煤炭学报

作者：吴玉花, 刘彩珠, 马玉龙, 孙永刚, 吉文欣, 朱莉, 白红存,

关键词：煤气化细渣, 原位转化, 硅铝酸盐多聚体, 多孔材料, 动力学模型,

煤气化渣的高效资源化利用是当前能源、环保和可持续发展领域亟待解决的关键问题。作为煤气化过程的主要副产物，煤气化细渣的年排放量巨大。但其传统处理方法存在炭灰分离困难、原子利用率低、二次污染严重等技术瓶颈，严重制约了其资源化利用效率。本研究创新性地开发了一种煤气化细渣原位活化一步法重构技术，成功制备了碳/P型沸石复合材料(CPCMs)，实现了温和条件下细渣中硅、铝及碳元素的高效协同活化。复合材料具有花状多级孔结构，比表面积为107 m2/g，以介孔为主。此外，通过调控碱溶出时间与煅烧条件，CPCMs中的P型沸石可定向转化为钠十字沸石。CPCMs对水中结晶紫染料表现出优异吸附性能，在303 K时最大吸附量为454.6 mg/g。其吸附行为符合准二级动力学模型，R2 > 0.995，表明化学吸附主导。等温吸附数据与Langmuir模型高度吻合，证实单层均匀吸附特性。热力学分析显示，吸附过程为自发吸热，ΔG < 0，ΔH=33.92 kJ/mol，ΔS > 0。机理研究表明，吸附作用源于多机制耦合：P型沸石的介孔限域效应和静电吸引，pH > 7时吸附量显著提升；残碳组分的π-π共轭作用；复合材料中金属离子与结晶紫阳离子的离子交换以及络合作用。值得注意的是，CPCMs在宽盐度范围内保持稳定吸附性能，展现出良好的抗干扰能力。该研究不仅实现了煤气化细渣的高值化资源利用，还为工业废水处理提供了经济高效的吸附材料，具有重要的环境与经济效益。

来源：2025年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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