《生態(tài)環(huán)境功能材料》共分13章,主要分為如下四部分:第一部分為第1章緒論,主要介紹了生態(tài)環(huán)境功能材料學科的興起、內涵、研究內容、研究方法、研究主要進展和發(fā)展趨勢。第二部分為第2章材料的環(huán)境負荷評價與生態(tài)設計,主要介紹材料的環(huán)境負荷評價、材料的生態(tài)化改造、材料的生態(tài)設計、典型材料的碳達峰與碳中和路徑。第三部分包含第3~7章,主要介紹典型非金屬礦物生態(tài)環(huán)境功能材料。第四部分包含第8~13章,主要介紹低品位非金屬礦和典型固廢生態(tài)環(huán)境功能材料。
本書可作為高等院校無機非金屬材料工程、功能材料、資源循環(huán)科學與工程、礦物材料、礦物加工等專業(yè)以及戰(zhàn)略性新興產業(yè)其它相關專業(yè)的本科生和研究生教材,也可為相關專業(yè)工程技術人員提供參考。
梁金生,男,工學博士,研究員,博士生導師,河北工業(yè)大學材料學院副院長。1964年11月生,河北遵化人。1987年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學金屬材料科學與工程系金屬材料及熱處理專業(yè),獲工學學士學位;1990年在河北工學院材料研究中心半導體材料專業(yè)獲工學碩士學位,留校從事教學與科研工作;1999年在中國建筑材料科學研究院無機非金屬材料專業(yè)獲工學博士學位。2005年01月獲國家技術發(fā)明二等獎1項(排名第*二)、2000~2005年獲省部級科技進步獎二等獎4項(1項排名第*一、3項排名第*二)。2001~2006年主持開發(fā)成功5個系列新技術、新成果,2004年04月主持完成“十五”國家八六三計劃課題1項(排名第*一);申報發(fā)明專利26項,已經授權11項。
第1章緒論
1.1生態(tài)環(huán)境功能材料學科的興起與發(fā)展 1
1.1.1生態(tài)環(huán)境功能材料學科的興起 1
1.1.2生態(tài)環(huán)境功能材料的分類 2
1.2生態(tài)環(huán)境功能材料的主要研究內容 3
1.2.1材料的環(huán)境負荷評價與生態(tài)設計 3
1.2.2非金屬礦資源生態(tài)環(huán)境功能材料 3
1.2.3海洋貝殼資源生態(tài)環(huán)境功能材料 5
1.2.4生物質資源生態(tài)環(huán)境功能材料 5
1.2.5尾礦資源生態(tài)環(huán)境功能材料 5
1.2.6新能源退役設施及催化劑資源化應用 6
1.3生態(tài)環(huán)境功能材料學科的發(fā)展方向 6
1.3.1大宗礦物材料、尾礦等天然資源的高效平衡利用模式創(chuàng)新 6
1.3.2生態(tài)環(huán)境功能材料的高端化應用 6
1.3.3人居環(huán)境健康舒適系列生態(tài)環(huán)境功能材料 6
1.3.4現代農牧業(yè)種養(yǎng)循環(huán)一體化系列生態(tài)環(huán)境功能材料 7
1.3.5生態(tài)環(huán)境功能材料學科人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新 7
1.4擴展閱讀 7
思考題 8
參考文獻 8
第2章材料的環(huán)境負荷評價與生態(tài)設計
2.1材料的環(huán)境負荷評價 9
2.1.1環(huán)境負荷評價的概念與技術框架 9
2.1.2材料環(huán)境負荷評價的基本概念 12
2.1.3材料環(huán)境負荷評價的要素和方法 12
2.1.4材料環(huán)境負荷評價研究的重要意義 12
2.1.5材料環(huán)境負荷評價實例及分析 13
2.2材料的生態(tài)化改造 13
2.2.1材料生態(tài)化改造的基本概念 13
2.2.2材料生態(tài)化改造的基本方法 14
2.3材料的生態(tài)設計 14
2.3.1材料生態(tài)設計的基本概念 14
2.3.2生態(tài)設計與LCA 15
2.3.3材料生態(tài)設計和產品生態(tài)設計 16
2.3.4生態(tài)設計方法與過程 17
2.3.5生態(tài)設計數據庫和知識庫 19
2.4典型材料的碳達峰、碳中和路徑 19
2.4.1碳達峰、碳中和基本概念 19
2.4.2鋼鐵行業(yè)碳達峰、碳中和路徑 20
2.4.3煤炭行業(yè)碳達峰、碳中和路徑 20
2.4.4水泥行業(yè)碳達峰、碳中和路徑 21
2.5擴展閱讀 21
思考題 22
參考文獻 22
第3章電氣石礦物生態(tài)環(huán)境功能材料
3.1電氣石礦物的資源稟賦特征 24
3.1.1國外電氣石資源主要分布 24
3.1.2中國電氣石資源主要分布 25
3.2電氣石礦物的結構與性能 27
3.2.1電氣石礦物材料的成分與結構 27
3.2.2電氣石的特異性能 29
3.3電氣石礦物的深加工與性能調控 31
3.3.1電氣石的提純 31
3.3.2電氣石的細化 33
3.3.3電氣石的稀土強化 35
3.4電氣石礦物材料在環(huán)境領域的應用 35
3.4.1工業(yè)低溫脫硝 35
3.4.2室內空氣凈化 36
3.4.3工業(yè)廢水凈化 37
3.4.4污染土壤修復 37
3.4.5其他 38
3.5擴展閱讀 38
思考題 39
參考文獻 40
第4章海泡石礦物生態(tài)環(huán)境功能材料
4.1海泡石礦物的資源稟賦特征 41
4.1.1國外海泡石資源主要分布 42
4.1.2中國海泡石資源主要分布 42
4.1.3海泡石黏土礦產的成礦地質特征 43
4.2海泡石礦物的結構與性能 45
4.2.1海泡石礦物材料的成分與結構 45
4.2.2海泡石的主要性能 48
4.3海泡石礦物的深加工與性能調控 49
4.3.1海泡石除雜方法 49
4.3.2海泡石解束方法 49
4.3.3海泡石礦物的深加工 50
4.4海泡石礦物材料在環(huán)境領域的應用 53
4.4.1室內空氣凈化 54
4.4.2污水重金屬吸附 54
4.4.3溫室氣體CO2吸附 54
4.4.4有機污染物的降解 55
4.5擴展閱讀 55
思考題 57
參考文獻 57
第5章蒙脫石礦物生態(tài)環(huán)境功能材料
5.1蒙脫石礦物的資源稟賦特征 59
5.1.1國外蒙脫石礦物資源主要分布 59
5.1.2中國蒙脫石礦物資源主要分布 60
5.2蒙脫石礦物的結構與性能 62
5.2.1蒙脫石礦物的晶體結構與分類 62
5.2.2蒙脫石礦物的物理化學性質 64
5.3蒙脫石礦物的深加工與性能調控 68
5.3.1蒙脫石礦物的鈉化改型 68
5.3.2蒙脫石礦物的提純加工 69
5.3.3蒙脫石礦物酸活化改性 70
5.3.4蒙脫石礦物有機插層改性 72
5.3.5蒙脫石礦物的凝膠性能調節(jié) 73
5.3.6蒙脫石礦物交聯改性 74
5.4蒙脫石礦物材料在環(huán)境領域的應用 75
5.4.1工業(yè)廢水處理 75
5.4.2工程防滲 76
5.4.3防風固沙 77
5.4.4氣體污染治理 77
5.4.5放射性廢物處理 78
5.4.6土壤修復 78
5.4.7其他 79
5.5擴展閱讀 80
思考題 82
參考文獻 82
第6章硅藻土礦物生態(tài)環(huán)境功能材料
6.1硅藻土礦物的資源稟賦特征 85
6.1.1硅藻土礦物組成 85
6.1.2硅藻土的形態(tài) 86
6.1.3硅藻土資源與礦物成因 88
6.2硅藻土礦物的結構與性能 89
6.2.1硅藻土礦物的結構 89
6.2.2硅藻土的物理與化學性能 92
6.3硅藻土礦物的深加工與性能調控 93
6.3.1氧化錳修飾硅藻土 94
6.3.2介孔硅酸鎂修飾硅藻土 95
6.3.3納米零價鐵(nZVI)修飾硅藻土 96
6.3.4鐵酸鋅(ZnFe2O4)修飾硅藻土 98
6.3.5硅藻土表面的有機改性 100
6.3.6硅藻土合成沸石 102
6.4硅藻土礦物材料在環(huán)境領域的應用 103
6.4.1重金屬離子的吸附、轉化與固定 103
6.4.2高化學需氧量(COD)污水預處理 104
6.4.3抗倒伏硅肥與土壤調理 105
6.4.4礦體斷面植被復墾 105
6.4.5沙塵化治理 106
6.5擴展閱讀 107
思考題 108
參考文獻 108
第7章石墨礦物生態(tài)環(huán)境功能材料
7.1石墨的資源稟賦特征 110
7.1.1石墨的成分和主要類型 110
7.1.2石墨礦石特點 112
7.1.3石墨資源研究現狀 113
7.2石墨的結構與性能 113
7.2.1石墨的晶體結構特點 113
7.2.2石墨的性能 115
7.3石墨的深加工與性能調控 116
7.3.1石墨的深加工 117
7.3.2石墨的納米結構組裝 117
7.4石墨材料在環(huán)境領域的應用 121
7.4.1石油廢水治理 121
7.4.2飲用水處理 123
7.4.3電磁污染治理 123
7.5擴展閱讀 123
思考題 125
參考文獻 125
第8章低品位非金屬礦生態(tài)環(huán)境功能材料
8.1低品位非金屬礦的資源稟賦特征 127
8.1.1凹凸棒石黏土 128
8.1.2煤矸石 130
8.2低品位非金屬礦的性能調控 131
8.2.1低品位非金屬礦物提純 131
8.2.2低品位非金屬礦物酸活化 132
8.2.3低品位非金屬礦物堿活化 133
8.2.4低品位非金屬礦物熱活化 133
8.2.5低品位非金屬礦物增白 134
8.2.6礦物轉化合成沸石 134
8.2.7礦物結構重組合成新材料 135
8.3低品位非金屬礦功能材料在生態(tài)環(huán)境領域的應用 135
8.3.1在大氣污染治理中的應用 136
8.3.2在水污染防治中的應用 137
8.3.3在土壤污染防治中的應用 139
8.4低品位非金屬礦功能材料在生命健康領域的應用 141
8.4.1在抗菌材料中的應用 141
8.4.2在藥物制劑和藥物輸送系統(tǒng)中的應用 141
8.5低品位非金屬礦功能材料在生態(tài)建材領域的應用 142
8.5.1在生態(tài)水泥生產中的應用 142
8.5.2在地質聚合物合成方面的應用 142
8.5.3在環(huán)境友好陶瓷方面的應用 142
8.6低品位非金屬礦開發(fā)利用現狀與趨勢 143
8.7擴展閱讀 143
思考題 144
參考文獻 145
第9章海洋貝殼生態(tài)環(huán)境功能材料
9.1海洋貝殼的資源稟賦特征 147
9.2海洋貝殼的成分及微觀結構 148
9.3海洋貝殼的深加工與性能調控 150
9.3.1高溫熱分解 150
9.3.2高溫結構演變 150
9.4貝殼砂制備易潔抗菌功能陶瓷 152
9.4.1易潔抗菌功能貝瓷坯體 152
9.4.2易潔抗菌功能貝瓷釉料 153
9.4.3易潔抗菌功能海洋貝瓷的制備 154
9.4.4易潔抗菌功能貝瓷的結構和性能 155
9.4.5易潔抗菌功能貝瓷易潔性能評價方法與標準化 156
9.5海洋貝殼在綠色建材中的應用 158
9.5.1貝殼作為建材的應用歷史 158
9.5.2生物質碳酸鈣的制備 159
9.5.3貝殼生物質碳酸鈣或氧化鈣制備建筑涂料 161
9.5.4其他 161
9.6擴展閱讀 162
思考題 163
參考文獻 163
第10章生物炭生態(tài)環(huán)境功能材料
10.1生物炭的資源稟賦特征 164
10.2生物炭的結構與性能 165
10.2.1生物炭的生產工藝 165
10.2.2生物炭的物理性質 168
10.2.3生物炭的化學性質 169
10.3生物炭的深加工與性能調控 170
10.3.1物理方法 170
10.3.2化學方法 171
10.3.3生物方法 172
10.4生物炭在環(huán)境領域的應用 173
10.4.1土壤修復 173
10.4.2溫室氣體吸收 174
10.4.3工業(yè)廢水重金屬去除 174
10.4.4有機化合物去除 176
10.4.5消毒抑菌 176
10.5擴展閱讀 177
思考題 178
參考文獻 178
第11章鐵尾礦生態(tài)環(huán)境功能材料
11.1鐵尾礦礦物的資源稟賦特征 180
11.2鐵尾礦礦物的組成與結構 182
11.2.1鐵尾礦的成分組成 182
11.2.2鐵尾礦的微觀結構 183
11.3鐵尾礦礦物的深加工與性能調控 185
11.3.1熱處理 185
11.3.2酸處理 185
11.3.3堿處理 185
11.3.4堿-熱聯合處理 185
11.3.5堿-熱-酸聯合處理 186
11.3.6機械力活化處理 186
11.4鐵尾礦礦物材料在環(huán)境領域的應用 186
11.4.1水處理 187
11.4.2廢氣處理 187
11.4.3土壤修復和改良 188
11.4.4其他 189
11.5擴展閱讀 190
思考題 191
參考文獻 191
第12章鋰輝石尾礦生態(tài)環(huán)境功能材料
12.1鋰輝石尾礦的資源稟賦特征 193
12.1.1鋰輝石及其尾礦資源 193
12.1.2鋰輝石尾礦資源應用前景 195
12.2鋰輝石尾礦的結構與性能 195
12.2.1鋰輝石尾礦的化學組成 196
12.2.2鋰輝石尾礦的物相組成 196
12.2.3鋰輝石尾礦的形貌和結構特征 197
12.3鋰輝石尾礦的深加工和性能調控 199
12.3.1鋰輝石尾礦浮選云母 199
12.3.2鋰輝石尾礦浮選鋰輝石 200
12.3.3鋰輝石尾礦浮選分離石英和長石 200
12.4鋰輝石尾礦材料在環(huán)境領域的應用 201
12.4.1鋰輝石尾礦生產水泥 201
12.4.2鋰輝石尾礦生產混凝土 202
12.4.3鋰輝石尾礦合成地質聚合物 202
12.4.4鋰輝石尾礦生產陶瓷 203
12.4.5鋰渣合成分子篩 203
12.4.6其他 204
12.5擴展閱讀 204
思考題 205
參考文獻 205
第13章新能源退役設施及催化劑資源化應用
13.1退役鋰動力電池材料 207
13.1.1鋰動力電池回收利用背景 207
13.1.2三元材料鋰動力電池的回收技術 208
13.1.3磷酸鐵鋰動力電池的回收技術 211
13.2退役鎳氫電池材料 213
13.2.1鎳氫電池發(fā)展現狀 213
13.2.2鎳氫電池產生的電極廢料 214
13.2.3鎳氫電池回收再利用技術 214
13.3退役催化劑材料 216
13.3.1廢催化劑回收背景 216
13.3.2廢催化劑中有價金屬的回收 217
13.4擴展閱讀 219
思考題 220
參考文獻 220