绿色材料选择——第三章

1、1 绿色制造（Green Manufacturing ） 贺占蜀 2 目录 第第4 4章章 绿色产品设计绿色产品设计 第第3 3章章 绿色材料选择绿色材料选择 第第6 6章章 绿色包装技术绿色包装技术 第第5 5章章 绿色生产工艺绿色生产工艺 第第2 2章章 绿色产品类型绿色产品类型 第第1 1章章 绿色制造概述绿色制造概述 第第7 7章章 绿色回收与再制造绿色回收与再制造 3 绿色材料的概念绿色材料的概念 绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者 再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小 和有利于

2、人类健康的材料。和有利于人类健康的材料。 绿色材料 循环材料净化材料 绿色能源 材料 4 循环材料循环材料 循环材料多是可再生材料，包括再生纸、再生塑料、循环材料多是可再生材料，包括再生纸、再生塑料、 再生金属等。再生金属等。 再生纸再生金属再生塑料 5 可以多次 重复循环 使用； 废弃物的处理消 耗能量少； 处理不会 对环境产 生污染。 循环材料的特点 6 净化材料是能分离、分解或能吸收废气、净化材料是能分离、分解或能吸收废气、 废液的材料。废液的材料。 净化材料净化材料 空气污染物的类型空气污染物的类型 颗粒态污染物颗粒态污染物 气体状态污染物气体状态污染物 粉尘粉尘 烟烟 飞尘飞尘 黑烟

3、黑烟 雾雾 铅铅 硫氧化物硫氧化物 氮氧化物氮氧化物 碳氧化物碳氧化物 挥发性有机物挥发性有机物 硫酸烟雾硫酸烟雾 光化学烟雾光化学烟雾 温室气体温室气体 持久性有机物持久性有机物 7 活性炭纤维材料活性炭纤维材料 与颗粒活性炭相比，活性炭纤维与颗粒活性炭相比，活性炭纤维 吸附容量大吸附容量大10倍以上，吸附速度倍以上，吸附速度 快快100倍。倍。 活性炭纤维成型好，不易粉化、活性炭纤维成型好，不易粉化、 再生容易、再生速度快、易于加再生容易、再生速度快、易于加 工成毡、布、丝、纸等优点。工成毡、布、丝、纸等优点。 8 活性炭纤维材料的应用活性炭纤维材料的应用 适用于二氧化硫、硫酸雾适用于二氧

4、化硫、硫酸雾 、含汞、铬、铅等檄尘废、含汞、铬、铅等檄尘废 气气 的吸附的吸附 适用于氯气、氯化氢、含适用于氯气、氯化氢、含 氟废气氟废气 的吸附的吸附 适用于硫化氢废气的吸附适用于硫化氢废气的吸附 9 膨胀石墨吸附材料膨胀石墨吸附材料 膨胀石墨：又称柔性石墨，是膨胀石墨：又称柔性石墨，是 一种疏松多孔的蠕虫状物质。一种疏松多孔的蠕虫状物质。 膨胀石墨对空气中的膨胀石墨对空气中的SO2的吸的吸 附作用十分明显。附作用十分明显。 10 离子交换树脂型材料离子交换树脂型材料 离子交换树脂：主要处理含硫离子交换树脂：主要处理含硫 烟气，常温下每烟气，常温下每10g产品可吸产品可吸 附附34g二氧化硫

5、气体。二氧化硫气体。 11 沸石吸附材料沸石吸附材料 沸石及其合成制品独特的沸石及其合成制品独特的 吸附性和催化性吸附性和催化性, 可以对废可以对废 气进行吸附过滤以防止被气进行吸附过滤以防止被 分离污染物的再附着分离污染物的再附着, 可以可以 用于某些特殊的脱硫或抗用于某些特殊的脱硫或抗 菌用途菌用途 12 粉煤灰吸附材料粉煤灰吸附材料 粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中 收捕下来的细灰，粉煤灰是燃收捕下来的细灰，粉煤灰是燃 煤电厂排出的主要固体废物。煤电厂排出的主要固体废物。 粉煤灰吸附材料还可用于处理粉煤灰吸附材料还可用于处理 含氟废水、电镀废水与含重金含氟废水、电镀废

6、水与含重金 属例子废水和含油废水属例子废水和含油废水. 13 净化空气的植物净化空气的植物 吊兰、黛粉叶等，对装修后室内残存的甲醛、氯、苯吊兰、黛粉叶等，对装修后室内残存的甲醛、氯、苯 类化合物具较强吸收能力；类化合物具较强吸收能力； 常青藤可吸收苯；常青藤可吸收苯； 14 仙人掌防辐射？仙人掌防辐射？ 15 绿色能源材料是指能够利用洁净的能源和废热能源的材料。绿色能源材料是指能够利用洁净的能源和废热能源的材料。 绿色绿色 能源能源 太阳太阳 能能 垃圾垃圾 发电发电 水能水能风能风能 废热废热 绿色能源材料绿色能源材料 16 太阳能电池材料太阳能电池材料 1 1、硅系太阳能电池硅系太阳能电池

7、 2 2、多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池 3 3、聚合物多层修饰电极型电池聚合物多层修饰电极型电池 4 4、纳米晶化学太阳能电池纳米晶化学太阳能电池 据所用材料分据所用材料分 砷化镓砷化镓III-VIII-V化合物化合物 硫化镉硫化镉 铜铟硒铜铟硒 单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池 多晶硅薄膜太阳能电池多晶硅薄膜太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池非晶硅薄膜太阳能电池 17 光电转换效率高光电转换效率高 材料本身无污染材料本身无污染 材料性能稳定材料性能稳定 易于工业化生产易于工业化生产 硅是地球上蕴含量第二丰富的元素；无毒性，且氧化物稳定硅是地球上蕴含量第二丰富的元素；无毒性，

8、且氧化物稳定 。 硅太阳能电池是最有发展前景。 太阳能电池材料太阳能电池材料 18 生物质能源材料生物质能源材料 生物质生物质(biomass)(biomass)主要是指可再生或循环的有机物质。主要是指可再生或循环的有机物质。 19 燃料乙醇燃料乙醇以玉米、小麦、薯类、糖蜜或植物等为以玉米、小麦、薯类、糖蜜或植物等为 原料，经发酵、蒸馏而制成。它不单是一种优良燃料，而原料，经发酵、蒸馏而制成。它不单是一种优良燃料，而 且是一种优良的且是一种优良的燃油品质改善剂。燃油品质改善剂。 可以增加汽油的含氧量，使汽油燃烧更充分。可以增加汽油的含氧量，使汽油燃烧更充分。 环保可再生。环保可再生。 可解决陈

9、化粮问题，增加农民收入。可解决陈化粮问题，增加农民收入。 发展燃料乙醇的拦路虎发展燃料乙醇的拦路虎 与人争粮、与人争地与人争粮、与人争地 技术、成本问题亟待解决技术、成本问题亟待解决 生物质能源材料生物质能源材料 20 生物柴油生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂 肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料。肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料。 减轻对石油的依赖；减轻对石油的依赖； 低温启动性能好；低温启动性能好； 较好的润滑性能；较好的润滑性能； 环境友好，尾气污染小；环境友好，尾气污染小； 生物质能源材料生物质能源材料 21 热电材料是热电材料是：是一种实现热能和电

10、能直接相互转换的：是一种实现热能和电能直接相互转换的 功能材料。功能材料。 热电材料 热电材料热电材料 传统热电材料：传统热电材料：BiBi2 2TeTe3 3基合金、基合金、PbTePbTe基合金、基合金、 SiGeSiGe合金合金 新型热电材料：方钴矿材料新型热电材料：方钴矿材料 、低维热电材料、低维热电材料 、 氧化物热电材料氧化物热电材料 、准晶材料、准晶材料 22 体积小体积小 无需传动装置无需传动装置 无需介质无需介质 可靠性高可靠性高 寿命长寿命长 无噪音无噪音 热电材料可用于热电发电、半导体制冷 、测 量温度 。 热电材料热电材料 23 木材木材 竹材竹材 陶瓷材料陶瓷材料 纳

11、米材料纳米材料 常用的绿色材料常用的绿色材料 24 木材木材 较高的 强重比 绝缘性 优良的 共振性 易改造 表面 易加工 可塑性 强 耐久性 木材木材 防火木材人造板 胶压木材 25 竹材竹材 自重轻 强度大 富弹性 较安全 加工容 易 生长快 较高的 强重比 竹材竹材 竹材复合板 26 陶瓷是采用粘土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、陶瓷是采用粘土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、 成型、烧结等过程而得到的。成型、烧结等过程而得到的。 陶瓷材料 陶瓷材料陶瓷材料 高化学稳定性高化学稳定性 决定了它具有良好的耐蚀性决定了它具有良好的耐蚀性 高燃点高燃点 决定了它具有杰出的耐热性决定了它具有杰

12、出的耐热性 高硬度高硬度 决定了它具有优异的耐磨性决定了它具有优异的耐磨性 27 瓷质无铅，无镉，绿色环保杯。瓷质无铅，无镉，绿色环保杯。 无任何重金属对人体造成的危害是绝无任何重金属对人体造成的危害是绝 对绿色环保的产品。对绿色环保的产品。 陶瓷中大半是烧结陶瓷，因为它陶瓷中大半是烧结陶瓷，因为它 难以像金属和塑料那样使熔化的熔液难以像金属和塑料那样使熔化的熔液 流入模型，靠本身的塑性变形性质而流入模型，靠本身的塑性变形性质而 用热压铸成形法制成制品，所以采用用热压铸成形法制成制品，所以采用 粉体成形，然后进行烧结的方法来生粉体成形，然后进行烧结的方法来生 产。产。 陶瓷保温杯陶瓷保温杯 陶

13、瓷材料陶瓷材料 28 纳米材料就是在微观尺寸上为纳米级的材料。 纳米材料纳米材料 在原始材料中加入纳米材料，可以大大拓展性能。在原始材料中加入纳米材料，可以大大拓展性能。 纳米塑料纳米金属纳米布料 29 绿色材料选择原则绿色材料选择原则 减少材料减少材料使使 用量用量 选用可回收选用可回收 或再生材料或再生材料 选用能自然选用能自然 降解的材料降解的材料 选用无毒选用无毒、 无害无害材料材料 降低能耗降低能耗 环境负荷环境负荷 最小最小 30 减少材料使用量减少材料使用量 一架波音一架波音747747客机机身外壳大部分油漆都刮掉并磨成银光色，只保客机机身外壳大部分油漆都刮掉并磨成银光色，只保

14、留飞机头部和尾部航空公司的留飞机头部和尾部航空公司的LOGOLOGO，可以让飞机减轻约，可以让飞机减轻约200200公斤，公斤， 每年大概能节省燃油费用在每年大概能节省燃油费用在150150万元左右。万元左右。 31 减少材料使用量减少材料使用量 登机前如厕：每年节省登机前如厕：每年节省47004700万元。万元。 南航为节省飞行成本，倡南航为节省飞行成本，倡 导乘客在登机前如厕。导乘客在登机前如厕。 32 减少材料使用量减少材料使用量 减少零件数量减少零件数量-零件合并示例零件合并示例 小型化小型化 減量減量 補強設計補強設計 包裝材減量設計包裝材減量設計 33 www.themegallw

15、ww.themegall 用空心黏土砖逐步替代实心黏土砖。用空心黏土砖逐步替代实心黏土砖。 减少材料使用量减少材料使用量 34 采用轻量化的材料采用轻量化的材料 材料轻量化是指在满足机械性能要求的前提 下，将材料重量减轻。一般通过采用轻量化的金 属和非金属材料实现。 35 36 汽车轻量化汽车轻量化 世界铝业协会的报告指出：汽车自重每减 少10，燃油消耗可降低68。 37 采用轻型材料(如镁、铝、塑料和复合材料等) 替换车身骨架及内、外壁板原有的钢材是汽车轻 量化的发展趋势。 汽车轻量化汽车轻量化 38 轻质材料发动机轻质材料发动机 采用铝合金或者镁合金降低发动机质量。采用铝合金或者镁合金降低

16、发动机质量。 2008年2月22日，我国 第一款自主研发的全铝制轻 量化V12发动机在中国第一 汽车集团公司成功点火。 39 轻质材料变速器壳体轻质材料变速器壳体 镁铝变速器壳体镁铝变速器壳体 40 奥迪A8 铝合金框架支撑着全铝合金车身 ，车身结构由挤压的铝部件及压铸件组成。 全铝车身设计全铝车身设计 41 碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚 度，可使汽车车身、底盘减轻重量4060。 塑料在汽车上的应用塑料在汽车上的应用 42 法国跑车布加迪：法国跑车布加迪：整个车身采用了碳纤维材质打 造，而底盘则由蜂窝式结构的铝合金制成，底盘量 仅为70kg，车重仅有1330kg。 塑料在汽车上的

17、应用塑料在汽车上的应用 43 碳纤维还因为其环保、耐磨的特点而应用在刹 车片上，具有非常优秀的制动稳定性和热稳定性。 44 根据相容性选择复合材料根据相容性选择复合材料 PE PVCPSPCPPPA POM SANABS PE PVC PS PCO PPo PAO POM 注：注：表示相容性好，表示相容性好， O表示相容性一般，表示相容性一般， 表示相容性差。表示相容性差。 45 卡扣连接示意图卡扣连接示意图 46 这款可口可乐罐，取消了可乐罐表面的有这款可口可乐罐，取消了可乐罐表面的有 害涂漆，而是把其标志设计成冲压凸起，害涂漆，而是把其标志设计成冲压凸起， 视觉效果同样震撼。视觉效果同样震

18、撼。 选用无毒、无污染材料选用无毒、无污染材料 47 索尼公司所销售的光存储产品，在整个的生产制造过程中索尼公司所销售的光存储产品，在整个的生产制造过程中 ，全程采用无铅焊接材料，限制使用普通电子产品中含有，全程采用无铅焊接材料，限制使用普通电子产品中含有 的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯及多溴联苯醚等六项有的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯及多溴联苯醚等六项有 害物质。害物质。 48 LEDLED 49 一支普通的一支普通的水银式水银式玻璃体温计含有汞约玻璃体温计含有汞约1 1 克。由于所用容器的材质多为玻璃，若发生克。由于所用容器的材质多为玻璃，若发生 破碎就容易导致汞泄露。破碎就容易导致汞泄露

19、。 50 红外线式体温计，不含汞，可以非接触测量红外线式体温计，不含汞，可以非接触测量 耳温和额温。耳温和额温。 51 含水银的用品打含水银的用品打 破了该怎么办？破了该怎么办？ 52 19721972年日本报纸上刊载了用铅晶质玻璃瓶装威士年日本报纸上刊载了用铅晶质玻璃瓶装威士 忌酒忌酒, ,保存保存5 5年后年后, ,从酒中检测了从酒中检测了0.050.051.21.21010-6 -6的铅。 的铅。 基础玻璃成分无毒，但可溶出有害物质，当用这基础玻璃成分无毒，但可溶出有害物质，当用这 类玻璃容器盛装食品时，溶出的铅、砷等有害元素将类玻璃容器盛装食品时，溶出的铅、砷等有害元素将 随食品进入人

20、体。随食品进入人体。 53 为了避免或减少玻璃容器中有害物质的溶出，首为了避免或减少玻璃容器中有害物质的溶出，首 先必须优化玻璃的化学成分。先必须优化玻璃的化学成分。 * * 在铅玻璃中加入一定数量的在铅玻璃中加入一定数量的AlAl2 2O O3 3并用并用NaNa2 2O O代替代替K K2 2O O可减可减 少铅的溶出量少铅的溶出量, ,或者用或者用BaOBaO、ZnOZnO、TiOTiO2 2代替代替PbOPbO制晶质玻璃。制晶质玻璃。 * * 氧化砷在玻璃的制造中用作澄清剂，但其毒性较大。用氧化砷在玻璃的制造中用作澄清剂，但其毒性较大。用 砷酸钠代替氧化砷砷酸钠代替氧化砷, ,可使毒性

21、减至可使毒性减至1/601/60。 * * 以无毒的二氧化铈和焦锑酸钠代替氧化砷。目前国内的以无毒的二氧化铈和焦锑酸钠代替氧化砷。目前国内的 复合澄清剂为锑、砷、铈的氧化物配合而成，毒性较小。复合澄清剂为锑、砷、铈的氧化物配合而成，毒性较小。 54 无氟空调无氟空调/ /冰箱冰箱 何为“无氟”？ 55 “无氟无氟”实际上是不含实际上是不含“氯氯”元素元素 氟利昂（氟氯烃）中所含的氯元素破坏臭氧层，而不是 氟元素。如市场上普遍采用的R22制冷剂。 “R410a”制冷剂不含“氯”元素，不会破坏大气臭氧 层，被称为无氟新冷媒，里面也有氟元素。 56 无氟空调贵两三成；无氟空调贵两三成； 充氟价格贵四

22、倍；充氟价格贵四倍； R410AR410A温室效应指数较高；温室效应指数较高； “无氟无氟”推广障碍推广障碍 57 选用易降解材料选用易降解材料 韩国的环保牙签韩国的环保牙签以番薯、绿豆粉和玉米粉等可食以番薯、绿豆粉和玉米粉等可食 用的原料制成。用的原料制成。 节约了大量木材，用后还可吃掉，不浪费粮食。节约了大量木材，用后还可吃掉，不浪费粮食。 58 日本日本PanasonicPanasonic用竹纤维来作用竹纤维来作HiFiHiFi扬声器的震动板，它扬声器的震动板，它 同样可以保证提供高质量的音效。同样可以保证提供高质量的音效。 竹纤维扬声器竹纤维扬声器 59 竹子是地球上最坚韧的绿色环保材料，比竹子是地球上最坚韧的绿色环保材料，比 钢铁还不