環(huán)境材料學(xué) 環(huán)境替代材料

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1、環(huán)境工程材料環(huán)境替代材料環(huán)境替代材料氟里昂替代品石棉替代品含磷洗滌替代品氟里昂化學(xué)組成氟里昂是鹵代烴的總稱。最早商品化的氟里昂是二氟二氯甲烷(1932)、一氟三氯甲烷(1931),還有四氟二氯乙烷、五氟一氯乙烷、二氟二氯甲烷等。用途：由于其優(yōu)良的性能,20世紀(jì)30年代以來,氟里昂被廣泛用作制冷劑、發(fā)泡劑、清洗劑、滅火劑和噴霧劑。致命缺點它是一種“溫室效應(yīng)氣體”,溫室效應(yīng)值比二氧化碳大1700倍,更危險的是它會破壞大氣層中的臭氧。氟里昂臭氧層破壞CFCs(氟氯烴)在紫外線的作用下放出氯原子,氯原子與臭氧發(fā)生自由基鏈反應(yīng),一個氯原子就可以消耗上萬個臭氧分子。CFCl3＋Uv→CFCl2＋ClCF2

2、Cl2＋Uv→CF2Cl＋ClCl＋O3→ClO＋O2ClO＋O→Cl＋O2后兩個反應(yīng)中Cl和ClO都未被消耗，其凈效果是：O＋O3→2O2臭氧層保護(hù)1985年3月，22個國家簽署了關(guān)于臭氧層保護(hù)的《維也納公約》。這是原則上限制使用含氯氟烴化合物的初步協(xié)議。1987年4月，30多個國家的代表出席了日內(nèi)瓦關(guān)于《臭氧層公約》的臨時磋商會議，并通過一項條約，將CFCs的生產(chǎn)與使用凍結(jié)在1986年的水平上。只要有2/3主要簽約國家的努力，6—8年內(nèi)CFCs就會降低30％。1987年9月，46個國家的代表在蒙特利爾通過了關(guān)于臭氧層耗損物質(zhì)的《蒙特利爾議定書》，并于1989年1月1日生效。此協(xié)議要求199

3、3年各國削減CFC11、CFC12實際消耗量的20％，1998年消減50％。1988年10月，在海牙召開了關(guān)于保護(hù)臭氧層的國際會議。與會代表認(rèn)為，即使實施了《蒙特利爾議定書》，也不能消除南極臭氧洞的存在，因此，需要更嚴(yán)厲的措施。臭氧層保護(hù)1989年，《蒙特利爾議定書》締約國第一次會議通過關(guān)于臭氧層保護(hù)的《赫爾辛基宣言》。1990年，《蒙特利爾議定書》締約國第二次會議在倫敦舉行，通過《蒙特利爾議定書》修正案。2000年1月1日全部淘汰CFCs。1991年，《蒙特利爾議定書》締約國第三次會議，呼吁對臭氧耗損進(jìn)行新的緊急科學(xué)評價。1992年11月，《蒙特利爾議定書》締約國第四次會議在哥本哈根舉行。氟

4、里昂一些新型制冷劑,如四氯乙烷、二氟乙烷、五氟乙烷、二氟甲烷、三氟甲烷以及它們的混合物雖然不破壞臭氧層,但它們大都是溫室氣體,也被聯(lián)合國氣候變化框架公約大會(1997)在日本京都通過的“京都議定書”列為限制使用的物質(zhì)。因此尋找替代氟里昂類物質(zhì)的無公害的新型制冷劑已成為目前研究的熱點。替代制冷劑目前廣泛應(yīng)用的有:(1)異丁烷它是很早被使用的制冷劑,但由于其具有可燃性沒有得到推廣。德國綠色和平組織在上世紀(jì)重新論證了其在小型制冷系統(tǒng)上使用的可靠性后逐漸大規(guī)模用于冰箱制冷。由于其作為制冷劑具有原料易得、對臭氧層無破壞、高循環(huán)率和不用換壓縮機(jī)潤滑油等優(yōu)點,因而有著良好的應(yīng)用前景。1999年,該種物質(zhì)占到

5、冰箱制冷劑的15%,我國和美國的小型冰箱使用的是這種制冷劑,在日本,安全法規(guī)不允許使用這種制冷劑。這種制冷劑的缺點除了使用上的安全性外,碳?xì)浠衔锞哂斜菻FCS類物質(zhì)高的光化學(xué)煙霧,也是值得考慮的問題。替代制冷劑(2)二氟乙烷與二氟一氯甲烷的混合劑它們具有良好的制冷性能,在我國和美國的部分冰箱生產(chǎn)線用了此物質(zhì)。它具有環(huán)保性能優(yōu)越、節(jié)能等優(yōu)點,在我國可以自行生產(chǎn),適合我國國情。到1999年,這種制冷劑占到15%。此外還有三氟二氯乙烷與三氯甲烷、五氯己烷、四氯己烷的混合劑。三氯甲烷、五氟乙烷的混合劑等。這些制冷劑其中仍含有對大氣臭氧層具有破壞性的氯,但由于有著比較理想的制冷效應(yīng),目前尚沒有被淘汰,

6、屬于過渡替代品。替代制冷劑據(jù)報道,國內(nèi)有公司選擇多元混合物作為替代品,于1997年底成功地開發(fā)出無毒、難燃的KLB綠色制冷劑,其成品破壞臭氧層值僅為0.008,溫室系數(shù)僅為0.015,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際組織對氟利昂替代品所規(guī)定的環(huán)保指數(shù)。KLB制冷劑不但能直接替代氟利昂,而且節(jié)能效果也十分顯著。替代制冷劑此外,科研人員還發(fā)展了磁致冷和吸附致冷等替代技術(shù)。磁致冷又叫“順磁鹽絕熱致冷”。順磁鹽中包含鐵或稀土元素,其3d、4f層電子未充滿,因此具有磁性,在勵磁和退磁過程中會吸熱或放熱,例如以硝酸鎂鈰為致冷劑的磁致冷機(jī)降溫可接近0K。利用這種性質(zhì)發(fā)展的制冷技術(shù)具有效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,其最大好處在

7、于不污染環(huán)境。替代制冷劑吸附致冷是利用吸附-脫附時吸熱或放熱的性質(zhì)制冷,常用的制冷劑體系包括金屬氫化物-氫、沸石分子篩-H2O、活性炭-氮氣、氧化鐠-氧化鈰體系等。目前世界上關(guān)于氟利昂的替代方案很多,但都不很令人滿意。迄今為止,世界上還沒有發(fā)現(xiàn)一種經(jīng)濟(jì)和能效超過氟利昂的電冰箱制冷、發(fā)泡替代品在未來能最大滿足人與自然的和諧和可持續(xù)發(fā)展的制冷劑應(yīng)為自然物質(zhì),如氨、二氧化碳、異丁烷等,是今后值得關(guān)注和研