环境材料学 环境替代材料

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1、环境工程材料环境替代材料环境替代材料氟里昂替代品石棉替代品含磷洗涤替代品氟里昂化学组成氟里昂是卤代烃的总称。最早商品化的氟里昂是二氟二氯甲烷(1932)、一氟三氯甲烷(1931),还有四氟二氯乙烷、五氟一氯乙烷、二氟二氯甲烷等。用途：由于其优良的性能,20世纪30年代以来,氟里昂被广泛用作制冷剂、发泡剂、清洗剂、灭火剂和喷雾剂。致命缺点它是一种“温室效应气体”,温室效应值比二氧化碳大1700倍,更危险的是它会破坏大气层中的臭氧。氟里昂臭氧层破坏CFCs(氟氯烃)在紫外线的作用下放出氯原子,氯原子与臭氧发生自由基链反应,一个氯原子就可以消耗上万个臭氧分子。CFCl3＋Uv→CFCl2＋ClCF2

2、Cl2＋Uv→CF2Cl＋ClCl＋O3→ClO＋O2ClO＋O→Cl＋O2后两个反应中Cl和ClO都未被消耗，其净效果是：O＋O3→2O2臭氧层保护1985年3月，22个国家签署了关于臭氧层保护的《维也纳公约》。这是原则上限制使用含氯氟烃化合物的初步协议。1987年4月，30多个国家的代表出席了日内瓦关于《臭氧层公约》的临时磋商会议，并通过一项条约，将CFCs的生产与使用冻结在1986年的水平上。只要有2/3主要签约国家的努力，6—8年内CFCs就会降低30％。1987年9月，46个国家的代表在蒙特利尔通过了关于臭氧层耗损物质的《蒙特利尔议定书》，并于1989年1月1日生效。此协议要求199

3、3年各国削减CFC11、CFC12实际消耗量的20％，1998年消减50％。1988年10月，在海牙召开了关于保护臭氧层的国际会议。与会代表认为，即使实施了《蒙特利尔议定书》，也不能消除南极臭氧洞的存在，因此，需要更严厉的措施。臭氧层保护1989年，《蒙特利尔议定书》缔约国第一次会议通过关于臭氧层保护的《赫尔辛基宣言》。1990年，《蒙特利尔议定书》缔约国第二次会议在伦敦举行，通过《蒙特利尔议定书》修正案。2000年1月1日全部淘汰CFCs。1991年，《蒙特利尔议定书》缔约国第三次会议，呼吁对臭氧耗损进行新的紧急科学评价。1992年11月，《蒙特利尔议定书》缔约国第四次会议在哥本哈根举行。氟

4、里昂一些新型制冷剂,如四氯乙烷、二氟乙烷、五氟乙烷、二氟甲烷、三氟甲烷以及它们的混合物虽然不破坏臭氧层,但它们大都是温室气体,也被联合国气候变化框架公约大会(1997)在日本京都通过的“京都议定书”列为限制使用的物质。因此寻找替代氟里昂类物质的无公害的新型制冷剂已成为目前研究的热点。替代制冷剂目前广泛应用的有:(1)异丁烷它是很早被使用的制冷剂,但由于其具有可燃性没有得到推广。德国绿色和平组织在上世纪重新论证了其在小型制冷系统上使用的可靠性后逐渐大规模用于冰箱制冷。由于其作为制冷剂具有原料易得、对臭氧层无破坏、高循环率和不用换压缩机润滑油等优点,因而有着良好的应用前景。1999年,该种物质占到

5、冰箱制冷剂的15%,我国和美国的小型冰箱使用的是这种制冷剂,在日本,安全法规不允许使用这种制冷剂。这种制冷剂的缺点除了使用上的安全性外,碳氢化合物具有比HFCS类物质高的光化学烟雾,也是值得考虑的问题。替代制冷剂(2)二氟乙烷与二氟一氯甲烷的混合剂它们具有良好的制冷性能,在我国和美国的部分冰箱生产线用了此物质。它具有环保性能优越、节能等优点,在我国可以自行生产,适合我国国情。到1999年,这种制冷剂占到15%。此外还有三氟二氯乙烷与三氯甲烷、五氯己烷、四氯己烷的混合剂。三氯甲烷、五氟乙烷的混合剂等。这些制冷剂其中仍含有对大气臭氧层具有破坏性的氯,但由于有着比较理想的制冷效应,目前尚没有被淘汰,

6、属于过渡替代品。替代制冷剂据报道,国内有公司选择多元混合物作为替代品,于1997年底成功地开发出无毒、难燃的KLB绿色制冷剂,其成品破坏臭氧层值仅为0.008,温室系数仅为0.015,远远低于国际组织对氟利昂替代品所规定的环保指数。KLB制冷剂不但能直接替代氟利昂,而且节能效果也十分显著。替代制冷剂此外,科研人员还发展了磁致冷和吸附致冷等替代技术。磁致冷又叫“顺磁盐绝热致冷”。顺磁盐中包含铁或稀土元素,其3d、4f层电子未充满,因此具有磁性,在励磁和退磁过程中会吸热或放热,例如以硝酸镁铈为致冷剂的磁致冷机降温可接近0K。利用这种性质发展的制冷技术具有效率高、成本低、结构简单等优点,其最大好处在

7、于不污染环境。替代制冷剂吸附致冷是利用吸附-脱附时吸热或放热的性质制冷,常用的制冷剂体系包括金属氢化物-氢、沸石分子筛-H2O、活性炭-氮气、氧化镨-氧化铈体系等。目前世界上关于氟利昂的替代方案很多,但都不很令人满意。迄今为止,世界上还没有发现一种经济和能效超过氟利昂的电冰箱制冷、发泡替代品在未来能最大满足人与自然的和谐和可持续发展的制冷剂应为自然物质,如氨、二氧化碳、异丁烷等,是今后值得关注和研