基于煤气化渣特性的环境功能材料制备与应用研究进展

随着煤气化技术的兴起,煤气化渣（CGS）的产生量和堆存量越来越大,逐渐成为煤化工基地亟需解决的问题。CGS是一种廉价易得的工业废物,因其富含SiO2、Al2O3、残余炭以及矿质营养成分,且具有比表面积大、孔隙发达等特点,使得其在制备吸附剂（介孔二氧化硅、分子筛、陶瓷膜、混凝剂等）、土壤改良剂（土壤调节剂、堆肥、沙土改良等）、催化剂等领域存在天然优势。文中分析了气化渣的粒度分布、孔隙结构、化学矿物以及元素组成,归纳了CGS基介孔二氧化硅、分子筛及其复合材料的制备方法,重点阐述了CGS基多孔材料对重金属、有机染料、氨氮等污染物吸附性能,以及CGS应用于土壤调节剂、堆肥添加剂和沙土改良的研究进展。目前的研究表明,CGS在水体污染物吸附和土壤改良上具备一定优势,但其理化性质的差异性和重金属的生物有效性成为限制其利用的重要条件,并且复杂的工艺流程和较高的经济成本也是实现工业化的制约因素。为促进煤气化渣的资源化利用,需建立起CGS制备多孔吸附剂及其复合材料的信息库,以便不同产地的CGS有针对性的资源化利用。由于有机模板剂的加入,分子筛制备过程产生的废液废渣可能引起污染,应加强绿色合成分子筛的研究,探寻有效的非金属复合材料的制备方法,以减少环境污染的可能。此外,吸附剂应具备良好的再生性能,可将吸附、磁分离技术和解吸技术结合,通过嫁接、浸渍等技术将微生物或磁性Fe3O4负载与改性CGS上,实现CGS基复合材料的循环利用。使用生物、植物或化学技术降低CGS有害成分的生物有效性,从而减小CGS与沙土复配时二次污染的可能。为提高企业经济效益,未来研究中,应加强CGS的分级利用,实现其各自利用效益的最大化。