【摘 要】
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煤矸石作为产量巨大的煤炭资源开发伴生物,其大量堆积产生的环境效应以及综合利用途径一直是学术界关注重点内容。本文以鄂尔多斯某煤矿煤矸石为研究对象,首先对煤矸石的重金属含量进行分析,并进行了潜在生态风险评价,重点考察了煤矸石的浸泡、淋溶条件下的重金属释放规律。随后利用煤矸石中硅铝元素富集的特点,选择合适的合成条件,在不外加硅铝源的条件下成功合成了煤矸石基NaX型分子筛,并利用XRD、SEM等手段对合成
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煤矸石作为产量巨大的煤炭资源开发伴生物,其大量堆积产生的环境效应以及综合利用途径一直是学术界关注重点内容。本文以鄂尔多斯某煤矿煤矸石为研究对象,首先对煤矸石的重金属含量进行分析,并进行了潜在生态风险评价,重点考察了煤矸石的浸泡、淋溶条件下的重金属释放规律。随后利用煤矸石中硅铝元素富集的特点,选择合适的合成条件,在不外加硅铝源的条件下成功合成了煤矸石基NaX型分子筛,并利用XRD、SEM等手段对合成产物进行了表征。将合成的NaX型分子筛作为吸附剂,对Cd（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）两种重金属模拟废水进行了吸附实验,研究了分子筛投加量、废水初始pH以及吸附温度对吸附的影响,并进行了等温吸附模型和吸附动力学模型的拟合。首先对煤矸石的重金属特征进行了研究。结果表明煤矸石的潜在生态风险轻微,其重金属释放浓度满足煤炭工业废水有毒物排放限值的日最高允许排放质量浓度,对于环境的风险较小,可以投入资源化利用。随后,以煤矸石为原料,采用碱熔法在配比3.5Na2O:Al2O3:2.9SiO2:150H2O、陈化时间6小时、晶化温度100℃、晶化时间12小时的条件下,合成了NaX型分子筛。XRD、FTIR、SEM表征结果证明了NaX型分子筛的形成。BET测试结果表明,制得的产物分子筛具有较大的比表面积和孔体积。最后,以合成的NaX型分子筛作为吸附剂进行吸附试验,试验结果表明:NaX型分子筛吸附Cd（Ⅱ）与Cu（Ⅱ）更加符合Langmuir等温吸附模型,其最大吸附容量分别达到100.11和95.29mg·g-1。吸附过程更加符合准二级吸附动力学模型,吸附速率是由外扩散以及颗粒内扩散两步骤共同控制。本文的研究表明,该地区煤矸石的重金属污染风险轻微,可以投入资源化利用。且采用煤矸石制备的NaX型分子筛具有良好的重金属吸附能力,利用煤矸石制备分子筛可以作为煤矸石综合利用策略的有效补充。
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