无害或低害原料替代 工艺优化内部处理有害物 排放前转化
有毒有害物 质零排放
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
1. 用无害材料替代有害材料
• 氯碱行业用无（低）汞触媒替代汞触媒 • 无氰电镀 • 铅替代技术（蓄电池、印刷模子、无铅涂
料、油漆） •…
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2. 用环境友好的生产工艺代替污染较重 的生产工艺
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6.2.3 清洁生产的内容
清洁生产
清洁能源 清洁资源 清洁工艺 清洁设备 清洁产品 清洁服务 清洁管理 清洁审计
经济效益 环境效益 社会效益
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（一）清洁的能源
1、最少的能量消耗；常规能源的清洁利用， 如采用洁净煤技术，逐步提高液体燃料、天然气的 使用比例；
6.1.2 污染控制技术
资源 能源
生产
废物处理
产品 无害废物
• 对向环境排放的污染物，在排放到环境以 前进行处理的工艺过程和技术。
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6.1.2 污染控制技术
• 分离处理，减少有害物排放 • 无害化转化处理 • 有害物收集储存处理
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• 避害技术 • 污染控制技术 • 再循环利用技术 • 补救修复技术
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6.1.1 避害技术
• 通过改变生产方式、技术更新和工艺置换来减 少有害物的产生，改善环境，减少污染。
苯类 二氯甲烷 四氯乙烷 四氯化碳
甲苯类 二甲苯类 三氯乙烷 三氯乙烯
氯仿 甲基酮类 镍及其化合物 氰及其化合物
材
生态设计，绿色材料、环境降
料
解材料、环境协调材料、环境
产
工程材料
原料
业
工艺
资源、材料流、F-4、F-10
污染控制、治理和修复，清洁生产， 再利用，再循环
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6.1 降低材料环境负担性的技术
细节性的具体措施
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6.1 降低材料环境负担性的技术
• 饲料、肥料：还田 • 基料：食用菌养殖 • 原材料：造纸
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6.1.4 补救修复技术
广义上包括对由于过去污染物排放的积累造成的环境污染 的补救和修复，和由于正在进行的生产过程对环境造成的 污染的补救修复处理
资源 能源
生产
产品 补救修复 无害
废弃物
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典型的再循环工艺原理
催化剂循环利用 废气排放
原料 反应
蒸馏
产品
催化剂再生
废热 回收利用
副产品
处理
失效催化剂 废弃物
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案例 秸秆利用
• 燃料：
一、空气氧化气化法，气化炉中不完全燃烧，CO为主的低热值可燃气 二、干馏热解法，热解炉中进行隔绝空气干馏，获得以CH4、H2为主 的中热值可燃气，同时获得人造木炭和木焦油等工业产品 三、气化发电法，气化获得可燃气，再通过燃气发电机发电。
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社会化大生产理论
马克思主义认为，用最少的劳动消耗， 生产出最多的满足社会需要的产品，是社会 主义建设的最高准则。马克思曾预言：机器 的改良，使那些在原有形式上本来不能利用 的物质获得一种在新的生产中可以利用的形 式，科学的进步，特别是化学的进步，发现 了那些废物的有用性。当今社会化大生产和 科学进步，为清洁生产提供了必要的条件。
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（三）清洁生产可Biblioteka 避免和减少末 端治理的不彻底而造成的二次污染。
因为清洁生产采用了大量的源头削 减措施，既可减少含有毒成分原料 的使用量，又可提高原材料的转化 率，减少物料流失和污染物的产生 量及排放量，因此而减少二次污染 的机会。
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（二）通过循环或重复利用，提高资 源效率
清洁生产可以最大限度地利用资源和能源，通 过循环或重复利用，使原材料最大限度地转化 为产品，把污染消灭在生产过程之中。通过改 进设备或改变燃烧方式，进一步提高能源的利 用率，既可减少污染物的产生量与排放量，又 可节约资源与能源，用较少的投入获得较大的 收益，具有显著的经济效益。
（1）通过资源的综合利用、短缺 资源的代用、二次能源的利用，以及 各种节能、降耗、节水措施，合理利 用自然资源，减缓资源的耗竭。
（2）减少废料与污染物的生成和 排放，促进工业产品的生成、消费过 程与环境相容，降低整个工业活动对 人类和环境的风险。
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6.2.2 清洁生产的理论基础
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清洁生产的意义
实践证明，沿用以大量消耗资源和粗放 经营为特征的传统模式，经济发展正愈来愈 深地陷入资源短缺和环境污染的两大困境： 一是传统的发展模式不仅造成了环境的极大 破坏，而且浪费了大量的资源，加速了自然 资源的耗竭，使发展难以持久；二是以末端 治理为主的工业污染控制政策忽视了全过程 污染控制，不能从根本上消除污染。而清洁 生产恰能较好地解决这两方面的问题，具有 以下显著优点。
6.1.4 补救修复技术
• 核工业：废物 缩减 固化 深埋 分离 转化
环境净化材料 环境修复材料
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6.2 清洁生产技术
提高资源效率，减少环境污染的工业模式 环保可持续发展概念 整体预防和组织管理的环境策略
有效避免排放废物带来的环境风险和处理处置费用 提高资源效率，降低产品成本
（四）清洁生产可最大限度地替代有毒 的产品、有毒的原材料和能源，替代排污量 大的工艺和设备，改进操作技术和管理方式， 从而改善工人的劳动条件和工作环境，提高 工人的劳动积极性和工作效率。
（五）清洁生产可改善工业企业与环境 管理部门间的关系，解决环境与经济相割裂 的矛盾。
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• 不产生有害物质（中间排放）的工艺 • 将有害物质无害化并回收利用的工艺
资源 能源
有污染的工艺
产品 无害废物
环境友好工艺
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• 苯胺生产
铁粉还原硝基苯
氢气催化还原 流态化技术
铁泥废渣废水 含大量硝基苯和氨基苯
大大减少了有害物排放
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清洁生产最好地体现了资源利用最大化，废物产 生最小化，环境污染无害化。
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最优化理论
清洁生产实际上是求解满足生产特 定条件下使其物料消耗最少，而使产品 产出率最高的问题。此问题的理论基础 是数学的最优化理论。很多情况下，废 物最小量化可表示为目标函数，而清洁 生产则是求它在约束条件下的最优解。
系统性 把污染物消除在它产生之前
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1994年的“中国21世纪议程”，将清洁生产列 为“重点项目”之一
• 定义、意义、目标 • 清洁生产的理论基础 • 清洁生产的主要内容 • 清洁生产的实现途径 • 清洁生产实践
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6.2.1 清洁生产定义、意义、目标
资源 能源
零部件
产品
材料
废弃
无害废物
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1 资源再生回收利用
矿石资源消耗 “第二矿业” 能否保持原有使用性能？
循环生产 改性使用（如汽车保险杠回收再生） 降级使用（汽车钢材做建筑钢材使用） 固废 建筑材料（尾矿、钢渣、灰渣）前景好 有机废料 化学助剂（塑料用作还原剂等） 回收处理成本与技术支持
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（一）节能、降耗、降低成本， 增加竞争力
一方面用节能、降耗、减污和降低生产成本， 改善产品质量，提高企业的经济效益，增强企 业的市场竞争力。 另一方面，可大大减少末端治理的污染负荷， 节省大量环保投入（一次性投资和设施运行 费），提高企业防治污染的积极性和自觉性。
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2 能源回收利用：节能&减排
• 可回收能源
工业部门 钢铁
电力 化学 石油
可用能源 高炉焦炉煤气 高炉余压余热 冷却水余热 碳黑厂尾气 油田伴生气
用途 发电、供暖 发电、供暖 养鱼、塑料大棚、供暖 发电、供暖 发电、供暖
垃圾、秸秆、etc.
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
环境材料学第6章材料的 环境友好加工及制备
2020/11/23
环境材料学第6章材料的环境友好加 工及制备
6.1 降低材料环境负担性的技术 6.2 清洁生产技术
目标：提高资源能源效率，减少污染排放， 实现可持续发展
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可持续发展的工艺范畴
可持续发展
评价
产品
LCA、指标、标准、数据库
定义（1996年联合国环境署） ：清洁生产 是指将整体预防的环境战略持续应用于生产 过程、产品和服务中，以期增加生态效率并 减少对人类和环境的风险。
对生产，节约原材料，淘汰有毒原材料， 减降所有废物的数量和毒性。
对于产品，旨在减少从原材料的提炼到产 品的最终处置的全生命周期的不利影响。
对服务，将环境因素纳入设计和所提供的
• 废物与资源转化理论 • 生产过程最优化理论 • 社会化大生产理论
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