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1、第十二章绿色材料第1页，本讲稿共78页思考题：思考题：玻璃污染主要来自哪些方面？如何消除玻璃玻璃污染主要来自哪些方面？如何消除玻璃带来的污染？带来的污染？第2页，本讲稿共78页思思考考题：题：1废旧橡胶的回收利用有哪几方面？废旧橡胶的回收利用有哪几方面？2综合利用技术的范围和形式主要是哪综合利用技术的范围和形式主要是哪些方面？些方面？第3页，本讲稿共78页第十二章第十二章 绿色材料绿色材料第一节第一节玻璃玻璃第二节第二节 橡胶橡胶第三节第三节合成纤维合成纤维第四节第四节皮革皮革第4页，本讲稿共78页玻璃：一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅
2、酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成(Na2OCaO6SiO2),主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。第一节第一节玻璃玻璃第5页，本讲稿共78页玻璃具有较高的化学稳定性，耐大气、水、酸、碱的侵蚀，且无毒性，可以回收利用，一般认为对环境污染比较小。第一节第一节玻璃玻璃第6页，本讲稿共78页20世纪，非洲某国王子长期使用铅釉的陶瓷世纪，非洲某国王子长期使用铅釉的陶瓷杯产生铅中毒杯产生铅中毒搪瓷色釉中溶出对人类有害的搪瓷色釉中溶出对人类有害的铅、镉铅、镉引起公众对玻璃中有毒物质溶出的关注引起公众对玻璃中有毒物质溶出的关注第一节第一节玻璃玻璃第7页，本讲稿共78页发达
3、国家纷纷制定了限制陶瓷釉中铅溶出量的规定，有些国家参照此规定来检测玻璃餐具中铅的溶出量但对盛装酒的玻璃瓶及器具，还认为玻璃不会产生有害物质。第一节第一节玻璃玻璃第8页，本讲稿共78页1972年2月日本报纸上刊载了用铅晶质玻璃瓶装威士忌酒，保存5年后，从酒中检测了0.05-1.2ppm的铅，于是玻璃中溶出有害物质便在日本作为问题提出。第一节第一节玻璃玻璃第9页，本讲稿共78页近年来，我国用含铅的晶质玻璃装名酒出口时，国外也在酒中测定出铅含量。因此玻璃中有害物质的溶出量的研究已由安瓿玻璃、保温瓶的脱片，扩大到食具、酒具、水具等玻璃制品方面。第一节第一节玻璃玻璃第10页，本讲稿共78页玻璃瓶装酒中玻
4、璃瓶装酒中的铅溶出问题的铅溶出问题已经受到了普已经受到了普遍关注。遍关注。第一节第一节玻璃玻璃第11页，本讲稿共78页一、玻璃的污染一、玻璃的污染 色彩斑斓的玻璃色彩斑斓的玻璃制品给人以赏心悦目制品给人以赏心悦目的感觉，为我们生活的感觉，为我们生活增添了不少的情趣。增添了不少的情趣。而玻璃中的有害成分却而玻璃中的有害成分却会污染食物，传统的玻会污染食物，传统的玻璃生产也会损害工人的璃生产也会损害工人的健康。健康。第12页，本讲稿共78页玻璃的污染玻璃的污染包括包括玻璃本身的污染玻璃本身的污染和和玻璃玻璃生产过程产生的污染生产过程产生的污染。1.1.玻璃本身的有害物质玻璃本身的有害物质 （1 1
5、）基础玻璃成分无毒，但可溶出有害物质。）基础玻璃成分无毒，但可溶出有害物质。如硅酸盐玻璃中溶出的铅、砷等。如硅酸盐玻璃中溶出的铅、砷等。（2 2）基础玻璃成分无毒，但含有放射物质的添）基础玻璃成分无毒，但含有放射物质的添加剂，如发光的稀土元素同位素。加剂，如发光的稀土元素同位素。（3 3）基础玻璃成分有毒，如硫、硒、碲玻璃，）基础玻璃成分有毒，如硫、硒、碲玻璃，砷酸盐玻璃，铊玻璃，铍玻璃等。砷酸盐玻璃，铊玻璃，铍玻璃等。第13页，本讲稿共78页 2.玻璃工业的污染 （1 1）大气污染）大气污染 a.a.构成普通玻璃各种鲜艳颜色的重金属氧化构成普通玻璃各种鲜艳颜色的重金属氧化物、硫化物或硫酸盐、
6、铬酸盐，特种玻璃使物、硫化物或硫酸盐、铬酸盐，特种玻璃使用的硫化砷、硒化砷、氧化铊、氧化铍在高用的硫化砷、硒化砷、氧化铊、氧化铍在高温熔化时，少量气化进而污染大气。温熔化时，少量气化进而污染大气。b.熔化过程产生的有毒气体熔化过程产生的有毒气体SOSO2 2、NONO2 2、COCO、HFHF等污染大气。如乳白玻璃以冰晶石等污染大气。如乳白玻璃以冰晶石(Na(Na3 3AlFAlF6 6)、萤石（、萤石（CaFCaF2 2）为原料，在高达）为原料，在高达14001400的火焰窑中，的火焰窑中，HFHF的挥发严重污染大气，的挥发严重污染大气，第14页，本讲稿共78页c.c.燃料产生的废气燃料产生
7、的废气COCO、CO CO2 2、硫氧化、硫氧化物等的污染。物等的污染。据统计我国据统计我国19951995年年SOSO2 2排放量为排放量为13961396万万吨，吨，20002000年约为年约为38003800万吨。万吨。SOSO2 2不仅对不仅对人体有害，而且可产生酸雨。由于人体有害，而且可产生酸雨。由于SOSO2 2的污染的污染,我国每年经济损失高达我国每年经济损失高达11001100亿元。亿元。第15页，本讲稿共78页d.原料粉尘及玻璃加工粉尘的污染国内有些企业车间中粉尘浓度达到1000毫克/立方米超过回收容许标准的几千倍。我国硅沉着病发病率很高。据2000年1月份统计，我国硅沉着病
8、病人累计达55万人,占全世界的1/2,并以每年1.5-2.0万的速度增长，其中已死亡的为13万人。第16页，本讲稿共78页（2 2）水源污染）水源污染 含磨料与抛光剂的废水含磨料与抛光剂的废水 含洗涤剂的废水含洗涤剂的废水 含含HFHF、H H2 2SOSO4 4 、HClHCl、酚的废水、酚的废水 含重金属的废水含重金属的废水第17页，本讲稿共78页二、玻璃工业的清洁生产二、玻璃工业的清洁生产 1 1、采用毒性小、挥发性低的原料、采用毒性小、挥发性低的原料 铅玻璃以硅酸铅代替红丹（铅玻璃以硅酸铅代替红丹（PbPb3 3O O4 4）和黄丹）和黄丹（PbOPbO），可将铅的挥发量从），可将铅的
9、挥发量从20%20%降至降至5%5%。以磷矿石或磷酸钙代替磷酸二氢铵和磷酸以磷矿石或磷酸钙代替磷酸二氢铵和磷酸氢二铵，以减少磷的挥发。氢二铵，以减少磷的挥发。以冰晶石代替硅氟酸钠，氟的挥发量从以冰晶石代替硅氟酸钠，氟的挥发量从30%40%降至降至10%20%。第18页，本讲稿共78页 2 2、以电炉或坩埚窑代替池窑、以电炉或坩埚窑代替池窑 采用池窑熔化，采用池窑熔化，PbOPbO的挥发量为的挥发量为6%6%，最高达，最高达30%30%，改用坩埚窑，改用坩埚窑，PbO PbO的挥发量可降至的挥发量可降至2%5%，而采用电炉，则可，而采用电炉，则可降至降至0.0.2，F的挥的挥发可降至发可降至3%
10、。3 3、改进火焰窑的结构、改进火焰窑的结构 加长进料口，避免油枪直接进料堆，减小加长进料口，避免油枪直接进料堆，减小燃油小炉的二次风进角，使火焰紧贴玻璃液面燃油小炉的二次风进角，使火焰紧贴玻璃液面燃烧，可减少铅的挥发。燃烧，可减少铅的挥发。第19页，本讲稿共78页 4 4、采用冷碹顶全电熔炉、采用冷碹顶全电熔炉 这种熔炉下部温度高，上部温度低，减这种熔炉下部温度高，上部温度低，减少配合料的挥发度。如熔含少配合料的挥发度。如熔含PbO 24%PbO 24%的铅晶玻的铅晶玻璃，璃，PbO PbO的挥发仅为的挥发仅为0.2%0.2%，乳白玻璃氟化物，乳白玻璃氟化物的挥发度仅为的挥发度仅为3%5%。
11、第20页，本讲稿共78页三、玻璃制品的绿色化三、玻璃制品的绿色化 1 1、优化玻璃的化学成分、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可减少铅可减少铅的溶出量的溶出量,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。*氧化砷氧化砷在玻璃的制造中用作澄清剂，但其毒性较大。在玻璃的制造中用作澄清剂，但其毒性较大。用用砷酸钠砷酸钠代替氧化砷代替氧化砷,可使毒性减至可使毒性减至1/601/60，且在运输过程中，且在运输过程中无粉尘飞扬。无粉尘
12、飞扬。*以无毒的以无毒的二氧化铈和焦锑酸钠二氧化铈和焦锑酸钠代替氧化砷。目前国内的代替氧化砷。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。第21页，本讲稿共78页 2 2、炉渣玻璃、炉渣玻璃 以钢铁工业及冶金工业产生的以钢铁工业及冶金工业产生的炉渣炉渣为为主要原料主要原料生生产的玻璃。以我国为例产的玻璃。以我国为例,每年的冶金炉渣排放量便超过了每年的冶金炉渣排放量便超过了700700万吨，累计多达万吨，累计多达20002000多万吨。目前利用率不到多万吨。目前利用率不到5%5%，且仅限于，且仅限于作作水泥熟料的掺合料水泥熟料的掺
13、合料或或铺路铺路。若用以生产炉渣玻璃陶瓷。若用以生产炉渣玻璃陶瓷制品，由于配料中可加入制品，由于配料中可加入50%-60%50%-60%的炉渣无疑是保护生态的炉渣无疑是保护生态环境的一种最有效的方法。不仅如此环境的一种最有效的方法。不仅如此,尚能产生巨大的经尚能产生巨大的经济效益。例如苏联济效益。例如苏联19801980年生产的年生产的20002000万平方米炉渣玻璃陶万平方米炉渣玻璃陶瓷板为国家创造了近瓷板为国家创造了近60006000万美元的经济效益。万美元的经济效益。第22页，本讲稿共78页 2 2、炉渣玻璃、炉渣玻璃 炉渣玻璃的生产不仅可以有效的保护环境，而炉渣玻璃的生产不仅可以有效的
14、保护环境，而且能产生较大的经济效益。和普通玻璃相比，炉渣玻且能产生较大的经济效益。和普通玻璃相比，炉渣玻璃具有璃具有更高的抗弯、抗压强度更高的抗弯、抗压强度，极高的耐磨性能极高的耐磨性能，良好良好的热性能的热性能，优良的电绝缘性和稳定的化学性能优良的电绝缘性和稳定的化学性能。它既。它既是理想的建筑材料是理想的建筑材料,用作建筑模板；也可代替钢材等金属用作建筑模板；也可代替钢材等金属材料制造输送物料的料槽、料斗及管道；在化学工业上，材料制造输送物料的料槽、料斗及管道；在化学工业上，用于制造输送腐蚀性液体的管道、泵、轴承、反应器等；用于制造输送腐蚀性液体的管道、泵、轴承、反应器等；由于炉渣玻璃的抗
15、辐射性能，还可用作原子反应堆的控由于炉渣玻璃的抗辐射性能，还可用作原子反应堆的控制棒、喷气发动机零部件、电子管外壳等。制棒、喷气发动机零部件、电子管外壳等。第23页，本讲稿共78页 3 3、生态环境玻璃、生态环境玻璃 生态环境玻璃是指具有生态环境玻璃是指具有良好良好的使用性能或功能的使用性能或功能而对而对资源资源和能源消耗和能源消耗少，对生态环境少，对生态环境污染小污染小，再生利用率高再生利用率高或可或可降解与循环使用降解与循环使用，在制备、，在制备、使用、废弃直到再生利用的使用、废弃直到再生利用的整个过程协调共存的玻璃材整个过程协调共存的玻璃材料。我们称其为料。我们称其为光催化降解光催化降解
16、生态环境玻璃生态环境玻璃材料，或简称材料，或简称为为光化解环境玻璃光化解环境玻璃。第24页，本讲稿共78页生态环境玻璃的功能：（1 1）降解大气中由于工业废气和汽车尾气的污）降解大气中由于工业废气和汽车尾气的污染和有机污染物，室内装饰材料放出的甲醛和染和有机污染物，室内装饰材料放出的甲醛和生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨气等污生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢、氨气等污染物。染物。（2 2）降解积聚在玻璃表面的液态有机物，如各种）降解积聚在玻璃表面的液态有机物，如各种食用油、抽油烟机产生的焦油等。食用油、抽油烟机产生的焦油等。（3 3）抑制和杀灭环境中的微生物，起抗菌、杀菌）抑制和杀灭环境中的微
17、生物，起抗菌、杀菌和防霉的作用。和防霉的作用。第25页，本讲稿共78页 （4)4)玻璃表面呈超亲水性，玻璃表面呈超亲水性，对水完全润湿，可以隔离对水完全润湿，可以隔离玻璃表面吸附的灰尘、有玻璃表面吸附的灰尘、有机物，使这些吸附物不易机物，使这些吸附物不易与玻璃表面结合，在外界与玻璃表面结合，在外界风力、雨水淋和水冲洗等风力、雨水淋和水冲洗等外力和吸附物自重的推动外力和吸附物自重的推动下，灰尘和油腻自动从玻下，灰尘和油腻自动从玻璃表面剥离，达到去污和璃表面剥离，达到去污和自洁的要求。自洁的要求。生态环境玻璃的功能：第26页，本讲稿共78页 制备：制备：通常采用溶胶通常采用溶胶-凝胶法和化学气相凝
18、胶法和化学气相沉积法制备光催化薄膜。玻璃基片可采用沉积法制备光催化薄膜。玻璃基片可采用钠钠钙平板玻璃钙平板玻璃，镀膜前需要进行清洁处理，一，镀膜前需要进行清洁处理，一般先用自来水冲洗般先用自来水冲洗,再用丙酮洗再用丙酮洗,然后用去离然后用去离子水洗子水洗,最后干燥。最后干燥。溶胶溶胶-凝胶法是以钛酸乙酯为主要原料，进凝胶法是以钛酸乙酯为主要原料，进行水解聚合反应而得到，加入适量行水解聚合反应而得到，加入适量二乙醇二乙醇以以控制水解速率控制水解速率，并在不断搅拌过程中，并在不断搅拌过程中加聚乙加聚乙二醇胺二醇胺以有利于薄膜形成微孔结构。以有利于薄膜形成微孔结构。生态环境玻璃的功能：第27页，本讲
19、稿共78页 制备：制备：玻璃表面镀半导体TiO2膜是很有发展前途的光降解环境材料。为了进一步提高光催化的活性与效率，可在TiO2 薄膜中掺杂，如在TiO2 中掺Pb、Ni等金属，半导体TiO2 膜与掺杂金属组成短路微电池，从而抑制了光生空穴和电子对的复合，使催化剂光活性有所提高，也可以镀多层复合膜，如SnO2/TiO2多层膜,由于不同半导体膜层能带的差异，使光生电子发生转移,延长空穴寿命,由此提高光催化活性。生态环境玻璃的功能：第28页，本讲稿共78页 展望：展望：随着对绿色玻璃研究的深入，一定会出随着对绿色玻璃研究的深入，一定会出现更多更好的玻璃。同时，开发各种环境相容现更多更好的玻璃。同时
20、，开发各种环境相容性新材料及绿色产品，研究降低材料环境负担性新材料及绿色产品，研究降低材料环境负担的新工艺、新技术和新方法等方面将成为的新工艺、新技术和新方法等方面将成为2121世世纪材料科学与技术发展的一个主导方向。纪材料科学与技术发展的一个主导方向。生态环境玻璃的功能：第29页，本讲稿共78页橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶，其中产量最大的是丁苯橡胶。第二节第二节 橡胶橡胶 第30页，本讲稿共78页一、中国橡胶工业的现状一、中国橡胶工业的现状橡胶行业是
21、国民经济的重要基础产业之一。橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、它不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制橡胶制生产设备生产设备或或橡胶部件橡胶部件。近几年来，橡胶行业得到不少发展，已有近几年来，橡胶行业得到不少发展，已有细分行业稳中有升，新生橡胶细分行业则飞速细分行业稳中有升，新生橡胶细分行业则飞速发展，但同时，橡胶行业也还存在环境、资源、发展，但同时，橡胶行业也还存在环境、资源、灾害、创
22、新等问题。灾害、创新等问题。第31页，本讲稿共78页第32页，本讲稿共78页废橡胶是仅次于废塑废橡胶是仅次于废塑料的一种固体高分子材料料的一种固体高分子材料废弃物，其来源主要是废废弃物，其来源主要是废橡胶制品，即报废的轮胎、橡胶制品，即报废的轮胎、力车胎、胶管、胶带、胶力车胎、胶管、胶带、胶鞋、工业杂品等。如按同鞋、工业杂品等。如按同期产生的废旧橡胶约为其期产生的废旧橡胶约为其产量的产量的30%40%推算，推算，我国每年的废旧橡胶量也我国每年的废旧橡胶量也达近百万吨。达近百万吨。一、中国橡胶工业的现状一、中国橡胶工业的现状第33页，本讲稿共78页故应设法处理、回收利用、再资源化。随着故应设法处
23、理、回收利用、再资源化。随着橡胶产量的增长，环境保护工作越来越受到橡胶产量的增长，环境保护工作越来越受到人们的重视，包括生产过程的改进、人们的重视，包括生产过程的改进、“三废三废”处理以及废胶的利用等。处理以及废胶的利用等。一、中国橡胶工业的现状一、中国橡胶工业的现状第34页，本讲稿共78页二、合成橡胶工业的绿色化二、合成橡胶工业的绿色化1 1、工艺改革、工艺改革 利用利用高效的催化剂高效的催化剂，使橡胶合成技术由原，使橡胶合成技术由原来的来的溶液聚合流程溶液聚合流程简化为简化为气相聚合气相聚合。新工艺提高了催化剂的效率，且残留于聚新工艺提高了催化剂的效率，且残留于聚合物中的催化剂不影响橡胶的
24、质量；不用溶剂，合物中的催化剂不影响橡胶的质量；不用溶剂，省去脱出催化剂、脱出溶剂及溶剂回收的工序，省去脱出催化剂、脱出溶剂及溶剂回收的工序，使流程大大简化减少了对环境的污染。使流程大大简化减少了对环境的污染。第35页，本讲稿共78页2 2、发展橡胶助剂工业、发展橡胶助剂工业橡胶制品橡胶制品高性能高性能的获得，除橡胶制品的获得，除橡胶制品结构结构设计设计最佳化外，选用最佳化外，选用高新材料高新材料和和高性能助剂高性能助剂是是决定因素。决定因素。根据低毒、高效、低污染的要求，为保护根据低毒、高效、低污染的要求，为保护橡胶助剂生产和使用的环境，欧美国家严格控橡胶助剂生产和使用的环境，欧美国家严格控
25、制助剂生产和使用时的毒性粉尘、毒性烟气、制助剂生产和使用时的毒性粉尘、毒性烟气、毒液污染，因此造粒产品在欧美国家占据主要毒液污染，因此造粒产品在欧美国家占据主要地位。近年来，中国的造粒技术也有了很大进地位。近年来，中国的造粒技术也有了很大进步。步。第36页，本讲稿共78页2 2、发展橡胶助剂工业、发展橡胶助剂工业然而然而,我国橡胶助剂行业中的不少企业仍处于我国橡胶助剂行业中的不少企业仍处于粗粗放型放型生产状态，资源消耗大，环境污染严重。为生产状态，资源消耗大，环境污染严重。为实现我国橡胶助剂工业的可持续发展，必须向实现我国橡胶助剂工业的可持续发展，必须向集集约型约型发展，改变消耗大、污染重的状
26、况，并把发展，改变消耗大、污染重的状况，并把预预防污染防污染放到首要位置。近年来，我国的造粒技术放到首要位置。近年来，我国的造粒技术有了很大的进步，不少助剂生产企业也在清洁生有了很大的进步，不少助剂生产企业也在清洁生产方面取得了成绩，如促进剂产方面取得了成绩，如促进剂TMTD产品粉尘细、产品粉尘细、刺激性强，它的无尘化引起了普遍重视，目前已刺激性强，它的无尘化引起了普遍重视，目前已基本得到了解决。基本得到了解决。第37页，本讲稿共78页3 3、废旧橡胶的回收利用、废旧橡胶的回收利用废橡胶的存在虽废橡胶的存在虽不会导致直接的危害，不会导致直接的危害，但对于环境则可构成但对于环境则可构成长期性的威
27、胁。这些长期性的威胁。这些废胶的出路是掩埋、废胶的出路是掩埋、焚烧或回收利用。其焚烧或回收利用。其中回收利用、再资源中回收利用、再资源化是最符合绿色化学化是最符合绿色化学理念的做法。理念的做法。第38页，本讲稿共78页废旧橡胶的回收利用主要有以下几方面：废旧橡胶的回收利用主要有以下几方面：（1）原形及改制利用）原形及改制利用如轮胎翻修、制作人工鱼如轮胎翻修、制作人工鱼礁、道路垫和水土保持材礁、道路垫和水土保持材料及救生圈等，料及救生圈等，（2）热分解利用）热分解利用将橡胶热分解，将橡胶热分解，利用其产生的煤气、利用其产生的煤气、油料及碳黑等。油料及碳黑等。第39页，本讲稿共78页（3）再生橡胶
28、）再生橡胶（4）胶粉）胶粉将废橡胶粉碎成胶粉，不仅可以掺入胶料将废橡胶粉碎成胶粉，不仅可以掺入胶料代替部分生胶，而且能与沥青很好地混合，广代替部分生胶，而且能与沥青很好地混合，广泛用于公路建设和房屋建筑。泛用于公路建设和房屋建筑。将废橡胶将废橡胶脱硫后脱硫后制成再生胶，并掺入橡制成再生胶，并掺入橡胶制品中，可降低成本。但其缺点是生产效胶制品中，可降低成本。但其缺点是生产效率低，性能差，能耗大，污染环境。率低，性能差，能耗大，污染环境。废旧橡胶的回收利用主要有以下几方面：废旧橡胶的回收利用主要有以下几方面：第40页，本讲稿共78页 橡胶工业对环境造成的污橡胶工业对环境造成的污染以慢性、长期为主，
29、往染以慢性、长期为主，往往容易被人们忽视而掉以往容易被人们忽视而掉以轻心。从总体看，如不采轻心。从总体看，如不采取切实措施而任其发展，取切实措施而任其发展，定会给环境造成严重危害。定会给环境造成严重危害。废旧橡胶的回收利用主要有以下几方面：废旧橡胶的回收利用主要有以下几方面：第41页，本讲稿共78页第三节第三节 合成纤维合成纤维 第42页，本讲稿共78页一、概述一、概述绿色纤维的特点：绿色纤维的特点：（1）纤维产品的）纤维产品的原料原料无污染（或少污染）或可再无污染（或少污染）或可再生和重复利用，或尽可能是可持续发展的绿色资生和重复利用，或尽可能是可持续发展的绿色资源；源；（2）纤维产品的）纤
30、维产品的合成过程合成过程节能、降耗、减污、符节能、降耗、减污、符合环保和可持续发展的要求；合环保和可持续发展的要求；（3）纤维产品的）纤维产品的加工过程加工过程中尽可能使用无毒、可中尽可能使用无毒、可自然降解的浆料、染料、整理剂等，以及利用高自然降解的浆料、染料、整理剂等，以及利用高新技术进行清洁生产；新技术进行清洁生产；第43页，本讲稿共78页绿色纤维的特点：绿色纤维的特点：（4）纤维产品的）纤维产品的消费使用中消费使用中，对人体友好、舒适，对人体友好、舒适，若带有某种功能更好；若带有某种功能更好；（5）纤维产品在）纤维产品在消费使用后消费使用后，能再自然条件下降，能再自然条件下降解或不会带
31、来环境问题，最好能循环利用，回归解或不会带来环境问题，最好能循环利用，回归自然。自然。第44页，本讲稿共78页二、绿色纤维的种类二、绿色纤维的种类1、植物绿色纤维、植物绿色纤维1)绿色有机棉纤维绿色有机棉纤维绿色有机棉绿色有机棉纤维是一种源头纤维是一种源头上去除污染的棉上去除污染的棉纤维，并且简单纤维，并且简单易得。易得。第45页，本讲稿共78页2)天然彩色棉纤维天然彩色棉纤维3)天然天然“不皱棉花不皱棉花”彩色棉花是彩色棉花是1972年美国科学家年美国科学家运用转基因技术培运用转基因技术培育出的棉花，可减育出的棉花，可减少染色造成的环境少染色造成的环境污染。污染。这也是采用生物基因技术获得的
32、产品，该纤这也是采用生物基因技术获得的产品，该纤维的使用可消除含有大量甲醛抗皱剂对人体的影维的使用可消除含有大量甲醛抗皱剂对人体的影响。响。第46页，本讲稿共78页4)Lyocell纤维纤维 Lyocell纤维（意即纤维（意即溶解性纤维），它是以溶解性纤维），它是以N-N-甲基吗啉甲基吗啉-N-N-氧化物氧化物（NMMO）为溶剂，用）为溶剂，用湿法湿法纺制的纺制的再生纤维素再生纤维素纤维纤维。废弃物可自然降。废弃物可自然降解，生产过程中的解，生产过程中的氧化氧化胺溶剂胺溶剂可可99.599.5回收再回收再用。毒性极低，且不污用。毒性极低，且不污染环境。染环境。第47页，本讲稿共78页4)Lyo
33、cell纤维纤维Lyocell纤维一经纤维一经面市，就引起了面市，就引起了工业界和学术界工业界和学术界的广泛关注，并的广泛关注，并且被誉为且被誉为“21世世纪纤维纪纤维”、“绿绿色纤维色纤维”、“革革命性纤维命性纤维”。第48页，本讲稿共78页5)麻类麻类纤维纤维 麻类纤维（包麻类纤维（包括大麻、亚麻、苎括大麻、亚麻、苎麻等），属于木质麻等），属于木质素纤维，质地优良，素纤维，质地优良，具有性良、抑菌性具有性良、抑菌性强、抗静电、不吸强、抗静电、不吸尘等优点。尘等优点。第49页，本讲稿共78页6)植物蛋白植物蛋白纤维纤维 植物蛋白植物蛋白纤维的研究可追溯纤维的研究可追溯到到20世纪世纪30年代
34、年代。但由于原料。但由于原料限制、纤维性能不理想，成本限制、纤维性能不理想，成本高等原因，未实现工业化。高等原因，未实现工业化。目前，在植物蛋白目前，在植物蛋白纤维中，研究和开发较纤维中，研究和开发较多的是大豆蛋白纤维多的是大豆蛋白纤维。第50页，本讲稿共78页2、动物绿色纤维、动物绿色纤维甲壳素是一种动物纤维素，存在于虾、甲壳素是一种动物纤维素，存在于虾、蟹、昆虫等蟹、昆虫等甲壳动物的壳内甲壳动物的壳内和蘑菇、真菌、和蘑菇、真菌、细菌等细菌等细胞膜内细胞膜内。将虾、蟹甲壳将虾、蟹甲壳粉碎干燥粉碎干燥后，经后，经脱灰脱灰、去蛋白质去蛋白质等化学和生等化学和生物处理后物处理后,可得到甲壳质粉末可
35、得到甲壳质粉末和以和以N-N-乙酰基乙酰基-D-D-葡萄糖胺为基本葡萄糖胺为基本单元的氨基多糖类高分子物质单元的氨基多糖类高分子物质壳聚糖壳聚糖。将其溶于适当的。将其溶于适当的溶剂溶剂中，采用中，采用湿法纺丝工艺湿法纺丝工艺可制成甲壳素纤维。可制成甲壳素纤维。1)甲壳素纤维甲壳素纤维第51页，本讲稿共78页甲壳素纤维具甲壳素纤维具有极好的有极好的生物相容生物相容性性，且具有，且具有抗菌抗菌、保健保健等功能，是理等功能，是理想的卫生、保健纺想的卫生、保健纺织品和医用材料，织品和医用材料，适于做内衣、医用适于做内衣、医用缝线和医用辅料等。缝线和医用辅料等。1)甲壳素纤维甲壳素纤维第52页，本讲稿共
36、78页2)无染色羊毛无染色羊毛无染色羊毛也是一种利于生态环境的无染色羊毛也是一种利于生态环境的纺织纤维纺织纤维。毛织物的颜毛织物的颜色就是原来羊色就是原来羊毛的颜色，如毛的颜色，如奶白色、棕色、奶白色、棕色、灰色等。灰色等。第53页，本讲稿共78页3)蚕丝、蜘蛛丝蚕丝、蜘蛛丝蚕丝、蜘蛛丝与羊毛一样，作为蛋白纤蚕丝、蜘蛛丝与羊毛一样，作为蛋白纤维在自然界也可以得到降解。其中蜘蛛丝具维在自然界也可以得到降解。其中蜘蛛丝具有卓越的有卓越的强伸度强伸度和和高弹性高弹性，对蜘蛛丝的研究，对蜘蛛丝的研究从未放弃。从未放弃。美国正在解决利用人美国正在解决利用人工方法生产蜘蛛丝，采取工方法生产蜘蛛丝，采取生物
37、基因工程技术进行生生物基因工程技术进行生产丝纤维蛋白物，与蜘蛛产丝纤维蛋白物，与蜘蛛丝进行混合，生产出制作丝进行混合，生产出制作防弹衣的材料防弹衣的材料。第54页，本讲稿共78页3)奶类蛋白纤维奶类蛋白纤维蛋白纤维不仅是蛋白纤维不仅是可降解可降解的，而且蛋白质类织物与同为蛋的，而且蛋白质类织物与同为蛋白质组成的白质组成的人类皮肤具有特殊的亲和性人类皮肤具有特殊的亲和性，因此人们对蛋白纤，因此人们对蛋白纤维的研究兴趣并不限于羊毛、蚕丝和蜘蛛丝等天然存在的纤维，维的研究兴趣并不限于羊毛、蚕丝和蜘蛛丝等天然存在的纤维，也将蛋白纤维的获得视野扩展到其他含蛋白质丰富的物质，特别也将蛋白纤维的获得视野扩展
38、到其他含蛋白质丰富的物质，特别是奶类。是奶类。动物奶类蛋白纤维的研究也可以追溯到动物奶类蛋白纤维的研究也可以追溯到2020世纪世纪3030年代，年代，19351935年意大利年意大利FessettiFessetti公司公司就研究从牛奶中研制蛋白纤维。就研究从牛奶中研制蛋白纤维。到到2020世纪末期，日本东洋纺公司终于首世纪末期，日本东洋纺公司终于首先在世界上开发出用酪蛋白制造的工业化牛先在世界上开发出用酪蛋白制造的工业化牛奶蛋白纤维奶蛋白纤维-Chinon-Chinon。第55页，本讲稿共78页 Chinon Chinon外观具有天然丝般的、独特的优雅外观具有天然丝般的、独特的优雅光泽，触觉柔
39、软干爽，能光泽，触觉柔软干爽，能迅速吸收和干燥汗液迅速吸收和干燥汗液，并保持适当的热量，穿着轻盈、舒适，深受年并保持适当的热量，穿着轻盈、舒适，深受年轻消费者的青睐。轻消费者的青睐。ChinonChinon的制造过程从高纯度牛奶开始，的制造过程从高纯度牛奶开始，1 1立升奶可生产出立升奶可生产出60g60gChinonChinon纤维，因此其得纤维，因此其得率低（仅率低（仅2%2%）、）、成本高成本高。第56页，本讲稿共78页3、合成绿色纤维、合成绿色纤维1)可降解合成纤维可降解合成纤维 在合成纤维中，可降解的在合成纤维中，可降解的脂肪族聚酯类纤脂肪族聚酯类纤维维被认为是绿色纤维，其中较为典型
40、的是被认为是绿色纤维，其中较为典型的是聚己聚己内酯（内酯（PCLPCL）纤维）纤维和和聚丙交酯（聚丙交酯（PLAPLA）纤维）纤维它们它们都已经开发成功。都已经开发成功。聚己内酯（聚己内酯（PCLPCL）由）由环状单体环状单体己内酯开环聚己内酯开环聚合而成，其熔体可纺制成纤维，性能近似涤纶合而成，其熔体可纺制成纤维，性能近似涤纶和尼龙，在土壤和海水中均能分解。和尼龙，在土壤和海水中均能分解。第57页，本讲稿共78页聚丙交酯亦称聚丙交酯亦称聚乳酸聚乳酸，在可降解合成纤维，在可降解合成纤维中尤其引人注目，它不仅中尤其引人注目，它不仅自身可以生物降解自身可以生物降解回回归大自然，而且其合成的归大自然
41、，而且其合成的原料乳酸原料乳酸也来自天然，也来自天然，由淀粉发酵得到。因此，由淀粉发酵得到。因此，聚乳酸纤维的开发与聚乳酸纤维的开发与应用应用是人类对自然界碳循环的一种和谐参与。是人类对自然界碳循环的一种和谐参与。聚乳酸纤维聚乳酸纤维LactronLactron已经由日本岛津和钟纺已经由日本岛津和钟纺于于19921992年开发成功，其物理性能接近尼龙和年开发成功，其物理性能接近尼龙和涤纶，涤纶，热稳定性热稳定性和和热塑性好热塑性好，生物降解性能，生物降解性能优于优于纤维素纤维纤维素纤维，染色性好染色性好，有，有生物相容性生物相容性，服用非常舒适，特别是内衣。服用非常舒适，特别是内衣。第58页，
42、本讲稿共78页2)可回收合成纤维可回收合成纤维 目前，国际上对聚酯目前，国际上对聚酯PETPET等大规模工业化等大规模工业化高分子材料的回收利用非常重视。在一些发高分子材料的回收利用非常重视。在一些发达国家，已开始对聚酯饮料瓶进行回收，清达国家，已开始对聚酯饮料瓶进行回收，清洁、压碎后重新制造母料，再纺成高质量的洁、压碎后重新制造母料，再纺成高质量的纤维。尤其是美国、德国、意大利等国，已纤维。尤其是美国、德国、意大利等国，已经形成聚酯的工业化生产回收规模，如美国经形成聚酯的工业化生产回收规模，如美国涤纶短纤维现约有涤纶短纤维现约有30%30%是利用再生原料的。是利用再生原料的。第59页，本讲稿
43、共78页三、三、纤维的纤维的清洁工艺清洁工艺1、丁二烯法生产化纤、丁二烯法生产化纤美国杜邦与德国巴斯夫公司联合开发美国杜邦与德国巴斯夫公司联合开发了此种工艺，生产已内酰胺与尼龙了此种工艺，生产已内酰胺与尼龙6666盐，盐，并在海南建设首套装置。与传统的以苯为并在海南建设首套装置。与传统的以苯为原料的工艺相比，此法原料的工艺相比，此法流程缩短流程缩短，能耗约能耗约低低10%10%，耗水量减少耗水量减少20%20%左右左右,无废液无废液及及副副产硫铵产硫铵,是清洁生产工艺的发展方向。是清洁生产工艺的发展方向。第60页，本讲稿共78页2 2 熔法生产腈纶熔法生产腈纶 美国美国BPBP、日本东丽等公司
44、分别开、日本东丽等公司分别开发了发了无溶剂无溶剂的熔法腈纶工艺，的熔法腈纶工艺，能耗比能耗比湿法减少湿法减少20%,20%,水耗减少水耗减少60%60%（短纤）至（短纤）至90%(90%(长丝长丝)，完全，完全没有溶剂排放没有溶剂排放的污的污染，还便于生产高速纺腈纶长丝，染，还便于生产高速纺腈纶长丝，比传统的湿法、干法前进了一大步，比传统的湿法、干法前进了一大步，在碳纤维等小批量的特殊用途领域在碳纤维等小批量的特殊用途领域有一定优势。现正在东南亚建设首有一定优势。现正在东南亚建设首套装置。套装置。第61页，本讲稿共78页第四节第四节 皮革皮革 皮皮革革及及其其制制品品的的市市场场潜潜力力是是很
45、很大大的的，全全球球皮皮革革总总需需求求量量约约为为1.01.0亿亿平平方方米米，相相当当于于3 3亿亿张张牛牛皮皮（标标准准皮皮）的的产产量量，中中国国皮皮革革产产量量折折合合标标准准皮皮近近70007000万万张张，约约 占占 全全 球球 皮皮 革革 产产 量量 的的23.3323.33。第62页，本讲稿共78页中国皮革行业，经过调整优化结构，在全国已初步形成了一批专业化分工明确、特色突出、对拉动当地经济起着举足轻重作用的皮革生产特色区域和专业市场。第63页，本讲稿共78页 中国皮革中国皮革资源量资源量世界第一。其中猪皮、世界第一。其中猪皮、羊皮原料资源量居世界第一，牛皮居世界羊皮原料资源
46、量居世界第一，牛皮居世界第三；皮革、毛皮第三；皮革、毛皮制品产量制品产量居世界第一。居世界第一。每年轻革产量近每年轻革产量近5 5亿平方米，占世界总量的亿平方米，占世界总量的2020以上；鞋类产量近以上；鞋类产量近6060亿双，占世界鞋亿双，占世界鞋类总产量的类总产量的5050以上；皮衣和皮具综合产以上；皮衣和皮具综合产量居世界之首；出口居轻工行业第一。占量居世界之首；出口居轻工行业第一。占全国商品出口额的全国商品出口额的5 53 3，占轻工全行业，占轻工全行业出口的出口的20205 5。第64页，本讲稿共78页我国已发展成为世界皮革工业关注的我国已发展成为世界皮革工业关注的加工中加工中心心和
47、和商贸中心商贸中心，这为我国充分利用丰富的原，这为我国充分利用丰富的原皮资源、提高制革工艺技术水平、发展制革皮资源、提高制革工艺技术水平、发展制革工业生产、增加出口创汇提供了很好的机遇。工业生产、增加出口创汇提供了很好的机遇。但是，制革工业在迅速发展的同时，也带来但是，制革工业在迅速发展的同时，也带来严重的环境污染和生态破坏。严重的环境污染和生态破坏。第65页，本讲稿共78页一、制革污染的来源及排污量估算一、制革污染的来源及排污量估算1、制革污染的来源、制革污染的来源首先是制革工业过程中首先是制革工业过程中,大量采用对环境有毒大量采用对环境有毒害的化学品。害的化学品。其次是原料皮的很大一部分由
48、无害蛋白质脂肪变其次是原料皮的很大一部分由无害蛋白质脂肪变为有害的废弃物和排放物。原料皮上除去的油脂、为有害的废弃物和排放物。原料皮上除去的油脂、肉渣、毛和边脚余料等，腐烂变质和化学水解产肉渣、毛和边脚余料等，腐烂变质和化学水解产生的氨基酸、多肽和蛋白质等。生的氨基酸、多肽和蛋白质等。如：硫化碱、工业盐、石灰、红矾、染料及各如：硫化碱、工业盐、石灰、红矾、染料及各类酸和高聚物。类酸和高聚物。第66页，本讲稿共78页根据根据BLC（英国皮革协会）资料，制革（英国皮革协会）资料，制革工业中只有工业中只有20%20%的原料皮革转变成革，其余的原料皮革转变成革，其余的形成废物或副产物。如果把衬里革不算
49、为的形成废物或副产物。如果把衬里革不算为废物，则转变成革被利用的原皮为废物，则转变成革被利用的原皮为31.5%31.5%。第67页，本讲稿共78页制革工业污染严重，其中危害最大的是鞣剂的污染。鞣鞣剂剂：具有鞣革性能，可与生皮中胶原结合，使生皮转变成革的制剂。第68页，本讲稿共78页 目前我国制目前我国制革行业年排放废革行业年排放废水水70007000万吨以上，万吨以上，仅次于造纸业，仅次于造纸业，特别在一些制革特别在一些制革企业集中地区，企业集中地区，水质污染现象较水质污染现象较为严重。为严重。第69页，本讲稿共78页制革中制革中70%-80%70%-80%污染源（主要是污染源（主要是CODC
50、OD、固体悬浮物、硫化、固体悬浮物、硫化物物)来自制革准备工段。据统计，我国皮革行业年排放来自制革准备工段。据统计，我国皮革行业年排放污染物：铬污染物：铬35003500吨，硫吨，硫50005000吨，悬浮物吨，悬浮物1212万吨，化学需氧万吨，化学需氧量（量（COD COD）1515万吨，生物需氧量（万吨，生物需氧量（BODBOD）8 8万吨。这些废水、万吨。这些废水、污泥和固体废物的排放造成了江、河、湖、海甚至地下水的污泥和固体废物的排放造成了江、河、湖、海甚至地下水的水质污染，使旅游风景区、经济渔业区、自然生态保护区等水质污染，使旅游风景区、经济渔业区、自然生态保护区等地的生态破坏地的生