生态环境功能材料

　　《生态环境功能材料》共分13章，主要分为如下四部分：部分为第1章绪论，主要介绍了生态环境功能材料学科的兴起、内涵、研究内容、研究方法、研究主要进展和发展趋势。第二部分为第2章材料的环境负荷评价与生态设计，主要介绍材料的环境负荷评价、材料的生态化改造、材料的生态设计、典型材料的碳达峰与碳中和路径。第三部分包含第3～7章，主要介绍典型非金属矿物生态环境功能材料。第四部分包含第8～13章，主要介绍低品位非金属矿和典型固废生态环境功能材料。本书可作为高等院校无机非金属材料工程、功能材料、资源循环科学与工程、矿物材料、矿物加工等专业以及战略性新兴产业其它相关专业的本科生和研究生教材，也可为相关专业工程技术人员提供参考。

　　梁金生，男，工学博士，研究员，博士生导师，河北工业大学材料学院副院长。1964年11月生，河北遵化人。1987年毕业于吉林工业大学金属材料科学与工程系金属材料及热处理专业，获工学学士学位；1990年在河北工学院材料研究中心半导体材料专业获工学硕士学位，留校从事教学与科研工作；1999年在中国建筑材料科学研究院无机非金属材料专业获工学博士学位。2005年01月获国家技术发明二等奖1项（排名第*二）、2000~2005年获省部级科技进步奖二等奖4项（1项排名第*一、3项排名第*二）。2001~2006年主持开发成功5个系列新技术、新成果，2004年04月主持完成“十五”国家八六三计划课题1项（排名第*一）；申报发明专利26项，已经授权11项。

第1章绪论
1.1生态环境功能材料学科的兴起与发展 1
1.1.1生态环境功能材料学科的兴起 1
1.1.2生态环境功能材料的分类 2
1.2生态环境功能材料的主要研究内容 3
1.2.1材料的环境负荷评价与生态设计 3
1.2.2非金属矿资源生态环境功能材料 3
1.2.3海洋贝壳资源生态环境功能材料 5
1.2.4生物质资源生态环境功能材料 5
1.2.5尾矿资源生态环境功能材料 5
1.2.6新能源退役设施及催化剂资源化应用 6
1.3生态环境功能材料学科的发展方向 6
1.3.1大宗矿物材料、尾矿等天然资源的高效平衡利用模式创新 6
1.3.2生态环境功能材料的高端化应用 6
1.3.3人居环境健康舒适系列生态环境功能材料 6
1.3.4现代农牧业种养循环一体化系列生态环境功能材料 7
1.3.5生态环境功能材料学科人才培养模式创新 7
1.4扩展阅读 7
思考题 8
参考文献 8
第2章材料的环境负荷评价与生态设计
2.1材料的环境负荷评价 9
2.1.1环境负荷评价的概念与技术框架 9
2.1.2材料环境负荷评价的基本概念 12
2.1.3材料环境负荷评价的要素和方法 12
2.1.4材料环境负荷评价研究的重要意义 12
2.1.5材料环境负荷评价实例及分析 13
2.2材料的生态化改造 13
2.2.1材料生态化改造的基本概念 13
2.2.2材料生态化改造的基本方法 14
2.3材料的生态设计 14
2.3.1材料生态设计的基本概念 14
2.3.2生态设计与LCA 15
2.3.3材料生态设计和产品生态设计 16
2.3.4生态设计方法与过程 17
2.3.5生态设计数据库和知识库 19
2.4典型材料的碳达峰、碳中和路径 19
2.4.1碳达峰、碳中和基本概念 19
2.4.2钢铁行业碳达峰、碳中和路径 20
2.4.3煤炭行业碳达峰、碳中和路径 20
2.4.4水泥行业碳达峰、碳中和路径 21
2.5扩展阅读 21
思考题 22
参考文献 22
第3章电气石矿物生态环境功能材料
3.1电气石矿物的资源禀赋特征 24
3.1.1国外电气石资源主要分布 24
3.1.2中国电气石资源主要分布 25
3.2电气石矿物的结构与性能 27
3.2.1电气石矿物材料的成分与结构 27
3.2.2电气石的特异性能 29
3.3电气石矿物的深加工与性能调控 31
3.3.1电气石的提纯 31
3.3.2电气石的细化 33
3.3.3电气石的稀土强化 35
3.4电气石矿物材料在环境领域的应用 35
3.4.1工业低温脱硝 35
3.4.2室内空气净化 36
3.4.3工业废水净化 37
3.4.4污染土壤修复 37
3.4.5其他 38
3.5扩展阅读 38
思考题 39
参考文献 40
第4章海泡石矿物生态环境功能材料
4.1海泡石矿物的资源禀赋特征 41
4.1.1国外海泡石资源主要分布 42
4.1.2中国海泡石资源主要分布 42
4.1.3海泡石黏土矿产的成矿地质特征 43
4.2海泡石矿物的结构与性能 45
4.2.1海泡石矿物材料的成分与结构 45
4.2.2海泡石的主要性能 48
4.3海泡石矿物的深加工与性能调控 49
4.3.1海泡石除杂方法 49
4.3.2海泡石解束方法 49
4.3.3海泡石矿物的深加工 50
4.4海泡石矿物材料在环境领域的应用 53
4.4.1室内空气净化 54
4.4.2污水重金属吸附 54
4.4.3温室气体CO2吸附 54
4.4.4有机污染物的降解 55
4.5扩展阅读 55
思考题 57
参考文献 57
第5章蒙脱石矿物生态环境功能材料
5.1蒙脱石矿物的资源禀赋特征 59
5.1.1国外蒙脱石矿物资源主要分布 59
5.1.2中国蒙脱石矿物资源主要分布 60
5.2蒙脱石矿物的结构与性能 62
5.2.1蒙脱石矿物的晶体结构与分类 62
5.2.2蒙脱石矿物的物理化学性质 64
5.3蒙脱石矿物的深加工与性能调控 68
5.3.1蒙脱石矿物的钠化改型 68
5.3.2蒙脱石矿物的提纯加工 69
5.3.3蒙脱石矿物酸活化改性 70
5.3.4蒙脱石矿物有机插层改性 72
5.3.5蒙脱石矿物的凝胶性能调节 73
5.3.6蒙脱石矿物交联改性 74
5.4蒙脱石矿物材料在环境领域的应用 75
5.4.1工业废水处理 75
5.4.2工程防渗 76
5.4.3防风固沙 77
5.4.4气体污染治理 77
5.4.5放射性废物处理 78
5.4.6土壤修复 78
5.4.7其他 79
5.5扩展阅读 80
思考题 82
参考文献 82
第6章硅藻土矿物生态环境功能材料
6.1硅藻土矿物的资源禀赋特征 85
6.1.1硅藻土矿物组成 85
6.1.2硅藻土的形态 86
6.1.3硅藻土资源与矿物成因 88
6.2硅藻土矿物的结构与性能 89
6.2.1硅藻土矿物的结构 89
6.2.2硅藻土的物理与化学性能 92
6.3硅藻土矿物的深加工与性能调控 93
6.3.1氧化锰修饰硅藻土 94
6.3.2介孔硅酸镁修饰硅藻土 95
6.3.3纳米零价铁（nZVI）修饰硅藻土 96
6.3.4铁酸锌（ZnFe2O4）修饰硅藻土 98
6.3.5硅藻土表面的有机改性 100
6.3.6硅藻土合成沸石 102
6.4硅藻土矿物材料在环境领域的应用 103
6.4.1重金属离子的吸附、转化与固定 103
6.4.2高化学需氧量（COD）污水预处理 104
6.4.3抗倒伏硅肥与土壤调理 105
6.4.4矿体断面植被复垦 105
6.4.5沙尘化治理 106
6.5扩展阅读 107
思考题 108
参考文献 108
第7章石墨矿物生态环境功能材料
7.1石墨的资源禀赋特征 110
7.1.1石墨的成分和主要类型 110
7.1.2石墨矿石特点 112
7.1.3石墨资源研究现状 113
7.2石墨的结构与性能 113
7.2.1石墨的晶体结构特点 113
7.2.2石墨的性能 115
7.3石墨的深加工与性能调控 116
7.3.1石墨的深加工 117
7.3.2石墨的纳米结构组装 117
7.4石墨材料在环境领域的应用 121
7.4.1石油废水治理 121
7.4.2饮用水处理 123
7.4.3电磁污染治理 123
7.5扩展阅读 123
思考题 125
参考文献 125
第8章低品位非金属矿生态环境功能材料
8.1低品位非金属矿的资源禀赋特征 127
8.1.1凹凸棒石黏土 128
8.1.2煤矸石 130
8.2低品位非金属矿的性能调控 131
8.2.1低品位非金属矿物提纯 131
8.2.2低品位非金属矿物酸活化 132
8.2.3低品位非金属矿物碱活化 133
8.2.4低品位非金属矿物热活化 133
8.2.5低品位非金属矿物增白 134
8.2.6矿物转化合成沸石 134
8.2.7矿物结构重组合成新材料 135
8.3低品位非金属矿功能材料在生态环境领域的应用 135
8.3.1在大气污染治理中的应用 136
8.3.2在水污染防治中的应用 137
8.3.3在土壤污染防治中的应用 139
8.4低品位非金属矿功能材料在生命健康领域的应用 141
8.4.1在抗菌材料中的应用 141
8.4.2在药物制剂和药物输送系统中的应用 141
8.5低品位非金属矿功能材料在生态建材领域的应用 142
8.5.1在生态水泥生产中的应用 142
8.5.2在地质聚合物合成方面的应用 142
8.5.3在环境友好陶瓷方面的应用 142
8.6低品位非金属矿开发利用现状与趋势 143
8.7扩展阅读 143
思考题 144
参考文献 145
第9章海洋贝壳生态环境功能材料
9.1海洋贝壳的资源禀赋特征 147
9.2海洋贝壳的成分及微观结构 148
9.3海洋贝壳的深加工与性能调控 150
9.3.1高温热分解 150
9.3.2高温结构演变 150
9.4贝壳砂制备易洁抗菌功能陶瓷 152
9.4.1易洁抗菌功能贝瓷坯体 152
9.4.2易洁抗菌功能贝瓷釉料 153
9.4.3易洁抗菌功能海洋贝瓷的制备 154
9.4.4易洁抗菌功能贝瓷的结构和性能 155
9.4.5易洁抗菌功能贝瓷易洁性能评价方法与标准化 156
9.5海洋贝壳在绿色建材中的应用 158
9.5.1贝壳作为建材的应用历史 158
9.5.2生物质碳酸钙的制备 159
9.5.3贝壳生物质碳酸钙或氧化钙制备建筑涂料 161
9.5.4其他 161
9.6扩展阅读 162
思考题 163
参考文献 163
第10章生物炭生态环境功能材料
10.1生物炭的资源禀赋特征 164
10.2生物炭的结构与性能 165
10.2.1生物炭的生产工艺 165
10.2.2生物炭的物理性质 168
10.2.3生物炭的化学性质 169
10.3生物炭的深加工与性能调控 170
10.3.1物理方法 170
10.3.2化学方法 171
10.3.3生物方法 172
10.4生物炭在环境领域的应用 173
10.4.1土壤修复 173
10.4.2温室气体吸收 174
10.4.3工业废水重金属去除 174
10.4.4有机化合物去除 176
10.4.5消毒抑菌 176
10.5扩展阅读 177
思考题 178
参考文献 178
第11章铁尾矿生态环境功能材料
11.1铁尾矿矿物的资源禀赋特征 180
11.2铁尾矿矿物的组成与结构 182
11.2.1铁尾矿的成分组成 182
11.2.2铁尾矿的微观结构 183
11.3铁尾矿矿物的深加工与性能调控 185
11.3.1热处理 185
11.3.2酸处理 185
11.3.3碱处理 185
11.3.4碱-热联合处理 185
11.3.5碱-热-酸联合处理 186
11.3.6机械力活化处理 186
11.4铁尾矿矿物材料在环境领域的应用 186
11.4.1水处理 187
11.4.2废气处理 187
11.4.3土壤修复和改良 188
11.4.4其他 189
11.5扩展阅读 190
思考题 191
参考文献 191
第12章锂辉石尾矿生态环境功能材料
12.1锂辉石尾矿的资源禀赋特征 193
12.1.1锂辉石及其尾矿资源 193
12.1.2锂辉石尾矿资源应用前景 195
12.2锂辉石尾矿的结构与性能 195
12.2.1锂辉石尾矿的化学组成 196
12.2.2锂辉石尾矿的物相组成 196
12.2.3锂辉石尾矿的形貌和结构特征 197
12.3锂辉石尾矿的深加工和性能调控 199
12.3.1锂辉石尾矿浮选云母 199
12.3.2锂辉石尾矿浮选锂辉石 200
12.3.3锂辉石尾矿浮选分离石英和长石 200
12.4锂辉石尾矿材料在环境领域的应用 201
12.4.1锂辉石尾矿生产水泥 201
12.4.2锂辉石尾矿生产混凝土 202
12.4.3锂辉石尾矿合成地质聚合物 202
12.4.4锂辉石尾矿生产陶瓷 203
12.4.5锂渣合成分子筛 203
12.4.6其他 204
12.5扩展阅读 204
思考题 205
参考文献 205
第13章新能源退役设施及催化剂资源化应用
13.1退役锂动力电池材料 207
13.1.1锂动力电池回收利用背景 207
13.1.2三元材料锂动力电池的回收技术 208
13.1.3磷酸铁锂动力电池的回收技术 211
13.2退役镍氢电池材料 213
13.2.1镍氢电池发展现状 213
13.2.2镍氢电池产生的电极废料 214
13.2.3镍氢电池回收再利用技术 214
13.3退役催化剂材料 216
13.3.1废催化剂回收背景 216
13.3.2废催化剂中有价金属的回收 217
13.4扩展阅读 219
思考题 220
参考文献 220