樹脂等吸附樹脂：處理廢水中微溶于水，極易溶于甲醇、丙酮等有機溶劑，分子量略大和帶極性的有機物，如脫酚、除油、脫色等第七章第二節(jié)水污染治理材料（3）吸附材料吸附法：多孔物質和細小顆粒由于具有巨大的表面積，具有較強的吸附能力，是污水處理的重要材料。吸附能力強、吸附選擇性好、吸附平衡濃度低，而且易再生和再利用。高分子吸附材料細菌生物吸附劑：用于處理含有金屬廢水的各種接觸裝置中真菌生物吸附劑：用于吸附廢水中重金屬離子海藻生物吸附劑：用于回收金屬離子的填充柱生物吸附材料離子交換樹脂海藻生物吸附劑第七章第二節(jié)水污染治理材料（4）過濾材料過濾法：分離、收集分散于液體中顆粒狀物質。過濾材料是水處理濾池或除塵設備中最重要的組成部分，是完成過濾的主要介質。礦物濾料：廢水處理、截污（改性）合金濾料：生活用水深度凈化、工業(yè)給水凈化及廢水處理陶瓷基濾料：阻截懸浮物、微生物、病毒等顆粒濾料合成高分子材料濾料：去除非含油水中的固體物質、部分微生物復合濾料：深度去除水中的懸浮物、有機物﹑膠體等雜質纖維濾料多孔陶瓷Cu-Zn合金濾料纖維球濾料纖維束濾料第七章第二節(jié)水污染治理材料（5）膜材料原水原水調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池預處理池預處理池曝氣池沉淀池清水池清水池膜池膜分離法：利用天然或人工合成的膜材料，以外界能量或化學位差作動力，對雙組分或多組分溶質和溶劑進行分離、分級﹑提純和富集的方法。第七章第二節(jié)水污染治理材料（5）膜材料纖維素類：醋酸纖維素等應用廣，改性后可提升性能殼聚糖類：天然多糖，有利于重金屬分離與油水處理聚酰胺類：耐化學性好，用于脫鹽，但需防氯腐蝕聚砜類：耐熱穩(wěn)定，但需改性改善疏水性與污染問題聚苯類：耐高溫腐蝕，用于苛刻條件水處理氟化合物類：化學穩(wěn)定性極佳，PTFE和PVDF應用廣泛有機高分子材料陶瓷：耐高溫、耐酸堿、機械強度高、抗生物污染強、滲透量大，廣泛應用于飲用水凈化、工業(yè)廢水處理、油水分離和海水淡化等領域金屬：優(yōu)異機械強度、耐高壓性及高導熱性，可實現(xiàn)高通量過濾與長壽命，在水處理中潛力顯著，但成本較高無機材料氧化物雜化：氧化物雜化膜用于海水淡化與工業(yè)廢水處理，性能可調(diào)，需解決界面穩(wěn)定性問題二維材料雜化：碳納米管、石墨烯等二維材料雜化膜選擇性高，用于染料廢水與溶劑凈化，面臨穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。有機框架材料雜化：MOFs/COFs雜化膜用于染料重金屬分離與脫鹽，分離性能優(yōu)異，需攻克成本等瓶頸無機-有機雜化復合材料第三節(jié)土壤污染治理材料土壤污染概況土壤污染：污染物通過多種途徑進入土壤，其數(shù)量和堆積速度遠超土壤自凈能力，導致土壤的組成、結構和功能發(fā)生變化，微生物活動受到抑制，有害物質或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，通過“土壤-植物-人”、“土壤-植物-動物-人”、“土壤-水源-人”、“土壤-水源-動物-人”等途徑間接被人體吸收，進而危害人體健康的現(xiàn)象。無機物污染有機物污染放射性物質污染生物污染土壤污染概況第七章第三節(jié)（新華社記者秦迎編制）我國土壤污染現(xiàn)狀利用植物及其根系作用及微生物降解實現(xiàn)土壤修復利用熱脫附、蒸汽浸提等物理手段實現(xiàn)土壤修復通過固化-穩(wěn)定化、淋洗、氧化-還原、光催化降解和電動力學等手段實現(xiàn)土壤修復聯(lián)合修復土壤污染治理材料（1）碳基功能材料第七章第三節(jié)增強保水保肥能力提高有機質含量，吸附并穩(wěn)定游離態(tài)鉻改變土壤性質，增加有機結合態(tài)鉻活性炭吸附重金屬離子提高金屬離子發(fā)生離子交換促進游離態(tài)金屬離子吸附碳納米材料增加土壤有機物質，提高土壤肥力降低土壤重金屬和農(nóng)藥的污染生物炭改善土壤毛細管作用和溶液擴散情況，加速植物根部吸收改善土壤物理性質，促進微生物活性粉煤灰土壤污染治理材料（2）新型礦物材料第七章第三節(jié)具有較大的內(nèi)、外表面和較強的吸附能力，與重金屬發(fā)生離子交換作用，固定重金屬凹凸棒土與重金屬離子發(fā)生交換作用，固定重金屬；吸水時會形成封閉障礙，防止污染物的擴散、滲入膨潤土沸石：增加土壤對銨、鉀離子的保持能力硅藻土：改善土壤結構，殺蟲蛭石：保持肥力，提高土壤通氣性鋁硅酸鹽礦物鋼渣：用作磷肥、硅肥和土壤改良劑錳礦廢石及尾礦：促進土壤有機體被吸收煤矸石：補充土壤中硼、硅、鎂等物質礦物廢料土壤污染治理材料（3）有機材料第七章第三節(jié)含有機質及氮、磷、鉀等元素，還含有各類微量元素和有益菌種，既可作為肥源，也可作為土壤改良劑；污泥堆肥，需要利用有機酸對其中重金屬進行去除?；钚晕勰嗤寥烙袡C質主要成分；能夠將重金屬離子還原，鈍化重金屬離子；形成土壤有機-無機復合體，將土壤中重金屬離子吸附固定；穩(wěn)定土壤結構，間接地影響土壤重金屬離子的活動能力。腐殖酸土壤污染治理材料（