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煤矸石6大类改性方法及研究进展

为了解决煤矸石聚积问题，想方法提取煤矸石的附加利用值，将煤矸石最大限度“变废为宝”，很多研究者对煤矸石进行了改性加添其活性，使其成为具有各种高附加值的环保料子，从根源上解决煤矸石污染问题，实现废弃物资源循环利用以及环境保护的目的。

目前，煤矸石的改性方法重要包含传统的酸或碱处理、机械化学法、表面有机改性法、煅烧改性法、水热改性法以及复合改性法等。

1、机械改性法

机械研磨是对料子进行改性的一种常用物理手段，对煤矸石进行研磨会增大其比表面积从而提高固体颗粒的吸附活性，也会转变煤矸石的晶体结构和晶体粒径，而且原材料在颗粒细化时得到微均匀化，反应活性也会随之大大提升。

朱建明对煤矸石进行机械化学改性，通过球磨减小煤矸石的粒径、破坏煤矸石的矿物结构，从而提高煤矸石的活性，然后在机械处理后的煤矸石上添加氧化钙制备钙基煤矸石，研究表明，通过钙基煤矸石吸附Cd2模拟废水具有特别好的吸附效果。

金灵通过机械研磨法，掌控煤矸石的平均粒径在5.4m，发现会使煤矸石的无定型的SiO结构和AlO四面体结构加添，从而提高煤矸石的活性。

郭丽君研究发现，球磨—热活化复合工艺改性的煤矸石明显优于球磨或者热活化单一工艺改性后的煤矸石。将煤矸石球磨20min后在650℃煅烧2h，发现硅溶出量为68.46mg/g，铝溶出量为131.69mg/g，比单一工艺的硅、铝溶出量高出1倍多。

2、酸或碱改性方法

酸改性是通过酸浸将煤矸石中的Al、Fe、Ca等酸溶性金属离子溶出，改善煤矸石内部的孔径分布、孔洞数量和比表面积，转变煤矸石的晶体结构和表面性质；除此之外，酸改性还可以加添煤矸石的活性位点而使其吸附性能更强。

碱改性是通过碱性环境下，转变煤矸石中的稳定晶体，从而转变晶体结构，对于提高煤矸石的孔洞结构和吸附本领有很大的作用。除此之外，煤矸石中的硅铝酸盐还能和碱发生化学反应，生成具有高吸附本领的新型环保料子。

刘成龙采用微波辅佑襄助酸浸法提取煤矸石中的有价资源，研究表明，微波辅佑襄助比传统加热效率提升了4倍，提取率也特别高，煤矸石中铁的提取率高达98.13%，氧化铝的提取率高达93.82%，钛的提取率高达79.85%。通过微波法辅佑襄助酸或碱溶液来提取煤矸石中的有价资源，不但提高了提取率，而且还能节省大量的操作时间，降低能耗的同时还能减少对环境的污染。

张凤娥等以粉碎的煤矸石粉末和氧化钙为原材料，通过热碱改性方式，成功制备了改性煤矸石吸附剂（Ca—CG），通过分析表明改性煤矸石不但比表面积加添了，且在其表面及内部孔径中成功引入了Ca2。

王婷等通过在碱性环境下对煤矸石进行改性，研究改性煤矸石对味精厂废水的吸附本领，最终味精厂废水CODCr去除率最高可达83.9%。

陈莉荣等通过煤矸石及其他矿物成分制备碱性复合吸附料子，发现煤矸石在碱性条件下被侵蚀，表面疏松多孔，大大加添了吸附本领，在室温条件下吸附100mg/L的铅离子模拟溶液，1h的吸附量实现最大，为7.62mg/g，去除率为96.68%，碱改性煤矸石复合料子能够高效地处理重金属离子废水。

3、表面有机改性方法

煤矸石的表面改性是指通过化学或物理的方法对煤矸石表面嫁接一层有机改性剂来转变煤矸石的表面电荷、亲水性和分散性等性能，进行修饰活化给予煤矸石独特的吸附特性，加强煤矸石的修复活化本领，拓宽煤矸石的应用范围。

杨长钰等应用巯基丙基三甲氧基硅烷对煤矸石进行表面有机改性，然后研究改性煤矸石对Co污染土壤的吸附本领，成功获得巯基改性煤矸石对土壤中Co具有最佳钝化效果的试验条件，且钝化率高达86%。

郭雯等以粉煤灰/煤矸石为原材料，经过高温溶化，然后通过纺丝技术制备煤矸石纤维，再用淀粉和树脂基体的复合料子对煤矸石纤维表面改性，提高了煤矸石的高值化应用，还解决了煤矸石纤维脆性大、易断裂的缺点，得到耐久性好、强度高、耐热、阻燃、绝缘等性能优异的煤矸石新型改性料子。

陈旺也采用硅烷偶联剂对煤矸石粉进行改性，结果表明改性煤矸石粉有更大的比表面积，而且有机物附着在煤矸石上还能起到粘结作用，形成更稳定的空间结构，改善了沥青与填料的路用性能。

尚中博利用硅烷偶联剂对煤矸石进行疏基修饰，成功开发出一种价格低廉、性能优良且制备工艺简单的巯基钝化剂，并将其应用到重金属污染土壤的修复工作中。

Zhang等成功合成了一种基于煤矸石（CG）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的新型吸附剂CM/CTAB，该吸附剂对Cr（Ⅵ）具有优异的去除性能和较高的选择性，CM/CTAB对Cr（Ⅵ）的最大吸附量可达55.09mg/g，在15min内去除率可达85%，优于大多数报道的矿物基吸附剂。

4、煅烧改性方法

煅烧改性是指通过高温焙烧的方法将煤矸石中低表面活性的高岭石变化为高活性的偏高岭石的过程。通过煅烧可以转变煤矸石中的孔隙率