“环境与可持续发展技术”课程教学大纲英文名称：TechnologyofEnvironmentandSustainableDevelopment课程编号：课程性质：通识教育选修课学分：2.0学时：32课程类别：口工程经济与项目管理口美育修养与艺术鉴赏（美育课程）口其它团科学探索与创新发展口道德修养与身心健康口沟通表达与全球视野面向对象：全校本科生先修课程：无教材：[1]庞素艳于彩莲解磊主编.环境保护与可持续发展.科学出版社，2015.6[2]孙克宁王振华孙旺等编.现代化学电源.化学工业出版社，2017.9[8]邓圣南王小兵.生命周期评价。化学工业出版社，2003年8月一、课程简介本课程以习近平生态文明建设思想为根本，树立“绿水青山就是金山银山”的可持续发展理念。采用案例式教学的方法，培养学生的创新思维，锻炼学生的创新能力，突出新工科交叉性、创新性、实用性的特色。课程主要内容有：环境与可持续发展概论：现代化学电源：二氧化碳捕集与利用：非二氧化碳温室气体减排与碳交易：高分子及电池固废资源化：氢能与电解水制氢：可持续发展技术的全生命周期分析。课程由环境化工与固废资源化研究中心相关老师讲授。课程以讲座方式讲授，注重通识性，同时组织参观实验室，加强对课程内容的理解。对具有相关专业基础的学生，可以参与部分实验研究。二、课程地位与教学目标1、课程地位：本课程以习近平生态文明建设思想为根本，树立“绿水青山就是金山银山”的可持续发展理念，树立社会主义核心价值观及正确的世界观、人生观。采用案例式教学介绍可持续环境化工技术，使同学们了解环境污染防治的技术及资源化方法，培养学生采用工程基础和专业知识解决工程实际问题的能力。通过介绍可持续发展技术工业应用情况及技术前沿，培养学生的创新思维，锻炼学生的创新能力，突出新工科交叉性、创新性、实用性的特色。2、教学目标：写明课程拟达到的教学目标，指明学生需要掌握的知识与能力及应达到的水平，学生通过学习本课程应取得的学习成果。支撑的毕业能力项[1]思想政治与德育（课程思政）、[2]工程知识、[4]设计/开发解决方案、[8]】环境和可持续发展。11
11 “环境与可持续发展技术”课程教学大纲 英文名称：Technology of Environment and Sustainable Development 课程编号： 课程性质：通识教育选修课 学分：2.0 学时：32 课程类别：□工程经济与项目管理 □美育修养与艺术鉴赏（美育课程） □其它 □√ 科学探索与创新发展 □道德修养与身心健康 □沟通表达与全球视野 面向对象：全校本科生 先修课程：无 教材： [1] 庞素艳 于彩莲 解磊主编. 环境保护与可持续发展. 科学出版社，2015.6 [2] 孙克宁 王振华 孙旺等编. 现代化学电源. 化学工业出版社，2017.9 [8] 邓圣南 王小兵. 生命周期评价. 化学工业出版社，2003 年 8 月 一、课程简介 本课程以习近平生态文明建设思想为根本，树立“绿水青山就是金山银山”的可持续发 展理念。采用案例式教学的方法，培养学生的创新思维，锻炼学生的创新能力，突出新工 科交叉性、创新性、实用性的特色。 课程主要内容有：环境与可持续发展概论；现代化学电源；二氧化碳捕集与利用；非 二氧化碳温室气体减排与碳交易；高分子及电池固废资源化；氢能与电解水制氢；可持续 发展技术的全生命周期分析。 课程由环境化工与固废资源化研究中心相关老师讲授。课程以讲座方式讲授，注重通 识性，同时组织参观实验室，加强对课程内容的理解。对具有相关专业基础的学生，可以 参与部分实验研究。 二、课程地位与教学目标 1、课程地位： 本课程以习近平生态文明建设思想为根本，树立“绿水青山就是金山银山”的可持续发 展理念，树立社会主义核心价值观及正确的世界观、人生观。采用案例式教学介绍可持续 环境化工技术，使同学们了解环境污染防治的技术及资源化方法，培养学生采用工程基础 和专业知识解决工程实际问题的能力。通过介绍可持续发展技术工业应用情况及技术前沿， 培养学生的创新思维，锻炼学生的创新能力，突出新工科交叉性、创新性、实用性的特色。 2、教学目标： 写明课程拟达到的教学目标，指明学生需要掌握的知识与能力及应达到的水平，学生 通过学习本课程应取得的学习成果。 支撑的毕业能力项[1] 思想政治与德育（课程思政）、[2] 工程知识、[4] 设计/开发解 决方案、[8] 环境和可持续发展
三、课程教学内容及要求1、课程内容及要求第一章环境与可持续发展概论本章以习近平生态文明建设思想为根本，阐述目前存在的严重环境污染现象及全球所面临的共同环境问题，论述对人类生活和健康造成的危害，使大家了解人口发展状况和自然资源短缺的问题，分析人口增长对自然资源的斥力。基于国家的可持续发展战略，要求学生掌握可持续发展的由来，可持续发展的定义、内涵、基本原则及主要影响因素，从理论基础和评价方法方面论述评价可持续发展的指标体系。针对所存在的环境问题，理解环境保护的向来、概念、自的和任务，清洁生产、循环经济的可持续发展途径。通过可持续环境化工技术的介绍，了解环境污染防治的技术及资源化方法。第二章现代化学电源化学电源是一种把化学能直接转化成电能的装置，是现代社会发展和人类生活的必需品。现代化学电源主要从现代应用和发展速度较快的化学电源来分类介绍电池的组成、工作原理、材料发展及应用领域等。要求学生掌握所涉及化学电源的定义、组成、基本概念、性能参数和发展简史。理解按组成化学电源的元素分类的锌电池、镍氢电池、铅酸电池、锂电池、锂离子电池和液流电池：燃料电池，包括碱性燃料电池、直接醇类燃料电池和固体氧化物燃料电池等的基本原理、关键部件。了解化学电源与可再生能源（太阳能、风能等）能源储存与转化技术和应用领域第三章二氧化碳捕集与利用本章从世界能源结构尤其是中国的能源结构现状和未来出发，总结梳理二氧化碳的排放现状，在此基础上系统介绍二氧化碳的捕集和利用技术的最新进展。要求学生掌握所涉及二氧化碳捕集和利用的定义和基本概念、离子液体捕集技术、多孔金属有机骨架材料捕集技术、极稀浓度二氧化碳的捕集技术等近几年发展起来的新技术和将二氧化碳转化为高分子材料和能源化学品的利用技术。理解碳中和、碳达峰等基本概念以及离子液体、多孔金属有机骨架吸附二氧化碳的基本原理和构效关系，了解二氧化碳化学转化制备各类化学品（烯烃、烷烃、芳烃、醇、酸、汽油等）的催化剂组成、转化途径及催化机制。第四章非二氧化碳温室气体减排与碳交易温室气体排放问题是当今社会最为凸显的环境问题之一。特别在“双碳”背景下，温室气体排放已经成为我国环境学科主要解决的目标，非二氧化碳温室气体是指根据1997年制定的《京都议定书》，除二氧化碳外，温室气体还包括甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O，一氧化二氮）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6)。工业革命以来约有35%的温室气体辐射强迫源自非二氧化碳温室气体排放。而非二氧化碳温室气体的减排难度比二氧化碳更高。要求学生掌握非二氧化碳温室气体的来源，排放特征及迁移方式，了解非二温室气体的排放发展趋势。通过学习过程，掌握非二温室气体处置方法及其优缺12
12 三、课程教学内容及要求 1、课程内容及要求 第一章 环境与可持续发展概论 本章以习近平生态文明建设思想为根本，阐述目前存在的严重环境污染现象及全球所 面临的共同环境问题，论述对人类生活和健康造成的危害，使大家了解人口发展状况和自 然资源短缺的问题，分析人口增长对自然资源的斥力。基于国家的可持续发展战略，要求 学生掌握可持续发展的由来，可持续发展的定义、内涵、基本原则及主要影响囚素，从理 论基础和评价方法方面论述评价可持续发展的指标体系。针对所存在的环境问题，理解环 境保护的向来、概念、目的和任务，清洁生产、循环经济的可持续发展途径。通过可持续 环境化工技术的介绍，了解环境污染防治的技术及资源化方法。 第二章 现代化学电源 化学电源是一种把化学能直接转化成电能的装置，是现代社会发展和人类生活的必需 品。现代化学电源主要从现代应用和发展速度较快的化学电源来分类介绍电池的组成、工 作原理、材料发展及应用领域等。要求学生掌握所涉及化学电源的定义、组成、基本概念、 性能参数和发展简史。理解按组成化学电源的元素分类的锌电池、镍氢电池、铅酸电池、 锂电池、锂离子电池和液流电池；燃料电池，包括碱性燃料电池、直接醇类燃料电池和固 体氧化物燃料电池等的基本原理、关键部件。了解化学电源与可再生能源（太阳能、风能 等）能源储存与转化技术和应用领域。 第三章 二氧化碳捕集与利用 本章从世界能源结构尤其是中国的能源结构现状和未来出发，总结梳理二氧化碳的排 放现状，在此基础上系统介绍二氧化碳的捕集和利用技术的最新进展。要求学生掌握所涉 及二氧化碳捕集和利用的定义和基本概念、离子液体捕集技术、多孔金属有机骨架材料捕 集技术、极稀浓度二氧化碳的捕集技术等近几年发展起来的新技术和将二氧化碳转化为高 分子材料和能源化学品的利用技术。理解碳中和、碳达峰等基本概念以及离子液体、多孔 金属有机骨架吸附二氧化碳的基本原理和构效关系，了解二氧化碳化学转化制备各类化学 品（烯烃、烷烃、芳烃、醇、酸、汽油等）的催化剂组成、转化途径及催化机制。 第四章 非二氧化碳温室气体减排与碳交易 温室气体排放问题是当今社会最为凸显的环境问题之一。特别在“双碳”背景下，温 室气体排放已经成为我国环境学科主要解决的目标，非二氧化碳温室气体是指根据 1997 年制定的《京都议定书》，除二氧化碳外，温室气体还包括甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O， 一氧化二氮）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）。工业革命以来， 约有 35%的温室气体辐射强迫源自非二氧化碳温室气体排放。而非二氧化碳温室气体的减 排难度比二氧化碳更高。要求学生掌握非二氧化碳温室气体的来源，排放特征及迁移方式， 了解非二温室气体的排放发展趋势。通过学习过程，掌握非二温室气体处置方法及其优缺
点。理解以氧化亚氮（N2O，一氧化二氮）为典型的温室气体处理方法及理论基础，了解氧化二氮减排前沿技术发展及工业减排装置运行特征。最后介绍国际碳交易市场规则及非二氧化碳气体与碳交易关系（△）。第五章高分子及电池固废资源化当前，我国循环经济发展仍面临重点行业资源产出效率不高，再生资源回收利用规范化水平低，回收设施缺乏用地保障，低值可回收物回收利用难，大宗固废产生强度高、利用不充分、综合利用产品附加值低等突出问题。随着社会经济的发展和城市化的深入推进，固体废弃物产生量持续增加和处理能力相对滞后、处理方式相对简单的矛盾日益凸显。本课程讲述我国主要的固体废弃的种类、危害、处置及资源化利用技术。重点针对高分子固废（如废旧纺织品和废旧轮胎）以及废旧锂离子电池如何实现废弃物的循环再利用资源化展开深入的学习和了解。特别是我国对锂离子电池中的关键金属元素（锂，钻等）严重依耐进口，对其进行有价值的回收具有重要战略意义，针对废旧锂电池中的有价金属的回收技术（湿法回收、火法回收）进行详细介绍，致力于为开发新型高效的技术提供知识储备。第六章氢能与电解水制氢氢能作为一种重要的清洁能源在21世纪备受关注，其燃烧热值高，分别是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍，且资源丰富、可持续发展。当前氢燃料电池作为一种氢能高效、清洁利用技术，被认为是未来解决人类能源危机的终极方案。本课程从氢能的利用及氢能的清洁生产（即电解水制氢）两方面展开详细介绍，皆在结合当今新能源发展方向，提高本科对氢能发展及利用的认知，拓宽其学习视野。本课程要求学生理解氢燃料电池的工作原理，了解氢燃料电池的发展现状及存在的发展的瓶颈。电解水制氢是一种通过电解促使H2O分解产生H2及O2技术，其主要包含高效电极催化材料、膜电极材料及电解水器件开发，本课程要求学生理解电解水制氢原理，了解电极催化材料、膜电极材料的发展，了解电解水器件的结构及各器件关系；此外了解氢能的存储及运输技术。第七章可持续发展技术的全生命周期分析全生命周期评价（lifecycleassessment，LCA）是一种国际上广泛使用的重要环境规划与管理方法，对产品/系统/服务/工艺整个生命周期（包括生产、运输、使用、回收及最终处理等）各个阶段的输入和输出及其潜在的环境影响进行量化分析，进而对其环境可持续性进行评价。要求学生掌握全生命周期评价基本专业知识，包括生命周期评价的基本原则与总体框架、清单分析、环境影响评价及结果解释。理解生命周期评价的特点，了解全生命周期评价理论的发展历程、目前应用情况及全生命周期评价软件（SimaPro）的使用。2、支撑毕业能力项的教学内容[1】思想政治与德育（课程思政)：环境与发展可持续概论，习近平生态文明建设思想，可持续发展的定义、内涵、基本原则及主要影响囚素，清洁生产、循环经济的可持续发展途径[2]工程知识：二氧化碳捕集与利用、非二氧化碳温室气体减排方法与理论基础、高13
13 点。理解以氧化亚氮（N2O，一氧化二氮）为典型的温室气体处理方法及理论基础，了解 氧化二氮减排前沿技术发展及工业减排装置运行特征。最后介绍国际碳交易市场规则及非 二氧化碳气体与碳交易关系（△）。 第五章 高分子及电池固废资源化 当前，我国循环经济发展仍面临重点行业资源产出效率不高，再生资源回收利用规范 化水平低，回收设施缺乏用地保障，低值可回收物回收利用难，大宗固废产生强度高、利 用不充分、综合利用产品附加值低等突出问题。随着社会经济的发展和城市化的深入推进， 固体废弃物产生量持续增加和处理能力相对滞后、处理方式相对简单的矛盾日益凸显。本 课程讲述我国主要的固体废弃的种类、危害、处置及资源化利用技术。重点针对高分子固 废（如废旧纺织品和废旧轮胎）以及废旧锂离子电池如何实现废弃物的循环再利用资源化 展开深入的学习和了解。特别是我国对锂离子电池中的关键金属元素（锂，钴等）严重依 耐进口，对其进行有价值的回收具有重要战略意义，针对废旧锂电池中的有价金属的回收 技术（湿法回收、火法回收）进行详细介绍，致力于为开发新型高效的技术提供知识储备。 第六章 氢能与电解水制氢 氢能作为一种重要的清洁能源在 21 世纪备受关注，其燃烧热值高，分别是汽油的 3 倍、酒精的 3.9 倍、焦炭的 4.5 倍，且资源丰富、可持续发展。当前氢燃料电池作为一种 氢能高效、清洁利用技术，被认为是未来解决人类能源危机的终极方案。本课程从氢能的 利用及氢能的清洁生产（即电解水制氢）两方面展开详细介绍，皆在结合当今新能源发展 方向，提高本科对氢能发展及利用的认知，拓宽其学习视野。本课程要求学生理解氢燃料 电池的工作原理，了解氢燃料电池的发展现状及存在的发展的瓶颈。电解水制氢是一种通 过电解促使 H2O 分解产生 H2及 O2技术，其主要包含高效电极催化材料、膜电极材料及电 解水器件开发，本课程要求学生理解电解水制氢原理，了解电极催化材料、膜电极材料的 发展，了解电解水器件的结构及各器件关系；此外了解氢能的存储及运输技术。 第七章 可持续发展技术的全生命周期分析 全生命周期评价（life cycle assessment，LCA）是一种国际上广泛使用的重要环境规划 与管理方法，对产品/系统/服务/工艺整个生命周期（包括生产、运输、使用、回收及最终 处理等）各个阶段的输入和输出及其潜在的环境影响进行量化分析，进而对其环境可持续 性进行评价。要求学生掌握全生命周期评价基本专业知识，包括生命周期评价的基本原则 与总体框架、清单分析、环境影响评价及结果解释。理解生命周期评价的特点，了解全生 命周期评价理论的发展历程、目前应用情况及全生命周期评价软件（SimaPro）的使用。 2、支撑毕业能力项的教学内容 [1] 思想政治与德育（课程思政）：环境与发展可持续概论，习近平生态文明建设思想， 可持续发展的定义、内涵、基本原则及主要影响囚素，清洁生产、循环经济的可持续发展途径。 [2] 工程知识：二氧化碳捕集与利用、非二氧化碳温室气体减排方法与理论基础、高