第六章 环境负荷减量化技术－   材料表面处理工程技术  第一节　环境负荷 ２、影响环境负荷的因素 人口：人口多，对资源的需求就大，对环境压力大 生存和生活方式：追求奢侈，资源消耗量巨大，对环境压力大 经济规模：经济规模越大，对环境的负荷就越大 生产方式：粗放式、技术落后，消耗能源、资源巨　　大，是环境负荷的最大影响因素 环境负荷的产生及其举例：  预测、警示与未来 ３、材料与环境 材料是国民经济和社会经济的发展基础和先导，与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。由材料的生产过程可见，对环境的负荷是巨大的，人类的所有生产活动中，材料的生产是环境负荷的最大影响因素，所以产生了一门环境材料学。环境负荷这一概念也最早出现在材料的环境影响评价中。在衡量材料环境影响的定量指标中，有环境负荷单位、环境影响因子、能耗、生态指数、生态因子、单位的材料服务消耗等。所谓环境负荷单位也是用一个综合的指标，包括能源、资源、环境污染等因素来评价某一产品、过程或事件对环境的影响。一些材料及元素的环境负荷单位比较如下所示：  LCA—材料的生命周期评价方法(life cycle assessment) 20世纪90年代，专家提出的一个综合的评价方法。并纳入ISO 14000国际环境认证标准规范中。即从原材料提取、制造、运输与分发、使用、循环回收，直至废弃的整个过程对环境的综合影响，并且逐步在企业中得到了应用。这种分析方法后来被称为“从摇篮到坟墓”（from cradle to grave)的生命周期评价技术。 国际环境毒理和化学学会SEATC，1990年正式提出LCA环境评价术语并给出了定义和规范。 Life Cycle Assessment is a process to evaluate the environmental burdens associated with aproduct, process, or activity by identifying and quantifying energy and materials used and wastes released to the enviroment; to assess the impact of those energy and material uses and releases to the enviroment; and to identify and evaluat opportunities to affect environmental improvements. The assessment includes the entire life cycle of the product, process, or activity, encompassing extracting and processing raw materials; manufacturing, transportation and distribution; use, re-use, maitenance; recycling, and final disposal.  ISO制定的LCA标准(ISO14040系列)也给出了相关定义: Life Cycle Assessment: Compilation and evaluation of the inputs, outputs and the potential enviromental impacts of a product system throuout its life cycle. Product System: Collection of materially and energetic connected unit-processes which performs one or more defined functions. (NOTE: In this International Standard, the term “product” used alone not only includes product systems but can also include service systems.) Life Cycle: Consecutive and inter-linked stages of a product system, from raw material acqusition or generation of natural resources to the final disposal. 最近的关于LCA的定义： 所谓生命周期评价技术（LCA)是一种评价某一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、使用到废弃的整个生态循环过程中环境负荷的定量方法。具体地说，LCA是指用数学物理方法结合实验分析对某一过程、产品或事件的资源、能源消耗，废物排放，环境吸收和消化能力等环境负担性进行评价，定量确定该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷的大小。        显然，材料的环境负荷最大。1989年欧美的一些材料学家就开始用LCA的概念和方法评价使用软饮料易拉罐、有机高分子塑料袋、塑料杯和纸杯等包装材料对环境的综合影响。 4、材料的环境负荷  所谓材料的环境负荷是指某一具体材料在其生产、使用、消费或再生过程中耗用的自然资源数量和能源数量，以及其向环境体系排放的各种废弃物，例如气态、固态和液态废弃物之总量。 环境负荷的评价内容 任何材料在其生产中，例如采矿、冶炼、加工成型等均涉及能源的消耗。对于高分子材料和无机材料也是如此。没有能耗就不可能制备材料。而材料产业是能源的主要消耗者，其能耗约占工业总能耗的30%～40%。 材料的生产过程涉及大量的资源消耗。这种资源包括两大类。一类是主原料，例如生产碳钢时的铁矿石。另一类是辅料，例如碳钢生产过程中的脱氧剂、脱硫剂、铁合金等。 材料的环境负荷的另一个因子是材料寿命周期中向环境的排放物。它包括污染物和废弃物两大部分。通常将排放物按其存在的物理特征分为大气物质、水体物质、固体物质及能量形式4种类型。 污染物的排放     除对资源和能源的消耗外，在材料的生产和使用过程中不可避免地要向环境排放大量的各种污染物。这些污染物主要包括废气、废水和固体污染物，它们对环境产生很大的影响。以钢铁冶金生产为例，生产1亿t钢铁排放的废水占工业总排放量的14.1％，废气占工业总排放量的30.0％，废水、废气污染排放量仅次于化工行业，居第二。有色金属工业是以品位很低的矿产资源为对象进行提取、加工的产业，年产500万t的有色金属产品，所造成的以尾矿和废渣为主的工业固体废弃物每年超过6000万t，尾矿总库容达10亿m3。另外，有色金属生产过程中排放的二氧化硫、氟化氨、砷等废气，是有毒废气的主要源头之一。 钢铁材料生产过程中的能耗             生产过程                            炼铁            炼钢          连铸             轧钢         机加工      能耗/吨（标准煤）.(吨产品)- 1   0.6047        0.0160       0.1808     0.1980   0.5481  生产1t金属的资源量 金属名称              Al            Fe          Ti           Ni           Mn           Cr          Cu           Zn 原矿量/t               2.5           2.0       66.7        100          4.0          2.5          200           40 辅料量/t             31.34        21.58    785.66    614.47     25.68     77.3       10.65       123.57 LCA评价即对材料的环境负荷评价，它的目的是揭示材料生产最小的环境代价，通过分析，研制新的环境生态材料——环境负荷最小。 有没有延长材料寿命、替代材料环境负荷大的技术呢？这就是本课接下来要讲授的内容—表面处理工程技术：1）延长材料寿命  2）替代--减轻环境负荷    附件： 人类社会的发展始终与先进材料的开发和使用相伴随。从材料的生产－使用－废弃的过程来看，可以说是将大量资源提取出来，又将大量废弃物排回到自然环境的循环过程，人类在创造社会文明的同时，也在不断的破坏人类赖以生存的环境空间。为实现人类的可持续发展，必需考虑尽可能节约资源和能源，尽可能减少对环境资源的开采、破坏和污染，这就要求提高材料及其产品的使用寿命周期。对材料的保护和对其产品的修复（从而达到重新利用）的技术，能达到此目的。现代表面工程技术就是这样一门科学，它可以减缓对自然资源的开采强度和节约材料加工过程中的能源，具有生态环境科学的意义。 本课程作为环境科学专业的选修课，旨在扩展环境科学、材料工程等专业学生的知识面，使学生了解和掌握现代表面工程技术的基本理论、方法及研究进展。训练和培养学生多角度思考和解决问题的习惯和能力，为将来从事科研、生产、设计等实际工作打下坚实基础。  现代材料表面处理技术 主要内容 1 电镀 2 化学镀 3 刷镀 4 金属阳极氧化处理 5 表面涂覆技术 6 表面改性技术 7 复合镀技术 8 复合镀技术   二、教学内容及基本要求 教学内容： 分为两部分：课堂教学  26学时；实验 6学时（选做3个） 1 概论（2学时） 1.1 环境负荷减量化意义 1.2表面处理技术的特点 1.3表面技术的分类和应用 

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