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第1章 绪论 1

1.1 环境材料的涵义 1

1.1.1 环境材料的提出 1

1.1.2 环境材料的涵义 2

1.2 环境材料的研究背景 2

1.2.1 材料的地位 2

1.2.2 环境对材料的作用 3

1.2.3 材料对环境的影响 4

1.2.4 环境材料与环境保护 8

1.3 环境材料学的研究内容与任务 9

1.3.1 环境材料学的定义 9

1.3.2 环境材料学的研究内容和研究方法 9

1.3.3 环境材料学的任务 10

1.4 环境材料学的发展概况 10

思考题 11

参考文献 12

第2章 材料科学基本知识 13

2.1 材料的分类和组成 14

2.1.1 材料的分类 14

2.1.2 材料的要素 15

2.1.3 材料的组成 16

2.2 材料的结构 22

2.2.1 晶体 22

2.2.2 非晶体、准晶与液晶 27

2.2.3 材料的表面与界面 29

2.3 材料的性能 31

2.3.1 力学性能 32

2.3.2 热学性能 33

2.3.3 电学性能 35

2.3.4 光性能 35

2.3.5 磁性能 36

2.4 材料制备基础 37

2.4.1 材料的合成与加工 37

2.4.2 基于液相-固相转变的材料制备 37

2.4.3 基于固相-固相转变的材料制备 39

2.4.4 基于气相-固相转变的材料制备 40

思考题 41

参考文献 41

第3章 材料的环境协调性评价 42

3.1 LCA方法的起源与进展研究 42

3.1.1 LCA的起源与发展 42

3.1.2 LCA的定义 43

3.1.3 LCA在国外的研究进展 44

3.1.4 LCA在国内的研究进展 46

3.2 材料的环境协调性评价方法 47

3.2.1 常见的环境指标及其表达方法 47

3.2.2 环境材料与材料生命周期评价 49

3.2.3 材料的环境协调性评价的特点 49

3.3 材料的环境协调性评价过程 50

3.3.1 确定目标范围 50

3.3.2 清查分析 51

3.3.3 环境影响评价 52

3.3.4 评价结果解释 53

思考题 54

参考文献 54

第4章 材料的生态设计与理论 55

4.1 生态设计 55

4.1.1 可持续发展原理 55

4.1.2 材料设计 57

4.1.3 生态设计 58

4.1.4 产品和材料的生态设计 60

4.2 材料流理论和材料生产的资源效率 63

4.2.1 材料流理论 63

4.2.2 材料生产的资源效率 65

4.2.3 资源的综合利用 66

4.3 材料生态设计的基本原则和战略 68

4.3.1 生态设计的基本原则 68

4.3.2 生态设计的战略 69

4.4 生态设计的方法 70

4.4.1 LCA 70

4.4.2 检查清单法与矩阵法 74

4.4.3 MIPS最小化法 75

4.4.4 回顾法与宏观法 77

4.5 生态设计发展的4阶段模型 79

思考题 80

参考文献 80

第5章 材料的环境友好加工及制备 82

5.1 材料的环境友好加工及制备工艺 82

5.1.1 再循环利用技术 82

5.1.2 避害技术 85

5.1.3 控制技术 86

5.1.4 补救修补技术 88

5.2 清洁生产工艺和技术 90

5.2.1 清洁生产的概念和理论基础 90

5.2.2 清洁生产的内容 94

5.2.3 实现清洁生产的主要途径 96

5.2.4 清洁生产的评价 99

思考题 103

参考文献 103

第6章 环境治理功能材料与技术 104

6.1 环境净化材料 104

6.1.1 大气污染治理材料与技术 104

6.1.2 水体污染治理材料与技术 107

6.1.3 其他污染控制材料与技术 113

6.2 环境修复材料与技术 114

6.2.1 固体废物的处理与资源化 114

6.2.2 重金属污染的防治 116

6.2.3 固沙材料及沙漠治理技术 118

6.3 环境替代材料 120

6.3.1 氯氟烃化合物替代材料 120

6.3.2 无磷洗涤剂的开发 121

6.3.3 石棉替代材料 123

思考题 125

参考文献 125

第7章 环境生物材料 127

7.1 环境生物材料简介 127

7.2 生物填料的分类及特点 129

7.2.1 定型固定式填料 129

7.2.2 悬挂式填料 130

7.2.3 悬浮式填料 131

7.3 生物滤料概述 132

7.4 水处理生物材料选择的基本原则 134

7.4.1 足够的机械强度 134

7.4.2 优越的物理性状 135

7.4.3 优良的稳定性 135

7.4.4 良好的表面带电特性及亲疏水性 135

7.4.5 无毒性或抑制性 136

7.5 水处理生物材料 136

7.5.1 生物活性炭 136

7.5.2 生物陶粒 140

7.5.3 新型生物填料——菌丝球 142

7.6 生物絮凝剂 147

7.6.1 生物絮凝剂的起源及发展趋势 147

7.6.2 生物絮凝剂的特点和分类 148

7.6.3 生物絮凝剂的絮凝机理 150

7.6.4 生物絮凝剂的生产过程 150

思考题 151

参考文献 151

第8章 金属类环境材料 153

8.1 金属材料与生态环境 153

8.1.1 金属与资源 153

8.1.2 金属与能源 159

8.1.3 金属与生态环境破坏 159

8.2 金属材料的生态环境化 162

8.2.1 添加无毒无害元素 162

8.2.2 合金元素的选择 164

8.2.3 新钢种的开发 165

8.3 再生金属资源利用 165

8.3.1 废钢 166

8.3.2 再生铝 168

8.3.3 再生铜 169

8.3.4 再生铅 172

8.3.5 再生锌 173

思考题 174

参考文献 174

第9章 无机非金属类环境材料 175

9.1 无机非金属材料的分类及特点 175

9.1.1 分类 175

9.1.2 特点 176

9.2 无机非金属材料的生态环境化 176

9.2.1 传统无机非金属材料面临的生态环境问题 176

9.2.2 无机非金属材料的生态环境化 178

9.3 生态建材 181

9.3.1 建材与环境 181

9.3.2 生态水泥和生态混凝土 183

9.3.3 净化和修复装饰装修材料 187

9.4 新型陶瓷 190

9.4.1 陶瓷与环境 190

9.4.2 新型陶瓷生态材料 190

思考题 193

参考文献 193

第10章 高分子环境材料 194

10.1 高分子材料的环境问题 194

10.1.1 生产过程带来的环境问题 194

10.1.2 使用过程带来的环境问题 195

10.1.3 废弃后带来的环境问题 195

10.2 高分子材料的环境协调化技术 195

10.2.1 源治理是实现高分子材料与环境协调发展的根本 195

10.2.2 高分子环境材料的发展方向 197

10.3 废旧高分子材料的再生循环技术 198

10.3.1 废旧高分子材料的组成及分类 198

10.3.2 废旧高分子材料的回收再循环技术 199

10.3.3 无回收再利用价值的废旧高分子材料的处置技术 201

10.4 可降解高分子材料 202

10.4.1 光降解高分子材料 203

10.4.2 生物降解高分子材料 204

10.4.3 光-生物双降解高分子材料 207

10.4.4 可降解高分子材料的应用与发展前景 208

10.5 长寿命高分子材料 209

10.5.1 建筑用高分子材料 209

10.5.2 农用高分子材料 211

思考题 211

参考文献 212

第11章 复合材料的生态环境化 213

11.1 复合材料及其分类和品种 213

11.1.1 复合材料的发展与特点 213

11.1.2 复合材料的分类和品种 214

11.2 复合材料与环境 215

11.2.1 复合材料对资源、能源和环境的贡献 215

11.2.2 复合材料对环境的影响和当前存在的问题 216

11.2.3 复合材料与环境协调的措施 217

11.3 复合材料的生态设计 217

11.4 复合材料的循环再生 218

11.4.1 复合材料的回收 218

11.4.2 复合材料的再生 221

11.5 具有环境意识的复合材料 222

11.5.1 可降解复合材料 222

11.5.2 废物复合材料 223

11.5.3 液晶聚合物复合材料 223

11.5.4 分子智能型复合材料 223

11.5.5 梯度功能材料 224

思考题 225

参考文献 225