煤气化渣一步重构碳/P沸石及其吸附结晶紫机制
吴玉花1
刘彩珠2
马玉龙1
孙永刚1
吉文欣1
朱莉2
白红存1
1.宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室,宁夏 银川 750021;化学国家级实验教学示范中心,宁夏 银川 750021;宁夏大学化学化工学院,宁夏 银川 7500212.宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室,宁夏 银川 750021;宁夏大学化学化工学院,宁夏 银川 750021
摘要：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.
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
分类号：X784(化学工业污染、废物处理与综合利用)
资助基金：宁夏自然科学基金资助项目(2023AAC03020)宁夏自然科学基金资助项目(2022AAC01002)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 2658-2670 )
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