纳米硫酸钡改性及其应用的研究进展

陈焕章 ，孙朝利 ，张 悦 ，张 洁

（1.河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄050018；2.河北省药用分子化学重点实验室）

硫酸钡（BaSO4）是一种重要的无机化工原料，它不仅具有良好的光学性能、化学稳定性，还具有特殊的体积、量子尺寸和界面效应等特点，因此在涂料、塑料、纸张、橡胶、油墨颜料等领域得到广泛的应用［1-3］。纳米 BaSO4具有高比表面积、高活性、良好的分散性等优点，应用到复合材料中可表现出优异的性能［4］，但随着科技的发展，人们对硫酸钡的质量要求越来越高。自20世纪70年代中期开始，国外学者就已经着手重晶石表面改性的研究［5］。无机材料表面改性后可以提高其在聚合物中的综合性能，是粉体表面改性的重要原因［6］。本文主要介绍了纳米BaSO4的制备方法及其表面改性方法，并分析了各方法的优缺点，同时介绍了纳米BaSO4在各领域中的应用，以期对今后BaSO4的研究提供参考。

1 纳米硫酸钡的制备方法

工业上所制备的BaSO4产品粒径大、粒度分布较宽、分散性也不好，限制了其进一步的推广与应用，因此开发纯度高、粒径小、分散性好的纳米BaSO4一直是国内外研究者的工作重点。

1.1 络合沉淀法

络合沉淀法是一种常用的制备BaSO4的方法，络合沉淀法是将络合剂乙二胺四乙酸（EDTA）与Ba2+发生反应，生成相对稳定的EDTA-Ba络合物，再加入沉淀剂使EDTA-Ba络合物缓慢分解，与溶液中的碰撞生成BaSO4颗粒。

Hu Linna等［7］探究了EDTA阴离子对合成纳米BaSO4的影响。结果表明，EDTA阴离子的吸附反转了BaSO4的电荷，削弱了BaSO4的表面极性，促使聚集体通过自组装和转化过程形成。在pH=7的条件下合成了平均粒径为 0.502 μm的球形 BaSO4，在pH为9～10时得到的BaSO4颗粒呈椭球状，pH变化引起的形态变化与BaSO4电双层吸附单价和多价阴离子密切相关。刘月姣等［8］利用电阻层析成像（ERT）技术考察了BaSO4颗粒形成过程中溶液电导率的变化。研究发现，当溶液电导率不再变化时颗粒反应完成，颗粒由梭形最终变成球形，而且随着浓度的增加BaSO4颗粒的粒径也增大。实时监测结果还表明，随着EDTA-2Na的加入，EDTA-2Na与Ba2+发生络合作用，EDTA控制了反应体系中Ba2+的浓度，避免它与SO42-直接反应生成大量的晶体，从而改善了粉体的分散性，使其生成粒度分布均匀的产物。

采用该方法制备的产品粒径小，EDTA可回收利用［9-10］，生产工艺比较简单，成本也很低，因此适于工业化生产，也可用来制备其他纳米级新型材料。

1.2 微乳液法

微乳液法是制备单分散纳米颗粒的常用方法之一，即在表面活性剂分子的作用下，促使2种互不相溶的溶剂形成均一稳定的乳液，固相颗粒从乳液中析出的方法。

叶飞飞等［11］在水/正己醇/环己烷/聚乙二醇辛基苯基醚（TritonX-100）的微乳液中制得了粒径为18～22 nm的类球形纳米BaSO4，产率可达87.5%。而且当水/TritonX-100的物质的量比增大时，颗粒尺寸也增大，随后呈现出球形、立方体、棒状、椭球形和片状的形貌，这是因为双微乳液法采用的是融合反应机理，这种体系较稳定，微乳液液滴作为反应的媒介，其水核半径固定，可以控制颗粒的大小。陈丽萍等［12］研究了用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）/环己醇/相应盐的水溶液代替水构成3种典型的微乳液体系。结果表明，在油包水体系中，当加大电子束强度时，BaSO4粒子的形态由长方体或立方体变为网状结构；在油水双连续体系中，当盐浓度逐渐增加时，粒子的形态由“鱼骨刺”形态变为花形；而在水包油体系中粒子的形貌也随盐浓度的增加由花形变为“鱼骨刺”。这一方面取决于微乳液结构模型，另一方面表面活性剂CTAB的存在可能对晶体形貌的控制起着一定的作用。

微乳液法可制得多种形态的BaSO4产品，其产品粒径可控、粒度分布均匀，操作方法简单，但表面活性剂对产品的质量影响很大，而且有机溶剂的使用使该工艺的安全性和环保性受到破坏［4］。

1.3 微反应器法

微反应器法是一种近年来研究比较多的制备方法，尤其国外学者对其做了大量研究。微反应器内部的流体尺寸为微米级，这样的流体使其具有传热高、混合传递高效、反应安全等特点，大大提高了反应过程中传质现象，有利于生成粒径小、分布窄的产品。

N.Sen等［13］使用基于液-液两相流的分段式微流体系统成功合成了平均粒径为65 nm、多分散度为0.10的单分散BaSO4颗粒。研究发现，颗粒尺寸随着流速的增加呈现先增大后减小的趋势，这归因于两相流的流体动力学（微孔管内2个水相液滴之间油相的长度）随速度的变化。还发现颗粒尺寸随微孔管直径和初始原料浓度的增加而增大，随前驱体物质的量比的增加而减小。该方法可用于BaSO4纳米粒子的相对大规模连续合成。此外，由于该方法中所涉及的组分的简单性和易用性，预期该方法是合成控制粒径的其他纳米颗粒的简单和经济的方法。

邓传东等［14］采用一种用于生产纳米BaSO4的新型微反应器，解决了现有技术中原料混合不够充分、反应不够彻底、效率较低、能耗较高的问题，使产物的粒径大小分布均匀，同时又能降低能耗、节省资源。主反应通道中设置有混合模块，混合模块由多块反应通道层相互紧靠组成，每一块反应通道层的两面都布满倾斜的反应槽，其方向为相反的45°角交叉设置，由此形成交错混合反应通道，使其充分混合。

2 纳米硫酸钡改性的原因

纳米BaSO4一方面具有亲水疏油的性质，与聚合物基体之间存在很大的极性差异，因此在聚合物中容易团聚，分散性差，使其力学性能降低；另一方面由于纳米BaSO4具有较高的表面活性，相邻颗粒间极易发生团聚或结块，影响其在生产中的应用。因此，为了使BaSO4在聚合物中的分散性得到改善，提高纳米BaSO4在复合材料中的综合性能，需对纳米BaSO4做表面改性，从而拓展其应用范围。

3 纳米硫酸钡改性的方法

3.1 偶联剂改性法

偶联剂是一类具有两性结构的物质，可以将亲无机物的基团和亲有机物的基团连接起来，即偶联剂起着分子桥的作用，从而使无机物与有机物之间的界面作用增强。典型的偶联剂有硅烷类、铝酸酯类、钛酸酯类［15］等。

张晗等［16］采用铝酸酯偶联剂对纳米BaSO4做表面改性。结果表明，当铝酸酯偶联剂的用量为1%（质量分数）、温度为80℃时改性效果最好，活化度达到89%，但反应时间较长（1 h），偶联机理可用分散稳定模型解释 （纳米硫酸钡在表面吸附了铝酸酯偶联剂，吸附层被压缩但互相不渗透，吸附层发生互相渗透）。其改性机理如图1所示。

图1 铝酸酯偶联剂的改性机理

刘玉敏等［17］采用钛酸酯偶联剂 UP-801改性后，虽然偶联剂的用量增大（质量分数为5%），但改性时间缩短（30 min），在最优条件下可得到活化度为95.76%的纳米BaSO4，其表面钛酸酯的包覆量至少为2.612%。原因是钛酸酯偶联剂UP-801中易水解的（RO）m—与无机粒子的羟基发生反应生成醚键，—（OCOR′）n与聚合物发生缠绕或交联，增强了与BaSO4之间的结合力，然后利用空间位阻提高了纳米BaSO4的分散性，表面疏水。

硅烷类是目前应用较多、用量较大的偶联剂，对于表面具有羟基的无机纳米粒子十分有效，但一般的硅烷偶联剂与BaSO4表面结合力不强。较为有效的是多组分偶联剂，它能使纳米BaSO4表面硅烷化，但是成本高，使用复杂。钛酸酯偶联剂对于大多数无机粒子都有较好的改性效果，原因是钛酸酯能与纳米BaSO4表面的自由质子形成化学键，从而在其表面形成一层有机膜，导致表面性质发生改变。但由于价格较贵，并且有危害人体健康的成分存在，导致对它的应用越来越少。铝酸酯偶联剂是一种新型的偶联剂，其分子中易水解的烷氧基与BaSO4表面的自由质子发生化学反应，产生一层单分子膜，形成不可逆的Al—O键，从而改善产品性能，其性能也优于其他偶联剂。

3.2 表面活性剂改性法

表面活性剂其分子一端为长链烷基，能够在聚合物基体中均匀分散；另一端为极性亲水基团，可与BaSO4表面发生物理吸附或化学反应，包裹在BaSO4的表面达到改性目的。常用的表面活性剂有高级脂肪酸及其盐类［18］、醇类［19］、胺类、磷酸酯类等。

向反应体系中引入有机酸后，由于溶液中的RCOO-向Ba2+聚集，使其包覆在BaSO4表面，阻止了BaSO4的继续增大。其改性机理见图2。

图2 脂肪酸（盐）类表面改性剂的改性机理

J.Li等［20］以聚丙烯酸（PAA）为生长调节剂制备了具有单分散球形、椭球形、玫瑰状团聚体等多种形貌的BaSO4颗粒，这是因为PAA羧基与无机离子的相互作用以及PAA分子链的构象变化而影响BaSO4的形貌。刘玉敏等［21］采用十二烷基硫酸钠为改性剂解决了BaSO4干燥过程中易团聚问题，发现虽然改性剂用量增加（质量分数为5%），但温度降低，时间缩短，其活化度和吸油值分别为99.88%和0.4975 g/g，十二烷基硫酸钠的包覆量为2.5236%。原因是十二烷基硫酸钠的亲水基团（硫酸基）更易与粒子结合，使纳米BaSO4表面形成包覆层，从而改变其表面性质。 C.M.Patel等［22］以聚丙烯酸钠（PAAS）为分散剂，采用纳米粉碎法制备了最佳粒径为63.2 nm的BaSO4纳米粒子。研究发现，BaSO4纳米粒子在分散剂和较大pH下的稳定性较高。此外，由FT-IR和TGA分析表明，分散剂在纳米粉碎过程中吸附在BaSO4颗粒的表面。

表面活性剂成本低、种类多、产量大，用不同种类的表面活性剂可以合成不同性能的产品，改性技术较成熟，因此对它的应用越来越多。脂肪酸（盐）是BaSO4较为常用且价格十分低廉的表面改性剂，改性后的纳米BaSO4在聚合物中有较好的分散性和亲和性。改性后的纳米BaSO4在水中由于其表面张力而不易沉淀，因此活化度可用来反映表面改性效果的好坏。其他改性剂对纳米BaSO4的改性效果如表1所示。从表1可以看出，硬脂酸和单烷氧基钛酸酯偶联剂对BaSO4的改性效果最好，同时其他改性剂对BaSO4的改性效果也较佳。

表1 不同改性剂对纳米硫酸钡的改性效果

3.3 复合改性剂改性法

复合改性剂是由2种或2种以上的单一改性剂组合而成的复合配方，如棕榈酸钠/硬脂酸钠、硬脂酸钠/硫酸锌、硬脂酸钠/十二烷基磺酸钠/烯丙醇聚氧乙烯醚等复合型改性剂。对纳米BaSO4改性时选择复合型改性剂，可以充分发挥每种改性剂自身的优势，使得改性效果比单一改性效果更好，满足专业化、功能化的需求。

张贝贝等［23］采用硬脂酸钠对超细BaSO4做表面改性。研究发现，温度和质量分数均有所降低，节约了能耗，活化度达到99.90%。用棕榈酸钠/硬脂酸钠复合改性剂改性后，产品的耐热性能比单一改性剂改性的效果有所提高，粒度分布变窄，平均粒径从0.89 μm（未改性）减小到 0.78 μm。 这是因为改性剂的极性基团与BaSO4粒子反应，非极性基团包覆在外面，复合改性后，各长碳链之间相互缠绕形成网状结构，增强其疏水性。这种改性方法的使用将是未来发展的趋势之一。

3.4 沉淀反应改性法

沉淀反应改性法是通过化学沉淀反应将改性剂加入到反应中，使其在BaSO4表面形成一层包覆膜的方法。

张来军等［24］采用Na2SO4为沉淀剂时比用NaHSO4合成的纳米BaSO4粒径更小更均匀，平均粒径为42 nm，这是因为聚乙二醇1540（PEG）的加入能降低纳米BaSO4的表面能，有效阻止其表面的团聚。王广秀等［25-26］分别以PAAS和D5040为分散剂，采用化学沉淀法制备了不同尺寸的纳米BaSO4颗粒。研究表明，PAAS（或D5040）一方面与Ba2+反应生成溶解度较低的中间产物，使反应体系中生成大量晶核；另一方面PAA-吸附在BaSO4表面使其带有负电性（或溶液中OH-吸附在BaSO4表面），并且由于吸附作用产生的空间位阻效应能有效调控各晶面的生长速率，这种作用可以生成粒径更小、形貌更好的球形颗粒。反应过程可用如下方程式表示：

此外，研究还发现体系的pH对BaSO4颗粒形貌的影响很大，分散剂的存在不仅对粒径和粒径分布有很大影响，而且与粒子的形态有很大关联［27］。

由上述结果可知，这种改性方法生产成本较低，操作起来也简便，沉淀条件容易控制，是对颗粒表面进行改性常用的方法之一。不同的改性剂和沉淀剂制备出的粒径、形貌也不同。

3.5 无机物包覆改性法

无机物包覆改性是通过物理作用或范德华力在颗粒表面形成包覆膜，而不与其表面发生其他反应。通常选用二氧化钛（TiO2）、二氧化硅（SiO2）、氧化锌等金属氧化物作为改性剂［28］。

王新星等［29］采用 PEG系列为表面活性剂在BaSO4表面包覆硅酸钡（BaSiO3），水解后得到SiO2包覆在其表面。结果表明，在最优条件下颗粒呈现较好的椭球形，有明显的包覆膜，包覆膜薄厚度为10 nm左右。对水玻璃包覆过的BaSO4机械搅拌24 h后，SiO2包覆膜仍在BaSO4颗粒表面，这表明SiO2包覆改性效果非常好。包覆机理：在酸性条件下，SiO32-在溶液中呈酸式解离状态趋势，通常以二聚体的形式存在，硅以六配位方式（见图3）存在，从而产生多聚体直接沉积在BaSO2表面达到改性的目的。

图3 硅的六配位示意图

黄洁芳等［30］采用相同的方法将TiCl4在酸性条件下加热水解成TiO2包覆在BaSO4表面，且在最优条件下制备的TiO2包覆率最高，包覆层厚度均匀，而且复合粉体还具有良好的分散性，并保持了内核的球形形貌，粒度约为1.5 μm。

目前，BaSO4的表面改性大都为有机改性，由于BaSO4表面所含官能团活性较低，与表面改性剂结合力不强，导致改性后的BaSO4在高分子基体中的分散性效果不理想。有关无机表面改性的研究报道比较少。近年来，对纳米颗粒包覆改性的研究越来越多，因为BaSO4表面包覆后能够阻止纳米粒子氧化、晶体长大、腐蚀和团聚，可改善纳米BaSO4的表面性能，提高其表面活性点，扩展其应用范围。该法使无机颗粒在不同介质中的分散性得到提高，但包覆的均匀性、包覆强度等不易控制，是实际操作中要解决的问题。

除了上述列出的改性剂对纳米BaSO4有很好的改性效果外，还有其他不同的改性剂对纳米BaSO4有不同的改性效果。沉降体积是用来表征粉体分散性好坏的一个重要标准，沉降高度越高，分散性越好。其改性效果如表2所示。从表2可以看出，PAAS对纳米BaSO4的分散效果最好，可能是因为PAAS是阴离子分散剂，在水中可电离出大量阴离子，吸附在BaSO4表面，产生双电层静电排斥作用，因此可有效降低颗粒的团聚。

表2 不同改性剂对纳米硫酸钡分散性的影响

4 纳米硫酸钡的应用

纳米BaSO4是一种新型的无机材料，将其添加到聚合物中制备出高性能的复合材料是人们经常用到的有效手段。

4.1 塑料行业

把纳米硫酸钡加入到聚合物中得到具有高强度、高韧性的复合材料已经越来越受到人们的关注，如 BaSO4可加入到聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚乳酸（PLA）、聚四氟乙烯（PTFE）等材料中，尤其对BaSO4表面改性后使其力学性能得到了明显改善。张晗等［31］将少量（质量分数为1%）铝酸酯偶联剂添加到BaSO4时，PE/BaSO4复合材料的拉伸强度、弯曲强度、断裂伸长率都得到了提高。但随着偶联剂用量的增加，使得颗粒表面偶联剂分子层厚度增加，粒子之间的黏结几率增大，导致力学性能降低。J.N.Yang等［32］制备了硬脂酸改性的PLA/BaSO4复合材料。结果发现，当BaSO4质量分数为15%时，复合材料的冲击韧性和断裂伸长率最高。实验还发现，BaSO4对PLA热行为的影响不大，但复合材料在高温下的热稳定性得到了提高。

由上述研究表明，对大部分聚合物复合材料来说，随着改性剂用量的增加，复合材料的强度和韧性都是先增大再减小，这是因为用量过大会使纳米BaSO4表面发生多层物理吸附，使其在聚合物中的团聚现象严重，影响复合材料的力学性能，并使无机填料的优良特性难以发挥；改性剂用量少，则会使纳米BaSO4与聚合物之间的连接界面缺陷增多，导致复合材料的力学性能降低。

除了上述表面改性剂的用量对复合材料的力学性能有很大的影响外，BaSO4的用量也是一个重要的因素。李兆敏等［33］发现，当BaSO4添加量为50%（质量分数）时，BaSO4/聚醚嵌段酰胺复合材料的抗拉强度提高30%以上。这是因为随着BaSO4含量的增加，聚醚嵌段酰胺中出现多级有序层状结构，使得复合材料的抗拉强度提高。杜靖等［34］发现，随着BaSO4含量的增加，PP/BaSO4复合材料的拉伸强度先增大后减小，当BaSO4质量分数为20%时，其最大拉伸强度为26.3 MPa。但丁筠等［35］却发现，随着纳米BaSO4含量的增加，PP/纳米BaSO4复合材料的拉伸强度从22.2 MPa降至19.6 MPa。这是因为纳米BaSO4的强度很大，添加到复合材料中可以起到承载的作用，从而产生一定的增强作用。但当纳米BaSO4的含量过高（超过4%）时，因其在复合材料中的团聚现象和无机微粒的加入使基体缺陷增加，使得复合材料更加容易断裂，从而使复合材料的力学性能变差。因此BaSO4的加入量一定要在其适宜的力学性能范围内进行。

4.2 涂料行业

涂料是一种应用很广泛的产品，它主要由成膜物质、颜料、溶剂和助剂等4个部分组成，可以用不同的工艺涂覆在物体表面，不仅对物体表面起到保护作用，还可以进行美化处理。影响涂膜质量的因素主要有 4个方面：白度、遮盖力、耐候性、分散性［36］。BaSO4作为体质颜料广泛应用于涂料中，对提高涂膜的厚度、耐磨性、耐水性、耐热性、表面硬度、耐冲击性等起着非常重要的作用。另外，由于它的吸油量低，有很高的填充量，用于水性涂料、底漆、中间涂层、油性涂料中可降低涂料成本，用其取代水性涂料中10%～25%的钛白粉，结果显示白度提高，遮盖力没有下降。涂料用超微细BaSO4的特点：1）粒径很细，粒度分布窄；2）分散于树脂液中具有透明性；3）在涂料基料中分散性好；4）与有机着色颜料相配合具有分散助剂作用；5）可以改善物性。

徐英豪等［37］将BaSO4和钛白粉的组合物应用于涂料中。结果表明，对2种原料做了限定以后可以确保组合物在涂料中的分散性好，白度、遮盖力得到了提高。还发现通过控制原料粒径、堆积密度等指标可以降低组合物的吸油量，提高涂料制品的光泽度。

吕超等［38］用聚氨基葡糖溶胶包裹纳米BaSO4进行改性后制成涂料。研究发现，聚氨基葡糖采用电荷作用与纳米BaSO4结合，使得BaSO4的亲水性降低，改性纳米BaSO4表面的羟基与聚氨酯分子链的极性基团相互作用，使聚氨酯分子链能很好地插入BaSO4之间。交联剂的作用使聚合物之间相互交联，这样的协同效应形成一个稳定的体系。

4.3 造纸行业

BaSO4具有物理化学稳定性好、硬度适中、白度大、能吸收有害射线等优点，所以常被用于造纸行业。例如，复写纸是一种常见的学习、办公用品，但其表面容易脱色，因此要求BaSO4吸油值高，可以提高纸张的吸墨性；粒径小且粒度均匀，可使纸张更加平整，对机器造成的磨损小。

吕超等［39］采用阳离子淀粉溶液包覆改性BaSO4制成复写纸。结果表明，阳离子淀粉的包覆限制了BaSO4的成长，聚合物的加入提高了复写纸的机械强度，纸的柔软性也得到了提高，平滑度和光泽度更好，而且生产成本也低，提高了复写次数，使用时不易沾到手上。

4.4 化纤行业

粘胶纤维又称“人造棉”，其性质和天然棉纤维类似，如抗静电、吸湿性好、易染色、易于纺织加工。而纳米BaSO4又具有良好的纳米效应，将二者作为原料制成的纳米BaSO4/再生纤维素共混纤维是一种新型的复合纤维，可保持各组分独特的性能，而且通过相互之间的“协同作用”，弥补单一材料的缺点，展现出复合材料的新性能。刘津玮等［40］将纳米BaSO4添加到粘胶纺丝液中制备了一种新型复合纤维。结果表明，纳米BaSO4可以均匀分布在纤维素的基体和表面，而且在一定范围内，随着BaSO4含量的增加，纤维的力学性能降低，但纤维的导电性能却得到了提高，这有利于及时将纺纱中产生的静电排出。实验还发现，复合纤维具有良好的耐水洗性，确保了共混纤维防X射线性能的长久性。

Lyocell纤维以天然纤维素为原料，对环境没有污染，废弃物可自然降解，是一种绿色纤维，并且在纺丝液中加入功能物质可以使Lyocell纤维具有独特的性能。杨革生等［41］采用Lyocell工艺制备了纳米BaSO4/纤维素复合纤维。研究表明，随着BaSO4含量的增加，复合纤维的结晶度不断降低，其力学性能呈现先增大后减小的趋势。这是因为纤维素分子链的热运动受到纳米BaSO4粒子的阻碍作用，从而影响了大分子沿纤维轴的整齐排列，破坏了纤维素大分子链规整的结构。

从上述结果表明，复合纤维应满足以下要求：纤维的截面越圆，直径越细，越容易制得较高强度的纤维；纤维的伸长率越大，抵抗外力破坏的能力越强，其制品越柔软；纤维的比电阻值越小，越有利于纺纱中静电的散出；纤维的耐水洗性好，避免了纳米BaSO4的缺失，保证了共混纤维功能性的延续。

5 结语

纳米BaSO4具有许多其他无机材料没有的优点，还是一种具有环保功能的材料，因此被广泛应用于各种领域，是未来发展的新型材料之一。同国外生产的BaSO4相比，目前中国生产的BaSO4产品在质量方面还有一定的差距，因为其巨大的比表面积和易团聚的性质阻碍了它的发展。为此，致力研发粒度小、分散性好、高质量的BaSO4是今后发展的方向。

1）加强对BaSO4的改性工艺研究和机理研究是今后发展的一个重要方向，而且随着合成和分散技术的不断进步，纳米BaSO4在聚合物中的应用会更为广泛。单一改性剂改性的效果有限，如果将多种改性剂结合使用会取得双方各自的优点，从而达到更好的改性效果。虽然复合改性剂的使用取得了一些进展，但对它的研究报道较少，还需要进一步的探究。

2）大部分BaSO4的改性工艺是先将BaSO4制备出来再改性，这导致整个过程复杂冗长，因此需要使改性过程简单化，可以在制备过程中进行改性，使得制备和改性同时完成，改性效果理想化。

3）攻克技术瓶颈，开发符合国家环保政策要求的专用设备。微反应器法、超重力法都具有较好的应用前景，但存在设备投资大、能耗较高等问题。

4）对BaSO4的能源消耗和污染问题也要进一步深入研究，降低成本，“变废为宝”，实现绿色文明发展和可持续发展。